600MW超临界机组总体介绍

一、汽轮机和热力学相关知识简介 －设备图片
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பைடு நூலகம்
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一、汽轮机和热力学相关知识简介 －汽轮机基础知识简介 级的反动度：蒸汽在动叶片中的理想焓降与整个级的滞止 理想焓降之比。 纯冲动级：反动度为零的级称为纯冲动级。它的特点是： 蒸汽只在喷嘴叶栅中膨胀，在动叶栅中不进行膨胀而只改 变流动方向，即在动叶片中焓降为零。 反动级：通常把反动度为0.5 的级叫做反动级。它的工作 特点是蒸汽的膨胀约有一半在喷嘴叶栅中发生，另一半在 动叶栅中发生。 带反动度的冲动级：这种级介于纯冲动级和反动级之间， 其反动度一般为0.05～0.2。也就是说，在这种级中，蒸 汽的膨胀大部发生在喷嘴叶栅中，只有少部分膨胀在动叶 栅中发生，也就是蒸汽在动叶中有少量焓降。
一、汽轮机和热力学相关知识简介 －汽轮机动叶片
• 汽轮机的动叶片一般有三部分组成：一是通过横销紧固在 转子的叶根，二是将蒸汽动能转化成机械能的叶高部分， 三是引导蒸汽流动、并在叶轮外径设置的护罩，即围带部 分。
一、汽轮机和热力学相关知识简介
－汽轮机动叶片
• 汽轮机叶片由于运行条件和作用不同，分为不同的类型。 叶片按其截面是否沿叶高变化，可将叶片分为等截面叶片、 变截面叶片和扭曲叶片。一般情况下，高中压转子的的叶 片采用等截面叶片，而低压转子后几级毫无例外的采用变 截面扭曲叶片。
二、超临界机组的经济性
• 从工程热力学中关于火力发电厂理论基本循环－郎肯循环分析 可知，在冷端工况不变条件下，提高新蒸汽参数是提高汽轮发 电机组效率的重要发展方向。当新蒸汽参数压力在16.6MPa～ 31.0 MPa，温度为535℃ ～ 600℃范围内，压力每提高1 MPa， 机组热耗下降0.18% ～ 0.29%；温度每提高10℃，机组热耗下 降0.24% ～ 0.36%。 • 在蒸汽压力和温度较高时，通过提高压力而获得的收益小一些。 一般在蒸汽温度为538℃时，蒸汽压力由16.6MPa提高到 24.0MPa，机组热耗下降2.0%左右。在蒸汽压力较高时，通过 提高温度而获得的收益大一些。当蒸汽压力保持不变，蒸汽温 度由538℃提高到566℃时，机组热耗一般下降0.8% ～ 1.2%左 右。 • 目前我国亚临界600MW机组采用的进汽参数为l6．7MPa／538℃ ／538℃．而超临界600MW机组的进汽参数为24．2MPa／566℃ ／566℃ ，后者效率约提高2．5％ ～3％ ，煤耗约降低8g／ (kW·h)～10g／(kW·h)，其经济价值十分巨大。
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一、汽轮机和热力学相关知识简介 －汽轮机转子
• 转子可以在不揭缸的情况下，可利用汽缸端部设置的专用 手孔，在高中压转子排汽口侧的轴凸肩上，装设或调整其 重块的位置或重量。也可以在高中压转子中压侧末级叶轮， 高压侧调节级前转子燕尾槽内以及高中压转子高压侧排汽 口转子燕尾槽内加装平衡块。
一、汽轮机和热力学相关知识简介 －汽轮机基础知识简介 • 东汽（日立）的 600MW超临界机组DEH对CV、ICV阀门控制 有别于国内DEH通用设计,未设计单阀和顺序阀的控制逻辑, 而采用的是混合阀控制,即在机组启动到正常运行过程中, 所有调门的阀位指令为总流量指令的函数。 • 在机组未投入暖机功能时,总流量指令=CV流量指令=ICV流 量指令,当机组在暖机控制期间,总流量指令=CV流量指令 +ICV流量指令,这样的阀门特性在实践中证明,既减少了阀 门的截流损耗又避免了阀门切换带来的扰动。
600MW超临界机组 汽轮机系统总体介绍
朱 江 宁
600MW超临界机组 汽轮机系统总体介绍
• • • • • • • • 目录 一、汽轮机和热力学相关知识简介 二、超临界机组的经济性 三、超临界机组和亚临界机组的异同 四、超临界机组的发展 五、超临界汽轮机的关键技术 六、东汽600MW超临界机组介绍 七、我公司600MW机组相关介绍 八、新建机组和原#5机组系统异同。
三、超临界机组和亚临界机组的异同
• 超临界机组的蒸汽参数大于临界压力，蒸汽和水的密度基 本相同，首先受影响的是锅炉的水冷壁。锅炉水冷壁不能 采用自然循环方式，必须采用强制流动方式。即以直流锅 炉为主，也可采用复合循环方式，水冷壁的工作特性也不 同于亚临界机组锅炉。 • 亚临界机组锅炉即可采用自然循环方式，也可采用直流锅 炉形式。 • 超临界机组的汽轮机随蒸汽温度和压力的提高，热应力和 胀差将增大，需要采用新金属材料或新技术。但汽轮机的 工作特性与亚临界机组汽轮机基本相同。
一、汽轮机和热力学相关知识简介 －汽轮机基础知识简介 • 喷嘴调节只有当调节级的比焓降很大时才显示出它的优越 性，故担负尖峰负荷的机组宜采用具有双列调节级的喷嘴 调节，而担负基本负荷的机组，由于负荷比较稳定，为了 保证其有较高的效率，常采用节流调节或具有单列调节级 的喷嘴调节。
• 我公司的600MW超临界机组，主要承担基本负荷，具备双 抽可调供热能力并具有一定的调峰能力。故调节级采用单 列调节级。
一、汽轮机和热力学相关知识简介 －汽轮机基础知识简介 • 汽轮机是利用蒸汽热能做功的旋转式原动机。它工作时进 行两个能量转换过程，即先使蒸汽通过喷嘴流速提高，将 蒸汽的热能转变为蒸汽的动能；然后再将蒸汽的动能在动 叶栅中转换成转子转动的机械能。 • 叶片按用途可分为动叶片（又称工作叶片，简称叶片）和 静叶片（又称喷嘴叶片）两种。 • 动叶片安装在转子叶轮（冲动式汽轮机）或转鼓（反动式 汽轮机）上，接受喷嘴叶栅射出的高速汽流，把蒸汽的动 能转换成机械能，使转子旋转。 • 静叶片安装在隔板或汽缸上起喷嘴作用；在速度级中作导 向叶片，使汽流改变方向，引导蒸汽进入下一列动叶片。 • 级是汽轮机中由喷嘴与动叶片所构成的基本工作单元。
一、汽轮机和热力学相关知识简介 －汽轮机基础知识简介 • 双列速度级仍属于冲动级，蒸汽的膨胀只在喷嘴内进行， 只是与单冲动级不同的是蒸汽从喷嘴中出来经过两列动叶 片，第一列动叶片的排汽动能在第二列动叶片中被进一步 利用，减少了余速损失，有较大的热焓降。因此其功率比 单级大。 • 由于蒸汽在双列速度级喷嘴和动叶片中流速高，再加之有 导向叶片，汽流经过多次转折，因而增大了流动损失，所 以双列速度级的效率低于单级的效率。
四、超临界机组的发展
• 发展超临界机组是火力发电领域中提高发电效率、节约能 源、改善环境影响、降低发电成本的必然趋势，各国在火 力发电领域中都积极采用超临界参数的大容量机组。世界 上早期研制的超临界机组曾遇到所选用蒸汽参数过高的误 区，超越了当时的技术发展水平，运行中出现很多问题， 如，锅炉过热器受热面高温腐蚀；汽轮机高压缸的蠕变变 形；运行灵活性差，不能带周期性负荷运行等。以后世界 上发展的超临界机组采用的蒸汽参数多采用压力为24 MPa等级，主/再热蒸汽温度538℃～566℃。从二十世纪 九十年代起，随着科学技术的进步和材料技术的发展，超 临界机组的蒸汽参数又有提高的趋势。目前，我国已可以 生产蒸汽压力为25Mpa～26.5Mpa，温度为600℃～ 610℃,容量为1000MW等级的超临界参数汽轮发电机组。
一、汽轮机和热力学相关知识简介 －汽轮机基础知识简介 • 汽轮机最常采用的配汽方式为喷嘴配汽和节流配汽。 • 节流配汽：就是汽轮机的进汽量全部经过一个或几个同时 开关的调节汽门进入所有喷嘴。 • 喷嘴配汽：进入汽轮机的进汽量，通过数只依次启闭的调 节汽门，进入汽轮机的第一级喷嘴调整汽轮机的负荷。每 个调节汽门控制一组喷嘴，根据负荷的多少确定调节汽门 的开启数目。
三、超临界机组和亚临界机组的异同
• • • • • • • • • • 亚临界转变为超临界时受影响的部件： 锅炉水冷壁、过热器等压力部件； 汽轮机高压缸：汽缸、转子、主汽阀等； 机炉间的联结管道：主蒸汽管、高压旁路； 给水管道--高压加热器； 给水泵及其驱动机； 凝结水精处理装置--化学水处理。 亚临界转变为超临界时不受影响的部件： 发电机与辅机及输配电系统与亚临界机组相同； 汽轮机低中压缸模块、凝汽器、低压加热器所用钢材与亚 临界机组相同； • 输煤、制粉系统、除尘设备与亚临界机组相同。
一、汽轮机和热力学相关知识简介 －汽轮机转子 • 我公司600MW汽轮机转子分为高中压转子、低压A转子 和低压B转子，通过刚性联轴器联接。各转子各自支撑在 2个轴承上，整个轴系通过位于2号轴承座内的推力轴承定 位。 • 高中压转子和低压转子均为整锻无中心孔转子，在相同热 应力的条件下，增大了转子的循环寿命，降低了制造成本。
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一、汽轮机和热力学相关知识简介 －汽轮机转子
• 转子是汽轮机转动部分的总称，它担负着把喷嘴叶栅出来 的蒸汽的动能转变为轴旋转的机械能及功率传递的重任， 是汽轮机最重要的部件之一。 • 通常冲动式汽轮机的转子采用转轮式转子；反动式汽轮机 的转子为避免轴向推力过大而采用转鼓式转子。 • 转子工作时，因高速旋转，它除了要转换能量、传递扭矩 外，还要承受旋转时质量所产生的离心力，因此要用高强 度的金属材料制成。
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一、汽轮机和热力学相关知识简介
－汽轮机动叶片
• 动叶片是汽轮机中最重要的零件之一，主要表现在： • 1、它作为蒸汽热能转换为机械能的主要作功部件，其结 构型线、工作状态将直接对能量转换效率产生影响； • 2、数量最多，加工工作量相当大； • 3、它是汽轮机中承受应力最高的零件，又必须在相当恶 劣的工作条件下工作，事故率很高。 • 因此，叶片的结构、性能不仅涉及到设计制造，而且和汽 轮机的经济性及运转的安全可靠性关系密切。
一、汽轮机和热力学相关知识简介 －汽轮机基础知识简介 • 与顺序阀喷嘴调节（部分进汽）相比，单阀节流调节（全 周进汽）具有结构简单、制造成本低、在负荷变化时级后 温度变化小、对负荷变动的适应性较好、部分负荷时调节 级负荷小等优点。它的缺点是在部分负荷时节流损失大， 经济性较差。（哈汽、上汽）机组投产的前半年，应单阀 运行，以增加叶片的机械可靠性。 • 与节流调节相比，喷嘴调节在低负荷运行时节流损失小， 效率高，运行稳定。缺点是负荷变化时机组高压部分蒸汽 温度变化大，容易在调节级处产生较大的热应力，对负荷 变动的适应性差，部分负荷时调节级负荷大。
一、汽轮机和热力学相关知识简介 －汽轮机基础知识简介 • 由于双列速度级做功能力大，热焓降大，蒸汽经过双列速 度级后汽压、汽温下降较多，所以小容量汽轮机一般都把 它作为第一级也就是调节级，这样其后的高温、高压段缩 短，可以减少压力级级数、简化结构、缩小体积。而且在 汽缸和转子上都能节约一定数量的贵重金属材料，降低造 价。
一、汽轮机和热力学相关知识简介
－汽轮机动叶片图示
围带
接触
拉筋
叉型 叶根
静止时有间隙
额定转速时接触
一、汽轮机和热力学相关知识简介
－中压叶片图片
一、汽轮机和热力学相关知识简介
－低压叶片图片
一、汽轮机和热力学相关知识简介
－汽轮机动叶片图片
一、汽轮机和热力学相关知识简介 －超临界的含义 • 超临界机组有着明确的物理意义。从工程热力学中水蒸气 性质图表中知道，水蒸汽临界点参数：临界压力＝ 22.129MPa，临界温度＝374.15℃，临界焓＝2095.2kJ/kg， 临界熵＝4.4237kJ/kg.K，临界比容＝0.003147M3/kg。水 在低于临界压力的压力下定压加热变为蒸汽的汽化阶段， 呈现湿饱和蒸汽状态，整个汽化过程处于水与蒸汽两相共 存的状态。水在等于临界压力的压力下定压加热变为蒸汽， 汽化阶段缩为一点（临界点），即水加热到临界温度时就 立即全部汽化，汽化是在一瞬间完成的，无水与蒸汽两相 共存的状态，但有相变点。水在高于临界压力的压力下定 压加热逐渐变为过热蒸汽，无汽化过程，无相变点。工程 上把主蒸汽压力超过22.129MPa的机组称为超临界机组。
一、汽轮机和热力学相关知识简介 －汽轮机基础知识简介 • 通常汽轮机一级中只有一列动叶片，蒸汽在这一列动叶片 做功后尚有很大的动能没有被利用就排出汽轮机，必然会 造成很大的动能损失，即所谓的余速损失。为了使排汽的 动能再次被利用，从而产生了双列速度级。
• 在双列速度级中一级有两列动叶片，在两列动叶片之间装 有导向叶片，导向叶片的装设位置与喷嘴位置相对应。