汽轮机发展趋势及最新技术20140624

商业化程度。
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第一部分 汽轮机发展趋势
五、未来汽轮机发展趋势
4、超临界、超超临界机组的发展趋势（日本）
日本电力（J-Power，原为EPDC）在日本通商产业省支持下，从政府得到50%的补助金， 与其他单位共同组织超超临界技术的开发，第一阶段目标是：第一步用铁素体钢达到593℃， 第二步用奥氏体钢达到649℃。第二阶段目标是用新型铁素体钢达到630℃。日本三大设备制造 公司对转子、汽缸、法兰、螺栓等主要部件进行了相应参数下的实物中间试验，50MW功率的 中间实验机组已经投运。
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第一部分 汽轮机发展趋势
三、国内三大汽轮机厂情况
都具备制造超超临界1000MW汽轮机的能力。 - 上海汽轮机厂采用西门子技术
- 东方汽轮机厂采用日立技术
- 哈汽公司原与东芝公司合作，现已开发完成具有自主知识产权的高效1000MW等级超 超临界汽轮机（参数为28/600/620）。 都具备百万等级二次再热汽轮机设计能力（参数为31/600/620/620）。
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第一部分 汽轮机发展趋势
五、未来汽轮机发展趋势
1、概述 目前世界上75%以上的电量是由汽轮发电机组电站提供的（包括核电和化石燃料）， 传统蒸汽轮机电站技术正在不断向前发展，其发展趋势如下： ① 研发高温材料，增大单机功率，提高蒸汽参数，改进通流设计，优化中间再热和给水 回热系统，提高汽轮机效率； ② 发展大型热电联产机组，提高电站热力循环效率； ③ 开发以计算机和电子元器件为基础的汽轮机控制系统和电站控制系统，提高机组自动 化水平； ④ 采用先进的加工制造设备和工艺，建立完整的质量保证体系，确保产品质量，提高机 组可靠性和利用率； ⑤ 在保证设备的安全性和运行可靠性的前提下，采用基于寿命管理的变负荷控制和机炉 电的协调控制方式，提高机组的运行水平，使其不但有最高的经济型，而且适应电网 负荷的变化。
新型 75B#
4缸亚临界 600MW
亚临界空 冷 600MW
超临界 600MW
600MW、 1000MW 超超临界
660MW 超临界空冷 660MW 超超临界 600MW超临 界供热 1000MW超 超临界空冷
1100MW、 1200MW 超超临界 空冷/湿冷
300MW、 600MW 低压模块 大内缸应 用
低燃煤电厂投资。该计划预期在2014年完成，目前进展顺利。
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第一部分 汽轮机发展趋势
五、未来汽轮机发展趋势
4、超临界、超超临界机组的发展趋势（美国）
从2002年开始，美国能源部又开始了一个用于燃煤电厂超临界和超超临界机组的高温高强
度合金材料的研究项目（VISION 21计划的一部分），以增强美国锅炉制造业在国际市场的竞 争力。该研究项目的五个主要目标如下： • 确定哪些材料影响了燃煤电厂的运行温度和效率。
有良好的效益，而且又有较好的环保特性，是一种在国际上已经规模化商业运行的高效、低污
染的燃煤发电机组。该发电机组在诸多清洁煤发电机组中最具技术继承性，技术难点也较少， 最有条件在短时间内实现规模化生产。再结合我国电力设备制造工业和电力工业的具体国情， 就目前阶段来看，超超临界加烟气污染控制发电技术时一种最适合我国国情、最具发展潜力，
•
• • •
定义并实现能使锅炉运行于760℃的合金材料的生产、加工和涂层工艺。
参与ASME的认证过程并积累数据，为成为ASME规范批准的合金材料做好基础工作。 确定影响运行温度为871℃的超超临界机组设计和运行的因素。 与合金材料生产商、设备制造商和电力公司一起确定成本目标并提高合金材料和生产工艺的
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第一部分 汽轮机发展趋势
一、汽轮机发展历程
1883年瑞典工程师拉瓦尔设计制造出了第一台单级冲动式汽轮机，1884年 英国工程师帕森斯设计制造了第一台多级反动式汽轮机，虽然当时的汽轮机和我 们现在的汽轮机相比结构非常简单，但是从此推动了汽轮机在世界范围内的应用， 被广泛应用在电站、航海和大型工业中。
优化型 660MW超 临界 、超 超临界湿冷、 空冷
高效1000 MW 超超 临界湿冷、 空冷、二次 再热
2006
2008
2009
2011
2012
2012
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第一部分 汽轮机发展趋势
四、哈汽公司汽轮机发展历程
产品历史年表 1958年: 中国第一台25MW汽轮机 1959年:中国第一台50MW汽轮机 1960年:中国第一台100MW汽轮机 1971年:中国第一台200MW汽轮机 1984年:中国第一台210MW汽轮机（出口巴基斯坦） 1989年:中国第一台300MW亚临界汽轮机（试验机） 1989年:中国第一台600MW亚临界汽轮机 1989年：中国第一台200MW间接空冷汽轮机 2004年:中国第一台600MW超临界汽轮机 2004年：中国第一台亚临界300MW直接空冷汽轮机 2005年：中国第一台亚临界600MW直接空冷汽轮机 2007年:中国第一台600MW超超临界汽轮机(2缸) 2008年:中国第一台350MW超临界机组 2009年：中国第一台超临界660MW直接空冷汽轮机
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第一部分 汽轮机发展趋势
四、哈汽公司汽轮机发展历程
300MW等级汽轮机发展历程
(原型机) 亚临界 300MW 优化 73# 改进 73A# 新型 73B# 亚临界 300MW 300MW 供热及空冷 超临界 350MW 300MW 双抽机组
亚临界 300MW
1980 1990 1995 2000 2002 2006 2007
在容量和参数上，国内已经达到国际水平，但在效率上还有差距。
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第一部分 汽轮机发展趋势
四、哈汽公司汽轮机发展历程
第一阶段（上世纪50年代 ）：前苏联援建创始阶段 主要生产25MW、50MW以下纯凝和抽汽机组 第二阶段（上世纪60 ～ 70年代）：自力更生发展阶段 主要生产200MW以下纯凝和抽汽机组（25、50、100、200MW） 第三阶段（上世纪80年代～2000年）：引进消化西屋公司技术阶段 主要生产反动式300、600MW亚临界纯凝机组 第四阶段（2000～2008年）：引进优化多方技术阶段， 三菱： 超临界和超超临界600MW技术，AP1000核电汽轮机技术 东芝： 超超临界1000MW技术 GE： F级燃机及联合循环机组 ALSTOM：E级燃机及联合循环机组 第五阶段（2008年以后）：自主创新、优化提升阶段 在消化吸收国外先进技术的基础上，采用先进的设计研发手段和试验验证，自主 研发350MW、660MW、1000MW等机组
汽轮机发展趋势及最新技术
哈尔滨汽轮机厂有限责任公司 2014年06月
研究院：祝海
目录
第一部分 汽轮机发展趋势 第二部分 汽轮机前沿技术 第三部分 汽轮机设计理念
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目录
第一部分 汽轮机发展趋势
一、汽轮机发展历程 二、世界主要汽轮机制造商 三、国内三大汽轮机厂情况 四、哈汽公司汽轮机发展历程 五、未来汽轮机发展趋势 六、国内电力市场现状
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第一部分 汽轮机发展趋势
五、未来汽轮机发展趋势
5、700℃计划
欧洲“AD700” 项目 发展 目标 计划 时间 表 先进的“AD700”超临界技术 发展和示范 500MW 37.5MPa/705℃/720℃ 机组净热效率≈50％(LHV) 1998-2003：总体设计和可行性研 究 2002-2005：锅炉、透平设计 2004-2008：部件测试2008-2014 ：示范电厂试车及投运 可行性研究 材料研究 电站设计（锅炉及透平优化设计） 示范工程建设和运行 关键部件的现场测试 示范电厂建设 美国“AD760” 发展先进的“AD760”超临界 发电技术 750MW 37.9MPa/732℃ /760℃ 机组净热效率≈45％～47％ 2001-2006：第一阶段材料研究 2006-2007：第二阶段深入研究 （包括纯氧燃烧的应用） 2008-2015：建造750MW示范 电厂 经济性和可行性研究 材料研究（锅炉、透平材料） 电站设计（锅炉，透平优化设计) 示范工程建设和运行 完成第二阶段研究 示范电厂设计建造 日本“A－USC” 先进的“A－USC”超临界发电 技术 650MW 35MPa/700℃/720℃ 机组净热效率≈46% 2008年以前已经完成第一阶段和 第二阶段材料方面的研究 2008-2012：锅炉、透平及阀门 技术研究，材料长期测试 2012-2016：材料测试，试验透 平 可行性研究和经济性分析 材料研究 锅炉优化设计，透平相关技术 高压试验透平 完成第二阶段研究 材料长期测试，制造工艺研究
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第一部分 汽轮机发展趋势
五、未来汽轮机发展趋势
4、超临界、超超临界机组的发展趋势（欧洲）
从1983年开始，欧洲实施了COST 501计划和COST 522计划，目标分别是建立
29.4MPa/600℃/600℃、29.4MPa/600℃/620℃的机组和开发应用铁素体钢的蒸汽参数为 29.4MPa/620℃/650℃的超超临界机组。COST 522计划始于1998年，到2003年结束，该计 划开发应用铁素体钢的蒸汽参数为29.4MPa/620℃/650℃的超超临界机组。
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第一部分 汽轮机发展趋势
二、世界主要汽轮机制造商
美国通用电气（GE）、英国通用电气（GEC） 冲动式 日本东芝和日立、意大利安莎多、列宁格勒金属工厂 哈尔科夫透平发动机厂、乌拉尔透平发动机厂 美国西屋、欧洲ABB、德国西门子、三菱、英国帕森斯、 反动式 法国电气机械公司、法国阿尔斯通
我国生产厂家： 哈汽、上汽、东汽、北重、青汽、武汽、杭汽、南汽
超临界 350MW 空冷及供热
350MW 亚临界NCB
350MW 超临界三缸双抽
优化型350MW
超临界湿冷、空冷
2008
2010
2011
2012
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第一部分 汽轮机发展趋势
四、哈汽公司汽轮机发展历程
600MW等级以上汽轮机发展历程
(原型机) 4缸亚临界 600MW 优化 75# 改进 75A# 4缸亚临界 600MW 1980 1990 1995 2002 2003 2005
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第一部分Biblioteka Baidu汽轮机发展趋势
五、未来汽轮机发展趋势
1、概述
第一部分 汽轮机发展趋势
五、未来汽轮机发展趋势
2、世界超临界和超超临界汽轮机蒸汽参数发展过程
Δη /η (%)
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37.5MPa/720 ℃ /720℃ η =50% 在欧洲处于研究与 发展阶段 29.0MPa/580 ℃ /620℃ 27.0MPa/580 ℃ /600℃ 亚临界 16.7MPa/540 ℃ /540℃ η =40% 世界市场成 熟技术 超临界 25.0MPa/540 ℃ /565℃ 在欧洲、日本和美国已成为成熟 技术，在韩国和中国正为超临界 市场引入做准备
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15 10 5 0
在欧洲处于研究与 发展阶段，日本已 引入市场
现在市场引入主要 集中在日本和丹麦
20世纪 50年代
20世纪 60年代
20世纪 70年代
20世纪 80年代
20世纪 90年代
21世纪 00年代
21世纪 10年代
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第一部分 汽轮机发展趋势
五、未来汽轮机发展趋势
3、超临界、超超临界机组的发展趋势 配有烟气污染控制技术的超超临界燃煤发电机组在技术上具有先进性、成熟性，在经济上具
欧共体最近几年来正在进行的“AD700计划”的目的是论证和准备发展具有先进蒸汽参数
的未来的燃煤电厂形式，其中关键部件将采用镍基高温合金。AD700计划的目标是使下一代超 超临界机组的蒸汽参数达到37.5MPa/700℃/700℃，从而使效率达到52%~55%（对海水冷却 方式达到55%，对内陆地区和冷却塔方式达到52%），是温室气体CO2的排放降低15%，并降
在我国目前最有条件发展并可为电力工业提供新一代主流装备的洁净煤发电技术。
为进一步降低能耗和减少污染物排放，改善环境，在材料工业发展的支持下，超临界机组正 朝着更高参数的超超临界的技术方向发展。国外超超临界机组参数发展的近期目标是主蒸汽压 力为31MPa，蒸汽温度为620℃，并正在向更高参数的水平发展。
冲动式汽轮机
反动式汽轮机 4
第一部分 汽轮机发展趋势
一、汽轮机发展历程
大型汽轮机发展情况： 60年代，世界工业发达的国家生产的汽轮机已经达到500—600MW等级水平； 1972年瑞士BBC公司制造的1300MW双轴全速汽轮机在美国投入运行，设计参数达到 24Mpa，蒸汽温度538°C，3600rpm； 1974年西德KWU公司制造的1300MW单轴半速（1500 rpm）饱和蒸汽参数汽轮机投 入运行； 1982年世界上最大的1200MW单轴全速汽轮机在前苏联投入运行，压力24 Mpa，蒸汽 温度540°C； 2000年以后超临界600MW（24.2/566/566）汽轮机、超超临界600MW （25/600/600）汽轮机、超超临界1000MW （25（26.25）/600/600）汽轮机在国内得 到了长足的发展。 国内正在建造AP1000、EPR三代核电汽轮机。 目前国、内外正在研究700℃材料及更高效汽轮机的研制。