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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
图1东芝公司汽轮机蒸汽参数的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。
图1东芝公司汽轮机蒸汽参数的发展
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）
主蒸汽压力MPa
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
48
高压部分级数
I+9
中压部分级数
2×7
低压部分级数
2×2×6
末级动叶片长度mm
1219.2
机组总长（包括罩壳）
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。
图2材料高温蠕变强度表1主要部件材料
图2材料高温蠕变强度
高压内缸
12CrMoVNbN钢
中压内缸
12CrMoVNbN钢
喷嘴室
12CrMoVNbN钢
高中压叶片
11CrWVNbNReCo钢
高中压喷嘴
10.7CrMoVNbN钢
高压转子
12CrMoVNbNW钢
中压转子
12CrMoVNbNW钢
主汽调节联合阀
9Cr1MoNbV钢
再热调节联合阀
10Cr1MoWNbVBN钢
汽缸设计特点
汽轮机纵剖面参见图3。汽轮机的高压汽缸为单流式，采用双层缸结构，从而使汽缸结构简化。高压调节级为双流，以减小调节级应力。调节级后的腔体内，电端的设计压力要比调端的压力略高，可以强制汽流在腔室内流动，防止高温蒸汽在转子和喷嘴室之间的腔室内停滞，同时冷却高温进汽部分。
图31000MW超超临界汽轮机纵剖面图
图31000MW超超临界汽轮机纵剖面图
图4低压末级防水蚀措施中压汽缸为双流式、双层缸结构，结构和原理同高压缸相同。中压转子由高压缸调节级后漏汽进行冷却。安装在轴流汽缸中的低压缸排汽部分，可以使蒸汽从汽缸出汽端旋转一恰当角度，来减少低压缸中的热损和压降。所有汽缸都采用水平中分面结合的形式以进行检测和维修。低压末级隔板采用空心精密铸造的设计。末级产生的水滴由疏水缝隙收集，流入冷凝器。参见图4。低压末级动叶为由GE和东芝公司联合开发的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
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