华能玉环电厂1000MW超超临界汽轮机技术特点

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左右 , 大修间隔可达到 96 000 h(约 12 a) 。
6 低压末几级叶片抗水蚀措施
低压末级及次末级叶片具有必要的抗应力 腐蚀及抗水蚀措施并设有足够的除湿用的疏水 口 。超超临界机组由于压力的原因 , 其低压缸 的排汽湿度比同样进汽温度的亚临界机组要 大 , 从安全性 、经济性的角度 , 更应注重抗水 蚀和抗腐蚀技术的应用 , 主要的特点有 :
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表 1 超超临界汽轮机主要技术规范
名
称
参数
型
式
制造厂商
超超临界 、一 次 中 间 再 热 、凝汽式 、单轴 、四缸四 排汽汽轮机
玉环汽轮机的轴向总长为 29 m。因此轴系特性 简单 , 厂房投资可下降 。 5. 4 轴系高稳定性设计
对抗超临界压力的汽隙激振方面 , 本机组 具有以下特点 :
( 1) 单流高压缸 , 转子跨度明显小于其他 机型 , 转子刚性 , 临界转速比其他机型要高 20 %～30 %。
( 2) 全周进汽的运行方式彻底消除了一大 汽隙激振源 。
华能玉环电厂是国内第一座在建的超超临 界百万千瓦级燃煤发电厂 , 该项目是配合国家 “863 计划” , 作为引进超超临界机组技术 、 逐步实现国产化的依托工程 。规划容量为 4 台 1 000 MW 超超临界汽轮发电机组 , 一期工程 安装 2 台 , 计划于 2007 年投产发电 。主要设 备采取项目合作 、联合制造模式 , 汽轮机引进 德国西门子技术 , 由上海汽轮机有限公司成套 供货 。汽轮机主要技术规范见表 1。
文章编号 : 1007 - 1881( 2006) 02 - 0032 - 04
0 前言
通常把蒸汽压力高于 27 MPa 的超临界机 组称为超超临界机组 , 国际上普遍认为在常规 超临界参数的基础上 , 压力和温度再提升一个 档次 , 也就是工作压力超过 24. 2 MPa 或者主 蒸汽 ( 或再热蒸汽) 温度超过 566 ℃, 都属于超 超临界机组的范畴 。超超临界机组也称为高效 超临界机组 ( High Efficiency Supercritical) 。目前 国 外 超 超 临 界 机 组 参 数 为 初 压 力 24. 1～ 31 MPa 、主蒸汽/ 再热蒸汽温度 580～600/ 580～ 610 ℃。国内正在建设的超超临界机组参数为 初压力 25～26. 5 MPa 、主蒸汽/ 再热蒸汽温度 600/ 600 ℃。
机组设计方面采取了一系列独特的技术 , 机组的可靠性好 ; 根据西门子公司的规范 , 其 机组的大修间隔比目前国内进口机组要大一倍
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1 000 26. 25 600 2 733 5. 35 600 2 274 4. 4/ 5. 4 49. 8 26. 25 600 2 952. 5 5. 746 600 2 446 4. 4/ 5. 4 7 316
2 高压缸的特点
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 缸体的温度变化梯度很小 , 也就是将热应力保 持在一个很低的水平 。 2. 1 圆筒型高压缸
( 1) 末 端 叶 片 采 用 抗 腐 蚀 性 能 好 的 17 - 4PH 材料 。17 - 4PH 在钠盐及水中的疲劳 强度均明显高于 12Cr 钢 。
( 2) 结构上有足够的疏水槽 。 ( 3) 相当大的轴向间隙 , 是被公认为十分 有效的防冲蚀措施 。
( 4) 末级静叶采取空心叶片结构 , 在内部 抽出水分 。
( 5) 末级动叶片采用新型的激光表面硬化 技术 , 这是西门子公司的一项特有技术 。
虽然世界上各公司长叶片的技术贮备已很 充分 , 但真正有运行业绩的叶片并不多 , 西门 子公司在玉环项目应用的低压缸 N30 积木块与 外高桥超临界 900 MW 相同 , 末级叶片为 1 146 mm。该 1 146 mm 叶片 1997 年投运 , 至今运行 已有 8 年 。
无中分面的圆筒型高压缸( 见图 1) 有极高 的承压能力 , 汽缸应力小 , 即使内缸有中分 面 , 其螺栓应力也很小 , 安全可靠性高 。用于 玉环机型的高压缸积木块 H30 的设计压力达到 30 MPa , 与 25 MPa 相比 , 提高经济性还有约 0. 7 %的潜力 。 2. 2 单流程高压通流部分
整个轴系是以 2 号轴承座为死点向两头膨 胀 , 而高压缸和中压缸的猫爪在 2 号轴承座处 也是固定的 。因此 , 高压外缸受热后也是以 2号轴承座为死点向机头方向膨胀 。而中压外 缸与中压转子的温差远远小于低压外缸与低压 转子的温差 。因此 , 这样的滑销系统在运行中 通流部分动静之间的差胀比较小 , 有利于机组 快速启动 。盘车装置采用液压马达 , 安装于高 压转子调阀端的顶端 。
机组采用 1 只高压缸 、1 只中压缸和 2 只 低压缸串联布置 。整个高压缸和中压缸静子件 由猫爪支承在汽缸前后轴承座上 。而低压部份 静子件中 , 外缸重量与其它静子件的支承方式 是分离的 , 即外缸的重量完全由与它焊在一起 的凝汽器颈部承担 , 其它低压部件的重量通过 低压内缸的猫爪由其前后的轴承座来支承 。所 有轴承座与低压缸猫爪之间的滑动支承面均采 用低摩擦合金 。其优点是具有良好的摩擦性 能 , 不需要润滑 , 有利于机组膨胀顺畅 。
( 1) 第一级为低反动度叶片级(约 20 %的反 动度) , 降低进入转子动叶的温度 。
( 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) 100 %的全周进汽 , 对动叶片无任何附 加激振力 。
( 4) 采用滑压运行方式 , 大幅度提高超临 界机组带部分负荷时的经济性 。
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ZHENGJ IANG ELECTRIC POWER
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华能玉环电厂 1 000 MW 超超临界汽轮机技术特点
Features of 1 000 MW Ultra Supercritical Turbine in Huaneng Yuhuan Po wer Plant
பைடு நூலகம்
陈胜军 , 金 迪 , 柯文石
百万千瓦功率等级高压缸采用单流程设计
图 1 汽轮机纵剖面图
是西门子公司的特有技术风格 , 单流程使超超 临界参数下的叶片级通流面积比双流程要增加 一倍 , 叶片端损大幅度下降 , 从而提高级效 率。 2. 3 高压缸第一级叶片级
西门子设计的高压第一级叶片不仅效率 高 , 而且非常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 :
(华能浙江分公司 , 浙江 玉环 317604)
摘要 : 根据华能玉环工程合同签订文件 , 结合工程的相关资料 , 对玉环电厂 1 000 MW 超超临界汽
轮机的技术规范 、本体结构特点及补汽技术作了介绍 。
关建词 : 超超临界 ; 1 000 MW 汽轮机 ; 技术特点
中图分类号 : TM263
文献标识码 : B
西门子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(约 20 %的反动度) , 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 , 可 降低中压转子的温度 。
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陈胜军 , 等 : 华能玉环电厂 1 000 MW 超超临界汽轮机技术特点
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4 低压缸的特点
低压缸采用 2 个双流设计 (见图 2) , 共4 × 6 级 , 低压外缸由 2 个端板 、2 个侧板和一个 上盖组成 。外缸与轴承座分离 , 直接座落于凝 汽器上 , 大大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 , 搭在前后 2 个轴 承座上 , 支撑整个内缸 、持环及静叶的重量 , 并以推拉装置与中压外缸相连 , 以保证动静间 隙。
图 2 低压内缸透视图
5 其他特点
5. 1 高中压转子通流部分特点 ( 1) 小直径 、多级数 , 制造成本会增加 ,
但效率高 , 转子应力小 。 ( 2) 各叶片级与静叶对应的转子上也装有
汽封 , 形成较大的漏汽阻尼 。 ( 3) 动叶基本采用 ‘T’叶根 , 与侧装式叶
根相比 , 可减少轴向漏汽损失 。 5. 2 膨胀系统设计
上海汽轮机有限公司和 西门子联合设计制造
型
号
N1000 - 26. 25/ 600/ 600 ( TC4F)
额定功率 ( TMCR) / MW 额定主蒸汽压力 ( TMCR) / MPa (a) 额定主蒸汽温度 ( TMCR) / ℃ 额定主蒸汽流量 ( TMCR) / t ·h - 1 额定热再热蒸汽压力( TMCR) / MPa (a) 额定热再热蒸汽温度( TMCR) / ℃ 额定热再热蒸汽流量( TMCR) / t ·h - 1 额定背压 ( TMCR) / kPa (a) VWO功率/ MW VWO主蒸汽压力/ MPa (a) VWO主蒸汽温度/ ℃ VWO主蒸汽流量/ t ·h - 1 VWO热再热蒸汽压力/ MPa (a) VWO热再热蒸汽温度/ ℃ VWO热再热蒸汽流量/ t ·h - 1 VWO背压/ kPa (a) 汽轮发电机组保证热耗( THA工况) / kJ ·( kW ·h) - 1
1 汽轮机总体特点
本机组由西门子公司设计 , 并提供整个高
压缸 、中压转子动静叶片及低压末级叶片等关 键部件 , 其它部件由上海汽轮机有限公司提 供 。机组的总体型式为单轴四缸四排汽 , 所采 用的积木块是西门子公司近期开发的 3 个最大 功率可达到 1 100 MW 等级的 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 。
( 3) 单轴承使轴承比压高 , 采用高粘度的 润滑油 , 稳定性好 。
( 4) 小直径高压缸 , 多道汽封 , 包括各级 叶片的转子部位也装有汽封 , 有利于减少汽隙 激振 。
5. 5 热力循环的特点 ( 1) 末两级低加进入一个附加疏水加热器
的方式 ( 见图 3) , 一方面解决了疏水问题 , 另 一方面可回收部分热量 。
图 3 疏水系统示意图
( 2) 为提高总体效率 , 加上中压转子直径 小 , 中压叶片强度余量较大的原因 , 低压缸的 分缸压力低于其他机型 , 仅 0. 5～0. 6 MPa 左 右 (其他一般为 0. 7～1. 2 MPa 左右) 。
( 3) 在热力系统中采用了疏水泵 。 5. 6 机组大修间隔
( 5) 滑压及全周进汽根本上消除了喷嘴调 节造成的汽隙激振问题 。
( 6) 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 , 根本解决了第一叶片级 采用单流程的强度设计问题 。
3 中压缸的特点
中压缸采用双流程和双层缸设计 , 共 2 ×13 级 。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 , 因为内缸只要承受压差即可 。
本机组的绝对死点及相对死点均在高中压 之间的推力轴承处 , 为此动静叶片的相对间隙 变化最小 。汽缸之间有推拉装置 。汽缸与轴承 座之间有耐磨 、滑动性能良好的金属介质 。 5. 3 汽缸之间的单轴承支撑设计
除与发电机连接的低压转子外 , 其他两个 转子之间只有一个轴承支撑 , 这样转子之间容 易对中 , 不仅安装维护简单 , 而且轴向长度可 大幅度减少 ; 与其他公司的四缸四排汽机型相 比 , 西门子汽轮机的轴向总长要短 8～10 m ,