东方电气1000MW 二次再热机组汽轮机技术方案

给水温度提高——省煤器出口温度 高——预热器进口温度高——预热器出 口（排烟）温度高——锅炉效率低
前置式烟气换热器布置在省煤器 与预热器之间，降低预热器进口温 度，从而降低排烟温度。 前置式烟气换热器增加了汽机热 耗约12kJ/kWh,但可以提高锅炉效率 1%，综合降低煤耗1.5-2.0g/kWh。 低温省煤器 系统可以设置一级低温省煤器，进 一步优化热力系统，降低热耗约 40kJ/kWh(但投资会增加）。
1 投标方案总体介绍 高度集成的润滑油系统
•采用主油泵-油涡轮供油系统，噪音小、效率高、厂用电少、节能环保 •采用集装油箱、套装油管路，高度集成，现场施工量小、简化布置 •辅助油泵、事故油泵和压力低模块联控备用，多重保护，系统安全性高
1 投标方案总体介绍
安全可靠的顶轴系统
• 高效进口柱塞泵
• 两泵互为备用 • 高度集成
1 投标方案总体介绍
1.3.2 成熟的辅助系统
润滑油与顶轴 油系统 自密封系统 凝汽器系统
• 轴承数目与大小不变，总用油量基本 不变，油系统借用常规1000MW机组 • 低压模块不变，低压顶轴油系统成熟
• 自密封系统压力作适当调整，系统布 置于设计按常规1000MW机组进行
• 机组凝汽器系统设计按常规1000MW 机组进行，成熟可靠
2 -1
8
7
6
5
组织、晶粒度、夹杂物
-6
4
3
2 200
300
400
500
600
700
T ( C)
o
20℃~700℃范围 20℃~700℃范围 20℃~100℃ -700℃ 范 围 临界点 Ac1,Ac3,Ar1,Ar3,Ms 弹性模量、剪切模量、 泊松比 L-M曲线
K (Wm k )
-1 -1
40 35 30 25 20 15 10 5 0 200
3.1 高温材料的发展与应用
汽轮机设计对材料高温性能一般要求：转子锻件蠕变≥100MPa、铸件 ≥85MPa；目前采用铁素体12Cr钢使用温度在620℃时可完全满足汽轮机设计要 求。
31
3.1 高温材料的发展与应用 CB2 FB2高温性能
FB2和CB2是欧洲COST522计划中研制的两种用于630℃等级的锻件和铸件材料。
超高压缸整缸全三元分析
高压缸整缸全三元分析
中压缸整缸全三元分析
超高压缸 纯通流效率 95.53%
低压缸整缸全三元分析
高压缸 95.37%
中压缸 95.65%
低压缸 94.30%
目录
1 莱芜投标技术方案总体介绍
2 二次再热机组经济性介绍
3 二次再热机组设计特点介绍
4 东汽科研能力与科研发展
5 完善质量控制及先进制造能力
325 34.4/649/566/566 3.447 325 34.4/649/566/566 3.447 700 31/566/566/566 5.07 700 31/566/566/566 5.07 412 28.4/580/580/580 410 600 29/582/580/580 25/538/552/566 3 3 5
2 二次再热机组经济性介绍
3 二次再热机组设计特点介绍
4 东汽科研能力与科研发展
5 完善质量控制及先进制造能力
6 结束语
16
2 超超临界二次再热机组经济性介绍
提高燃煤机组效率的意义
• 节能 • 提高参数 • 冷端优化
环保
提高燃煤机组效率的方法
增加再热次数 先进通流技术
2 热机组经济性介绍
经济性 系统优化 中间二次再热 增加2级回热 外置蒸汽冷却器 前置烟气换热器 设置低温省煤器
主蒸汽压力从25MPa提高到31MPa 再热温度从600℃提高到620℃ 增加一次再热 回热系统由8级增加到10级 设置3级外置蒸汽冷却器
-1.2% -0.3% -1.6% -0.32% -0.41%
6
1个前置式烟气换热器
7
设置低温省煤器
+0.16% -0.54%
21
2 热机组经济性介绍 前置式烟气换热器 2.1 对成熟结构和系统的继承
CB2、FB2新12Cr材料的10万小时高温持久性能比改良12Cr材料在同一温度条
件下要高约30-40MPa。
32
CB2 FB2试验：
试验项目 化学成分 显微组织 室温拉伸 室温冲击 硬度 高温拉伸 物理 比热 性能 导热系数 线膨胀系数 弹性模量 比热 导热系数 备注
D (10 m s )
6 结束语
28
3 二次再热机组设计特点介绍
采用二次再热技术
• 增加一个汽缸，超高压、高压合缸布置； • 中压缸进汽压力低至3.5MPa，容积流量变大；
提高主蒸汽压力31MPa
• 主汽阀压力升高，材料选用CB2 • 超高压缸压力提高；
再热温度提高到620℃
• 再热阀门材料为CB2； • 高、中压内缸材料为CB2，转子采用FB2锻件 • 高温叶片和隔板设计；
• 压力联控泵组启停
1 投标方案总体介绍
高度自动化的自密封系统
•组成--主汽站、辅汽站、
溢流站、减温站、安全阀
•自动化程度高--调节阀自动开
启或关闭，维持供汽母管压力
超
•可靠性高--调节阀采用进口
件，安全可靠
•若机组初参数提高后，管道
阀门采用耐高温的材料来满足 机组安全运行的需要。
目录
1 莱芜投标技术方案总体介绍
1 投标方案总体介绍
1.2 莱芜投标机组总体结构
双流中压缸 B低压缸
超高压、高 压合缸对置
A低压缸
6
1 投标方案总体介绍
4只中压主 汽调节阀
1.2 机组总体结构及布置
2只高压主 汽调节阀
平台上浮动 支撑结构
2只超高压 主汽调节阀
本体尺寸：～38.3×10.22×8.7m(L×B×H) （不含罩壳） ～38.3×12.67×8.7m(L重庆万州
东方 1000
28/600/620
2014
提高参数到620℃技术已经成熟，并已经成为发展趋势。
2 热机组经济性介绍
2.1 机组热力系统优化
超超临界二次再热机组在热力系统上采取大量优化措施：
东方母型机 D1000A
序号 措施
新超超临界 D1000H
二次再热 1000MW机组
热耗收益
1 2 3 4 5
7
1 投标方案总体介绍
1000MW常规机组纵剖面图
1000MW二次再机组纵剖面图
超高压-高压反向合缸布置，中压双分流结构，低压双分流结构。 机组总体方案具有良好的继承性和先进性。
8
1 投标方案总体介绍 1.3 投标方案设计思路 充分利用现有超超临界机组先进技术，使莱芜项目具有良 好的技术继承性。 整体方案继 承性好 机组成熟性高
3
机组设计特点介绍
二次再热机组设计特点介绍目录 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 高温材料的发展与应用 超高压模块结构特点 中压模块结构特点 机组阀门结构特点 机组启动运行与旁路 机组轴系稳定性 低压缸及末级长叶片技术 防止固体微粒冲蚀（SPE）的措施
30
3
机组设计特点介绍
采用先进的气动分析技术
• 采用先进的CFD分析技术对进排汽及低压缸分析 • 利用先进的汽封设计、分析、多级透平试验技术
2 热机组经济性介绍 2.2.1 超高压阀门结构优化
机组全周进汽，因此超高压阀组由母型机的4个变为2个，结构简化， 气动优化，阀损更小。
总压损失系数
原始四阀组 2.73%
蜗壳进气两阀组 2.16%
前置烟气加热器
22
2 热机组经济性介绍
2.2 机组结构优化
配汽方式
结 构 变 化 提 高 机 组 效 率
• 全周进汽，节流调节 • 首级采用压力级，效率高于原调节级
中低压分缸压力降低
• 中压加级，焓降增大，用高效中压长叶片取代低压短叶片 • 提高低压缸进口的通流级的l/b，提高低压缸的经济性 • 降低低压进汽温度和压力，减少进排汽温差和压差，避免低 压缸变形引起内漏，提高低压缸可靠性和经济性
采用更先进的末级长叶片
• 采用更先进的1200mm末级长叶片，提高机组低压效率 • 优化改型低压缸，使其具有更佳气动特性
2 热机组经济性介绍 先进的全三元通流设计技术
• 采用多目标全三元及完整级次通流设计技术 • 首级压力级，有利通流精确设计
通新 流超 设采 计用 技先 术进 的
通流级次设计
• 优化通流级焓降分配，使叶片级的速比进一步靠近 最佳速比，提高各级效率，满足通流设计规范 • 透平级采用先进涡流型设计
活支可倾瓦块型推力轴承 高中压可倾瓦轴承
低压椭圆轴承
结论：本机组轴系与东方常规百万机组轴系总长基本相当，同样由四汽机转子、一电机转子组 成，轴系支撑系统均相同，计算结果也表明轴系特性基本一致,轴系成熟可靠。
1 投标方案总体介绍
1.3.2 成熟的滑销系统
超高压缸+高压缸
静子设三个绝对死点：中低压间轴承箱下及A、B低压缸的 中心线附近。 推力轴承安装2#轴承后，1、2#轴承箱采用滑动设计。 自润滑滑块：具有摩擦系数低、终身免维护的优点。抵消 动静部分胀差，高、中、低压间动静的胀差小。
1000MW 二次再热超超临界 机组技术方案介绍
目录
1 莱芜投标技术方案总体介绍
2 二次再热机组经济性介绍
3 二次再热机组设计特点介绍
4 东汽科研能力与科研发展
5 完善质量控制及先进制造能力
6 结束语
2
1 投标方案总体介绍
1. 投标方案总体介绍
3
1 投标方案总体介绍
主要蒸汽参数
机组型号： N1000-31/600/620/620
25
2.2.2 进汽结构
喷嘴和调节级
高效压力级
原型采用双个对置调节级，并采用回 流结构，形成扰流，高压缸效率低
二次再热无调节级，采用高效的压力级， 优化高压缸通流，提高高压缸效率
26
2 热机组经济性介绍
2.2.3 先进的汽轮机通流优化技术
采用全三元弯曲导叶，全新可控涡高负荷动叶 开发的全新三元级具有以下特点： 后加载层流静叶与全三元弯曲技术使得级端 损更低； 全新可控涡高负荷动叶使得叶高分布反动度 更合理，提高根部反动度、降低顶部反动度使 得根部效率高而顶部漏气损失小； 速比更靠近最佳速比； 相对传统级设计可使得缸效率提高约1.2%。
机组轴系成熟
超高压、高 合缸对置
四缸四排汽, 同 常规百万机组
机组滑销系统成熟 机组辅助系统成熟
9
1 投标方案总体介绍
1.3.1.具有良好继承性的轴系及轴承设计
VHP+HP IP ALP BLP
1#
2#
3#
4#
5#
6#
7#
8#
五不变： 转子数目不变 总长基本不变 轴承形式不变 轴承大小不变 连接方式不变
最大连续功率(T-MCR):
额定流量： VWO流量： 保证热耗
1048.5MW
2536.7t/h 2758.8t/h 详见标书
【汽动引风机】
【汽动引风机】 【汽动引风机】
1 投标方案总体介绍
莱芜投标主要技术参数
THA 主蒸汽压力 主蒸汽温度 一次再热压力 一次再热温度 二次再热压力 二次再热温度 给水温度 29.94 600 9.85 600 2.80 600 330.6 TMCR 31 600 10.36 620 2.94 620 334.6 TRL 31 600 10.33 620 2.92 620 334.3 VWO 31 600 10.65 620 3.02 620 336.7
线膨胀系数
高温蠕变持久
300
400
500
600
700
T ( C)
o
THERMAL LINER EXPANSION OF FB2 STEEL
18
参数优化 主汽压力提高 再热温度提高
通流技术
结构调整与 气动优化
世界上一些具有典型意义的二次再热机组：
序号 国家 电厂机号 容量 MW
汽机参数
压力/温度/温度/温度
背压kPa
投运年份
1 2 3 4 5 6 7
美国 美国 日本 日本 丹麦 丹麦 日本
EDDYSTONE 1 EDDYSTONE 2 川越 1 川越 2 SKE NRD 姬路6#
1958 1960 1989 1990
1997
1998
1977
二次再热属于成熟技术，是提高效率最有效手段之一。
世界上的一些高参数机组：
序 号 1 2 3
国家
日本 日本 德国
电厂机号
新机子1# 新机子2#
汽机参数 制造 容量 投运年 商 MW 压力/温度/温度 份 富士 600 日立 600 日立 800 24.1/600/610 25/600/620 25/600/620 2002 2009 2013
机组型式：
铭牌功率：
超高压-高压合缸、四缸四排汽
1000MW
额定背压：
夏季背压：
4.80 KPa
10.0 KPa
额定转速：
配汽方式：
3000r/min
全周进汽、节流调节
运行方式：
通流级数：
定——滑——定
VHP6 +HP5级、IP2×7级、LP2× 2× 5级
末叶长度：
回热级数：
1200mm
10级（五高加、一除氧、四低加）