1000MW 超超临界纯凝汽轮机技术介绍-07-10.ppt

1、,超超临界1000MW汽轮机技术介绍,2007-10-12,介绍内容,一、超超临界1000MW汽轮机的技术来源 二、超超临界1000MW汽轮机的结构特点 三、小结,一、百万等级超超临界汽轮机的技术来源,STC 超超临界1000MW汽轮机,中国第一台超临界900MW机组-外高桥期-2X 900MW超临界 2003/2004 投运(24.95/538/566) 中国首个超超临界百万等级燃煤发电项目-玉环项目(26.25/600/600) 4X1000MW 超超临界机组。#1、#2机已于2006年底成功实现双投。 中国百万等级汽轮机市场STC已获定单近40台，占有率达50以上。,引进西门子单轴 10

2、00MW 等级, 世界上最成熟、高参数, 高效率的50Hz机组。,技术转让及合作设计制造历程,1999年-2003年 外高桥二期2X900MW超临界机组-分包制造 2003年玉环4X1000MW合作设计制造合同开始启动，西门子进行汽轮机总体设计，提供全套设计计算制造资料。 2003年与西门子签定百万等级技术转让合同，包括设计技术、计算、制造、质保、安装、服务技术。 百万等级技术转让的效果已在玉环项目上得到成功验证。截止07年9月，STC已经取得近40台百万等级机组汽轮机的定单，占市场的50%以上，已具备批量设计制造的能力。,H30 高压单流积木块 M30 中压双流积木块 N30 低压双流积木块

3、,产品核心设计技术 计算机程序系统 图纸及制造、安装、维护、质保技术资料,1000MW等级超超临界汽轮机技术转让,合作制造外高桥 2X 900MW超临界 合作设计及制造玉环、外高桥6台1000MW超超临界.,百万等级汽轮机与西门子的合作及技术转让,西门子机型适应更高参数的结构优势, 西门子、三菱、东芝 600C/610 。 日立 600/600 ； ALSTOM 550/580 ,西门子独特的结构、高压模块设计压力30MPa . 传统的结构形式,日本1990年后全部为25MPa或以下。,世界已运行的单轴12台50Hz机组全在欧洲和中国，SIEMENS为6台，STC-SIEMENS两台，日立-东

4、方两台。,西门子技术在单轴业绩、材料、高参数结构等方面均处于世界领先地位,西门子技术的50HZ单轴超临800MW等级以上汽轮机是世 界上投运业绩最多的产品,高温材料在大功率机组的应用业绩,日本技术超超临界业绩(50HZ),1990年后压力不大于25MPa 温度普遍达到600/600，三菱、东芝、西门子达到600/610,700MW以下单轴 50HZ, 900MW等 级以上除邹县两台 机组为单轴，其余 全为双轴,欧洲技术超超临界业绩(西门子为主),注：欧洲铭牌按VWO出力,全部单轴全速, 压力逐渐升高,全部50Hz,2x874MW 德国黑泵电厂- 1997 投运,25.3MPa,544/560

5、- 5kPa, 工业调整抽汽最大 800t/h,0.45MPa 2级热网抽汽最大120MW,1个H30-100 1个M30-100-配抽汽口 2个N30-10,- 1个H30高压缸 1个M30中压缸 3个N30-10低压缸,908MW Boxberg, Germany-1999年投运,- 25.8MPa/541/580 2.91/3.68 kPa,1025MW Niederaussem,Germany-2002年投运,26.5MPa,576/600 2.91/3.68kPa;,- 1个H30高压缸 1个M30中压缸 3个N30-12.5 低压缸,STC国内单轴百万千瓦机组业绩,外高桥II-2X

6、900MW-25. MPa/538/566 于2003-2004投运 2003年11月签定中国首个百万超超临界燃煤发电项目-华能玉环4X1000MW (26.25MPa/600/600)汽轮机，#1、#2已于06年底顺利实现双投 2005年2月签定外高桥2X1000MW(27MPa/600/600)汽轮机 2003年12月2007年9月先后签订了玉环、外高桥三期、宁海、北仑、北疆等近40台1000MW-26.25/600/600机组,2x900MW 外高桥II期-2003/2004 投运,24.95MPa,538/566 4.9kPa,- 1个H30高压缸 1个M30中压缸 2个N30-12.

7、5 低压缸,4x1000MW 华能玉环项目-#1、#2机2006年底顺利实现双投,26.25MPa,600/566 4.9kPa,- 1个H30高压缸 1个M30中压缸 2个N30-12.5 低压缸,2x1000MW 外高桥III期,27MPa,600/600 4.19/5.26kPa,- 1个H30高压缸 1个M30中压缸 2个N30-12.5 低压缸,二、超超临界1000MW汽轮机的结构特点,采用SIEMENS成熟的单轴、HMN组合机型,H- 高压单流缸 M- 中压双流缸 N- 低压双流缸,压力等级： 2530MPa，目前国内主流压力为26.25MPa，温度 ：600C/600 C,机组总

8、体结构,机组纵剖面图,机组外型布置图,低压外缸现场焊接。避免了超大部件运输困难问题。 阀门与汽缸直接连接，无导汽管。 高压缸可采用补汽阀。 全周进汽配汽方式，提高了机组运行的经济性和安全可靠性 。相对于喷嘴调节不存在高温叶片强度和汽流激振问题，是大功率汽轮机最安全可靠的配汽方式。 除高压转子外，其他 转子均由单轴承支撑，结构紧凑，并能减少基础变形对轴承载荷及轴系对中的影响。,中压部分,高压部分,低压部分,发电机,低压缸排汽装置,机组机构特点 机组总长28m,比同等级的其他机组缩短约810m。 高压缸和中压缸整体发运。现场不需开缸直接吊装，大大缩短安装周期。,阀门,汽缸支撑结构及膨胀特点,高压,

9、中压,低压1,低压2,高效的通流结构,小直径、多级数 各级转子均有汽封 除低压端外，全部采用T型叶根、漏汽损失小,高效率“HMN” 汽轮机,标准的叶片形式,高效率“HMN” 汽轮机,所有的高中低叶片级（除末三级）均为弯扭的马刀型动、静叶片。 变反动度（30%-60%） 整体围带叶片、全切削加工；强度好、动应力低、抗高温蠕变性能好。,高效率“HMN” 汽轮机,全三维叶片级效率提高2%,变反动度的3DVTM 叶片,常规的等反动度设计,高效率“HMN” 汽轮机,效率再提高1%,超超临界1000MW汽轮机主要部件材质表,改进的9-10Cr钢适当减少了Cr，加入了微量Mo、W、V、Nb、N元素， 进一步

10、加入B、Co元素，其高温性能更好，可在620C条件下工作。,补汽阀阀体,独特的圆筒型高压外缸,高压缸整体发运。 高压缸采用双层缸设计。外缸为桶形设计，由垂直径向中分面分为进汽缸和排汽缸。内缸为垂直纵向平分面结构。由于缸体为旋转对称，使得机组在启动停机或快速变负荷时缸体的温度梯度很小，热应力保持在一个很低的水平。 外缸承受一定的压力，而内缸为垂直纵向平分面结构，仅承受内外缸的压差，所以中分面螺栓应力也很小，安全可靠性好。,排汽缸,进汽缸,高压缸部分,独特的圆筒型高压缸-低应力,外缸圆筒，分前后缸 内缸无法兰外伸端，尺寸小，应力低。 内、外缸螺栓应力低，无高应力的高温蠕变问题。,重量轻，总重110

11、t仅为其他机型185t的60%。,高效率单流程高压缸通流,全周进汽提高了机组运行的经济性和安全可靠性 。 高压通流部分采用小直径多级数的设计原则。 单流程叶片级通流面积比双流程要增加一倍，叶片端损大幅度下降。 全部采用T型叶根、漏汽损失小。,第四级后蒸汽引入内外夹层中： 内外缸分别承受部分压差； 对内缸起到冷却作用； 对转子冷却作用，冷却直径最大，应力最大的转子平衡活塞。,独特的高压转子自冷及压力载荷分配结构,第一级低反动度20%，降低转子温度。 切向进汽、斜置静叶、效率高。 全周进汽、无附加汽隙激振。 大动静距离有利防冲蚀。 滑压运行低负荷效率高。同时大幅降低第一级载荷，解决大功率机组高压第

12、一级的强度问题。,独特的高压第一级设计,防颗粒冲蚀设计技术： 高中压第一级为反动式叶片级，大幅度降低静叶出口速度及提高动叶进汽角，有效避免对动叶以及汽流反射对静叶出汽边的冲蚀。 高中压第一级45度斜置的整体静叶。无径向漏汽损失，无汽封端的冲蚀；静动叶片的轴向距离大，减小颗粒的冲蚀能量； 欧洲成功的经验，启动前锅炉至少20%以上负荷，通过旁路运转大幅度减少颗粒度。,主调门的连接方式,调门与汽缸之间无蒸汽管道，直接与汽缸相连。切向进汽。 阀门与汽缸安装，采用大型螺纹连接有利于大修拆装。 阀门直接支撑在基础上、对汽缸附加作用力小。 阀门布置在汽缸两侧，切向进汽，损失小；起吊高度低。 阀门采取小网眼、

13、大面积的不锈钢加强永久性滤网。其特点是过滤网直径小，滤网刚性好，不易损坏。,独特的补汽阀技术,高压缸采用补汽阀，补汽阀是与全周进汽、滑压运行配套，提高效率的先进技术。国内最早山西阳城电厂采用了此技术。现已经玉环电厂4X1000MW以及外高桥三期2X1000MW等中成功应用。 补汽阀相当于在主汽门后连接的第三个调节阀。 对经济工况与最大工况流量相差大的机组：还可明显提高经济性。,补汽调节阀技术特点,在原主汽门后、调门前引出一个管道，接入一个补汽阀，该补汽阀的结构与主调门相同，位于高压缸下部。 补汽阀的存在使滑压运行机组在额定流量下，进汽压力达到额定值，避免了全周进汽滑压运行模式没有用足蒸汽压力的

14、能力。 机组在实际运行时，不必通过主调门的节流就具备调频功能，可以避免节流损失，而且调频反应速度快，同时可以减少锅炉的压力波动。 等焓节流,减低温度还可起到冷却高压汽缸作用。,补汽阀接口,主蒸汽进口,蒸汽进口,蒸汽出口,补汽阀阀体,高压进汽-补汽技术总结,（1）全周进汽无高温强度、汽隙激振问题-百万千瓦超超临界运行安全性最高。 （2）补汽阀不是补主汽阀流量不足，而是为提高滑压运行的进汽压力，提高效率。补汽量及开启点可选择。 （3）补汽阀相当第三个调节阀，结构功能与主调节阀相同。 （4）因滑压的进汽压力提高，补汽阀开启前工况热耗下降, 降低热耗20-35 kJ/kWh。 （5）补汽阀开启后热耗增

15、加，补汽量越大，热耗增加越多。 （6）补汽阀取代节流调频，同样的快速下，还可提高经济性12 kJ/kWh。,液压盘车设备,液压马达,前轴承座,高压转子,盘车设备安装于前轴承座前，采用液压马达进行驱动. 盘车装置是自动啮合型的，能使汽轮发电机组转子从静止状态转动起来，盘车转速为60转/分。 盘车装置的配有超速离合器，能做到在汽轮机冲转达到一定转速后自动退出，并能在停机时自动投入。,中压缸双分流双层缸结构特点,中压缸整体发运。 内外缸双层结构，水平中分面分成上下半。 中压外缸通过猫爪搭在轴承座上，调阀端直接固定在二号轴承座上。轴承座与猫爪之间的滑动支承面均采用耐磨低摩擦合金。 双分流形式，中部两侧

16、切向进汽，排汽口位于汽缸中间顶部位置。 再热门与汽缸通过法兰连接，无导汽管，损失小，阀门直接支撑于基础上，对汽缸附加力小。 单个2米大口径排汽及单联通管-压力损失系数仅0.6%,中压缸部分,独特的中压进汽结构,中压双流切向进汽，全部为T型叶根，漏汽损失小。 第一级斜置静叶，20%反动度，大的轴向动静距离防冲蚀。,独特的切向旋涡冷却技术,利用涡流原理降低温度约15度，以满足较高再热温度的要求。,再热阀布置在汽缸两侧,采用法兰螺栓直接与汽缸相连,无蒸汽管道，减少管道损失和余汽容积。 阀门直接支撑在基础弹性支架，对汽缸附加作用力小。 阀门采取小网眼、大面积的不锈钢永久性滤网。其特点是过滤网直径小，滤

17、网刚性好，不易损坏。,IP 进汽段-无蒸汽管道损失,主汽门及调门阀壳合为一体，结构紧凑，易于维护。 再热门与汽缸直接相连，无导汽管，损失小，阀门直接支撑于基础上，对汽缸附加力小。 最优扩散口流道设计，压力损失小。 阀门采用电液调节的油动机进行控制，弹簧关闭。阀门动态控制性能好。 小网眼永久滤网，滤网刚性好，不易损坏。,主、再热门的特点,低压内外缸及连通管的连接,连通管,外缸,内缸,低压内缸和中低压连通管弹性连接。通过补偿器吸收径向差胀，连通管本身有补偿器吸收轴向差胀。 低压内缸和连通管通过法兰螺栓相连。 低压外缸和连通管现场焊接。,外缸和连通管的连接,低压缸纵剖图,低压缸双层缸双分流结构，汽缸

18、沿水平中分面分为上下半，内外缸均为钢板焊接形式。 低压外缸现场焊接，外缸和排汽装置刚性连接，与基础脱离，减少了基础载荷，低压外缸不参与整个机组的膨胀，大大降低了轴向推力，对于空冷机组被压变化频繁特别有利。 内外缸之间及外缸与端部汽封之间采用弹性连接装置进行连接。,低压缸部分,内缸示意图,低压内缸通过其前后各二个猫爪，搭在前后二个轴承座上，支撑整个内缸、持环及静叶的重量。 整个内缸为焊接结构，且为加强型，设计时充分考虑到空冷汽轮机低压内缸的强度、刚度等方面的因素。 低压内缸两侧底部设有横向定位键槽与基础埋件相连接，防止低压内缸横向和周向移动。,低压内缸,低压持环,低压转子,低压内缸猫爪,低压排汽

19、导流环,中压外缸与低压内缸的推拉装置,末级特大型长叶片,防水蚀技术,空心静叶（抽吸槽或加热） 静叶出汽边疏水槽 动静轴向间隙大 动叶进汽边硬化,激光硬化技术,硬度达到500HV以上,保持硬化区的韧性 抗应力腐蚀能力不下降 形成压应力提高抗疲劳能力,独特的运行灵活性及简便的安装维护性能,96000小时（超过10年）大修间隔 快速冲转，5分钟到3000r/min 启动时，对旁路及运行的限制更宽松 高中压缸整体发运技术,10年以上大修,HP 整体发运技术,Overall dim. 8x3. 7x3. 5 Weight: 115 t,中压缸整体发运技术,Overall dim. 9.14x4.36x4

20、.75 Weight: 205 t,主要部件外形尺寸及重量, 异常紧凑的高中压结构, 低热应力结构,允许承受更大的温差, 独特的膨胀及滑销系统,差胀小, 独特的汽缸转子支撑系统,变形小, 独特的DEH自动控制,适应超超临界参数的快速启动功能,启动技术特点,适应超超临界参数轴系稳定性要求的结构,（1）单流程高压缸轴向跨度小，转子刚性好，临界转速高。 （2）全周进汽的运行模式、消除了一大汽隙激振源。 （3）单轴承；轴承少、承压比大、稳定性较好。采用粘度较高的润滑油。 （4）各叶片级转子均有多道汽封。 （5）接口管道少（无主汽和再热汽管道，单个连通管） （6）膨胀系统动静相对膨胀小。 （6）低压转子支撑在基础，中心不受背压变化影响,不需中速暖机,