超超临界汽轮机的发展问题和前景.ppt
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1、超超临界汽轮机的发展、问题和前景,蒋 寻 寒安徽电力科学研究院2013年10月 天津,基于中国的资源禀赋,50年内,燃煤火电的地位难以改变。发展高参数大机组,是国家节能减排战略的关键组成部分之一。中国已经是世界上超超临界机组最多的国家,数量大大超过其它国家的总和,建设规模和速度前所未有。发展700发电技术尚需时日。因此,完善超超临界发电技术,包括改进超超临界汽轮机及热力系统的设计和运行,降低机组能耗,是今后较长时期内的重要课题。,前言,节能降耗 任重道远,主 要 内 容,主汽压力 技术经济比较:机组煤耗降低,锅炉、给水泵和给水、主汽管道投资增加。即将建设的新机多为28MPa。西门子和Alsto
2、m的桶型高压缸,对于30MPa以内的主汽压,不需要改变设计,超过30MPa,变化也小。主汽压力增加,需要配合再热汽温升高,降低能耗,同时减少排汽湿度。,1 提高初参数,再热蒸汽温度 2012年以来,新机设计中普遍采用610甚至620的再热汽温。业内对620存在剧烈的争论,因为材料安全余量太小,对锅炉热偏差和汽温波动限制过于严格。,2 机组容量 冷端配置,限制汽轮机容量的主要因素是高压缸通流面积,低压缸排汽面积。目前国内引进的高压缸技术和模块,可以应付12001300MW的容量。排汽方面,闭式循环水系统:华北和以南地区,如果配备闭式循环水系统,则基于目前的冷端设备标准,低压缸合理设计应当是:额定
3、背压搭配80%负荷,或者背压6 kPa左右搭配额定出力,以此为出发点进行排汽面积优化配置。为此,采用4排汽、1219mm的末级叶片和比较高的给水温度,可以良好应付1200MW的机组容量。,开式循环水系统:对于开式循环水系统,需要根据水温,合理配置冷端设备容量,以及额定背压,合理安排排汽面积。对于1718循环水温,水量充沛的条件,1000MW汽轮机可以而且需要配置3.64.0 kPa的额定背压,搭配4排汽/1219mm末级叶片(排汽面积48m2)或6排汽/1000mm末级叶片(排汽面积55m2),显著降低汽轮机热耗。12001300MW机组,辅机有困难,需要大量进口。基于调峰需求和电网安全考虑,
4、1000MW及以上机组不能太多,主力应为600MW级别机组。,600660MW容量,2排汽/11461219mm末级叶片配置,排汽面积较小,适合较高的循环水温和背压。厂房体积、建设投入、循环水泵扬程增加;不能享受双背压的好处。对于4排汽设计,660MW容量比600MW好。对于大量的闭式循环水系统机组,应推广660MW容量和4排汽/900mm末级叶片的搭配。设计余速损失较小的汽轮机,比如600660MW容量搭配 4排汽/1000mm末级叶片,如果条件具备,可以考虑增加铭牌容量5%,让冷端工作更平衡一些。,关于双背压设计双背压设计可以使平均背压降低 0.20.3 kPa。一般地,循环水温越低,水量
5、越充沛,越不适合双背压设计。这是业内熟知的。另一方面,汽轮机排汽面积越大,热耗-背压修正曲线越陡,膨胀极限背压越低,因此,越适合双背压设计。国内汽轮机末级叶片普遍较长,因此,国内的4排汽汽轮机,适合双背压的循环水温、水量条件较宽。换句话说,其中的绝大多数适合双背压设计。,3 冷端设计的问题和实例,某厂2台1000MW机组,投产不足1年,增加铭牌出力到 1050MW,实际负荷率80%。汽轮机厂家为东方。开式循环水系统,海水冷却,平均水温17。循环水系统为单元制,每台机组配备3台循环水泵。凝汽器为双压型,换热面积45000m2(已经增加,初设为40000 m2),设计冷却倍率55。额定背压4.72
6、5 kPa。汽轮机末级叶片1092mm。如果采用常规的冷端设计,凝汽器面积50000m2,冷却倍率60,额定背压即可降低到4.0 kPa,相应地,搭配1219mm的末级叶片,机组能耗可降低近1%。,3 冷端设计的问题和实例 续,为保证机组安全,冬季仍维持1机2泵的调度方式。现有条件下,膨胀极限(出力阻塞)背压较高,冬季背压很容易更低。如采用较大的冷端设计,增设循环水联络管,冬季采用2机3泵的运行方式,就可以避免这个问题。以上优化设计投入增加很少,机组能耗降低共计 1%。很显然,机组设计没有充分利用循环水温低、水量充沛的优势。冷端设计是平衡的,但方向是节省投资,相应地增加煤耗,且双背压有些勉强。
7、困难是难以改造。冷端优化设计的问题相当普遍。妥善解决类似的优化设计问题,往往能以较少的投入,获得很大的节能效果。,4 二次中间再热 容量限制,二次中间再热,是降低热耗、减少排汽湿度的有效手段。投入增加很多。运行、控制复杂,国内尚无经验。不建议再热汽温620。,二次再热 续,需要设置超高压缸。不应采用高、中压缸合缸设计。这样,1000MW级别4排汽汽轮机,轴系长度可能超过40m,有困难。低压缸6排汽设计也往往受困于此。欧洲机型没有这个问题。泰州2期是世界上首次在1000MW机组上采用超超临界、二次再热。初参数 31 MPa/600/610/610。动力循环优化的结果:增加主汽压到28MPa或以上
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