350MW超临界亚临界比较专题报告

.Word文档华能热电厂新建工程初步设计第四卷热机部分专题报告超临界供热机组选型论证东北电力设计院设计证书070001-sj勘察证书070001-kj环评证书甲字1605质量管理体系证书05004Q10052R0L2008年5月.Word文档华能热电厂新建工程初步设计第四卷热机部分专题报告超临界供热机组选型论证批准安力群审核健校核裴育峰编写石志奎2008年5月.Word文档目次1、概述..............................................................12、国亚临界、超临界供热机组的发展状况................................23、超临界空冷机组与亚临界供热机组方案比较............................24．主机厂对350MW超临界抽汽机组中压末级叶片设计说明..................65.叶根型式的选择及安全性分析.......................................1061029MM末级动叶片................................................107、结论.............................................................15.Word文档1、概述据有关预测表明，2020年要实现全面建设小康目标，我国一次能源的需求将在25～33亿吨标准煤之间。也就是说，按现行经济增长模式，若要实现2020年GDP翻两番的目标，我国能源需求在现有消费量基础上至少需翻一番，到2020年，人均能源消费将由2000年的约1.0吨标煤增加到2.0吨标煤左右。目前，我国单位产品的能耗水平较高。能源加工、转换、贮运和终端利用的效率仅约33%，比发达低10个百分点；高耗能行业的单位产品能耗比世界先进水平高20～50%，而这些行业的能源消费占工业部门能源消费总量的70%。因此，我国全面提高能源效率的任务十分艰巨。未来15～20年既是中国发展的重要战略机遇期，也是能源、土地、环境等资源性瓶颈制约突出表现的时期。中国能源的资源总量和构成、建设小康社会对能源的需求、当前我国的能源利用效率水平等都决定了我国必须要大力推进经济增长方式的转型，建立节约型社会，走适合中国特点的节能型发展道路。这是中国特色社会主义在能源利用方面的具体要求，也是树立和落实科学发展观的必然选择。随着全球围煤炭资源的日益紧和发电技术的不断进步，发展超临界技术，提高火力发电的蒸汽参数、降低机组热耗、节约燃料、降低发电成本、提高电厂热效率，已成为当今工业先进火力发电技术的主要发展方向。为保证电力工业可持续发展，加快电力结构调整的步伐，最现实、最可行的途径就是加快建设高效率发电机组。超临界和超超临界机组的发展已日趋成熟，其可用率、可靠性、运行灵活性和机组寿命等方面已接近亚临界机组。超临界机组是指主蒸汽压力大于水的临界压力（22.12MPa）的机组。习惯上又将超临界机组分为2个层次：①常规超临界参数机组，其主蒸汽压力一般为24MPa左右,主蒸汽和再热蒸汽温度为540～560℃；②高效超临界机组，通常也称为超超临界机组，其主蒸汽压力为25～35MPa及以上，主蒸汽和再热蒸汽温度为580℃及以上。理论和实践证明常规超临界机组的效率可比亚临界机组高2%左右。同时，超临界机组的部分负荷效率明显高于相应的亚临界机组。在75%负荷条件下，超临界机组的效率约降低2%；50%负荷条件下，超临界机组的效率降低5.5-8%。而标准亚临界机组在75%负荷条件下，效率相应降低4%；50%负荷条.Word文档件下，亚临界机组相应降低10-11%。目前国三大动力集团已经具备了600MW超临界设备的制造能力，现又通过与欧美、日本等进行技术合作、技术转让等方法具备了生产1000MW超超临界机组的条件。华能热电厂新建工程拟建2台350MW供热机组，为能够既减少项目的初投资，又能降低煤耗，减少机组的运行成本，按可研审查意见要求我院对本期工程机组选型做亚临界供热机组方案与超临界供热机组方案的比较。超临界机组与亚临界机组相比，具有提高火力发电的蒸汽参数、降低机组热耗、节约燃料、降低发电成本、提高电厂热效率等优点。但同时也引起投资的增加。而对华能热电厂这类城市供热电站，煤价相对较高，选用超临界机型更具有一定优势。然而对于350MW超临界供热机组，国目前现状尚无制造和运行业绩。因此，本报告重点针对350MW超临界供热机组和亚临界供热机组的选型比较进行论述。2、国亚临界、超临界供热机组的发展状况我国的发电机组已进入大容量、高参数的发展阶段。“六五”期间我国引进了300MW、600MW亚临界机组的设计制造技术近10多年来是我国城市供热发展的高峰期，已从单机容量50MW、100MW发展到200MW、300MW。但都是亚临界机组，从节能环保的角度出发今后应发展大容量高参数的超临界攻破国供热机组。目前，中国华能集团公司热电厂的2×350MW超临界供热机组正在建设当中。超临界机以上供热机组将成为我国“十一•五”后的主要发展机型。3、超临界空冷机组与亚临界供热机组方案比较3.1锅炉a)亚临界机组：锅炉按煤粉炉，亚临界参数、一次中间再热、单炉膛、平衡通风、强制循环直流锅炉。三分仓回转式空气预热器。型式：亚临界、一次中间再热、自然循环锅炉最续蒸发量：1100t/h过热蒸汽出口压力：17.45MPa(g)过热蒸汽出口温度：541C再热蒸汽流量：914t/h.Word文档再热蒸汽进口压力：3.954Mpa(g)再热蒸汽进口温度：330C再热蒸汽出口压力：3.753MPa(g)再热蒸汽出口温度：541C省煤器入口给水温度:：280C排烟温度(修正前)：134C锅炉额定工况保证热效率（低位发热量）：93%b)超临界机组：锅炉采用锅炉厂有限公司生产的超临界参数变压运行直流炉，单炉膛、一次再热、平衡通风、紧身封闭、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构Π型锅炉。三分仓容克式空气预热器。锅炉采用全钢构架，悬吊结构，锅炉运转层以上紧身封闭。型式：HG-1110/25.4-HM最续蒸发量：1110t/h过热蒸汽出口压力：25.4MPa（g）过热蒸汽出口温度：571℃再热蒸汽流量：921.35t/h再热蒸汽进口压力：4.565MPa(g)再热蒸汽进口温度：325.1℃再热蒸汽出口压力：4.099MPa(g)再热蒸汽出口温度：569℃省煤器入口给水压力（包括静压头）：28.87MPa省煤器入口给水温度：284.7℃空气预热器型式：三分仓回转式空气预热器空气预热器进风温度：26/23℃(一次/二次)一次风/二次风热风温度：401.7℃/386.1℃炉膛出口过剩空气系数1.2省煤器出口空气过剩系数11.2空气预热器出口烟气修正前温度155℃空气预热器出口烟气修正后温度147℃.Word文档3.2汽轮机a)亚临界机组：型式：单轴、双缸、双排汽、亚临界抽汽凝汽式汽轮机纯凝工况额定功率：330MW主汽门进口蒸汽压力：16.67MPa主汽门进口蒸汽温度：538C再热蒸汽门进口蒸汽温度：538C工业抽汽压力：1.624Mpa工业抽汽温度：421C额定工业抽汽流量：85t/h最大工业抽汽流量：100t/h采暖抽汽压力：0.4Mpa采暖抽汽温度：244.8C采暖平均工况抽汽流量：420t/h采暖最大抽汽流量：480t/h额定冷却水温度：20C额定背压：4.9kPa额定转速：3000r/minb)超临界机组：型式：超临界参数、一次中间再热、单轴双排汽、抽汽凝汽式机组。额定纯凝工况主蒸汽流量：997.27t/h纯凝工况额定功率：350MW最大出力（VWO工况）：380.161MW平均热负荷工况出力：336.595MW主汽门进口蒸汽压力：24.2MPa主汽门进口蒸汽温度：566℃再热蒸汽流量：879t/h再热蒸汽进口蒸汽温度：566℃再热蒸汽进口蒸汽压力：4.368Mpa工业抽汽压力（平均工况）：2.0MPa（非调节）工业抽汽温度（平均工况）：467℃（非调节）.Word文档工业最大工况抽汽流量：100t/h（最大负荷工况）工业平均工况抽汽流量：50t/h（暂定）采暖抽汽压力（平均工况）：0.4MPa（可调节）采暖抽汽温度（平均工况）：255℃（可调节）采暖最大工况抽汽流量：600t/h（最大负荷工况）采暖平均工况抽汽流量：480t/h（暂定）额定冷却水温度：20℃额定背压：4.9kPa额定转速：3000r/min旋转方向:从汽轮机向发电机方向看为顺时针方向最大允许系统周波摆动48.5～50.5Hz3.3主要技术经济指标对于300MW等级供热机组，有300MW亚临界，330MW亚临界及350MW超临界机组可供选择。当3种机组对外供热量基本相同时，其技术经济指标对比如下：300MW等级供热机组主要技术经济指标比较表名称单位2×300MW国产亚临界供热机组2×330MW国产亚临界供热机组2×350MW国产超临界供热机组汽机保证热耗kJ/kW.h7820.778157645锅炉保证效率%91.5591.5591.55采暖抽汽压力MPa0.2450.4000.400发电设备利用小时数h550055005500年发电量kW.h3.300×1093.630×1093.85×109年供热量kJ1.00×10131.04×10131.07×1013年平均发电标准煤耗率kg/kw.h0.2700.2690.263供热电率kw.h/GJ5.735.735.73供热厂用电率％1.951.681.78发电厂用电率％5.245.105.10综合厂用电率％7.196.786.88年供电量kW.h3.06×1093.38×1093.59×109年平均供热标准煤耗率kg/GJ39.3939.3938.94年耗标准煤量t126574013712141412565.Word文档名称单位2×300MW国产亚临界供热机组2×330MW国产亚临界供热机组2×350MW国产超临界供热机组年平均供电标准煤耗率kg/kw.h0.2850.2840.277年节约标准煤量t659177707386773781年平均全厂热效率%56.8%56.2%57.2%年平均热电比%90.7%85.3%83.1%全年耗热量kJ3.71×10134.01×10134.14×1013注：表中厂用电率系参考值从三种装机方案主要技术经济指标比较表中可以看出，由于最大抽汽量的限制，2x300MW机组比2x350MW机组对外供热量及发电量要小些。在对外供热量相等的条件下，2x350MW超临界方案的汽机保证热耗、机组发电标准煤耗、年平均发电标准煤耗率、年平均供热标准煤耗率等指标，优于2x330MW亚临界方案；2x330MW亚临界方案与2x300MW亚临界方案各指标大致相当。即2x350MW超临界方案在三个方案中最优，尤其是汽机保证热耗比2X330MW亚临界机组低170kJ/kW.h，比2x300MW亚临界方案低175.3kJ/kW.h，发电标煤耗比2x330MW亚临界机组低6g/kW.h。4．主机厂对350MW超临界抽汽机组中压末级叶片设计说明汽轮机厂设计制造的350MW超临界抽汽机组由于采用中压级后抽汽，对中压缸叶片强度提出了更严格的要求，因此需要对中压缸叶片结构进行很大的调整。为了满足抽汽工况的要求，在进口流量与350MW超临界冷凝机组相近的情况下，中压缸末级叶片焓降由冷凝机组的52.95KJ/Kg增加到122KJ/Kg，级后压力由冷凝机组的1.06Mpa降低到0.4Mpa。为此在中压缸叶片结构设计时，首先要保证叶片的强度满足安全准则的要求，在综合考虑热力计算、通流结构以及运行安全等情况，先后做出四种设计方案，优中选优，最后确定采用中压缸11级叶片的结构，以达到最佳的流量、焓降分配，各级的压差和焓降更趋于均匀。在中压末级叶片的设计过程中，由于抽汽的需要，级后压力的降低，以及焓降的增加，增大了中压末级叶片承受的动应