蒸汽/导热油换热机组_1000MW级机组主机选型

时间：2019-04-01 03:24:18　来源：雅意学习网本文已影响人

　　【内容摘要】通过对国外超超临界机组的技术特点和现状分析，及对国内1000MW超超临界机组目前的状况等进行论述，为1000MW级机组主机参数和容量的选择提供参考。　　【关键词】1000MW级；主机；选型
　　【 abstract 】 through to ultra-supercritica units technical characteristics and present condition analysis, and to domestic 1000 MW ultra-supercritical units are present situation is discussed, for 1000 MW unit level the choice of parameters and host capacity to provide the reference.
　　【 keywords 】 1000 MW grade; Host; selection
　　中图分类号：U224.5文献标识码：A文章编号：
　　1 超超临界机组发展概况
　　1.1 国外超超临界机组的发展现状
　　国外发达国家发展超临界机组起步早，目前，美国拥有近10台单机容量为1300MW的超临界机组，而在欧洲和日本等发达国家在近些年共有18台1000MW以上机组投产。据目前掌握的资料，再热蒸汽温度已达到620℃或接近620℃（619℃）。国外先进的大容量、高参数机组的投运，为我国发展1200MW超超临界机组提供了借鉴。
　　表1-1国外大容量、高参数火电机组
　　
　　
　　1.2 国内超超临界机组的发展现状
　　2006年11月我国第一台1000MW超超临界机组在浙江投运。同时，我国在引进国外1000MW超超临界机组技术的基础上，进行了一系列技术创新，这其中包括1000MW超超临界空冷机组的投运。目前我国投运、在建、拟建1000MW超超临界机组数量,均居世界首位。
　　目前国内尚未有1000MW以上机组投产，三大主机厂均对1200MW机组进行了前期研究，均未开展实质性项目实施。
　　目前国内已投运的超超临界机组主汽、再热温度均为600℃,主汽门进口最高压力为27MPa。近期国外又出现了中联门进口参数610℃、620℃的不同参数的超超临界机组。汽轮机主汽门进口压力一般为25MPa，26.25MPa，28MPa，个别电厂达到30MPa。
　　2 机组参数选择
　　在发电厂热力循环中，蒸汽参数是决定机组的热效率的重要参数。提高蒸汽参数（蒸汽的初始压力和温度）、采用再热系统、增加再热次数，都是提高机组效率的有效方法。
　　超超临界机组参数是随着科学技术，尤其是材料制造的发展而不断提高的。同时，机组参数的提高使初投资相应增加。如何选择机组参数，需要多方面综合考虑，优化选择。
　　2.1蒸汽压力的选择
　　通常，在超超临界机组参数范围的条件下，主蒸汽压力每提高1MPa，机组的热耗率就可下降0.13%～0.15%；
　　目前国内1000MW机组订单总数量（包括已投入运行及在建机组）已超过50台，其中主汽门进口压力25MPa，26.25MPa，均有多台运行业绩。
　　结合国内外材料发展趋势及国外已投运机组情况，综合考虑他们在设计方法、运行经验、材料技术等方面取得的成果以及国内主机厂吸收和应用的程度，汽机主汽门进口压力采用25MPa、26.25MPa以及28MPa都是可行的。
　　蒸汽温度的选择
　　2.2.1 蒸汽温度对效率的影响
　　在超超临界机组参数范围的条件下，主汽温度每提高10℃，热效率约可相对提高0.25%-0.30%；再热汽温度每提高10℃，热效率约可相对提高0.15%-0.20%。即600℃/620℃方案比600℃/600℃方案的热效率约可相对提高0.37%；比600℃/610℃方案的热效率约可相对提高0.18%。提高温度对提高机组热效率的效果非常显著。
　　2.2.2 蒸汽温度对材质的影响
　　对于超超临界机组，蒸汽初温提高主要受材料的许用温度限制，选择合适的主蒸汽温度是使超超临界机组降低制造成本，安全运行的最关键问题。
　　2.2.3汽轮机选材
　　汽轮机的选材原则是考虑设备在一定工作条件下能长期安全、可靠、稳定和有效的工作，欧洲及日本各公司在高温材料开发及应用方面基本上处在同一水平。600℃～620℃的9～12％Cr钢，均有大量的应用经验。到2002年，西门子、三菱、东芝最高的温度运行业绩均达到600℃/610℃，阿尔斯通汽轮机最高的业绩600℃/620℃（在建电厂）。根据国内三家汽轮机制造厂介绍，再热汽温的变化对其汽轮机材料基本没有影响。
　　2.2.4锅炉选材
　　主汽温度由于其压力较高如再提升温度使刚才许用应力大幅降低，管道壁厚快速增加，带来了一系列加工、制造及氧化皮问题。锅炉主蒸汽压力选择在25~28MPa都是合适的。
　　再热蒸汽温度选择600℃和610℃都是可行的，但是在620℃的选择上，存在不同的意见和方案。目前再热器相关部分采用的材质分别为：HR3C、SA-213TP347H、SUPER304H、SA-213T92；再热器出口集箱材质为SA-335P92。
　　对于∏型锅炉，锅炉容量增大以后，锅炉本体宽度增加，再热器出口汽温偏差控制难度更大，因此当再热蒸汽温度选择620℃时，再热器相关部分的设计温度有可能会超出材质允许使用温度的上限。计算所得T92管接头的温度已经在最高许用温度边缘，因此选用这样的参数需谨慎考虑。据调研锅炉厂，通过设计手段减小偏差∏型锅炉同样可以实现再热蒸汽温度选择620℃，但再热器相关部分的设计温度基本没有余量。
　　对于塔式锅炉，再热器出口汽温偏差小，因此对于同一材质而言，设计裕量较大。
　　另外，塔式炉由于其结构特点，高温过、再热器可以实现酸洗，管中氧化腐蚀产物可以通过疏水的形式排出，降低了炉管中脱落氧化物堵塞管子引起超温爆管的几率。
　　而目前国际上已经投运的再热蒸汽温度为620℃的锅炉也为塔式炉。
　　2.2.5管道选材
　　主蒸汽和再热蒸汽管道材料选择时，不但首先要考虑钢材的高温蠕变断裂强度，还必须要满足由于管道热膨胀而引起的热应力的要求，同时还要求管道钢材的热膨胀系数比较小，且导热系数比较大，从而降低管道内的热应力水平。在这一点上P91/P92/P122/E911更加适合。由于P91在高压下的推荐使用温度较低，而E911管件的采购难度较大，目前我国超超临界机组主蒸汽管道、集箱的可选材为P92和P122钢，其中P92使用最多。
　　主蒸汽和再热蒸汽温度参数的提高，首先要考虑不能超出目前使用材料的温度范围，其次对于热效率的提高和经济性进行技术、经济比较。
　　由于超超临界机组主蒸汽压力较高，目前国内外选用的最高温度均为600℃。
　　目前国内部分设计院投标方案中再热蒸汽温度采用过610℃、620℃方案。上汽目前已有660MW超超临界机组，再热温度620℃的订货业绩。
　　2.3 机组容量的选择
　　大容量机组具有以下的优势：效率高、单位千瓦投资省、建筑占地少、维护费用低等综合优点。
　　单机容量的上限由关键技术问题、材料强度、汽轮机末级排汽面积（叶片高度）、汽轮发电机组（单轴）转子长度等决定。

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