第一講超超臨界汽輪機(jī)的技術(shù)特性

汽輪機(jī)設(shè)備系統(tǒng)及運(yùn)行

嶺南現(xiàn)代高級(jí)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(shí)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(diǎn)：壓力22.129MPa、溫度374.15℃。T-s圖，從水的定壓加熱過程得到，當(dāng)壓力不斷增加時(shí)，其等溫加熱過程逐漸變短，汽化潛熱減小。當(dāng)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(diǎn)；當(dāng)汽輪機(jī)主蒸汽的進(jìn)汽壓力大于22.129MPa時(shí)，無相變點(diǎn)。稱為超臨界機(jī)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(dāng)溫度高于374.15℃時(shí)，用加壓的辦法是不可能使蒸汽變成水的。二、超超臨界機(jī)組的優(yōu)勢(shì)1、效率2、成本3、污染控制（環(huán)保）4、運(yùn)行調(diào)峰能力第二章超超臨界汽輪機(jī)技術(shù)特性

四大汽輪機(jī)廠的技術(shù)特點(diǎn)一、單軸承&雙軸承二、全周進(jìn)汽，節(jié)流調(diào)節(jié)&噴嘴調(diào)節(jié)1、東汽調(diào)節(jié)級(jí)特點(diǎn)：雙流調(diào)節(jié)級(jí)2、節(jié)流調(diào)節(jié)與噴嘴調(diào)節(jié)的定義及優(yōu)缺點(diǎn)。節(jié)流、噴嘴、滑壓調(diào)節(jié)的優(yōu)缺點(diǎn)一、節(jié)流調(diào)節(jié)：1、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造成本低；2、全周進(jìn)汽，對(duì)汽缸加熱均勻；3、負(fù)荷變化時(shí)，各級(jí)溫度變化較小，熱應(yīng)力較小，負(fù)荷適應(yīng)性好。4、低負(fù)荷，節(jié)流效率下降，經(jīng)濟(jì)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(jī)組以及承擔(dān)基本負(fù)荷的大型機(jī)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(dòng)時(shí)，調(diào)節(jié)級(jí)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(jī)組的運(yùn)行可靠性和機(jī)動(dòng)性；（負(fù)荷適應(yīng)性較差）

3在部分負(fù)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(jī)組和背壓機(jī)組三、滑壓調(diào)節(jié)

所謂滑壓調(diào)節(jié)是指單元機(jī)組中，汽輪機(jī)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(dá)到改變蒸汽量使其適應(yīng)汽輪機(jī)不同負(fù)荷的要求。（一）滑壓調(diào)節(jié)的特點(diǎn)1．提高了機(jī)組運(yùn)行的可靠性和對(duì)負(fù)荷的適應(yīng)性。2．提高了機(jī)組在部分負(fù)荷下運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)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(fù)荷區(qū)滑壓調(diào)節(jié)不經(jīng)濟(jì)東汽配汽方式：復(fù)合配汽方式東方1000MW超超臨界汽輪機(jī)的配汽采用變壓復(fù)合配汽方式，即在高負(fù)荷采用噴嘴配汽，低負(fù)荷采用節(jié)流配汽，并且運(yùn)用閥門管理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了在整個(gè)運(yùn)行范圍內(nèi)的兩種運(yùn)行方式的無擾切換。1000MW機(jī)組采用的定-滑-定的運(yùn)行方式，結(jié)合了滑壓運(yùn)行和定壓運(yùn)行的優(yōu)點(diǎn)，上滑點(diǎn)為90%，下滑點(diǎn)一般為30%左右，下滑點(diǎn)的值主要受鍋爐的限制。高負(fù)荷時(shí)采用定壓運(yùn)行，由于此時(shí)閥門開度比較大，對(duì)噴嘴調(diào)節(jié)的機(jī)組節(jié)流損失很小，而機(jī)組調(diào)頻反應(yīng)速度快，汽機(jī)、鍋爐控制簡(jiǎn)單，在低負(fù)荷時(shí)，由于壓力低，采用定壓運(yùn)行利于鍋爐的穩(wěn)定燃燒，當(dāng)負(fù)荷需要增加時(shí)，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(fù)荷。東方汽輪機(jī)廠的1000MW機(jī)組一、引進(jìn)日本日立公司二、技術(shù)參數(shù)三、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)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(jī)組獨(dú)特的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（1）獨(dú)特的高壓雙流噴嘴設(shè)計(jì)、有效降低調(diào)節(jié)級(jí)應(yīng)力；（2）高、中壓缸蒸汽進(jìn)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(shí)閥桿無漏汽；東汽的1000MW機(jī)組的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（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(gè)支持軸承，共10個(gè)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(gè)調(diào)閥配有獨(dú)立油動(dòng)機(jī)、實(shí)現(xiàn)節(jié)流配汽和全周進(jìn)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(qiáng)，不需超壓或旁通配汽。東汽的1000MW機(jī)組的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（4）噴嘴配汽閥門開度留有余量，機(jī)組一次調(diào)頻能力強(qiáng)。（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(jí)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(jìn)汽管隔離冷卻結(jié)構(gòu)主汽管與外缸進(jìn)汽口相焊接；進(jìn)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(jìn)汽室進(jìn)汽口內(nèi)側(cè)實(shí)現(xiàn)滑動(dòng)聯(lián)接，進(jìn)汽導(dǎo)管中部偏下方外環(huán)法蘭與內(nèi)缸實(shí)現(xiàn)固定聯(lián)接。主蒸汽依次經(jīng)過主蒸汽管、進(jìn)汽短管、噴嘴室及噴嘴組進(jìn)入汽輪機(jī)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(duì)外缸內(nèi)壁進(jìn)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(jìn)汽管隔離冷卻結(jié)構(gòu)中壓進(jìn)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(jìn)汽部分結(jié)構(gòu)特殊設(shè)計(jì)，使再熱蒸汽不通過外缸缸體，直接進(jìn)入內(nèi)缸進(jìn)汽室，同時(shí)使用高排蒸汽和主蒸汽混合汽冷卻進(jìn)汽管。中壓進(jìn)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(jī)高溫部件冷卻系統(tǒng)圖汽輪機(jī)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(rèn)為，傳統(tǒng)NiCrMoV鋼當(dāng)在350~370℃下使用，具有長(zhǎng)期時(shí)效的脆化傾向，以前曾有內(nèi)部冷卻低壓缸第一級(jí)的設(shè)計(jì)，犧牲了機(jī)組的效率。隨著冶煉技術(shù)的提高，美國(guó)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(dāng)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(jī)熱耗驗(yàn)收工況，一般都是設(shè)計(jì)背壓下，額定功率工況TRL：turbineratedload汽機(jī)額定負(fù)載工況，考察夏季高背壓下，額定功率下，補(bǔ)水率3%，VWO：valvewideopen汽機(jī)閥門全開工況，設(shè)計(jì)背壓下，105%THA流量下出力最大工況TMCR：turbinemaximumcontinuerate汽機(jī)最大連續(xù)出力工況，與BMCR相對(duì)應(yīng)，設(shè)計(jì)背壓下，額定流量下的出力，與TRL流量相同工況汽輪機(jī)各工況簡(jiǎn)稱TRL工況：汽輪發(fā)電機(jī)組能在下列條件下，在保證壽命期內(nèi)任何時(shí)間都能安全連續(xù)運(yùn)行，此工況稱為銘牌工況（TRL），此工況下的進(jìn)汽量稱為銘牌進(jìn)汽量，此為出力保證值的驗(yàn)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(jī)低壓缸排汽平均背壓為11.8kPa（a）。3）補(bǔ)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(yùn)行，但不帶廠用輔助蒸汽。6）汽動(dòng)給水泵滿足額定給水參數(shù)。7）發(fā)電機(jī)效率98.95％，額定功率因數(shù)0.90，額定氫壓。T－MCR工況：汽輪機(jī)進(jìn)汽量等于銘牌工況（TRL）進(jìn)汽量，在下列條件下安全連續(xù)運(yùn)行，此工況下發(fā)電機(jī)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(jī)低壓缸排汽平均背壓為5.88kPa（a）。

3）補(bǔ)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(yùn)行，但不帶廠用輔助蒸汽。

6）汽動(dòng)給水泵滿足規(guī)定給水參數(shù)。

7）發(fā)電機(jī)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(jī)組在調(diào)節(jié)閥全開，其它條件同T－MCR工況時(shí)，汽輪機(jī)的進(jìn)汽量不小于105％的銘牌工況（TRL）進(jìn)汽量，此工況稱為閥門全開（VWO）工況。

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