31-超超临界百万千瓦等级汽轮机技术特点-19.doc

超超临界百万千瓦等级汽轮机技术特点 石玉文，李殿成 （哈尔滨汽轮机厂有限责任公司，黑龙江省哈尔滨市 150046） 摘 要：随着电力需求的迅猛发展和发电技术的不断升级，对于资源严重紧张的我国，发展大容量高效率、节能环保型汽轮发电机组已迫在眉睫。哈汽和东芝公司合作设计、制造的单轴、四缸四排汽1000MW超超临界汽轮机组，通过最优化设计，并采用具有运行业绩的积木块组合，适应高蒸汽参数的新材料。汽缸全部采用中分面结构以方便安装和维修，双层缸结构使温度梯度分配合理，降低热应力。全三维冲动式叶片、独特的汽封设计，以及采用目前世界上最长的48”(1219mm)钢制叶片，其经济性比常规超临界机组提高2.5%。 关键词：超超临界；汽轮机；设计特点 0 前言 地球环境问题已成为世界性备受瞩目的重要课题，提高燃煤机组发电效率的同时，也在谋求减少温室气体的排放量，以减轻环境负荷。 另外，从发电机组控制发电成本及总体设备投资的观点来看，对于资源相对匮乏的我国日益紧张的能源需求，要求机组具有最佳的经济性。 对应这些要求，哈汽和东芝公司在不降低机组可靠性的前提下，利用可提高效率的的必威体育精装版技术，设计完成了具有最佳经济性的汽轮机。 本文对哈汽的技术支持方东芝公司设计的，采用具有优异运行业绩的成熟高、中、低压模块的单轴、四缸四排汽百万等级超超临界汽轮发电机组作一介绍。 1 蒸汽参数发展 随着材料研究和冶炼工艺的不断提高，使汽轮机发电机组采用更高的蒸汽参数成为可能，更进一步地提高了机组的效率，降低了温室气体的排放量。东芝公司在材料的选择上具有丰富的经验，东芝公司的材料发展见图1。 东芝公司具有世界上最优秀的高温汽轮机运行业绩，多台进汽温度在600℃左右的汽轮机投入运行，其中橘湾电厂1#机组进汽温度达到610℃，为1000MW超超临界机组的设计积累了丰富的设计经验。本文所述的机组采用25MPa/600℃/610℃，发电效率同以往有实际业绩的机组相比，相对而言提高了约2.5%以上。 2 汽轮机主要技术规范 汽轮机型式： 超超临界、一次中间再热、四缸四排汽、单轴、凝汽式 连续出力 1000MW 转速 3000rpm 旋转方向 逆时针（从调端看） 主汽压力Ma 25MPa 主蒸汽温度℃ 600℃ 再热蒸汽温度℃ 600℃ 回热级数 8级 调节控制系统型式 DEH 通流级数 4 高压部分级数 I+9 中压部分级数 低压部分级数 2×2× 末级动叶片长度 mm 1219.2 40×10.1×7.5 3 材料选择 由于汽轮机采用高蒸汽参数，对处于高温区域的主要部件，如：高中压阀门、高中压内缸、高压喷嘴室、高中压转子和高中压第一级叶片均需要采用具有良好高温特性的材料。 本机组的高温部件都采用与橘湾1#机组相同的可适应600℃/610℃高温的材料。 表1列出了主要部件的材料，图2列出了主要部件的高温蠕变强度。 表1 主要部件材料 高压内缸 12CrMoVNbN钢 12CrMoVNbN钢 12CrMoVNbN钢 11CrWVNbNReCo钢 10.7CrMoVNbN钢 12CrMoVNbNW钢 12CrMoVNbNW钢 9Cr1MoNbV钢 10Cr1MoWNbVBN钢 48英寸（1219.2mm）钢叶片。采用圆弧枞树型叶根，并以拉筋凸耳及套筒连接，提高了叶列的频率（和自由叶片相比），从而提高了叶片寿命。另外，此种结构通过相邻叶片相接处部位的材料和机械减振作用进一步起到了减振效果。从环形面积来说，48”末级动叶是世界上最长的全速（3000rpm）钢质末级动叶。 48英寸叶片设计参数 叶高 1219.2mm 根径 1879.6mm 环形面积 11.87m2 叶顶圆周速度 678m/s 叶根形式 圆弧枞树形 连接形式 阻尼凸台/套筒+自带围带整圈连接 材料 15Cr钢 图5 48”末级叶片设计参数 喷嘴组与喷嘴室组焊为一体，相对汽缸能自由膨胀。负荷改变时，喷嘴室吸收调节级喷嘴区的热冲击，只有很少的冲击能够传到汽缸，大大地减少了汽缸高压区的挠曲和热应力。 由于机组的蒸汽参数高,压力为25MPa,再热温度为600℃或6100C，且采用直流锅炉，锅炉管道内壁锈蚀剥离物进入蒸汽中成为固体颗粒，使得高、中压阀门，高压调节级，中压第一级固粒腐蚀要比亚临界机组严重，在设计中必须考虑如何减少固粒腐蚀。 通过实验验证和实际测试，高压喷嘴的腐蚀在出汽边的内弧损害较大，见图6，因此对于高压喷嘴采用渗硼的方法防止腐蚀；中压第1级静叶的腐蚀是由于动叶片反弹回来的固体颗粒冲击产生的，主要在静叶片的出汽边背弧损害较大见图7，因此对于中压第1级的静叶片采用涂陶瓷材料的方法防止腐蚀。喷涂厚度0.25±0.0