基于西门子-日立技术的超超临界1 300~2 000 MW机组设计探讨

上电—西门子和东方—日立公司单轴百万千瓦超超临界发电技术的成功引进,为我国基于2种不同类型发电技术进行优化增容设计提供了技术参考。在单轴优化设上,把长轴系的稳定性技术应用到西门子单轴瓦支撑设计上,增设1个低压缸,增大锅炉出力,在保证轴系稳定的基础上机组可增容至约为1 300~1 500 MW;在基于西门子高压通流的双轴设计上,增大锅炉出力、增设1个中压通流及1个或2个低压通流组成的副轴,机组设计为6缸6排汽或7缸8排汽,机组设计容量可达到1 500~2 000 MW。     

1000 MW超超临界直接空冷机组可行性与经济性探讨

论述了我国大容量超超临界机组技术以及大容量直接空冷机组技术的现状和发展趋势。通过对国内大型汽轮机制造厂1000MW超超临界汽轮机和600MW空冷汽轮机型式和特点的分析,提出了1000MW超超临界空冷汽轮机可由1000MW超超临界汽轮机的高中压缸模块及600MW二缸二排汽空冷汽轮机低压缸模块组合而成,并对其经济性进行了论述,同时提出了1000MW超超临界空冷机组设计时应考虑及需进一步研究的问题。     

我国超超临界机组技术参数与结构选型的研究

按热效率与蒸汽参数、高温材料、设计技术、制造技术、运行技术、国外业绩、技术经济、环境保护等层面的关系，对我国超超临界火电机组所涉及的主要蒸汽参数(主蒸汽压力、温度，再热蒸汽温度)、再热次数、机组容量(600MW或1000MW等级)、锅炉主要结构型式(炉型、燃烧方式、水冷壁型式)、汽轮机主要结构型式(汽缸数、排汽口数、末级叶片、单轴或双轴布置)等主要技术参数与结构选型进行了研究论证。推荐了我国发展超超临界机组的蒸汽参数((25～28)MPa／600℃／600℃)和技术选型，所推荐的方案已开始工程实施。     

700℃先进超超临界机组概念设计方案研究

为大幅提高当前燃煤发电机组的发电效率,使700℃先进超超临界机组的净效率达到50%以上,对700℃超超临界机组概念设计方案进行了研究,分析了概念设计方案涉及的蒸汽初参数、机组容量、再热次数、主机选型方案、热力系统拟定、主要辅机选型和主厂房布置方案。结果表明：700℃超超临界机组概念设计方案推荐机组容量为660 MW,初参数为35 MPa/700℃/720℃的一次再热机组;锅炉拟采用超超临界参数变压运行螺旋管圈直流炉,单炉膛、一次中间再热、采用切圆燃烧方式、平衡通风、固态排渣、全钢悬吊结构塔式锅炉、露天布置;汽轮机拟采用单轴、一次中间再热、四缸四排汽;热力系统推荐采用带变频发电机的BEST小机回热系统,机组采用十二级非调整抽汽;主厂房推荐采用二列式、侧煤仓、汽轮机高位布置方案。700℃超超临界机组概念设计方案对我国建设更加高效和清洁的火力发电厂具有重要的参考意义。     

我国超超临界机组参数与结构选型的研究

从热效率与蒸汽参数的关系、高温材料、设计技术、制造技术、运行技术、国外业绩、技术经济、环境保护等层面,对我国超超临界火电机组技术选型的几个主要问题,如主要蒸汽参数(主蒸汽压力、温度、再热蒸汽温度)、再热次数、机组容量(600MW或1000MW等级)、锅炉主要结构型式(炉型、燃烧方式、水冷壁型式)、汽轮机主要结构型式(汽缸数、排汽口数、末级叶片、单轴或双轴布置)等进行论证。     

大型超临界汽轮机组单双轴技术经济比较

在概述前苏联超临界８００ＭＷ和１２００ＭＷ汽轮机参数、结构、系统基础上，对单轴、双轴机组进行了比较，从技术经济指标出发，认为１０００ＭＷ级汽轮机采用单轴型式较双轴有明显的优点和先进性。只有当单机容量增至１６００ＭＷ，立足于钛合金１２００ｍｍ长叶片时，才可考虑采用双轴机组。双轴机组第二轴采用低速（１５００ｒ／ｍｉｎ）方案是不可取的。     

1000 MW超超临界机组主机设计的主要技术条件

我国1 000 MW超超临界机组主要有上汽-SIEMENS机型、东汽-日立机型及哈汽-东芝机型。超超临界机组在低负荷时能滑压运行,故有良好的低负荷运行性能,其主汽压力可随着负荷的降低而降低。1 000 MW超超临界机组锅炉一般采用八角双切圆燃烧或前后墙对冲燃烧方式,主要采用Π型布置和塔式布置。汽轮发电机组采用四缸四排汽,单轴布置。     

国产600MW级超临界机组铭牌规范及主机的匹配

刚刚形成商业化运营规模的国产600MW级超临界汽轮发电机组，应当及时规范其铭牌和铭牌工况及主机的容量、蒸汽参数和机组轴系的匹配。国产600MW级超临界机组的锅炉、汽轮发电机以汽轮机TRL的工况做为额定工况进行容量匹配，汽轮机THA工况是作为汽轮机验收工况，其热耗率作为验收保证值，汽轮发电机最大容量的工况为汽轮机VWO工况，相应与之匹配的锅炉工况为BMCR工况。汽轮机VWO工况为能力工况：汽轮机和锅炉过热蒸汽参数的匹配应考虑机组在不同机炉过热蒸汽压降下的等焓温降数值和管道散热损失的合理分配，并综合管道布置、管材价格、燃煤价格和实际的年平均冷却水温度等因素，锅炉过热器出口和汽轮机进口的额定工况温度差设计值可取为3.0-4.0℃，相应机炉压降可选择为2.75％-3.25％为宜。锅炉再热器出口和汽轮机中压缸进口的温度差设计值可取为2.0℃；随着机组容量的增大和蒸汽参数提高以及超高电压电网的运行和远距离送电，使得机组轴系的转子动力学特性有较大的改变；机一电耦合振荡的危害加剧，汽轮发电机组与电网的安全性更加紧密相连。应当从轴系弯曲振动、扭转振动、稳定性和转子材质结构工艺来评估和优化国产600MW级超临界汽轮发电机组轴系的安全性匹配．以便机组形成规模生产之前，预先制定对策，防范轴系损坏事故于未然。     

1 350 MW超超临界汽轮机技术特点及分析

介绍了申能安徽平山电厂二期工程1×1 350 MW汽轮机的技术特点,即采用高低位汽轮机布置、双轴二次再热,其中,高置轴系汽轮机包括1个超高压缸和1个高压缸,低置轴系汽轮机包括2个中压缸和3个低压缸。阐述了汽轮机容量及汽缸配置的优化选择,并对不同汽缸配置方式进行了对比分析,此外,还分析了汽轮机蒸汽参数选择及优化,最后,介绍了轴系的轴向死点布置以及汽缸模块、汽阀的结构特点。     

提高1000MW超超临界汽轮机经济性与安全可靠性的先进技术

上海汽轮机有限公司与西门子合作设计制造的超超临界1000MW汽轮机是目前世界上唯一有50Hz、单轴、1000MW级超超临界电厂运行业绩的机型。针对更高超超临界参数采用的一系列独特结构和先进技术使机组具有特别优异的经济性和安全可靠性。通过补汽阀、外置式疏水冷却等技术，使机组现场实测的高、中压缸效率分别达到94．2％和96．1％的世界顶尖水平。采用无中分面圆筒型高压缸、全周进汽等先进技术化解了超超临界带来的高应力、高温热变形等问题，在安全可靠性设计方面具有独特的优势。     

1000MW级超超临界汽轮机选型探讨

通过介绍大型超临界汽轮机的特点及现有技术，对1000MW级超超临界汽轮机在通流部分、轴系、运行参数和机组旁路系统的选择上提出了一些选择依据。并明确指出单轴、5缸6排汽或4缸4排汽，参数为25．0MPa／600℃／600℃或25．0MPa／600℃／620℃是比较适合我国国情的首选。     

百万千瓦级汽轮机选型研究

超临界技术是火电技术的发展方向,而超临界汽轮机又是引进超临界技术的关键。在超临界汽轮机单机容量、调节方式、轴系、参数和旁路系统的选择中,应遵循安全、高效,并且使机组建设投入和机组运行经济性均处于最佳状态的原则。单轴、5缸6排汽或4缸4排汽、参数为25.0MPa/600℃/600℃或25.0MPa/600℃/620℃滑压运行、全周进汽1000MW 级超临界汽轮机应是较为科学合理的选择。     

超超临界1000MW机组汽轮机启动方式及旁路系统选择探讨

对邹县发电厂1000MW超超临界机组汽轮机启动方式和旁路系统的配置方式进行了技术分析和经济比较,通过比较高压缸启动和中压缸的启动方式,分析高压一级大旁路和两级旁路的安全性、经济性,最终确定了邹县发电厂1000MW超超临界机组汽轮机启动方式采用带高压一级简化大旁路的高压缸启动方式。     

超超临界1350MW二次再热机组汽轮机优化设计

为研究轴系布置和轴速对超超临界1 350 MW二次再热机组热效率和经济性的影响,构建了4种汽轮机型式的方案进行模拟和计算,分析了汽轮机排汽口数目、单双轴布置型式和轴速对机组经济性和热效率的影响。结果表明:对超超临界1 350 MW二次再热机组,宜优先选用4排汽,双轴,全、半速各一轴方案,厂净效率可达46.01%;其次可以考虑6排汽、单轴、全速方案;4排汽、单轴、全速方案和6排汽,双轴,全、半速各一轴方案皆因存在技术性限制或投资经济性劣势而不宜采纳。     

河源电厂超超临界汽轮机凝汽器的选择及布置方案

超临界600MW机组一般采用汽轮机纵向布置和2个凝汽器横向布置的方案(即循环水进出水口都靠近A列柱), 对于采用2缸2排汽超超临界机组, 由于只有1 个单壳体凝汽器, 凝汽器换热面积较大, 从而给汽机房的布置设计带来了一些新的特点。结合河源电厂2×600MW2 缸2 排汽超超临界机组的设计情况, 对凝汽器横向布置及纵向布置这2种方案提出了分析比较。     

国产1 000 MW超超临界机组技术综述

根据我国对超超临界机组的技术认证, 推荐超超临界汽轮机进口参数为25MPa、600/600 ℃, 相应锅炉的设计参数为26.25MPa、605/603 ℃, 锅炉蒸发量的选取一般与汽轮机的VWO 工况相匹配。目前我国超超临界机组已步入世界先进行列, 1 000MW超超临界机组采用单轴技术, 蒸汽参数为25～27MPa、600/600 ℃,已达到世界顶级水平。三大主要设备锅炉、汽机、发电机的生产厂家努力发展超超临界技术, 促进1 000MW超超临界机组技术的国产化, 为我国大火电建设提供了有力的支持。     

上汽首台超超临界660MW机组投入商业运行并通过技术评审

2009年12月28日在上海召开了上海电气电站设备有限公司汽轮机厂（简称“上汽”）自主开发的“超超临界660MW四缸四排汽凝汽式汽轮机”技术评审会。与会专家经过认真讨论后认为：该系列机组能够适应蒸汽参数25～30MPa、600℃／610℃的要求，其设计方案科学合理；机组结构紧凑，轴系稳定性好，启动快速灵活，     

超临界及超超临界机组汽轮机和锅炉蒸汽参数的匹配关系

超临界及超超临界机组汽轮机蒸汽参数和锅炉蒸汽参数间的匹配关系，与蒸汽能量损失及投资费用有关，应进行技术经济比较才能确定最佳的选择。蒸汽管道的压降造成的等焓温降和管道的散热损失，存在一个最佳分配值。对国内已运行的超临界机组和国外超临界、超超临界机组的锅炉和汽轮机的蒸汽参数匹配进行了统计和分析，并通过对不同锅炉过热器出口和汽轮机进口主蒸汽参数的压降数值和机炉的主蒸汽温降值的计算分析，推荐了我国超超临界机组不同蒸汽参数下，选择汽轮机与锅炉主蒸汽系统蒸汽参数匹配及再热系统蒸汽参数匹配的方案。     

超临界及超超临界压力汽轮发电机组单双轴布置的比较

与超临界及超超临界压力汽轮发电机组容量的大型化密切相关的是单轴与双轴的布置型式。综合分析比较汽轮发电机组单双轴布置在业绩、结构、技术难度及发展趋势等方面各自的特点。对不同容量范围的超临界及超超临界压力汽轮发电机组推荐了单轴布置或双轴布置方案。     

660MW机组新型节能汽封的应用

大唐信阳电厂二期2台660MW机组CCLN660—25／600／600型汽轮机的特点为超超临界、单轴、三缸四排汽,一次中间再热凝汽式汽轮机。机组高、中压缸合缸,高、中压进汽平衡环和高压排汽平衡环两侧压差大,温度高,因此平衡活塞汽封间隙大小对机组的热耗影响较大。为了减少热耗,机组高、中压进汽平衡环和高压排汽平衡环中分别装有ACC汽封。