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1、1000MW 二次再热超超临界 机组技术方案介绍,目 录,莱芜投标技术方案总体介绍 二次再热机组经济性介绍 二次再热机组设计特点介绍 东汽科研能力与科研发展 完善质量控制及先进制造能力 结束语,2,3,1. 投标方案总体介绍,1 投标方案总体介绍,主要蒸汽参数,1 投标方案总体介绍,莱芜投标主要技术参数,1 投标方案总体介绍,6,1.2 莱芜投标机组总体结构,1 投标方案总体介绍,本体尺寸：38.310.228.7m(LBH) （不含罩壳） 38.312.678.7m(LBH) （含罩壳）,1.2 机组总体结构及布置,7,1 投标方案总体介绍,8,1000MW常规机组纵剖面图,1000MW二次
2、再机组纵剖面图,超高压-高压反向合缸布置，中压双分流结构，低压双分流结构。机组总体方案具有良好的继承性和先进性。,1 投标方案总体介绍,9,超高压、高合缸对置,1.3 投标方案设计思路,1 投标方案总体介绍,充分利用现有超超临界机组先进技术，使莱芜项目具有良好的技术继承性。,四缸四排汽, 同常规百万机组,结论：本机组轴系与东方常规百万机组轴系总长基本相当，同样由四汽机转子、一电机转子组成，轴系支撑系统均相同，计算结果也表明轴系特性基本一致,轴系成熟可靠。,活支可倾瓦块型推力轴承,高中压可倾瓦轴承,低压椭圆轴承,1.3.1.具有良好继承性的轴系及轴承设计,五不变： 转子数目不变 总长基本不变 轴
3、承形式不变 轴承大小不变 连接方式不变,1 投标方案总体介绍,VHP+HP,IP,ALP,BLP,1.3.2 成熟的滑销系统,静子设三个绝对死点：中低压间轴承箱下及A、B低压缸的中心线附近。 推力轴承安装2#轴承后，1、2#轴承箱采用滑动设计。 自润滑滑块：具有摩擦系数低、终身免维护的优点。抵消动静部分胀差，高、中、低压间动静的胀差小。,超高压缸+高压缸,1 投标方案总体介绍,1.3.2 成熟的辅助系统,1 投标方案总体介绍,高度集成的润滑油系统,采用主油泵-油涡轮供油系统，噪音小、效率高、厂用电少、节能环保 采用集装油箱、套装油管路，高度集成，现场施工量小、简化布置 辅助油泵、事故油泵和压力
4、低模块联控备用，多重保护，系统安全性高,1 投标方案总体介绍,安全可靠的顶轴系统,高效进口柱塞泵 两泵互为备用 高度集成 压力联控泵组启停,1 投标方案总体介绍,高度自动化的自密封系统,组成-主汽站、辅汽站、 溢流站、减温站、安全阀 自动化程度高-调节阀自动开 启或关闭，维持供汽母管压力 可靠性高-调节阀采用进口 件，安全可靠 若机组初参数提高后，管道 阀门采用耐高温的材料来满足 机组安全运行的需要。,超,1 投标方案总体介绍,目 录,莱芜投标技术方案总体介绍 二次再热机组经济性介绍 二次再热机组设计特点介绍 东汽科研能力与科研发展 完善质量控制及先进制造能力 结束语,16,2 超超临界二次再
5、热机组经济性介绍,18,经济性,中间二次再热,2 热机组经济性介绍,世界上一些具有典型意义的二次再热机组：,二次再热属于成熟技术，是提高效率最有效手段之一。,世界上的一些高参数机组：,提高参数到620技术已经成熟，并已经成为发展趋势。,2.1 机组热力系统优化,超超临界二次再热机组在热力系统上采取大量优化措施：,21,2 热机组经济性介绍,2.1 对成熟结构和系统的继承,22,前置烟气加热器,前置式烟气换热器,前置式烟气换热器布置在省煤器与预热器之间，降低预热器进口温度，从而降低排烟温度。,给水温度提高省煤器出口温度高预热器进口温度高预热器出口（排烟）温度高锅炉效率低,前置式烟气换热器增加了汽
6、机热耗约12kJ/kWh,但可以提高锅炉效率1%，综合降低煤耗1.5-2.0g/kWh。,2 热机组经济性介绍,低温省煤器,系统可以设置一级低温省煤器，进一步优化热力系统，降低热耗约40kJ/kWh(但投资会增加）。,结构变化提高机组效率,2.2 机组结构优化,2 热机组经济性介绍,新超采用先进的通流设计技术,2 热机组经济性介绍,25,机组全周进汽，因此超高压阀组由母型机的4个变为2个，结构简化，气动优化，阀损更小。,2.2.1 超高压阀门结构优化,2 热机组经济性介绍,26,2.2.2 进汽结构,原型采用双个对置调节级，并采用回流结构，形成扰流，高压缸效率低,二次再热无调节级，采用高效的压
7、力级，优化高压缸通流，提高高压缸效率,2.2.3 先进的汽轮机通流优化技术,超高压缸整缸全三元分析,采用全三元弯曲导叶，全新可控涡高负荷动叶开发的全新三元级具有以下特点： 后加载层流静叶与全三元弯曲技术使得级端损更低； 全新可控涡高负荷动叶使得叶高分布反动度更合理，提高根部反动度、降低顶部反动度使得根部效率高而顶部漏气损失小； 速比更靠近最佳速比； 相对传统级设计可使得缸效率提高约1.2%。,高压缸整缸全三元分析,中压缸整缸全三元分析,低压缸整缸全三元分析,2 热机组经济性介绍,目 录,莱芜投标技术方案总体介绍 二次再热机组经济性介绍 二次再热机组设计特点介绍 东汽科研能力与科研发展 完善质量
8、控制及先进制造能力 结束语,28,3 二次再热机组设计特点介绍,3.1 高温材料的发展与应用 3.2 超高压模块结构特点 3.3 中压模块结构特点 3.4 机组阀门结构特点 3.5 机组启动运行与旁路 3.6 机组轴系稳定性 3.7 低压缸及末级长叶片技术 3.8 防止固体微粒冲蚀（SPE）的措施,30,二次再热机组设计特点介绍目录,3 机组设计特点介绍,汽轮机设计对材料高温性能一般要求：转子锻件蠕变100MPa、铸件85MPa；目前采用铁素体12Cr钢使用温度在620时可完全满足汽轮机设计要求。,3.1 高温材料的发展与应用,31,3 机组设计特点介绍,CB2 FB2高温性能,FB2和CB2
9、是欧洲COST522计划中研制的两种用于630等级的锻件和铸件材料。 CB2、FB2新12Cr材料的10万小时高温持久性能比改良12Cr材料在同一温度条件下要高约30-40MPa。,32,3.1 高温材料的发展与应用,东汽对N-12Cr材料的性能进行了大量试验，高温蠕变持久强度试验正在进行中。,CB2 FB2试验：,FB2/CB2钢典型化学成分,34,3 机组设计特点介绍,CB2汽缸与阀门,CB2供货商： 奥钢联 德国S+B 德国Sande 日本JSW,FB2锻钢转子,FB2供货商： 日本JCFC 日本JSW 德国SAAR 意大利FORMAS,交货期7-9月,3.1 高温材料的发展与应用,3
10、机组设计特点介绍,汽缸阀门采用CB2，锻件采用FB2,3.1 高温材料的发展与应用,主要高温部件材料对照,38,3 机组设计特点介绍,超高压-高压模块材料应用,39,3.1 高温材料的发展与应用,中压模块材料应用,40,3 机组设计特点介绍,3.2 超高压模块结构特点,41,国内外诸多大公司高中压模块设通常采用合缸结构，如GE、三菱、日立等。二次再热机组采用合缸结构优势更为明显，因此如日本川越电厂（31MPa），姬路电厂6#等二次再热机组均采用合缸结构。莱芜二次再热机组超高压-高压模块采用合缸方案具有以下特点：,机组四缸四排汽，汽缸数目及布置不变，相关系统具有良好继承性和借鉴性； 机组轴系动力
11、学特性同传统百万机组，技术延续性强，安全可靠； 缩短了汽轮机总长，有利于热胀，缩短启动时间，同时可减少基建和厂房投资； 与分缸双支撑方案相比，减少支持轴承个数，可降低轴承损失，减少维护费用； 机组主蒸汽压力升高，分缸方案需要延长端汽封，使单个模块轴向尺寸加长； 温度场中间高，两侧低，分布更为合理。,3 机组设计特点介绍,42,3.2 超高压模块结构特点,超高压模块采用双层缸加进汽室结构，内缸合缸布置，进汽室带三级隔板； 超高压排汽压力达到11MPa，排汽通过管道直接进入再热冷段； 内外缸夹层与三抽相通，形成约5.5MPa左右的压力场； 内缸外表面高温段设置隔热罩，减少对流换热，防止温差形成的热
12、变形；,外缸,内缸,进汽室,隔板套,直接排汽,VHP 汽 缸,3 机组设计特点介绍,44,汽缸采用双层缸加进汽室结构，各层汽缸承受压差合理分布，小于常规超超临界机组。,超高压-高压缸压力场分布,3 机组设计特点介绍,45,进汽室带三级隔板，承受约12MPa压差，采用圆筒形汽缸，沉头螺栓拧紧，结构紧凑。经有限元分析表明中分面接触良好，气密性好，采用CB2铸钢，壁厚较薄，热应力较小。,3 机组设计特点介绍,46,经分析表明内外缸强度与汽密性满足设计要求。,内缸强度与气密性分析,内缸强度与气密性分析,刚性和强度分析,外缸的热变形量,外缸的热变形 机组从启动到稳定运行阶段，外缸经历从常温到高温,整个外
13、缸受热膨胀变形，变形量见下图:,3.3 中压模块结构特点,48,对称双流、双层缸、水平中分面法兰结构、上猫爪支撑； 内缸分段包围在五抽蒸汽中，内外壁温差小、压差小，不易变形； 中压四进汽，三级抽汽，2个排汽口； 对应中压阀门采用四个阀门。,二次再热机组中压缸主要特点进口温度高、压力低（容积流量大），因此中压缸主要是在母型机上适当放大。,进口气 动优化,3 机组设计特点介绍,49,内缸受力分析,3 机组设计特点介绍,3.4 主汽调节阀设计,50,机组超高压主汽调节阀承受高压，高压、中压主汽调节阀承受高温。,3 机组设计特点介绍,CB2,机组超高压主汽调节阀采用双层阀盖、伍德式密封结构，承压能力更
14、强，密封性更好,东方双层阀盖设计示意,常规阀门设计,传统结构在高压力下螺 栓设计困难，应力大。,双阀盖设计自密封效果好， 应力低，承压能力强,3.5 主汽调节阀设计,超高压主汽阀双层阀盖内部密封件弹塑性计算分析,密封结构等效应力云图,密封齿接触应力分布,经计算分析，密封垫片在各工况下均安全、密封性能良好。,52,3 机组设计特点介绍,高、中压主汽调节汽阀设计,53,仅考虑蒸汽压力工况下, 高压阀壳平均应力48MPa，安全系数1.7倍， 中压阀壳平均应力21.6MPa，安全系数3.7倍,HP,IP,3.5 主汽调节阀设计,考虑蒸汽压力载荷和温度载荷，启动、停机、变负荷最危险工况，按阀壳内外壁极限
15、温差85强度校核：,54,高压阀壳的最大Mises应力218MPa,中压阀壳的最大Mises应力263MPa,计算应力小于CB2铸钢在620下屈服强度，满足设计规范,3 机组设计特点介绍,3.5 机组启动运行、旁路系统,55,汽轮机厂不负责旁路系统的设计，但汽轮机本身可满足设计院不同旁路系统配置和要求下的各种启动方式。 本机组设计满足三缸联合启动、超高压缸启动或高中压缸联合启动，推荐使用超高压-高压-中压同时进汽的联合启动。,3 机组设计特点介绍,56,华能莱芜2x1000MW二次再热汽轮机采用节流滑压配汽方式，超高压调节阀在滑压范围内有3%节流度，满足电网一次调频需要。,3.5机组启动运行、
16、旁路系统,57,3 机组设计特点介绍,3.6 机组轴系稳定性,超超临界1000MW二次再热机组汽轮机轴系由一根超高压转子、一根中压转子、两根低压转子、一根电机转子组成。超高压、中压模块采用可倾瓦轴承，低压采用椭圆瓦轴承。 轴系总长与常规1000MW机组基本相当。,临界转速满足避开工作转速15%,58,扭转频率满足避开45Hz55Hz 93Hz108Hz,3 机组设计特点介绍,对数衰减率,3000转速时，机组轴系对数衰减率汽机最小0.147， 满足大于0.1的设计规范。,3.6 机组轴系稳定性,Q-Factor:,Q系数满足ISO10184:1996,最大不平衡响应:,满足大机组设计导则小于50m,3 机组设计特点介绍,防汽流激振设计,防旋齿,机组全周进汽 轴系高稳定性设计 汽封采用防旋汽封 采用喇叭型渐扩汽封,61,3.6
