华能玉环电厂1000MW汽轮机培训讲义

上海交通大学热能工程研究所华能玉环电厂1000MW汽轮机设备及系统培训讲义上海交通大学热能工程研究所2006.1上海交通大学热能工程研究所第一讲华能玉环电厂1000MW汽轮机整体设计特点与本体布置•汽轮机概述•1000MW汽轮机整体设计特点•1000MW汽轮机本体结构与布置上海交通大学热能工程研究所第一节汽轮机概述•汽轮机是以水蒸汽为工质的旋转式热能动力机械，它接受锅炉送来的蒸汽，将蒸汽的热能转换为机械能，驱动发电机发电。它具有单机功率大、效率高、运行平稳、单位功率制造成本低和使用寿命长等优点。•汽轮机设备是火力发电厂的三大主要设备之一，汽轮机设备及系统包括汽轮机本体、调节保安及供油系统、辅助设备及热力系统等。•汽轮机本体是由汽轮机的转动部分（转子）和固定部分（静子）组成；调节保安及供油系统主要包括调速汽阀、调速器、调速传动机构、主油泵、油箱、安全保护装置等；辅助设备主要包括凝汽器、抽气器（或水环真空泵）、高低压加热器、除氧器、给水泵、凝结水泵、凝升泵、循环水泵等；热力系统主要指主蒸汽系统、再热蒸汽系统、凝汽系统、给水加热系统、给水除氧系统等。上海交通大学热能工程研究所汽轮机的分类•按工作原理分类（1）冲动式汽轮机：主要由冲动级组成，在级中蒸汽基本上在喷嘴栅（或静叶栅）中膨胀，在动叶栅中只有少量膨胀。（2）反动式汽轮机：主要是由反动级组成，蒸汽在汽轮机的静叶栅和动叶栅中都有相当程度的膨胀。•按热力特征分类凝汽式汽轮机、背压式汽轮机、抽汽背压式汽轮机、中间再热式汽轮机•按主蒸汽参数分类（1）低压汽轮机：主蒸汽压力小于1.5MPa。（2）中压汽轮机：主蒸汽压力为24MPa。(3)高压汽轮机：主蒸汽压力为610MPa。（4）超高压汽轮机：主蒸汽压力为1214MPa。（5）亚临界压力汽轮机：主蒸汽压力为1618MPa。（6）超临界压力汽轮机：主蒸汽压力为22.15MPa。（7）超超临界压力汽轮机：主蒸汽压力大于32MPa。上海交通大学热能工程研究所超／超超临界汽轮机•超临界汽轮机(supercriticalsteamturbine)有明确的物理意义。由水蒸汽性质图表知道，水的临界点参数为临界压力pc=22.129MPa，临界温度tc=374.15oC，临界焓hc=2095.2kJ/kg，临界熵sc=4.4237kJ/(kg·K)，临界比容vc=0.003147m3/kg。当水的压力ppc，水在定压下加热变为蒸汽的汽化阶段，呈现湿饱和蒸汽状态，汽化过程处于水与蒸汽两相共存的状态。当水的压力p=pc，水的汽化阶段缩为一点(临界点)，即汽化在一瞬间完成；水在c下定压加热到tc时就立即全部汽化，无水与蒸汽两相共存的汽化过程，但有相变点(pc，tc)。当水的压力ppc，水在定压下加热逐渐变为过热蒸汽，无汽化过程，无相变点。工程上，把主蒸汽压力p0pc的汽轮机称为亚临界汽轮机，把p0pc的汽轮机称为超临界汽轮机。900MW机组T-S图上海交通大学热能工程研究所超超临界定义：日本的定义为压力大于24.2MPa,或温度达到593℃；丹麦定义为压力大于27.5MPa；西门子公司的观点是应从材料的等级来区分超临界和超超临界机组等等。我国电力百科全书则将超超临界定义为：蒸汽参数高于27MPa。综合以上观点，一般将超超临界机组设定在蒸汽压力大于25MPa，蒸汽温度高于580℃的范围。上海交通大学热能工程研究所目前超超临界汽轮机容量和参数情况•进汽温度-日本：主汽均达到600℃，再热最高610℃-西门子：ISOGO600℃/610℃-不论功率大小，所有机组均采用580-600℃•进汽压力-日本：除89年东芝2X700MW外（31MPa），其余90年以来均25MPa；-欧洲：1997/1998丹麦两台29MPa，两次再热415MW机组，西门子也有较高业绩-但目前大功率机组的进汽压力均不超过26.5MPa;•机组容量-双轴——三菱1050MW2001年投运-单轴——东芝（60Hz）1000MW2002年投运西门子1025MW最大，多台900MW98年后上海交通大学热能工程研究所国际上对大容量汽轮发电机组功率等术语的一般定义•额定功率（铭牌功率，铭牌出力TRL）：指汽轮机在额定主蒸汽和再热蒸汽参数工况下，排汽压力为11.8kPa(a)、补水率为3%，能在发电机接线端输出供方所保证的功率。汽轮机的进汽量属供方的保证值，它与所保证的额定工况相对应。•机组的保证最大连续工况（T-MCR):指汽轮机在通过铭牌功率所保证的进汽量、额定主蒸汽和再热蒸汽参数工况下，排汽压力为4.9kPa(a)、补水率为0%，机组能保证达到的功率。•汽轮机的设计流量（计算最大进汽量）:在所保证的进汽量基础上增加一定的裕量,即(1.03-1.05)x保证进汽量,且调节阀全开。•调节汽阀全开（VWO）时计算功率：机组在调节汽阀全开时，通过计算最大进汽量和额定的主蒸汽、再热蒸汽参数工况下，并在额定排汽压力为4.9kPa(a)、补水率为0%条件下计算所能达到的功率。上海交通大学热能工程研究所机、炉、电容量匹配•发电机容量：一般发电机的功率应与VWO工况的功率相匹配，即等于VWO工况功率／功率因数(MVA)•锅炉最大连续蒸发量(B-MCR)：应与汽轮机的设计流量（即计算最大进汽量）相匹配，不必再加裕量。若汽轮机按VWO工况计算最大功率，B-MCR蒸发量等于汽轮机VWO工况的最大进汽量；若采用美国设计的机组，则B-MCR蒸发量可等于汽轮机VWO工况＋５％OP工况的最大进汽量。上海交通大学热能工程研究所SEC与SIEMENS的技术优势（2）德国能源及环保政策的促进关闭核电、停办效率小于35%的电厂发展高效清洁燃褐煤发电技术（3）采取一切可能的先进技术提高经济性-比1976年600MW提高7.7%超超临界参数(热效率提高1.3%)提高汽轮机内效率—全部采用3D马刀型叶片级(热效率提高1.7%)大幅降低背压促进特大长叶片发展(热效率提高1.4%)(1)其他国际知名公司机型业绩SIEMENS在近十年50HZ、单轴、900MW功率机型业绩世界领先（8台中的6台）（4）进行欧盟超超临界参数37.5MPa/700°C/720°C/720°C计划,热效率再提高7%.上海交通大学热能工程研究所SIEMENS单轴、50HZ、900MW等级的业绩优势PowerPlantCommercialOperationCountrySpeed[Hz]Output[MW]MainSteamPressure[bar]MainSteamTemperature[°C]ReheatTemperature[°C]EMDEN41972Germany50420236540540OI31973Japan50350246538538PLEMMAASBRACHTA1977Netherlands50630245535535PLEASANTS11978USA60618242538538MAINZ-WIESBADENII1976Germany50270246540540PLEASANTS21980USA60618242538538PLEMMAASBRACHTB1978Netherlands50630245535535DUERNROHR1985Austria50405250535535STEAGKWHERNE41989Germany50500245530540FYNSVAERKETBLOCK71991Denmark50410240538538SCHWARZEPUMPE11997Germany50874264542560SCHWARZEPUMPE21997Germany50874264542560ALTBACHHKW21997Germany50395263540565BOXBERGBLOCKQ1999Germany50910260540580ISOGO2002Japan50600251600610NIEDERAUSSEMBLOCKK2002Germany501025265576599WAIGAOQIAO12003China50980250538566WAIGAOQIAO22004China50980250538566台数最多(世界8台中的6台）全为50HZ全为单轴,最大1025MW压力高于25MPa上海交通大学热能工程研究所SIEMENS的技术优势--成熟的单轴、HMN组合机型H-高压单流缸M-中压双流缸N-低压双流缸功率范围：300MW至1100MW压力30MPa，温度600°C/620°C上海交通大学热能工程研究所SIEMENS“HMN”组合机型业绩之一1997年投运，单轴、四缸四排汽、25.3/544/560背压5kPaηhp(实测）=91.99%ηip(实测）=93.73%上海交通大学热能工程研究所SIEMENS”HMN”组合机型业绩之二1999年投运，单轴、五缸六排汽、25.8/541/580背压2.91/3.68kPaηhp=94.2%ηip=96.1%上海交通大学热能工程研究所SIEMENS“HMN”组合机型业绩之三2002年投运，单轴、五缸六排汽、26.5/576/600背压2.91/3.68kPa上海交通大学热能工程研究所SIEMENS“HMN”组合机型业绩之四2002年投运，单轴、三缸两排汽、25.1/600/610背压5.07kPa上海交通大学热能工程研究所SIEMENS的“HMN”组合机型业绩之五上海交通大学热能工程研究所第二节华能玉环1000MW超超临界汽轮机本体性能•华能玉环电厂是国内第一座超超临界百万千瓦燃煤发电厂，该项目是为配合国家“863计划”，作为引进超超临界机组技术、逐步实现国产化的依托工程。规划容量为4台1000MW超超临界汽轮发电机组，一期工程安装2台1000MW超超临界汽轮发电机组，并留用再扩建余地。目前工程尚处在建设阶段，计划于2007年投产发电。主要设备采取项目合作、联合制造模式。汽轮机引进德国西门子技术，由上海电气(集团)总公司下属上海汽轮机有限公司成套供货。上海交通大学热能工程研究所•铭牌工况（TRL）：汽轮发电机组能在下列条件下在保证寿命期内任何时间都能安全连续运行，发电机输出铭牌功率950MW（当采用静态励磁、电动主油泵时，扣除各项所消耗的功率），此工况下的进汽量称为铭牌进汽量。(1)额定主蒸汽参数、再热蒸汽参数及所规定的汽水品质；(2)汽轮机低压缸排汽平均背压为11.8kPa(a)；(3)补给水量为3％；(4)最终给水温度为294.9℃；(5)全部回热系统正常运行，但不带厂用辅助蒸汽；(6)汽动给水泵满足额定给水参数；(7)在额定电压、额定频率、额定功率因数0.9(滞后)、额定氢压、发电机冷却器冷却水温为38℃时，发电机效率为99.0%。上海交通大学热能工程研究所•最大连续输出功率(TMCR)：汽轮机进汽量等于铭牌工况（TRL）进汽量，在下列条件下安全连续运行，此工况下发电机输出的功率（当采用静态励磁、电动主油泵时，扣除各项所消耗的功率），此功率为1016.023MW。(1)额定主蒸汽再热蒸汽参数及所规定的汽水品质；(2)汽轮机低压缸排汽平均背压为4.9kPa(a)；(3)补给水量为0％；(4)所规定的给水温度；(5)全部回热系统正常运行，但不带厂用辅助蒸汽；(6)汽动给水泵满足规定给水参数；(7)在额定电压、额定频率、额定功率因数0.9(滞后)、额定氢压、发电机冷却器冷却水温为25℃时，发电机效率为99.06%。上海交通大学热能工程研究所•调节门全开（VWO）工况：汽轮发电机组能在调节阀全开，其它条件同TMCR时，汽轮机的进汽量不小于105％的铭牌工况（TRL）进汽量。•机组的热耗率验收（THA）工况：当机组功率（当采用静态励磁、电动主油泵时，扣除各项所消耗的功率）为额定功率时，除进汽量以外其它条件同TMCR时。上海交通大学热能工程研究所机、炉、电容量的匹配•汽轮机与发电机容量匹配-同一汽轮机，容量规范不同，机组的铭牌不同-IEC——TMCR工况定义为汽轮