600MW等级超临界和超超临界空冷汽轮机简介及选型浅析.doc

600MW等级超临界和超超临界空冷汽轮机简介及选型浅析 摘要简要介绍了三大主机厂600MW等级超临界和超超临界空冷汽轮机的设计特点和性能参数，对空冷汽轮机选型进行了初步论证并提出了建议。 关键词 600MW；超临界；超超临界；空冷汽轮机 中图分类号 TK26 文献标识码 A 文章编号 随着国家“十五”重大技术装备研制计划“600MW超临界火电机组成套设备研制”项目的成功实施，带动了我国超临界燃煤火电机组的快速发展，目前国产600MW级超临界燃煤火电机组已经成为我国在建火电工程的主力机型。这对于优化我国电网中火电机组的装机结构、提高我国火电机组技术发展的整体水平和节能降耗及减排工作等方面都起到了积极的推动作用。其中超临界和超超临界空冷汽轮机由于具有非常显著的节水效果，在我国北方缺水地区也已有了快速的发展。下面对三大主机厂600MW等级超临界和超超临界空冷汽轮机的设计特点和性能参数进行简要介绍，对空冷汽轮机选型进行初步论证并提出建议。 1哈尔滨汽轮机厂有限责任公司 哈尔滨汽轮机厂有限责任公司（以下简称哈汽）通过引进并吸收日本三菱技术，现已具有独立开发600MW等级超临界和超超临界空冷机组的能力。哈汽600MW等级超临界和超超临界空冷汽轮机组采用模块化的设计方法，主要有两种机型两缸两排汽机型和三缸四排汽机型。超临界和超超临界参数汽轮机的关键部分在高中压部分，空冷汽轮机的关键部分在低压部分，600MW等级超临界和超超临界空冷汽轮机分别采用600MW等级超临界和超超临界湿冷汽轮机的高中压模块及600MW等级亚临界空冷汽轮机的低压模块，无论是两缸两排汽机型，还是三缸四排汽机型，均采用具有成熟运行业绩的模块，从而保证超临界和超超临界空冷汽轮机组的安全可靠。 哈汽600MW等级超临界和超超临界空冷汽轮机组主要有两种机型两缸两排汽机型和三缸四排汽机型。两缸两排汽机型为高中压合缸，一个低压缸、两个排汽口，低压缸末级叶片长度为940mm，高中压缸采用双层缸，支持轴承采用可倾瓦式，低压缸采用落地轴承、内缸，汽轮机总长约19m（汽轮机长度指汽轮机一号轴承中心线至发电机前轴承中心线的距离，下同）。三缸四排汽机型为高中压合缸，两个低压缸、四个排汽口，低压缸末级叶片长度为680mm，高中压缸采用双层缸，支持轴承采用可倾瓦式，低压缸采用落地轴承、内缸，汽轮机总长约25m。 2上海汽轮机有限公司 上海汽轮机有限公司（以下简称上汽）于2003年与德国西门子-西屋公司联合设计开发了超临界600MW等级湿冷机组，公司利用西门子-西屋公司超临界600MW技术和以往设计制造300MW和600MW空冷汽轮机的经验设计开发了两缸两排汽、三缸四排汽的超临界空冷600MW汽轮机和三缸两排汽的超超临界空冷600MW汽轮机。 上汽600MW等级超临界和超超临界空冷汽轮机组采用的是积木块设计方法，主要针对空冷机组背压变化频率快、范围大，低压末级几级叶片工作环境恶劣，轴系稳定性受背压影响等关键因素做了大量的科研工作。660MW超临界空冷汽轮机组的高中压合缸结构与上汽生产并已投运的600MW/660MW等级超临界机组相同，该积木块在600MW等级机组中已有100余台投运业绩。上汽660MW超超临界空冷机组是在原660MW超超临界湿冷机组的基础上开发的，总体型式为单轴三缸两排汽，所采用的积木块是上汽于2003年末引进德国西门子公司近期开发的三个最大功率可达到1100MW等级的HMN型积木块组合一个单流圆筒型高压缸，一个双流中压缸，一个双流低压缸。“HMN”组合的功率范围为300MW至1100MW。根据排汽容积流量的大小（背压及功率）可选配1至3个低压缸。 上汽600MW等级超临界空冷汽轮机组主要有两种机型两缸两排汽机型和三缸四排汽机型。两缸两排汽机型为高中压合缸，一个低压缸、两个排汽口，低压缸末级叶片长度为910mm，高中压外缸采用高窄法兰、下猫爪支撑、汽缸与轴承座间有定中心梁，高中压均为反动式叶片级，调节级为冲动式，与反动级顺流布置，高中压通流反向布置，但高中压通流部分各自有平衡活塞，做到各缸的推力自平衡，低压轴承座采用落地式布置方式，低压末三级叶片采用比12Cr钢具有更高抗腐蚀性的材料 17-4PH，采取镶嵌司钛利合金的方式防止水蚀，汽轮机总长约19.08m。三缸四排汽机型也采用高中压合缸，两个低压缸、四个排汽口，低压缸末级叶片长度为665mm，采取激光淬硬的方式防止水蚀。 600MW等级超超临界空冷汽轮机组三缸两排汽机型为高中压分缸，一个低压缸、两个排汽口，低压缸末级叶片长度为910mm，高压缸采用双层缸设计，外缸为桶形设计，内缸为垂直纵向平分面结构，中压缸采用双流程和双层缸设计，低压缸采用双流设计，低压外缸与排汽装置刚性连接与轴承座分离，不参与机组的滑销系统，低压内缸通过其前后各二个猫爪，搭在前后二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，这种结构适合于背压变化频繁的空冷机组，采取镶嵌司钛利合金的方式防止水蚀，汽轮机总长约19.735m。 3东方汽轮机有限公司 东方汽轮机有限公司（以下简称东汽）2001年引进日立超临界空冷600MW等级汽轮机技术，在消化吸收引进技术的基础上，不断进行产品性能优化和结构优化，已具备自主开发设计的能力。开发了两缸两排汽、三缸四排汽和四缸四排汽三种机型的超临界空冷600MW汽轮机，以及两缸两排汽、三缸两排汽、三缸四排汽和四缸四排汽四种机型的超超临界空冷600MW汽轮机。 东汽600MW等级超临界和超超临界空冷汽轮机组采用的也是模块化设计方法，660MW超临界空冷汽轮机组的高中压合缸和分缸结构与东汽生产并已投运的600MW/660MW等级超临界机组高中压模块相同，将湿冷机组低压模块修改为空冷低压模块，即组合成为600MW级超临界空冷汽轮机组。东汽660MW超超临界空冷机组是在原680MW超超临界湿冷机组高中压模块的基础上开发的，并辅以661空冷低压模块或863空冷低压模块。 东汽600MW等级超临界空冷汽轮机组主要有三种机型两缸两排汽机型、三缸四排汽机型和四缸四排汽机型。两缸两排汽机型为高中压合缸，一个低压缸、两个排汽口，低压缸末级叶片长度为863mm，采用两进四出式高压主汽调节阀，浮动悬吊在运行平台下，采用高刚性锥筒形高中压外缸，低压缸采用专利三层低压缸结构，末级叶片顶部采用高频淬火方式防止水蚀，汽轮机总长约18.45m。三缸四排汽机型也采用高中压合缸，两个低压缸、四个排汽口，低压缸末级叶片长度为661mm。四缸四排汽机型采用高中压分缸，两个低压缸、四个排汽口，高压内缸设计为桶形缸，独立的中压缸设计，增加中压缸通流灵活性，提高中压缸的经济性，低压缸末级叶片长度为661mm，汽轮机总长约25.75m。 600MW等级超超临界空冷汽轮机组有四种机型两缸两排汽机型、三缸两排汽机型、三缸四排汽机型和四缸四排汽机型。两缸两排汽机型为高中压合缸，一个低压缸、两个排汽口，低压缸末级叶片长度为863mm，汽轮机总长约18.45m。三缸两排汽机型采用高中压分缸，一个低压缸、两个排汽口，高压内缸设计为桶形缸，独立的中压缸设计，低压缸末级叶片长度为863mm。三缸四排汽机型也采用高中压合缸，两个低压缸、四个排汽口，低压缸末级叶片长度为661mm。四缸四排汽机型也采用高中压分缸，两个低压缸、四个排汽口，低压缸末级叶片长度为661mm，汽轮机总长约25.75m。 根据以上的介绍可以看出，国内主要的汽轮机厂商均已有成熟的600MW等级超临界和超超临界空冷汽轮机的产品系列，能很好的满足不同工程的需求。 4 三大主机厂600MW等级超临界和超超临界空冷汽轮机主要参数对比表 5 三大主机厂600MW等级超临界和超超临界空冷机组经济性比较 据了解，市场上相同使用条件的600MW等级超临界和超超临界空冷汽轮机之间差价在1000万人民币到3000万人民币之间。设计合理使用年限按20年计，机组年运行小时数按5000小时计，年利率按6.55计，标准煤价格按135元/吨计，三大主机厂600MW等级超临界和超超临界纯凝汽空冷机组经济性比较见下表 说明表中列出的热耗率数值仅供参考，以制造厂的保证值为准；上表中数据均为两台机组参数。 6结论 根据上表的分析数据可知，当煤价较低时，从投资考虑采用超临界机组较为经济；但超超临界机组与同种机型超临界机组相比热耗率低，煤耗和污染物排放均优于超临界机组，符合国家节能减排的能源政策。且当煤价上涨时，将会越发体现出超超临界汽轮机节煤的经济效益。目前超临界空冷机组已完成国产化，技术成熟，且有较多的投运业绩，对于超超临界空冷机组，三大主机厂均有设计能力，但暂无投运业绩。超临界机组在投资上具有无可争议的优势，但在煤耗和污染物排放上不如超超临界机组，在煤炭资源日益紧张、环境日益恶劣的形势下，最大限度地降低煤炭消耗和减少大气污染物的排放，改善环境，发展更高效、更节能、更环保的超超临界火电机组势在必行。采用超临界还是超超临界空冷机组，建设方可根据工程实际情况进行选择。 参考文献 [1] 哈汽600MW等级超临界空冷汽轮机技术介绍，2011. [2] 哈汽660MW超超临界空冷汽轮机技术介绍，2012. [3] 上汽660MW超临界和超超临界空冷汽轮机技术介绍，2012. [4] 东汽600MW等级空冷汽轮机技术介绍，2012. [5] 东汽超超临界空冷660MW汽轮机技术介绍，2012.