东方电气1000MW-二次再热机组汽轮机技术方案

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231.投标方案总体介绍1投标方案总体介绍主要蒸汽参数机组型号：N1000-31/600/620/620机组型式：超高压-高压合缸、四缸四排汽铭牌功率：1000MW额定背压：4.80KPa夏季背压：10.0KPa额定转速：3000r/min配汽方式：全周进汽、节流调节运行方式：定——滑——定通流级数：VHP6+HP5级、IP2×7级、LP2×2×5级末叶长度：1200mm回热级数：10级（五高加、一除氧、四低加）最大连续功率(T-MCR):1048.5MW【汽动引风机】额定流量：2536.7t/h【汽动引风机】VWO流量：2758.8t/h【汽动引风机】保证热耗详见标书1投标方案总体介绍莱芜投标主要技术参数THATMCRTRLVWO主蒸汽压力29.94313131主蒸汽温度600600600600一次再热压力9.8510.3610.3310.65一次再热温度600620620620二次再热压力2.802.942.923.02二次再热温度600620620620给水温度330.6334.6334.3336.71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：～38.3×10.22×8.7m(L×B×H)（不含罩壳）～38.3×12.67×8.7m(L×B×H)（含罩壳）1.2机组总体结构及布置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81000MW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+HPIPALPBLP1.3.2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•轴承数目与大小不变，总用油量基本不变，油系统借用常规1000MW机组•低压模块不变，低压顶轴油系统成熟润滑油与顶轴油系统•自密封系统压力作适当调整，系统布置于设计按常规1000MW机组进行自密封系统•机组凝汽器系统设计按常规1000MW机组进行，成熟可靠凝汽器系统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162超超临界二次再热机组经济性介绍提高燃煤机组效率的意义•节能环保提高燃煤机组效率的方法•提高参数增加再热次数•冷端优化先进通流技术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kPa1美国EDDYSTONE132534.4/649/566/5663.44719582美国EDDYSTONE232534.4/649/566/5663.44719603日本川越170031/566/566/5665.0719894日本川越270031/566/566/5665.0719905丹麦SKE41228.4/580/580/580319976丹麦NRD41029/582/580/580319987日本姬路6#60025/538/552/56651977二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60024.1/600/61020022日本新机子2#日立60025/600/62020093德国日立80025/600/62020134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个前置式烟气换热器+0.16%7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）。配汽方式•全周进汽，节流调节•首级采用压力级，效率高于原调节级中低压分缸压力降低•中压加级，焓降增大，用高效中压长叶片取代低压短叶片•提高低压缸进口的通流级的l/b，提高低压缸的经济性•降低低压进汽温度和压力，减少进排汽温差和压差，避免低压缸变形引起内漏，提高低压缸可靠性和经济性采用更先进的末级长叶片•采用更先进的1200mm末级长叶片，提高机组低压效率•优化改型低压缸，使其具有更佳气动特性结构变化提高机组效率2.2机组结构优化2热机组经济性介绍先进的全三元通流设计技术•采用多目标全三元及完整级次通流设计技术•首级压力级，有利通流精确设计通流级次设计•优化通流级焓降分配，使叶片级的速比进一步靠近最佳速比，提高各级效率，满足通流设计规范•透平级采用先进涡流型设计采用先进的气动分析技术•采用先进的CFD分析技术对进排汽及低压缸分析•利用先进的汽封设计、分析、多级透平试验技术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262.2.2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：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超高压缸高压缸中压缸低压缸纯通流效率95.53%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283二次再热机组设计特点介绍采用二次再热技术•增加一个汽缸，超高压、高压合缸布置；•中压缸进汽压力低至3.5MPa，容积流量变大；提高主蒸汽压力31MPa•主汽阀压力升高，材料选用CB2•超高压缸压力提高；再热温度提高到620℃•再热阀门材料为CB2；•高、中压内缸材料为CB2，转子采用FB2锻件•高温叶片和隔板设计；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313机组设计特点介绍CB2FB2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。323.1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、夹杂物室温拉伸室温冲击硬度高温拉伸物理性能比热20℃~700℃范围导热系数20℃~700℃范围线膨胀系数弹性模量20℃~100℃-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2003004005006007002345678D(10-6m2s-1)T(oC)2003004005006007000510152025303540K(Wm-1k-1)T(oC)02004006008001000024681012(L-Lo)/Lo(10-3)T(oC)THERMALLINEREXPANSIONOFFB2STEELCB2FB2试验：FB2/CB2钢典型化学成分343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JSWFB2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机组设计特点介绍汽缸阀门采用CB2，锻件采用FB23.1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12Cr10Co3W2MoNiVNbNB12