凭据华能玉环电厂1000MW机组建设的实践,介绍了3年夜主机的结构型式,重点探讨了超超临界高参数年夜容下的材料、装备选择,和对相关的系统安插及设计理念也作了思虑,所述内容对从此超超临界技术机组的推行有借鉴作用。

     0概述

      超超临界发电技术在国外已有十多年的成长历史,原国家电力公司2001年将超超临界燃煤机组计划列为“十五”国家重点科技攻关项目即863项目。华能公司和原国家电力公司一起承当了子课题技术选型的攻关。经由过程在浙江玉环建设我国首台1000MW超超临界机组作为项目的依托展开探讨与实践,今朝已取得阶段性功效。

      在玉环超超临界工程可行性方面经由过程年夜的现实调研、参数比选和技术论证,我们在3年夜主机的选型上后肯定玉环机型为1000MW,26.25MPa,600℃/600℃。所选参数与863课题组推荐值相似。华能在玉环肯定使用的机组,其参数在压力上高于日本,温度上跨越欧洲,尤其又是单轴,上并没有一台完全不异的机型可供借鉴。

      为了提高我国火机电组的整体技术水平,3年夜主机全数国内定货,经由过程4台机组的逐台制造,使得制造厂家慢慢掌握关头技术并提高国产化率。汽锅由哈尔滨汽锅有限责任公司中标,技术支持方为日本三菱公司,汽轮机、发机电则划分由上海汽轮机有限公司、上海汽轮发机电有限公司供货,其技术支持方为德国西门子公司。

      1汽锅结构特点

      华能玉环电厂汽锅为超超临界参数变压垂直管圈直流炉、一次再热、平衡透风、露天安插、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构Π型汽锅。炉膛断面尺寸为(宽×深×高)32.08m×15.67m×66.40m,炉膛容积28000m3。汽锅的年夜接连蒸发(B-MCR)2950t/h。汽锅出口蒸汽参数27.56MPa/605℃/603℃。炉膛上、下部水冷壁均采用内螺纹垂直管。上下部水冷壁之间设有夹杂集箱,在由各水冷壁下集箱引出的水冷壁进口管段上,按分歧的回路装有分歧孔径的节省孔圈。为避免汽锅结渣,慎重地选择炉膛容积热负荷为82.7kW/m3,炉膛断面热负荷为4.59MW/m2。汽锅采用带启动轮回泵的内置式启动系统。

      燃烧方式采用无分隔墙的八角双火焰切圆燃烧方式。采用PM-MACT型八角反向双切圆安插的摆动燃烧器。采用该燃烧器NOX的排放低于360mg/Nm3。过热器系统采用四级安插,以下降每级过热器焓增,沿蒸汽流程依次为水平与立式低温过热器、分隔屏过热器、屏式过热器和末级过热器。过热器系总共有三级喷水减温。再热器分为低温再热器和高温再热器,两级再热器之间设有事故用紧急喷水减温器。主要使用*气挡板调理再热汽温。省煤器管束采用无缝光管顺列安插。省煤器为接连管圈可疏水型。

      受热面主要材料的选择是成败的关头,高温过热器、末级再热器受热面的主要材料为Su2per304H和HR3C,Super304H高温下许用应力较高,但在抗蒸汽氧化及抗*气高温侵蚀上比HR3C稍差,玉环电厂汽锅采用了抗氧化性更好的成熟材料HR3C同Super304H相连系方式,将Su2per304H作喷丸处置后用于金属温度较低区域,易氧化的高温区则采用HR3C。Super304H、HR3C在受热面成形后作整屏固熔解热处置。

      2汽轮机结构特点

      华能玉环电厂的汽轮机引进德国西门子技术,其主要技术规范为:超超临界,一次中心再热、单轴、四缸四排汽、双背压、凝汽式、八级回热抽汽、功率1000MW、主汽门前压力26.25MPa、温度600℃、再热阀前温度600℃、给水温度292.5℃。平均背压5.39/4.4kPa,夏日背压9.61/7.61kPa。该型汽轮机是今朝上采用高压缸、中压缸和两只低压缸单轴串联安插的年夜容汽轮机。除高压转子由两只径向轴承支承外,中压转子和两根低压转子均采用单轴承支承方式。这类支承方式不仅结构比力紧凑,缩短了轴系长度,提高了轴系刚性,削减了根蒂根基变形对于轴承荷载和轴系对中的影响,利于汽轮机转子平稳运行,节省厂房投资。

      高压缸、中压缸采用传统方式支承,由其猫爪支承在汽缸前后的2个轴承座上。而低压外缸直接座落在凝汽器颈部,低压内缸经由过程猫爪及支架直接座落在外缸前后的用台板上。内外缸之间由膨胀节密封毗连,完全消除低压外缸热变形或位移对低压消息间隙的影响。内缸支架用推拉装配与中压外缸相连,以连结低压部门的轴向消息间隙。

      高压缸采用单流程双层缸设计。外缸为桶形,前后两段用螺栓毗连,内缸为垂直纵向等分面结构。缸体为旋转对称,无毗连年夜法兰,汽缸横断面积无变化,使得缸体受热平均,在主蒸汽参数变化时,缸体的的温度梯度很小,且几近能够和转子同时到达一样的温度水平,是以机组顺应快速启停、变负荷进程中无需监视汽缸的尽对膨胀和与转子的胀差。高压缸没有调理级,100全周进汽,级采用了低反动度叶片级(约20的反动度),以下降进进转子动叶的蒸汽温度。级静叶斜置设计,切向进汽,效率高、漏汽损失小。

      中压缸采用双流程双层缸设计。中压缸级除与高压缸一样采用了低反动度叶片级,和切向进汽的级斜置静叶结构外,还接纳了一种切向涡流冷却技术,以下降中压转子的温度。

      另外,高中压转子通流部门采用小直径、多级数;高中低压动、静叶片(末三级除外)设计玉成三维马刀型,分歧反动度叶片级的组合提高了通流效率;两只主调门及两只再热调门水平安插在汽缸两侧,切向进汽;阀体与汽缸采用螺栓毗连,便于检修;所有轴承均经由过程轴承座直接支持在根蒂根基上,汽缸不承受转子的重,变形小,易连结消息间隙的稳定。

      膨胀系统设计具有怪异的技术气概:机组的尽对死点及相对死点均设在高中压之间的推力轴承处,整个轴系以此为死点向两头膨胀,低压内缸也经由过程汽缸之间有推拉装配而向后膨胀,为此消息叶片的相对间隙变化小。所有轴承座与台板之间及低压内缸猫爪支架与台板之间的滑动支承面均采用低磨擦合金,无需润滑,即可保证机组自由膨胀。

      由于压力的缘由,超超临界机组低压缸的排汽湿度比一样进汽温度的亚临界机组要年夜,低压末级及次末级叶片具有需要的抗应力侵蚀及抗水蚀性能尤其重要。在抗水蚀和抗侵蚀技术的运用方面,除在结构上设计成有足够通的疏水槽、相当年夜的轴向间隙和采用中空末级静叶外,末级叶片采用抗侵蚀性能好的17-4PH材料。该材料在钠盐及水中的委靡强度均较着高于12Cr钢。并在末级、次末级动叶片采用新型的激光概况硬化技术。虽然上叶片的技术贮备已很充实,但真正有运行绩的叶片其实不多,玉环项目运用的是低压缸N30积木块,末级叶片长度为1146mm。华能玉环电厂在汽轮机上引进了补汽技术,该技术是指从某一工况(TMCR)起头从主汽阀后、主调阀前引出一些新蒸汽(进汽的5～10),经节省下降参数(蒸汽温度约下降30℃)落后进高压第五级动叶后空间,主流与这股蒸汽夹杂后在以后各级继续膨胀做功的一种措施。补汽技术提高了汽轮机的过载和调频能力;此外由于在各个主要工况下阀门可以全开而避免了蒸汽节省,在起头补汽点以下各工况热耗率获得改善。该技术虽缺少年夜容、高参数汽轮机的使用绩,玉环汽轮机采用补汽阀有一定风险,但在原理和结构方面并没有重年夜难点,可以判断风险不年夜;补汽阀只在TMCR以上的运行区域和需要调频时才开启,年夜部门时间备而不用。玉环项目汽轮机TRL工况(背压11.8kPa)下出力为950MW,斟酌到玉环项目冷却水的现实条件(15m深海水)和凝汽器冷却面积等身分,夏日背压约为8～9kPa。汽轮机如按滑压方式运行,机组全年出力可达1000MW,但无调频能力;如按5节省方式运行,夏日出力略低于1000MW;采用补汽阀技术后,该机组全年出力都可到达1000MW,且有调频能力。

      3发机电结构特点

      发机电与超超临界技术与参数无直接关系,玉环发机电冷却方式为水氢氢,定子绕组额定电压27kV,短路比0.5,接线方式为42槽,YY接线,6端子引出。定子线棒使用不锈钢通水管和实心无氧铜线;主尽缘厚度为6.5mm,F级尽缘,B级考核;VPI尽缘工艺制造;不锈钢空心导线与实心铜线编织。机座与铁芯之间采用立式弹簧板隔振结构,自振频率避开179Hz,振幅为38μm。

      定子铁芯结构采用叠压方式、轴向固定,定子铁芯硅钢片使用M270-50A型0.5mm厚冲片,气隙磁密Bs为1.2T,铁芯端部屏障。转子年夜齿上开有阻尼槽,设有阻尼铜条,阻尼槽楔外伸至护环搭接面进行秀接触,起阻尼绕组作用(嵌线槽内无阻尼条);转子槽楔采用镍硅铜槽楔;护环结构及材料为Mn18Cr18非磁性奥氏体钢护环,梳齿形结构,悬挂式护环;转子轴材为26NiCrMoV,不带中心孔的整体锻件。氢气供气系统特点是采用CO2置换式氢气系统自动补氢和份子筛氢气干燥器,氢气干燥器设有增压风机。
 
      励磁方式为无刷励磁,励磁电压418V,电流5653A,灭磁时间常数8.73。华能玉环电厂主要辅机的选择斟酌了平安靠得住,以支持主机的平安运行,充实顾及出力提高国内辅机制造水平,同时也为了下降工程造价使得机组投进商运营后具有足够的竞争力。

      4热力管道的选材

      主蒸汽管道决议采用P92钢。常规P91钢虽然国内有足够的使用经验,但由于其使用范围按有关尺度划定为540～600℃,而且在610℃时的许用应力较低,计较壁厚到达108mm,单道焊口焊接施工时间长,焊接成本高,更重要的是难以保证焊接;由于壁厚年夜,对管系的柔性晦气,管系热膨胀年夜不容易吸收,会对机组发生较年夜推力,家们认为主蒸汽管道壁厚不宜跨越80mm。同时P91在600℃下材料老化加速,厚壁P91主汽管道的热应力年夜,持久运行平安难以保证,所以不采用P91作为玉环的主汽管道材料。另外,P92、P122和P911虽然都能知足温度要求,但P911含C较高,P122含Cr高,材料的焊接性能欠好,长时间高温运行的组织稳定性稍差;而且P911的计较壁厚也到达92mm;而P92高温持久强度高,焊接和其它热加工工艺与P91接近,计较壁厚只有72mm。从技术的角度看采用P92作为主蒸汽管材较为适合。再热热段由于蒸汽压力较低,采用P91壁厚适中,若是选择P92壁厚偏薄,管件加工难度增年夜,管道的椭圆度难以保证。再热汽冷段采用A691Cr1-1/4CL22、给水管道采用15NiCuMoNb5。这两种材料属于成熟的材料,在国内已有运用绩。

      5竣事语

       总的来说,针对玉环工程1000MW超超临界机组年夜容高参数的特点,关注了高温高压材料的选择;充实注重了技术支持方的一些习惯设置装备摆设,如西门子的发机电与旋转励磁机的成熟搭配;汽轮机和发机电同为西门子技术,机电一体则轴系的稳定获得了保证;主要辅助装备在充实调研的根蒂根基上,在确保平安的条件下先选用国产或合资产物,支持本国制造的同时也下降了玉环工程初投资;设计上引进国外电厂厂房安插及经管款式的新的理念,提高机组自动化水平,提高环保整体水平。

      由于华能玉环电厂的工程正在建设之中,还有许多问题还需进一步探讨与试探。本文概念仅供商议探讨,接待各方配合关注,目的是使我国台引进技术自行生产的超超临界1000MW机组真正能够实现平安、靠得住、高效、成熟的方针。