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1、哈尔滨汽轮机厂有限责任公司2015年5月哈汽公司高效1000MW超超临界汽轮机技术介绍2目录3目录1.1.公司简介公司简介4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。哈汽公司简介5哈汽公司简
2、介2.2.公司主要产品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、低加、MSR等）3.质保体系6哈汽公司简介4.哈汽汽轮机技术发展历程7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以下纯凝和抽汽汽轮机第二阶段（上世纪6070年代）：自力更生发展阶段主要生产200MW以下纯凝和抽汽汽轮机（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
3、式300、600MW亚临界以及650MW核电汽轮机第四阶段（20002008年）：引进优化多方技术合作阶段，三菱：超临界和超超临界600MW汽轮机，AP1000核电汽轮机东芝：超超临界1000MW汽轮机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）：自主创新、技术升级阶段自主研发350MW、660MW、1000MW等级汽轮机及在役机组的技术升级AP1000核电汽轮机技术升级、CAP1400核电汽轮机哈汽公司简介8哈汽公司简介5.300MW等级汽轮机发展历程新型73B#亚临界300MW(原型机)亚临界300MW改进73A#优化73#198019902000
4、199520022006300MW供热及空冷超临界350MW亚临界300MW300MW两缸双抽2007超临界350MW空冷及供热亚临界350MW(60HZ)2008亚临界350MW（NCB）20102011超临界350MW双抽（两缸、三缸）2012新型超临界350MW湿冷、空冷、低真空供热2014亚临界300MW等级超临界350MW技术升级9哈汽公司简介6.600MW等级以上汽轮机发展历程2005200620081980199020024缸亚临界600MW2002200820122014(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600MW空冷超临
5、界600MW超超临界600MW超超临界1000MW660MW超临界空冷超临界600MW供热超超临界1000MW空冷660MW超超临界核电AP10001995核电650MW高效超超临界高效超超临界1000MW1000MW、660MW660MW湿冷、空冷、二次再热湿冷、空冷、二次再热超临界超临界亚临界亚临界600MW600MW等级（湿冷、空冷）等级（湿冷、空冷）技术升级技术升级1958年：中国首台25MW汽轮机1959年：中国首台50MW汽轮机1960年：中国首台100MW汽轮机1971年：中国首台200MW汽轮机1984年：中国首台210MW汽轮机（出口巴基斯坦）1989年：中国首台300MW亚
6、临界汽轮机（试验机）1989年：中国首台600MW亚临界汽轮机1989年：中国首台200MW间接空冷汽轮机2001年：中国首台650MW核电汽轮机2004年：中国首台600MW超临界汽轮机2004年：中国首台300MW亚临界直接空冷汽轮机2005年：中国首台600MW亚临界直接空冷汽轮机2007年：中国首台600MW超超临界汽轮机(2缸)2008年：中国首台350MW超临界汽轮机2009年：中国首台660MW超临界直接空冷汽轮机2010年：中国首台350MW(60HZ)亚临界汽轮机（出口巴西）7.历史年表10哈汽公司简介11目录高效1000MW汽轮机设计理念：600MW超超临界、AP1000核
7、电设计理念。整机通流采用哈汽最新反动式设计技术，拥有自主知识产权。高效1000MW汽轮机主要技术特点：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0.5MPa，改善低压缸运行环境，减少漏汽损失，低压内缸、外缸端汽封、轴承箱全部采用落地结构。1.1.高效高效1000MW1000MW汽轮机设计理念及技术特点汽轮机设计理念及技术特点12高效1000MW超超临界汽轮机pp通过专家评审通过专家评审高效1000MW超超临界汽轮机1.1.高效高效1000MW1000MW汽轮机设计理念
8、及技术特点汽轮机设计理念及技术特点pp机组外形布置图机组外形布置图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1.1.高效高效1000MW1000MW汽轮机设计理念及技术特点汽轮机设计理念及技术特点pp滑销系统图滑销系统图15高效1000MW超超临界汽轮机1.1.高效高效1000MW1000MW汽轮机设计理念及技术特点汽轮机设计理念及技术特点pp通流型式选择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
9、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1.1.高效高效1000MW1000MW汽轮机设计理念及技术特点汽轮机设计理念及技术特点冲动级反动级pp通流型式选择通流型式选择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
10、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
11、反动式设计。17高效1000MW超超临界汽轮机1.1.高效高效1000MW1000MW汽轮机设计理念及技术特点汽轮机设计理念及技术特点哈汽公司是国内唯一在350MW600MW1000MW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600MW1000MW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
12、也可以得到证明。pp通流型式选择通流型式选择18高效1000MW超超临界汽轮机1.1.高效高效1000MW1000MW汽轮机设计理念及技术特点汽轮机设计理念及技术特点pp经济性对比经济性对比19高效1000MW超超临界汽轮机1.1.高效高效1000MW1000MW汽轮机设计理念及技术特点汽轮机设计理念及技术特点2.2.技术规范技术规范20高效1000MW超超临界汽轮机序号项目单位高效1000MW等级1机组型式超超临界，一次再热，单轴、四缸四排汽、湿冷凝汽式超超临界，一次再热，单轴、四缸四排汽、湿冷凝汽式2汽轮机型号N1000-28600620N1000-276006103主蒸汽额定进汽量th2
13、721.52730.94配汽方式节流调节节流调节5额定转速rmin300030006给水回热级数（高加除氧低加）3+1+5(带外置式蒸汽冷却器)3+1+5(带外置式蒸汽冷却器)7低压末级叶片长度mm122012208通流级数高压缸级1515中压缸级212212低压缸级2252259低压缸进汽压力MPa0.500.50213.3.高效高效1000MW1000MW汽轮机与原机型效率对比汽轮机与原机型效率对比项目收益kJkW.h备注主汽参数2860062027600610提高参数56（减少对热耗）33.5参数由25600600提高取消调节级3434高压缸效率提高2%高压缸多级反动式1717高压缸效率
14、提高1%阀门改进44无主汽管道、低压损型阀门中压缸多级反动式2020中压缸效率提高1%九级回热2222相对原八级回热外置式蒸冷器1212提高给水温度总计165142.5高效1000MW超超临界汽轮机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pp气动优化气动优化高效1000MW超超临界汽轮机4.4.汽轮机技术特点汽轮机技术特点高效1000MW超超临界汽轮机4.4
15、.汽轮机技术特点汽轮机技术特点pp优良的变工况性能优良的变工况性能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%。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
16、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pp装配式隔板装配式隔板高效1000MW超超临界汽轮机4.4.汽轮机技术特点汽轮机技术特点焊接隔板纵剖图装配式隔板纵剖图焊缝焊缝导叶pp高压模块高压模块25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超超临界汽轮机4.4.汽轮机技术特点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2Cr10MoVNbNpp高压模块高压模块26高效1000MW超超临界汽轮机4.4.汽轮机技术特点汽轮机技术特点pp高压模块高压模块27高压缸进汽采
