1000MW超超临界机组汽轮机设计介绍课件.ppt
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1、国产1000MW超超临界汽轮机介绍广东省电力设计研究院机务部热机专业2007-11-18目录o1、超超临界的定义、超超临界的定义 o2、国外超超临界机组发展过程、国外超超临界机组发展过程 o3、国内超超临界机组发展的必要性、国内超超临界机组发展的必要性 o4、超超临界机组三大主机的国产化及合作方式、超超临界机组三大主机的国产化及合作方式o5、汽轮机主要热力性能参数、汽轮机主要热力性能参数 o6、技术支持方相近机型情况、技术支持方相近机型情况 o7、国内制造厂订货及投运业绩、国内制造厂订货及投运业绩 o8、汽轮机特点对比、汽轮机特点对比1、超超临界的定义 o在工程热力学中,水在临界状态点的参数是
2、:压力22.115MPa,温度374.15。在临界点以及超临界状态时,将看不见蒸发现象,水在保持单相的情况下从液态直接变成汽态。当水蒸汽参数大于这个临界点的参数值,则称其为超临界参数。从物理意义上讲,水的物性只有超临界和亚临界之分。o发电厂蒸汽动力装置中汽轮机比较典型的超临界参数为24.2MPa/566/566。有一种观点认为,温度566事实上一直是超临界参数的准则,任何超临界新汽温度或再热汽温度超过这一数值时也被划为超超临界参数范畴,或者称为提高参数的超临界机组。在国外的技术资料上,Ultra Super Critical(USC)通常用来代表这类参数的机组,中文译成超超临界,也可理解为优化
3、的或高效的超临界机组。2、国外超超临界机组发展过程 o美国首先投运了两台超超临界参数的机组,即1957年投运的Philo#6(容量125MW、参数31.0MPa/621/566/538)和1958年投运的Eddystone#1(容量325MW、参数34.3MPa/649/566/566,后因材质问题参数降为31.0MPa/610/577/577运行)。从这两台机组算起,超超临界机组已有了40余年的历史,积累了丰富的设计、制造及运行经验。o随着材料与关键技术的成熟,国外目前1000MW级初压为24.131.0MPa、温度580600等级一次再热的超超临界机组的设计、制造和运行技术已经成熟,可用率
4、可以说与亚临界机组的不分上下。现阶段的发展主要是集中在日本和欧洲。2、日本超超临界机组的发展o日本发展超临界机组起步较晚,但发展速度很快,收效显著。日本对超超临界火电机组的研究始于八十年代初,由于借鉴了欧美国家的成功经验及失败教训,走了一条引进、消化、模仿、材料研究优先的路子,取得了巨大的成功。o目前在日本,450MW以上的机组全部采用超临界参数;从1993年以后已把蒸汽温度提高到566/593以上,一次再热,即全部采用了所谓的超超临界技术(USC)。2000年在橘湾电厂(2#)投运的容量为1050MW、蒸汽参数为25.5MPa/600/610的超超临界机组是目前日本蒸汽温度参数最高的机组。2
5、、欧洲超超临界机组的发展o德国是研究、制造超临界机组最早的国家之一,目前,德国已投运和在建的超临界和超超临界机组近20台,其中具有代表性的机组是:2000年在 Niederanbem 电厂投运的965MW超超临界机组(蒸汽参数为26.9MPa/580/600);2000年在 Hessler 电厂投运的700MW超超临界机组(蒸汽参数为30MPa/580/600)。由于采用了以超超临界参数为主的多项提高效率的措施,净效率高达45.2%,机组滑压运行,可超负荷5%。最低负荷为50%。o丹麦在1998年在Skaebaek发电厂投产的400MW机组,两次中间再过热,蒸汽参数为29MPa/582/582
6、/582,加以取深层海水直接冷却,额定背压为2.2kPa,净效率高达49%,是当今世界上效率最高的火电机组。2、国外超超临界机组的发展结论o从日本和欧洲投运的超超临界机组的运行情况来看,都已基本解决了早期的磨损、泄漏、材质、水动力等一系列问题。从近年来国外高效超临界机组的蒸汽参数来看,为了降低制造成本,近年来并不是一味地提高蒸汽的初压力,而是从超超临界机组的高效性入手,尽量提高蒸汽温度以期“用足”现有材料的耐温特性,以最低的制造成本获得最大的热效益。在这一点上,日本的发展过程最为明显。o但无论是日本还是欧洲,这两大流派都一致地在向大容量方向发展。日本超超临界机组的容量大都在700MW1000M
7、W,欧洲近年来的机组容量也在900MW以上。由此可见,超超临界参数比较适合于大容量机组,特别是百万千瓦等级。o超超临界技术是国际上成熟、先进的发电技术,在机组的可靠性、可用率、热机动性、机组寿命等方面已经可以和亚临界机组媲美,并有着广泛的商业运行经验。3、国内超超临界机组发展的必要性 o我国燃煤发电存在两大突出问题:o1)能耗高;o2)燃烧后污染物排放量大。3、国内超超临界机组发展的必要性 o超超临界发展的必要性:o1)降低能耗:超超临界发电技术可以通过节约发电用煤实现环境保护。百万超超临界机组供电标煤耗为280290g/kW.h,与与2004年全国平均供电煤耗379g/kWh相比,节煤效果明
8、显。o2)降低污染物排放:超超临界机组在提高效率的同时,还可以减少CO2的排放。通常,电站效率每提高1%,CO2的排放就能减少2%。超超临界机组比常规超临界机组效率提高7%,CO2的排放将减少14%。o国内外的专家早已形成共识:火力发电机组采用大容量、超超临界技术是实现洁净发电最有效、最现实的途径。4、超超临界机组三大主机的国产化o面对中国对电力的迫切需要和发电行业的激烈竞争以及日益严格的环保要求,中国已经出现对大容量超超临界机组的市场要求。o国内三大动力设备制造集团(上海电气电站集团、哈尔滨动力设备股份有限公司、东方电气集团)通过引进技术、分包生产、到合资经营等方式积极与国外公司进行技术合作
9、和技术转让工作,以应对和满足超超临界机组国产化的技术储备要求,先后提出了各自的超超临界机组设计方案并已经分别在国内工程项目中中标且进入合同实施和设备交付过程。o随着玉环、邹县两个百万项目的投产,国产百万机组的性能将得到进一步的验证和完善提高。4、国内三大动力厂百万超超临界汽轮机的合作方式o(上汽西门子)目前上海汽轮机有限公司(STC)为中德合资企业,由中德双方共同参与经营管理。通过玉环41000MW超超临界项目的技术转让及合作设计制造,STC的技术设计开发体系也将与SIEMENS同步接轨。o(东汽日立)东方汽轮机厂通过邹县21000MW超超临界项目的技术转让及合作设计制造引进了日本日立公司的超
10、超临界汽轮机技术。o(哈汽东芝)哈尔滨汽轮机厂通过泰州21000MW超超临界项目的技术转让及合作设计制造引进了日本东芝公司的超超临界汽轮机技术。5、汽轮机主要热力性能参数、汽轮机主要热力性能参数o超超临界,一次中间再热、单轴、四缸、四排汽、双背压、凝汽式、八级回热抽汽。THA工况的保证热耗率不高于7400kJ/kW.h。o上汽采用26.25MPa/600/600的进汽参数。o哈汽、东汽的进汽参数均为25MPa/600/600。o排汽压力(凝汽器背压)根据循环水温度经过冷端优化决定。5、哈汽、东汽原则性热力系统5、上汽原则性热力系统5、上汽疏水系统特点o1)末两级低加进入疏水冷却器)末两级低加进
11、入疏水冷却器o2)#6低加采用疏水泵低加采用疏水泵6、技术支持方相近机型情况、技术支持方相近机型情况 o上述参数、容量的机型均处于世界已运行单轴机组的前沿,在与国内制造厂合作之前,基本上没有相同投运机型,因而只能考虑接近机型。o东芝有8台1000MW机组业绩,单轴机组有碧南#4、#5机(60Hz),其余6台为双轴机组;只有1台机组(橘湾#1机)主、再热蒸汽温度达到600/610,其高、中压模块与泰州机型接近。东芝汽轮机48”末级叶片2006年5月在意大利Torviscosa电厂投运。o日立有较多1000MW、双轴机组的业绩,其高、中压模块与邹县机型相当接近,蒸汽温度已达到600/600有3台机
12、组(原町#2、常陆那珂#1、占东厚真#4),在高温材料应用方面业绩最多;但单轴机组业绩只有700MW(是邹县低压模块的母型),在单轴1000MW机组轴系的稳定性经验较少。(邹县已投运)o西门子公司与本工程机组接近机型(900MW1000MW单轴机组)共有6台;但西门子在德国机组的蒸汽温度均未达到600,最高的NIEDERAUSSEM(1025MW)机组为576/599;只有一台机组(日本ISOGO电厂600MW机)为600/610。西门子已投运的6台机组均不带补汽阀。(玉环已投运)7、国内百万汽轮机制造厂订货及投运业绩、国内百万汽轮机制造厂订货及投运业绩 o国内三大动力厂超超临界1000MW汽
13、轮机均有订单并在制、在建或已投运。o上汽24台1000MW超超临界机组(玉环4台、外高桥三期2台、宁海2台、北仑2台、北疆2台、平海2台、漕泾2台、彭城2台、铜陵2台、东营2台和台山2台)。o哈汽6台1000MW超超临界机组(CCLN1000-25.0/600/600);4台1000MW空冷机组(CCLZK1000-25.0/566/600);o东汽16台1000MW超超临界机组。8、汽轮机特点对比o8.1、本体结构、本体结构o8.2、转子支撑方式、转子支撑方式o8.3、进汽方式、进汽方式o8.4、末级叶片、末级叶片o8.5、材料、材料o8.6、防固体颗粒冲蚀、防固体颗粒冲蚀 o8.7、高温区
14、采取的冷却措施、高温区采取的冷却措施 o8.8、启动方式及启动时间、启动方式及启动时间o8.9、汽机机座型式、汽机机座型式o8.10、其它、其它8.1、本体结构特点哈汽o哈汽采用日本东芝公司技术,是冲动机型。高压缸为单流式,包括1个双流冲动式调节级和9个冲动式压力级。中压汽缸为双流式、双层缸结构,每个流向包括7个冲动式压力级。两个双流低压缸结构相似,每个低压缸叶片正、反向对称布置,每个流向包括6个冲动式压力级,低压末级为48英寸(1219.2mm)钢叶片,轴向排汽面积为11.87m2,总轴向排汽面积为47.48m2。机组总长40m。四个主汽门、调节门及两个中压联合汽门均为浮动式。主汽门为四联贯
15、通结构。8.1、本体结构特点哈汽o 由于东芝无完全相近机型,泰州项目轴系采用碧南电厂#4、#5轴系设计技术,高、中压缸取用原町#1机组通流和橘湾电厂#1机组高温设计技术,低压缸取用Torviscosa电厂通流设计技术。高温部件都采用了与橘湾电厂#1机组相同的可适应600/610高温的材料。o 采用喷嘴调节方式。o 高压缸为单流式,采用双层缸结构,高压调节级为双流。o 中压缸为双流、双层缸结构,中压转子由高压缸调节级后漏汽进行冷却。o 所有转子均为整锻无中心孔的转子,转子之间采用刚性联轴器相互连接。每个转子配有独立的双轴承支撑。o 采用迷宫汽封、自带围带叶片、疏水静叶、超大48英寸末级钢叶片来提
16、高机组的安全性和经济性。o 每个汽缸之间设两个轴承。o 采用高中压缸联合启动方式。8.1、本体结构特点东汽o东汽的技术支持方为日立公司,其技术源自美国GE公司,是冲动机型。总体结构布置从机头到机尾依次串联一个单流高压缸、一个双流中压缸及两个双流低压缸。高压缸呈反向布置(头对中压缸),由一个双流调节级与8个单流压力级组成,喷嘴调节。中压缸共有26个压力级。两个低压缸压力级总数为226级。末级叶片高度为43(1092.2mm),轴向排汽面积为10.11 m2,总轴向排汽面积为40.44m2。机组总长为37.9m。四个主汽门、调节门及两个中压联合汽门均为浮动式。主汽门为四联贯通结构。8.1、本体结构
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