第一講超超臨界汽輪機的技術(shù)特性

汽輪機設(shè)備系統(tǒng)及運行

嶺南現(xiàn)代高級技工學(xué)校要求一、上課帶好兩本教材，帶好作業(yè)本二、按時完成作業(yè)三、遵守學(xué)校的規(guī)則制度第一章概述

一、臨界的物理定義水的臨界點：壓力22.129MPa、溫度374.15℃。T-s圖，從水的定壓加熱過程得到，當壓力不斷增加時，其等溫加熱過程逐漸變短，汽化潛熱減小。當壓力增加至22.129MPa，相應(yīng)的飽和水溫度為374.15℃，便不再有等溫變化過程，有相變點；當汽輪機主蒸汽的進汽壓力大于22.129MPa時，無相變點。稱為超臨界機組。在臨界狀態(tài)附近，水和汽的狀態(tài)難于分辨。另一種理解是：當溫度高于374.15℃時，用加壓的辦法是不可能使蒸汽變成水的。二、超超臨界機組的優(yōu)勢1、效率2、成本3、污染控制（環(huán)保）4、運行調(diào)峰能力第二章超超臨界汽輪機技術(shù)特性

四大汽輪機廠的技術(shù)特點一、單軸承&雙軸承二、全周進汽，節(jié)流調(diào)節(jié)&噴嘴調(diào)節(jié)1、東汽調(diào)節(jié)級特點：雙流調(diào)節(jié)級2、節(jié)流調(diào)節(jié)與噴嘴調(diào)節(jié)的定義及優(yōu)缺點。節(jié)流、噴嘴、滑壓調(diào)節(jié)的優(yōu)缺點一、節(jié)流調(diào)節(jié)：1、結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低；2、全周進汽，對汽缸加熱均勻；3、負荷變化時，各級溫度變化較小，熱應(yīng)力較小，負荷適應(yīng)性好。4、低負荷，節(jié)流效率下降，經(jīng)濟性差，越節(jié)流，效率越低。節(jié)流調(diào)節(jié)的應(yīng)用：節(jié)流調(diào)節(jié)一般用在小機組以及承擔(dān)基本負荷的大型機組上。

二、噴嘴調(diào)節(jié)：

1噴嘴調(diào)節(jié)的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、制造成本高；

2工況變動時，調(diào)節(jié)級汽室溫度變化大，從而增加了由溫度變化而引起的熱變形與熱應(yīng)力，限制了機組的運行可靠性和機動性；（負荷適應(yīng)性較差）

3在部分負荷下的效率高于節(jié)流調(diào)節(jié)。

噴嘴調(diào)節(jié)的應(yīng)用：大容量機組和背壓機組三、滑壓調(diào)節(jié)

所謂滑壓調(diào)節(jié)是指單元機組中，汽輪機的調(diào)節(jié)汽閥保持全開或基本全開的狀態(tài)，通過鍋爐調(diào)整新汽壓力的方法(新汽溫度盡可能保持不變)，達到改變蒸汽量使其適應(yīng)汽輪機不同負荷的要求。（一）滑壓調(diào)節(jié)的特點1．提高了機組運行的可靠性和對負荷的適應(yīng)性。2．提高了機組在部分負荷下運行的經(jīng)濟性（1）調(diào)節(jié)門全開，無節(jié)流損失；（2）給水泵耗功減小。3．高負荷區(qū)滑壓調(diào)節(jié)不經(jīng)濟東汽配汽方式：復(fù)合配汽方式東方1000MW超超臨界汽輪機的配汽采用變壓復(fù)合配汽方式，即在高負荷采用噴嘴配汽，低負荷采用節(jié)流配汽，并且運用閥門管理技術(shù)，實現(xiàn)了在整個運行范圍內(nèi)的兩種運行方式的無擾切換。1000MW機組采用的定-滑-定的運行方式，結(jié)合了滑壓運行和定壓運行的優(yōu)點，上滑點為90%，下滑點一般為30%左右，下滑點的值主要受鍋爐的限制。高負荷時采用定壓運行，由于此時閥門開度比較大，對噴嘴調(diào)節(jié)的機組節(jié)流損失很小，而機組調(diào)頻反應(yīng)速度快，汽機、鍋爐控制簡單，在低負荷時，由于壓力低，采用定壓運行利于鍋爐的穩(wěn)定燃燒，當負荷需要增加時，調(diào)節(jié)閥開度變大，調(diào)節(jié)閥全開后依靠鍋爐提升壓力來增大負荷。東方汽輪機廠的1000MW機組一、引進日本日立公司二、技術(shù)參數(shù)三、結(jié)構(gòu)特點二、技術(shù)參數(shù)二、技術(shù)參數(shù)二、技術(shù)參數(shù)二、技術(shù)參數(shù)東汽的1000MW機組獨特的結(jié)構(gòu)設(shè)計（1）獨特的高壓雙流噴嘴設(shè)計、有效降低調(diào)節(jié)級應(yīng)力；（2）高、中壓缸蒸汽進汽口隔離冷卻結(jié)構(gòu)；（3）專利三層低壓缸結(jié)構(gòu)，防止熱變形；（4）高效可靠的閥門，主汽閥全開時閥桿無漏汽；東汽的1000MW機組的結(jié)構(gòu)設(shè)計（1）軸系穩(wěn)定性可靠，軸系由五根轉(zhuǎn)子組成，各轉(zhuǎn)子之間采用剛性聯(lián)軸器聯(lián)接，每根轉(zhuǎn)子各有兩個支持軸承，共10個軸承。1#～4#支持軸承為瓦軸承，5#～10#支持軸承為橢圓軸承。（2）每個調(diào)閥配有獨立油動機、實現(xiàn)節(jié)流配汽和全周進汽的無擾切換，既提高效率，又可減少應(yīng)力和壽命消耗。（3）采用通流留裕量，超發(fā)能力強，不需超壓或旁通配汽。東汽的1000MW機組的結(jié)構(gòu)設(shè)計（4）噴嘴配汽閥門開度留有余量，機組一次調(diào)頻能力強。（5）噴嘴配汽高壓轉(zhuǎn)子溫度比節(jié)流配汽低約20℃，壽命消耗少；（6）未級葉片采用高頻淬火防水蝕，低壓濕蒸汽區(qū)有足夠疏水槽除水。高壓進汽管隔離冷卻結(jié)構(gòu)主汽管與外缸進汽口相焊接；進汽短管兩端外側(cè)借助活塞環(huán)分別與主汽管內(nèi)側(cè)及進汽室進汽口內(nèi)側(cè)實現(xiàn)滑動聯(lián)接，進汽導(dǎo)管中部偏下方外環(huán)法蘭與內(nèi)缸實現(xiàn)固定聯(lián)接。主蒸汽依次經(jīng)過主蒸汽管、進汽短管、噴嘴室及噴嘴組進入汽輪機通流部分，而與外缸不直接接觸。與內(nèi)缸接觸也被推遲到噴嘴組之后，溫度已下降到570℃以下。在主汽管上靠近外缸處有一小口，引入一小股冷卻蒸汽，流經(jīng)外缸與導(dǎo)汽管之間及外缸與內(nèi)缸之間形成的狹小間隙，對外缸內(nèi)壁進行隔離與冷卻。冷卻蒸汽來自高壓一段回?zé)岢槠?，溫度不高?50℃。高壓進汽管隔離冷卻結(jié)構(gòu)中壓進汽管隔離冷卻結(jié)構(gòu)為了降低中壓外缸所承受的汽流溫度，下半進汽部分結(jié)構(gòu)特殊設(shè)計，使再熱蒸汽不通過外缸缸體，直接進入內(nèi)缸進汽室，同時使用高排蒸汽和主蒸汽混合汽冷卻進汽管。中壓進汽管隔離冷卻結(jié)構(gòu)中壓轉(zhuǎn)子的冷卻結(jié)構(gòu)東汽汽輪機高溫部件冷卻系統(tǒng)圖汽輪機部件的材料選擇轉(zhuǎn)子軸頸堆焊防低壓轉(zhuǎn)子脆化

GE公司認為，傳統(tǒng)NiCrMoV鋼當在350~370℃下使用，具有長期時效的脆化傾向，以前曾有內(nèi)部冷卻低壓缸第一級的設(shè)計，犧牲了機組的效率。隨著冶煉技術(shù)的提高，美國電力研究所EPRI的研究表明，應(yīng)降低低壓轉(zhuǎn)子中P、Sn、Mn和Si的含量，使用所謂“超純凈”轉(zhuǎn)子。此外，配合采取其他措施，如適當提高轉(zhuǎn)子材料中Ni的成分，冶煉熄火前，在轉(zhuǎn)子輪盤間拉槽等，以提高轉(zhuǎn)子應(yīng)力的延伸性，應(yīng)用真空脫碳氧技術(shù)和雙真空式電渣精煉等。超純凈轉(zhuǎn)子----防低壓轉(zhuǎn)子脆化超純凈轉(zhuǎn)子THA：turbineheatacceptance汽機熱耗驗收工況，一般都是設(shè)計背壓下，額定功率工況TRL：turbineratedload汽機額定負載工況，考察夏季高背壓下，額定功率下，補水率3%，VWO：valvewideopen汽機閥門全開工況，設(shè)計背壓下，105%THA流量下出力最大工況TMCR：turbinemaximumcontinuerate汽機最大連續(xù)出力工況，與BMCR相對應(yīng)，設(shè)計背壓下，額定流量下的出力，與TRL流量相同工況汽輪機各工況簡稱TRL工況：汽輪發(fā)電機組能在下列條件下，在保證壽命期內(nèi)任何時間都能安全連續(xù)運行，此工況稱為銘牌工況（TRL），此工況下的進汽量稱為銘牌進汽量，此為出力保證值的驗收工況。1）額定主蒸汽參數(shù)、再熱蒸汽參數(shù)及所規(guī)定的汽水品質(zhì)。2）汽輪機低壓缸排汽平均背壓為11.8kPa（a）。3）補給水量為3％。4）所規(guī)定的最終給水溫度。5）全部回?zé)嵯到y(tǒng)正常運行，但不帶廠用輔助蒸汽。6）汽動給水泵滿足額定給水參數(shù)。7）發(fā)電機效率98.95％，額定功率因數(shù)0.90，額定氫壓。T－MCR工況：汽輪機進汽量等于銘牌工況（TRL）進汽量，在下列條件下安全連續(xù)運行，此工況下發(fā)電機輸出的功率，稱為最大連續(xù)功率（T－MCR），具體數(shù)值為642MW。1）額定主蒸汽再熱蒸汽參數(shù)及所規(guī)定的汽水品質(zhì)。

2）汽輪機低壓缸排汽平均背壓為5.88kPa（a）。

3）補給水量為0％。4）所規(guī)定的給水溫度。5）全部回?zé)嵯到y(tǒng)正常運行，但不帶廠用輔助蒸汽。

6）汽動給水泵滿足規(guī)定給水參數(shù)。

7）發(fā)電機效率98.95％，額定功率因數(shù)0.90，額定氫壓。VWO工況：汽輪發(fā)電機組在調(diào)節(jié)閥全開，其它條件同T－MCR工況時，汽輪機的進汽量不小于105％的銘牌工況（TRL）進汽量，此工況稱為閥門全開（VWO）工況。

THA工況：當機組功率（當采用靜態(tài)勵磁、電動主油泵時，此功率已扣除各項所消耗的功率）為1000MW時，除進汽量以外其它條件同T－MCR工況時稱為機組的熱耗率驗收（THA）工況，此工況為熱耗率保證值的驗收工況。區(qū)別：THA代表了汽輪機最大效率的額定工況，是理想工況，在性能考核試驗中能短暫維持；TRL（BRL）代表了機組運行壽命內(nèi)平均效率的額定工況，即補水率不為零，真空有所下降。TMCR