哈汽公司高效百万超超临界空冷机组介绍(20141118).ppt

哈尔滨汽轮机厂有限责任公司,2014年11月,哈汽公司 高效1000MW超超临界空冷汽轮机 技术介绍,2,目录,3,目录,1. 公司简介,4,哈汽公司简介,哈尔滨汽轮机厂有限责任公司（原哈尔滨汽轮机厂）是我国一五期间由苏联援建的156项重点工程中之一1956年动工兴建,1958年投产,公司占地面积59万平方米,已形成30000MW的年综合生产能力拥有主要生产设备1629台,其中大、精、尖、稀设备228台,数控设备363台这些具有世界先进水平的大型精密设备,为制造大型、优质发电设备提供了可靠的技术保证 公司秉承“承载民族工业希望,彰显中国动力风采”的使命始终把科技进步和新产品研发作为公司的核心工作截至目前共获国家级奖励30项,省部级奖励70项,获发明专利120项,实用新型专利286项2. 公司主要产品,火力发电蒸汽轮机 核能发电蒸汽轮机 燃气-蒸汽联合循环项目设备EPC 轴流风机及工业汽轮机 控制保护系统（DCS、DEH、TSI、ETS及其服务） 汽机主要本体辅机（凝汽器、低压加热器等） 重型燃气轮机及30MW燃压机组 太阳能热发电系统设备设计制造及EPC 水处理设备,5,哈汽公司简介,哈汽公司简介,3. 质保体系,6,4. 哈汽汽轮机技术发展历程,7,哈汽公司简介,第一阶段（上世纪50年代 ）：前苏联援建创始阶段 主要生产25MW、50MW以下纯凝和抽汽机组 第二阶段（上世纪60 ～ 70年代）：自力更生发展阶段 主要生产200MW以下纯凝和抽汽机组（25、50、100、200MW） 第三阶段（上世纪80年代～2000年）：引进消化西屋公司技术阶段 主要生产反动式300、600MW亚临界纯凝机组 第四阶段（2000～2008年）：引进优化多方技术合作阶段， 三菱： 超临界和超超临界600MW技术，AP1000核电汽轮机技术 东芝： 超超临界1000MW技术 GE： F级燃机及联合循环机组 ALSTOM：E级燃机及联合循环机组 第五阶段（2008年以后）：自主创新、优化提升阶段 在消化吸收国外先进技术的基础上，采用先进的设计研发手段和试验验证，自主研发350MW、660MW、1000MW等机组,,新型 73B# 亚临界300MW,,(原型机) 亚临界300MW,,改进 73A#,,,,优化 73#,1980,1990,2000,1995,,,,,2002,,2006,,300MW 供热及空冷,,超临界350MW,亚临界300MW,,,300MW 双抽机组,2007,,,,,,,,,超临界350MW 空冷及供热,2008,,,,,,,350MW 亚临界NCB,,2010,2011,,,350MW 超临界三缸双抽,,5. 300MW等级汽轮机发展历程,8,,,,2012,优化型350MW 超临界湿冷、空冷,哈汽公司简介,2005,2006,2008,,,,,1980,1990,2002,1995,,,,,,,,,,,,,,4缸亚临界600MW,2003,,,,,2009,,,,,,,,,,,,,,,,2011,,2012,,,,,,,,,2012,哈汽公司简介,6. 600MW等级以上汽轮机发展历程,9,(原型机) 4缸亚临界600MW,改进 75A#,优化 75#,新型 75B# 4缸亚临界600MW,亚临界空冷600MW,超临界 600MW,600MW、1000MW 超超临界,660MW 超临界空冷,600MW超临界供热1000MW超超临界空冷,660MW 超超临界,1100MW、 1200MW 超超临界 空冷/湿冷,300MW、600MW低压模块大内缸应用,优化型660MW超临界 、超超临界湿冷、空冷,高效1000 MW 超超临界湿冷、空冷、二次再热,,1958年: 中国第一台25MW汽轮机 1959年:中国第一台50MW汽轮机 1960年:中国第一台100MW汽轮机 1971年:中国第一台200MW汽轮机 1984年:中国第一台210MW汽轮机（出口巴基斯坦） 1989年:中国第一台300MW亚临界汽轮机（试验机） 1989年:中国第一台600MW亚临界汽轮机 1989年：中国第一台200MW间接空冷汽轮机 2004年:中国第一台600MW超临界汽轮机 2004年：中国第一台亚临界300MW直接空冷汽轮机 2005年：中国第一台亚临界600MW直接空冷汽轮机 2007年:中国第一台600MW超超临界汽轮机(2缸) 2008年:中国第一台350MW超临界机组 2009年：中国第一台超临界660MW直接空冷汽轮机,哈汽公司简介,7. 历史年表,10,11,目录,新百万机组设计理念： 三菱公司600MW超超临界、AP1000核电设计理念。

整机通流采用哈汽最新反动式设计技术，拥有完全独立自主知识产权 高效百万机组主要技术特点 1.借鉴600MW超超临界阀门优化设计高压阀门； 2.节流调节方案（无调节级、全周进汽），高中压通流采用哈汽最新反动式设计技术，高中压缸效率进一步提高； 3.低压进汽压力降为0.6MPa，低压内缸、外缸端汽封、轴承箱全部采用落地结构，彻底解决低压缸刚度不足问题； 4.应用HTCCS动静间隙测量方法，电厂安装时不需要调整通流间隙，一方面保证实际运行时汽封间隙与设计值吻合，保证机组效率；另一方面减少现场的工作量和安装周期1.高效百万机组设计理念及技术特点,12,高效1000MW超超临界汽轮机,通过专家评审,高效1000MW超超临界汽轮机,1.高效百万机组设计理念及技术特点,机组外形布置图,14,单流程高压缸 双分流中、低压缸 高压阀对称布置高压缸两侧，与汽缸刚性连接，弹性支架支撑； 再热阀对称布置在中压缸两侧，与中压缸刚性焊接，弹簧支撑；,高效1000MW超超临界汽轮机,1.高效百万机组设计理念及技术特点,滑销系统图,15,高效1000MW超超临界汽轮机,1.高效百万机组设计理念及技术特点,通流型式选择,根据经典理论：按反动度大小，汽轮机的级分为纯冲动级（反动度0）和纯反动级（反动度0.5），相应的机组称为冲动式汽轮机和反动式汽轮机。

冲动级蒸汽主要在喷嘴栅（静叶）中膨胀， 在动叶栅中只有少量膨胀，反动级蒸汽在汽轮机的喷嘴栅和动叶栅中都有相当程度的膨胀16,高效1000MW超超临界汽轮机,1.高效百万机组设计理念及技术特点,通流型式选择,1. 反动式的动、静叶型线基本相同，冲动式的则不同，导致冲动式动叶栅的气流转折角较大，以及叶栅反动度的差异，造成冲动式叶型损失比反动式叶栅大 2. 反动式叶型进汽侧小圆直径大，攻角适应范围广，部分负荷的效率高 3. 反动式隔板厚度小，可以多布置级数，重热系数大，且反动式级不存在平衡孔漏汽，泄露损失小，可提高机组效率 4. 冲动式采用隔板结构，由于承受的压差较大，隔板内径又小，因此隔板的厚度较厚虽然级数反动式少，但通流长度却相差不多 5. 反动级的静叶出汽侧至动叶进汽侧的轴向间隙较冲动级大，可减少对动叶的激振力，同时可容许转子和静子间有较大的相对膨胀，对提高机组的负荷适应性有利 6. 反动式机组在设计、加工制造方面，相对冲动式更简单，冲动式隔板需要焊接，反动式隔板可采用装配方案，无焊接及热处理导致的变形，精度好，效率高 7. 反动式叶型的叶栅损失比冲动式的小，但隔板汽封直径大，平衡鼓汽封直径大，这两处的泄露损失比冲动式大。

8. 大机组功率大，流量大，汽封漏汽损失占的比重小，所以大机组宜采用反动式设计17,高效1000MW超超临界汽轮机,1.高效百万机组设计理念及技术特点,哈汽公司是国内唯一在350MW\600MW\1000MW全系列机组同时拥有反动式和冲动式设计技术的制造厂 对于高效600MW\1000MW机组，国际上通流采用反动式技术设计的厂家有：法国ALSTOM，德国西门子，日本三菱美国GE公司是冲动式技术流派的鼻祖，但GE公司最新设计开发的用于联合循环的D650机组也采用了反动式设计技术 综上所述：300MW以上容量机组通流一般采用反动式设计, 300MW以下容量机组通流一般采用冲动式设计，这一点从目前各大汽轮机制造厂的主要产品上也可以得到证明通流型式选择,18,高效1000MW超超临界汽轮机,1.高效百万机组设计理念及技术特点,2.技术规范,19,高效1000MW超超临界空冷汽轮机,20,3. 高效百万机组与原机组效率对比,高效1000MW超超临界空冷汽轮机,4. 汽轮机技术特点,高温材料选择,21,高效1000MW超超临界空冷汽轮机,高温材料选择 CB2、FB2理化性质,CB2、FB2高温性能,22,高效1000MW超超临界空冷汽轮机,CB2、FB2为欧洲COST522计划在COST E和F钢的基础上，通过添加1%Co和85ppmB，成功开发出可用于625℃的缸体材料和转子材料。

材料在国外采购已不存在困难，目前，欧盟及日本等公司已完成转子和铸件供货的所有工艺技术准备，并在美国、德国以及波兰等新建电厂中得到应用4. 汽轮机技术特点,高压末三级三维实体图,静、动叶型线,高压末三级中部截面马赫数云图,具有较小的二次流损失和叶型损失的后加载叶型 控制二次流损失---合理控制展弦比 ---采用后加载叶型 ---弯叶片 降低叶片的根径（顶径）以减小静叶根部和动叶顶部漏汽面积 利用增加重热系数来提高通流部分效率 控制漏气损失----弯曲静叶片 ----可控涡流型,气动优化,高效1000MW超超临界空冷汽轮机,4. 汽轮机技术特点,高效1000MW超超临界空冷汽轮机,优良的变工况性能,100%负荷下高压典型级中截面马赫数等值线,60%负荷下高压典型级中截面马赫数等值线,100%负荷下高压典型级中截面叶型表面压力,60%负荷下高压典型级中截面叶型表面压力,与100%负荷工况相比，60%负荷工况下各排叶片前缘不可避免地产生了较大的负攻角但由于叶型具有良好的攻角适应性，负攻角的存在并没有对级效率产生很大的影响，级效率仅仅下降了0.3%4. 汽轮机技术特点,装配式隔板实体图,焊接隔板实体图,参照动叶片的设计理念和装配方式 装配式导叶的围带与围带、叶根与叶根之间有接触紧力，能够保持相互连接的稳定性 拆装的便利性，装配式隔板有损坏时可以更换指定的叶片，安装拆卸方便 装配式隔板不进行焊接，因此不存在由于焊接和焊接后进行热处理带来的叶片变形，从而更好保证叶片通流的精度，提高机组效率,装配式隔板,高效1000MW超超临界空冷汽轮机,焊接隔板纵剖图,装配式隔板纵剖图,4. 汽轮机技术特点,高压模块,26,主汽调节联合阀就近布置在高压缸两侧运转层上，减少阀后管路沿程损失，结构紧凑，方便检修； 采用低压损型主汽调节联合阀，阀门全开压损小于2%； 切向蜗壳进汽，节流调节，高压第一级采用横置静叶； 各级动叶采用T型叶根； 内缸采用紧箍环密封技术； 高压模块整体运输。

高效1000MW超超临界空冷汽轮机,4. 汽轮机技术特点,高压内缸采用规则的圆筒形结构，取消水平结合面的法兰 内缸材料ZG1Cr10MoVNbN，红套环的材料为 2Cr10MoVNbN,高压模块,27,高效1000MW超超临界空冷汽轮机,4. 汽轮机技术特点,高压模块,28,高压缸进汽采用切向蜗壳，减小第一级导叶进口参数的切向不均匀性，提高效率 涡壳结构能够减小进口部分的流动损失 蒸汽在速度和方向不发生骤变的情况下流入叶片 允许提高蒸汽流速，并具有很高的蒸汽动能转换效率 第1级静叶与进汽蜗壳联合计算，总压损失系数0.6%汽轮机进汽蜗壳实体图,高压进气蜗壳压力云图,高压进汽蜗壳,高效1000MW超超临界空冷汽轮机,4. 汽轮机技术特点,配合切向蜗壳全周进汽形式，高压缸第一级静叶片采用轴向布置形式，采用低反动度大焓降叶片级，有效降低高压转子接触到的最高蒸汽温度 气动性能提高1.3%且由于第一级静叶不存在漏汽损失，级效率会进一步提高 全周进汽，滑压运行，无部分进汽损失， 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高压模块,29,第一级轴。