百万千瓦超超临界汽轮机特性及启动调试技术

百万千瓦超超临界汽轮机特性及启动调试技术

骆贵兵孟颖琪张亚夫

（西安热工研究院有限公司陕西西安 710032）

摘要：本文简要介绍了华能玉环电厂1000MW超超临界汽轮机的技术特点、启动调试过程及出现的一些问题，并简要介绍了该型汽轮机甩负荷试验的情况。

关键词：超超临界机组汽轮机启动调试动态特性

前言

大容量、高参数是提高火电机组经济性最为有效的措施。由于世界一次能源资源中煤的储量远远超过石油和天然气，以及环境保护要求减少污染物（特别是CO2、NO X）的排放，使得以超超临界机组为代表的高效洁净燃煤发电技术成为世界电力工业的主要发展方向之一。

作为我国863 科技攻关项目依托工程的第一个超超临界电厂——华能玉环电厂4 ×1000MW 项目于2003 年11 月开工建设，2007年11月4台机组全部投产，标志着我国电力工业进入了以可持续发展为目标，更加注重安全、经济、环保的新阶段。

我院承担了玉环电厂启动调试工作，本文将简要介绍该电厂超超临界汽轮机的技术特点、启动调试过程及出现的一些问题。

1. 机组概况

华能玉环电厂锅炉系哈尔滨锅炉厂有限责任公司引进日本三菱重工业株式会社（MHI）技术设计制造的HG-2953/27.46-YM1型1000MW超超临界变压运行直流锅炉，采用П型布置、平衡通风、固态排渣、单炉膛、低NO X型PM主燃烧器和MACT 型低NO x分级送风燃烧系统、反向双切圆燃烧方式、摆动式燃烧器，设计燃用神东煤和晋北煤。

汽轮机系上海汽轮机厂引进德国西门子公司技术设计制造的超超临界1000MW 汽轮机组。该机组为超超临界、一次中间再热、单轴、四缸、四排汽、双背压、八级回热抽汽汽轮机。

发电机为上海汽轮发电机有限公司引进德国西门子公司技术生产的THDF 125/67型1000 MW三相同步汽轮发电机。发电机采用水氢氢冷却方式，密封油系统采用单流环式密封。励磁系统采用西门子所特长的无刷励磁方式。

2. 汽轮机技术规范

型式：超超临界、一次中间再热、单轴、四缸四排汽、凝汽式

型号： N1000-26.25/600/600（TC4F）

额定主蒸汽压力： 26.25 MPa

额定主蒸汽温度： 600℃

额定主蒸汽流量： 2804.4 t/h

额定再热蒸汽压力：5.35 MPa

额定再热蒸汽温度：600℃

额定再热蒸汽流量： 2274 t/h

额定高压缸排汽压力：5.946 MPa(a)

主蒸汽最大进汽量： 2953t/h

低压缸排汽压力： 4.4/5.39kPa(a)

配汽方式：全周进汽

额定给水温度： 292.25℃

额定转速： 3000r/min

THA工况热耗： 7316kJ/kWh

低压末级叶片长度： 1145.8mm

汽轮机总内效率： 92.03%

回热系统：三高、四低、一除氧共8级

通流级数（高+中+低）：（1+13）+13×2+2×2×6=64级

盘车转速：50～60r/min

图1 汽轮机总体布置图

3. 汽轮机技术特点

3.1 总体布置特点

华能玉环电厂1000 MW 机组汽轮机的总体型式为单轴四缸四排汽。采用西门子公司的HMN 型积木块组合：1个单流圆筒型H30高压缸，1个双流M30中压缸，2个

N30 双流低压缸。HMN 型总体结构简单、紧凑，具有特别优异的可靠性、经济性和维护性。汽轮机的总体布置如图1，4根转子分别由5个径向轴承来支承, 该支承方式使结构比较紧凑。盘车装置安装于高压转子调阀端的顶端，采用西门子成熟可靠的液压马达驱动。

3.2 高压缸技术特点

高压缸采用单流、双层缸设计共14 级。外缸为轴向对分桶形结构, 内缸为垂直纵向平分面结构。由于缸体为旋转对称，避免了应力集中，使得机组在启动、停机或快速变负荷时缸体的温度梯度、缸体与转子的温度梯度都很小，热应力保持在一个很低的水平，所以该机组在启、停或者变负荷过程中几乎不受绝对膨胀与胀差的限制。圆筒型高压外缸（见图2）有极高的承压能力，安全可靠性高。H30高压缸的设计压力可达30MPa，与额定压力相比，经济性还有约0.7%的提高潜力。

西门子设计的高压第一级叶片不仅效率高，而且成功地解决了大功率超超临界汽轮机调节级的强度及机组运行的可靠性问题：

(1) 第一级为低反动度（约20%）叶片级，可降低进入转子动叶的蒸汽温度。

(2) 采用切向进汽的第一级斜置静叶结构，效率高、漏汽损失小。

(3) 采用滑压运行方式，可大幅度提高机组带部分负荷时的经济性。

(4) 滑压及全周进汽可以从根本上消除喷嘴调节造成的汽隙激振问题。

(5) 滑压及全周进汽使第一级动静叶片的最大载荷大幅度下降，有效地解决了第一叶片级采用单流程的强度设计问题。

图2 独特的圆桶型高压缸

3.3 中压缸技术特点

中压缸采用双流程和双层缸设计，共2×13级，见图3。中压高温进汽仅局限于内缸的进汽部分，而中压外缸只承受中压排汽的较低压力和较低温度。同时，外缸中的压力也降低了内缸法兰的负荷，内缸只要承受压差即可。

中压缸第一级进汽除了与高压缸一样采用低反动度叶片级，以及切向进汽的第一级斜置静叶结构外，为冷却中压转子还采取了一种切向涡流冷却技术。中压进口段上开有切向进汽孔，利用涡流原理，中压再热蒸汽进入该孔形成高速切向流动，热能能量转换为动能后，温度可下降15 ℃左右，起到冷却中压转子的作用。该技术结构简单且可靠性好。

图3 中压缸外形

3.4 低压缸技术特点

低压缸采用2个N30双流低压缸，仍为双层缸结构，共4×6级。低压外缸由2个端板、2个侧板和一个上盖组成，与轴承座分离，直接座落于凝汽器上，降低了运转层基础的负荷。低压内缸通过其前后各2个猫爪搭在轴承座上，以推拉装置与中压外缸相连。此外低压缸还配置了一系列去湿、防蚀技术：加大动静轴向间距、表面有抽吸槽的空心静叶、减薄静叶出汽边、动叶进汽边激光硬化等。

3.5 无导汽管的阀门连接结构

汽轮机配置两个高压调门和两个中压调门，布置在汽缸两侧，切向进汽（见图4）。阀门与汽缸之间无导汽管，直接与汽缸相连（见图5），结构非常紧凑、流动损失和缸外蒸汽容积均比较小。阀门直接支撑在基础弹性支架上，对汽缸附加推力小、起吊高度低。阀门与汽缸整体安装，采用焊接或大型罩螺母方式连接，有利于大修拆装。阀门采取小网格、大面积的不锈钢永久性滤网。其特点是直径小，刚性好，不易损坏。