超临界汽轮机

2、热力系统 机组带基本负荷，并具有一定调峰能力，其调峰 范围为30～100％机组额定出力。主蒸汽与再热 蒸汽均采用双管制。汽轮机组具有七级非调整抽 汽和一级调整抽汽，一、二、三级抽汽为非调整 抽汽，分别供给三台高压加热器；四级抽汽为非 调整抽汽，四级抽汽分别供汽给给水泵汽轮机、 除氧器、辅助蒸汽系统；五级抽汽为调整抽汽， 供汽给五号低压加热器，同时对外供采暖用汽， 其压力由安装在抽汽管道上的液动调节阀来控制； 六、七、八级抽汽为非调整抽汽，分别供给三台 低压加热器。一级抽汽抽自汽轮机高压缸；二级 抽汽从低温再热蒸汽管道排汽逆止阀前引出；三、 四、五级抽汽抽自汽轮机中压缸；六、七、八级 抽汽抽自汽轮机低压缸。
1、汽轮机性能参数 制造厂：东方汽轮机厂 型号：C350-24.2/566/566 型式：超临界、中间再热、冲动式、单轴、双缸 两排汽抽凝式。 额定功率： 350MW 主蒸汽阀前主蒸汽额定压力： 24.2MPa 主蒸汽阀前主蒸汽额定温度： 566℃ 主蒸汽额定流量： 1091.7t/h 高压缸排汽压力（VWO工况）： 4.772MPa 再热蒸汽进汽阀前压力（VWO工况）： 4.295MPa 再热蒸汽进汽阀前温度： 566℃ 再热蒸汽流量（VWO工况）： 916.39t/h
超临界汽轮机结构特点
（一）本体结构 • 与亚临界汽轮机的主要差异：差异在于汽轮机本 体的高压高温段和中压高温段，即高压缸调节级 处和中压进汽部分，而且主要表现在材料的选用， 要选择耐高温的优质钢材。以及材料的冷却设计。 1、转子 （1）基本特点： • 高压转子：单流结构和双流结构 • 高压第一级采用双流式结构，高压第二级以后 的压力级采用单流结构。 • 优点是每只动叶片所承担的负荷减少一半，喷 嘴室和动叶片的应力有所减少。但采用该结构 的缺点是叶片数目增加，造价高，轴承跨度增 大。有利于冷却。
2．汽缸 （1）布置方式 （2）汽缸采用双层或三层结构，（高、中、低） （3）中压内缸内表面处设计一个遮热罩，中压内 缸内外表面的金属温度差比较大，运行中热应力 较大，有可能引起内缸热变形。为了减小中压内 缸内外表面的金属温度差，一般在 中压内缸内 表面处设计一个遮热罩。国外机组运行实践表明， 采用遮热罩后中压内缸内外表面金属温度差可以 减小。
（2）适用范围 给水加氧处理工艺的核心是氧在水质纯度很高的 条件下对金属有钝化作用。 为保证水质纯度（氢电导率小于0.1μS/cm）， 要求系统必须配置凝结水精处理混床。 采用加氧处理工艺的另一条件是低压加热器管材 最好不是铜材，因为在氧化条件下铜氧化膜的溶 解度较高，氧化铜腐蚀产物最终将转移到汽轮机 高压缸沉积下来。 在加氧方式下,由于不断向金属表面均匀地供氧, 金属表面形成致密的“双层保护膜”：Fe3O4 层 和Fe2O3 层。在Fe3O4 区有裂纹（例如，由压应力 造成的）的地方，就可实现裂纹自发愈合，愈合 速度取决于加氧量的多少。
（3）高压第一级大多采用冲动级。 • 采用冲动级可以使高压第一级喷嘴有相当 大的焓降，使调节级后的蒸汽压力和温度 都有比较大的下降，从而使内缸承受的热 负荷下降，这样内缸的壁厚可以减薄，中 分面螺栓的尺寸可以减小。
（4）高压第一级叶片根部设计成负反动度 这样，可以使第一级动叶出口蒸汽的一小 部分，经喷嘴室与动叶之间的间隙回流至 前轮面和前轴封之间的腔室，对高压转子 第一级叶轮产生冷却作用。
对喷嘴和再热第1级动 静叶采用Cr-C保护涂 层技术，有效减小 SPE，提高持久效率。 对喷嘴、调节级和再 热第1级动静叶采用耐 冲蚀性能良好的含铌 钢材料，已在国内外 大型机组广泛采用， 实践表明具有优良的 运行业绩； 在主汽阀入口上安装 滤网，可防止大颗粒 固粒进入通流部分；
4、除氧器采用无头式 无头式除氧器工作原理 凝结水从盘式恒速喷嘴喷入除氧器汽空间，进行初步 除氧，然后落入水空间流向出水口；加热蒸汽排管沿除 氧器筒体轴向均匀排布，加热蒸汽通过排管从水下送入 除氧器，与水混合加热，同时对水流进行扰动，并将水 中的溶解氧及其他不凝结气体从水中带出水面，达到对 凝结水进行深度除氧的目的。水在除氧器中的流程越长， 对水进行深度除氧的效果越好。蒸汽从水下送入，未凝 结的加热蒸汽（此时为饱和蒸汽）携带不凝结气体逸出 水面，流向喷嘴的排汽区域（喷嘴周围排汽区域为未饱 和水喷雾区），在排汽区域未凝结的加热蒸汽凝结为水， 不凝结气体则从排气口排出。不凝结气体在流向排气口 的流程中，在水容积一定的情况下，除氧器筒体直径越 大，汽空间不凝结气体分压力越小，这样就能有效控制 不凝结气体在液面的扩散，避免二次溶氧的发生，因此， 除氧器筒体采用大直径为佳。
总结
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（2）超临界机组的高压缸的效率低。 • 容积流量越小，对于效率的影响就越大。 采用双流式结构的机组由于容积流量的减 小，其高压缸的效率会低于采用单流程的 机组。 • 例如同样直径、同样跨度的600MW与 300MW机组，高压缸效率要相差3．3%， 又如同为单流的亚临界600MW与超临界 700MW相比，由于进汽压力的不同，亚 临界600MW机组高压通流部分第一级的 尺寸和面积比超超临界700MW还要大40 ％，其高压缸效率要高2．3％，比高压双 流的超超临界900MW则高3．3％。
（二）热力系统 大多数超临界汽轮机组的热力系统与亚临界 机组基本相同，一般设四级低压加热器、 一级除氧器和三级高压加热器。 我厂新机热力系统布置图如下：
＃9、10机汽轮机概况
我厂＃9、10汽轮机为东方汽轮机厂生产 的超临界、中间再热、冲动式、单轴、双 缸双排汽、抽凝式汽轮机。机组铭牌出力 （TRL）为350MW，汽轮机本体配同轴主 油泵，润滑油系统采用透平油工质，调节 系统采用抗燃油工质。
优化设计再热第1级静叶，设计合理的动 静叶轴向间隙，使动叶反射的SPE不能打 在静叶背弧上，彻底切断SPE多重反射的 途径，从而有效防止SPE，实现再热第1 级的无老化设计，提高持久效率。（合理 加大动静叶轴向间隙，使从动叶反射的粒 子被主流吹回动叶流道而不能打在静叶出 口背弧上，切断粒子多重反射的途径；同 时对静叶采用等离子淬火层保护技术，动 静叶采用特殊材料设计，提高动叶的耐冲 蚀性能）示意图如下：
凝结水泵
除氧器 高压加热器 给水泵 低压加热器
wenku.baidu.com
开 关
2、低压加热器布置 七、八号低压加热器为组合式加热器，布置于凝 汽器的接颈内，相应的抽汽管道亦布置在凝汽器 的接颈内。这两级抽汽管道均不设隔离阀和逆止 阀。 3、高中压缸的通流部分防止固体颗粒侵蚀（SPE） 的措施 通流部件，主要是调节级和中压缸第一级的固体 颗粒侵蚀是亚临界和超临界机组普遍存在的问题， 超临界机组尤为严重。固体颗粒主要是由于锅炉、 主蒸汽管道和再热蒸汽管道中内表面的氧化铁剥 离层，剥离层脱落形成的固粒主要对调节级、再 热第一级静动叶产生严重冲蚀。
超临界参数对于机组经济性地影响
• 1.主汽压力 • 主汽压力P0↑——→循环效率↓——→高压 缸的容积流量↓——→高压缸效率的负面 影响
根据此曲线，可以得到如下结论： • （1）主汽压力越高，容积流量越小； • （2）容积流量越小，效率下降的幅度越 大； • （3）主汽压力对于高压缸效率的影响还 与结构有关，尤其是取决于如汽缸型式(单 或双流) 、转子跨度和直径(D/ L)
与＃7、8机的不同
1、启动旁路系统。＃9、10机启动方式可采 用中压缸冲动，也可采用高中压缸联合冲 动，为保护高压缸和缩短启动时间，汽轮 机配置有高排通风阀和启动暖机系统在机 组启动时投入，暖机蒸汽取自辅助蒸汽。 其系统布置方式如下图所示：
低压旁路 RSV 高压旁路 RPRV MSV CV HPBV HP R/H HP ATV 锅炉 CRCV HP ATSV VV 凝汽器 CSV LP ATV 汽轮机 发电机 LPBV IP/LP CV IBV
两根整锻无中心孔转子分别放置在1号轴 承座与2号轴承座、3号轴承座与4号轴承 座；1号轴承座内除了1号轴承外，还装设 有测速齿轮、主油泵等；2号轴承座内装 设有轴振传感器、轴向位移传感器、推力 轴承、平衡盘、推力轴承磨损传感器，支 持轴承、联轴器等；4号轴承座主要有支 持轴承，盘车装置、测量装置等组件构成。
3、主要辅机简况 汽机旁路系统采用高低压二级串联的启动 旁路系统，通流能力为30%BMCR。旁路 的功能可以实现在冷、温态、热态、极热 态等工况下机组启动和正常停机，并满足 中压缸启动要求。 每台机配2台容量为50%的可调速汽动给 水泵，不设电泵。 每台机组设2台容量为100%最大凝结水量 的立式凝结水泵。凝结水泵电机配有调频 系统，以取得最大的经济性。 每台机配2台50%容量的水环式真空泵， 正常运行时一台运行，一台备用。
汽轮机采用高中压缸合缸、两个低压缸对衬 布置以减少轴向推力，高中压缸及两个低 压缸都是双层缸结构，高压缸有1＋10级， 中压缸共有7级，低压缸共有2×5级，全 机共有28级。一次再热与三级高压加热器， 一级除氧器和四级低压加热器组成八级回 热系统。不设疏水泵，各级加热器疏水逐 级自流，且三级高加和四级低加均设有疏 冷段。第四级抽汽用于加热除氧器和驱动 小汽轮机，驱动小汽轮机的备用汽源为冷 段蒸汽，小机排汽进入主凝汽器。高压加 热器给水系统采用大旁路系统，事故情况 下，高加解列；低压加热器凝结水系统采 用小旁路系统。
5、凝结水精处理装置 由于直流锅炉在正常运行中无法排污，故对水质 的要求比汽包炉高，为此超临界机组对凝结水 处理的要求也较汽包炉高。正常运行中，超临 界机组不允许退出凝结水精处理装置运行。
过滤器或凝泵来水
S
树脂输送（与分离塔） 进脂
再循环泵 高速混床 捕捉器 旁路 出脂
出水至轴加
6、给水的加氧处理 （1）目的 通过改变给水处理方式，降低锅炉给水的含 铁量和抑制炉前系统特别是锅炉省煤器入 口管和高压加热器管的流动加速腐蚀，达 到降低锅炉水冷壁管氧化铁的沉积速率和 延长锅炉化学清洗周期的目标。
机组蒸汽初参数越高，其携带固体颗粒的能力越 大，对汽轮机的通流部分的损伤越大。通流部分 的固体颗粒侵蚀不仅使机组的经济性恶化，同时， 由于调节级承担的焓降较大并工作在高温高压的 蒸汽区， 因而造成调节级的强度大大降低，危 及机组的安全运行。解决SPE的方法大致有优化 通流部分的结构设计，机组配置合理的旁路、在 容易发生SPE的部位涂层等。 对第一级喷嘴及叶片防止颗粒侵蚀(SOLID PARTICLE EROSION) 采取适当措施如下： 调节级采用新的斜面喷嘴型线（SPE叶型）技术， 使出汽边内弧偏离SPE冲击射线，减少打击，有 效减小喷嘴、调节级的SPE；示意图如下：
超临界汽轮机
超临界的定义
•水的临界点参数为22.129MPa，374.15℃。 • 当蒸汽压力超过22.1 MPa时，超过蒸汽临 界点，叫作超临界。具有这样参数的机组叫 超临界机组。 •目前较低的超临界参数为 24.2MPa/538/538℃左右，相应的机组热效 率比亚临界机组16.7MPa /538/538高大约2%。
汽轮发电机组轴系中除1号、2轴承采用可倾 瓦式轴承外，其余均采用椭圆形轴承。各 轴承上瓦的X、Y向装有轴振测量装置，下 瓦装有测温装置。推力轴承位于高中压缸 和低压缸之间的2号轴承座。
高中压缸的膨胀死点位于2号轴承座，低 压缸的膨胀死点位于进汽中心附近。死点 处的横键限制汽缸的轴向位移。同时，在 前轴承箱及低压缸的纵向中心线前后设有 纵向键，引导汽缸沿轴向自由膨胀而限制 其横向跑偏。
（5）采用加长叶片的全三维设计指导思想， 可以有效地降低汽轮机的热耗。超临界汽 轮机均采用了基于全三维技术设计制造的 叶片。叶片的材料多采用铬合金不锈钢， 并要求允许长期运行在48. 5～50. 5Hz 的 范围内，还有的机组可以运行的周波范围 在47. 5～51.5Hz 内，具有较宽的调峰能 力。