东方电气1000mw二次再热机组汽轮机技术方案概要

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1、1000MW 二次再热超超临界 机组技术方案介绍 目 录 1 莱芜投标技术方案总体介绍 2 二次再热机组经济性介绍 3 二次再热机组设计特点介绍 4 东汽科研能力与科研发展 5 完善质量控制及先进制造能力 6 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 双流中压缸 超高压、高 压合缸对置 B低压缸 A低压缸 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

2、置 7 平台上浮动 支撑结构 2只高压主 汽调节阀 4只中压主 汽调节阀 2只超高压 主汽调节阀 1 投标方案总体介绍 8 1000MW常规机组纵 剖面图 1000MW二次再机组纵 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 机组滑销系统成熟 机组轴系成熟 机组辅助系统成熟 整体方案继 承性好 机组成熟性高 结论：本机组轴系与东方常规百

3、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 1.3.1.1.3.1.具有良好继承性的轴具有良好继承性的轴系及轴承设计系及轴承设计 1#2#3#4#5#6#7# 8# 五不变： 转子数目不变 总长基本不变 轴承形式不变 轴承大小不变 连接方式不变 1 投标方案总体介绍 VHP+HPIP ALP BLP 1.3.2 成熟的滑销系统 l 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。 l 推力轴承安装2#轴承后，1、2#轴承箱采用滑动设计。

4、l 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

5、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 1 莱芜投标技术方案总体介绍 2 二次再热机组经济性介绍 3 二次再热机组设计特点介绍 4 东汽科研能力与科研发展 5 完善质量控制及先进制造能力 6 结束语 16 2 超超临界二次再热机组经济性介绍 18 经济性 中间二次再热 增加2级回热 外置蒸汽冷却器 前置烟气换热器 设置低温省煤器 主汽压力提高 再热温度提高 通流技术 结构调整与 气动优化 系统优化参数优化 2 热机组经济性介绍 世界上一

6、些具有典型意义的二次再热机组： 序号国家电厂机号容量 MW 汽机参数 投运年份 压力/温度/温度/温度背压kPa 1美国EDDYSTONE 132534.4/649/566/566 3.4471958 2美国EDDYSTONE 232534.4/649/566/566 3.4471960 3日本川越 170031/566/566/5665.071989 4日本川越 270031/566/566/5665.071990 5丹麦SKE41228.4/580/580/58031997 6丹麦NRD41029/582/580/58031998 7日本姬路6#60025/538/552/56651977

7、 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： 序 号 国家电厂机号 制造 商 容量 MW 汽机参数 投运年 份 压力/温度/温度 1日本新机子1#富士60024.1/600/6102002 2日本新机子2#日立60025/600/6202009 3德国日立80025/600/6202013 4中国重庆万州东方 100028/600/6202014 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 东方母型机 D1000A 新超超临界 D1000H 二次再热 1000MW机组

8、序号措施热耗收益 1主蒸汽压力从25MPa提高到31MPa-1.2% 2再热温度从600提高到620-0.3% 3增加一次再热-1.6% 4回热系统由8级增加到10级-0.32% 5设置3级外置蒸汽冷却器-0.41% 61个前置式烟气换热换热 器 +0.16% 7设设置低温省煤器 -0.54% 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机热 耗约

9、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。 原始四阀组 蜗壳进气两阀组 总压损失系数2.73%2.16% 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

10、回 流结构，形成扰流，高压缸效率低 二次再热无调节级，采用高效的压力级 ，优化高压缸通流，提高高压缸效率 喷嘴和调节级高效压力级 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： u后加载层流静叶与全三元弯曲技术使得级端 损更低； u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； u速比更靠近最佳速比； u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 超高压缸高压缸中压缸低压缸 纯通流效率95.53%

11、95.37% 95.65% 94.30% 低压缸整缸全三元分析 2 热机组经济性介绍 目 录 1 莱芜投标技术方案总体介绍 2 二次再热机组经济性介绍 3 二次再热机组设计特点介绍 4 东汽科研能力与科研发展 5 完善质量控制及先进制造能力 6 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

12、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。 试验项目备注 化学成分 显微组织组织、晶粒度、夹杂物 室温拉伸 室

13、温冲击 硬度 高温拉伸 物理 性能 比热20700范围 导热系数20700范围 线膨胀系数 弹性模量20100 -700 范 围 临界点 Ac1,Ac3,Ar1,Ar3,Ms 比热 导热系数 线膨胀系数弹性模量、剪切模量、 泊松比 高温蠕变持久L-M曲线 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供货货商： 奥钢联钢联 德国S+B 德国Sande 日本JSW FB2锻钢转子 FB2供货货商： 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 机组设计特点介绍 汽缸阀门采用

14、CB2，锻件采用FB2 3.1 高温材料的发展与应用 部套名称莱芜投标机型材质重庆万州项目材质 超高压/高压外缸ZG13Cr1Mo1VZG13Cr1Mo1V 超高压/高压内缸CB2KT5917 中压外缸ZG13Cr1Mo1VZG13Cr1Mo1V 中压内缸CB2CB2 中压隔板套ZG15Cr1Mo1VZG15Cr1Mo1V 超高压主汽调节阀阀壳CB2 高、中压主汽调节阀阀壳CB2CB2 高、中压1、2级导叶12Cr10Co3W2MoNiVNbNB12Cr10Co3W2MoNiVNbNB 高、中压第1、2级隔板体CB2CB2 超高压、中压转子FB2FB2 低压转子30Cr2Ni4MoV（超纯净）

15、30Cr2Ni4MoV（超纯净） 高压1、2级动叶片1Cr11Co3W3NiMoVNbNB1Cr11Co3W3NiMoVNbNB 中压1、2级动叶片1Cr11Co3W3NiMoVNbNB1Cr11Co3W3NiMoVNbNB 进气管F92锻F92锻 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

16、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： u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； u机组轴系动力学特性同传统百万机组，技术延续性强，安全可靠； u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 ； u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 ； u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； u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 u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； u超高压排汽压力达到11MPa，排汽通过管道直接进入再热冷段； u内外缸夹层与三抽相通，形成约5.5MPa左右的压力场； u内缸外表面高温段设置隔热罩，减少对流换热