超临界汽轮机的现状和开发前景

维普资讯http://www.cqvip.com曰(f／一笪星盛．姚祖安郑运之j呈i翻王平子(上海汽轮机。‘叭四。朱家驹王韩威梁秀珍羊圈蝴黼舶抓龋l50o4029发展超临界机组是火力发⋯电节约⋯能源、础改善环保和提高发⋯电效率，开发⋯大型机组．降低发电戚本未盯必然趋势，是发展能与IGCC和PFBC相蝗美的超超临界机组的前期技术，超临界机组已具有成熟技术和良好的经济性能．并已为世界所共识国内电同现已既可能又需要安装600Mw和更大容量机组。三大汽轮机制遣基地已有充分的能力，在与外商合作的基础上开发起始窨量为600MW的超临界机组。1概述lI一次能源开发滞后于国民经济发展，要求提高电力工业发电效率21世纪30年代，如果我国的生产力发展水平要赶上中等发达国家水平，即人均国民生产邑值迷4000美元．则每人每年需6000kWh的电力若以人均1千瓦装机容量，发电设备年工怍6000小时计，需l5亿千瓦装机容量(以15亿人口计算)。目前，我国发电设备装机容量汉25亿千瓦左右，所以，从最近几十年看，我国电力建设事业必须保持一定的发展速度才能适应国民经济发展的要求。根据我国能源资源的特点，发电能源构成中以煤为主的格局仍将保持相当长的时间。预计2000年全国装机容量将达到2．9亿千瓦，其中火电约占75％；2010年装机容量约5亿千瓦．火电仍将占较大比倒。本世纪末．我国原煤产量为14亿吨，火电将耗用5．7亿吨；2010年原煤产量达到177亿吨，火电耗用约96亿吨，新增的原煤产量几乎将全部用于发电．由于可开采煤量及开采能力要受不可能依等同比倒速度增长的限制，加上交通运输压力大和燃料价格费用增加．常规火电的发展必然会受到限制。我国火电机组的年平均供电标准煤耗比世界先进水平高出约60g／kWh．差距甚大．因此提高火电机组的热效率．降低煤耗，减少发电用煤，以节约一次能源是我国电力工业发展中的一项紧迫任务。l2改善环境保护殛减少有害废气排放量同样要求提高发电效率目前我国绝大部分火电厂对S02、NOx、CO2的排放基本没有控制．而由于我国火力发电效率低下，多消耗了大量煤炭，不仅多产生大量c02，使地球温室效应加剧．而且还多产生大量SOz与NOx等有害气体。从环保角度看．除了采用脱硫专项技术及装置，加强洁净煤发电技术研究外，提高火力发电的效率也可减少有害气体的排故量。-1J，|'维普资讯http://www.cqvip.com1．3发展超临界机组是提高发电效率和开展大型机组满足电网增长的最佳途径提高燃煤电厂发电效率有多种途径及方法，整体煤气化联台循环(IGCc)、增压流化床联合循环(PFBC)及超超I临界技术的开发和应用等，这些都是我国要进行科研和发展的方向。从技术难度和现实性看，相对而言，超超临界较易实现。目前，应加快超超『临界的前期技术超临界机组(汽轮机的新汽压力超过蒸汽临界压力22．12MPa)的发展现有超I临界机组技术已十分成熟，国内、外都有良好的使用经验，国外已有一套较完整又成熟的设计、制造技术。并已经生产而且还在大量生产超临界机组。有些国外公司在掌握超临界技术基础上，已经开发超超临界机组，并已取得十分满意的成果。运行实践表明，超超I临界不仅可行，而且还十分先进。目前，国外正在向更高超超临界参数(蒸汽压力和温度)开发遭路上迈进。我国电力工业大量使用亚l临界300MW和600MW机组，并起主导作用。随着电力工业发展和地区电网容量的壮大，已形成华东、东北、华北和华中电网中装机容量均已超过。2500万千瓦，预计到2000年华东和华北电同容量分别将达5500万和4000万千瓦。现已：★／超过1000万千瓦容量的省区电网也不少。今／}后，这些电网发展中必将越来越多地要求安善f装单机容量为600MW及更大容量机组。为t一一E=_，一一r，了提高机组效率和开发更大容量机组，必须t采用更高参数的超I临界机组。蒸汽参数与相对热效率变化关系可见图1。，随着蒸汽参数的提高，对机组的技术要1=求、材料、制造加工难度等都要相应有所提高，金属耗量也有所增加，机组投资也有所增l^压力川nI多。从图2可知，超I临界与亚临界参数相比图1蒸汽参数耐热效率变化曲线较，相对投资增加不多，蒸汽参数提高越多，投资增加也越多。相同超I临界参数机组容量三一／_‘_／●／。畦一／／^．／．t晕三一I一一-一，一一一—一一墓^压P·2图2机组相对投资变化维普资讯http://www.cqvip.com变化与价格关系可见图3。机组容量越大单位千瓦造价越小，IO00MW机组的单位千瓦造价为600MW机组的9O％。以600MW发电机组为例，从图1可知超J临界参数比亚临界参数提高相对热效率1．8％，每年可节省25万吨标准煤。新汽或再热蒸汽图3超临界机组相对造价变化采用较高温度，再可节省1万吨标准煤，此节省煤量与石洞口第二发电厂超临界600MW机组相比其他亚临界机组运行实践的结论是一致的。从节省燃料费用、天然资源开采、减轻交通运输工作量，以及改善自然环境保护等都有很大意义。2国外超临界机组应用及发展概况2．1美国美国是发展超临界机组最早的国家之一，自5O年代后期，在埃迪斯通(EddyS~o1)．e)电厂投运的一台，到目前为止还是世界上蒸汽参数最高压力为34．4MPa和温度649／566／566~的325MW机组。运行的超临界机组总数已超过169台．居世界第二。超临界机组平均单机容量为669MW。燃煤机组占70％以上，其中拥有9台世界上单机容量最大的1300MW超临界机组。由于超临界机组热效率比亚临界机组有明显提高，以及六、七十年『弋先进工业国家电力工业迅速发展时期，在六十年代中期，新增容量中有一半以上是超临界机组，同时单机容量也迅速增大，1967年到1976年十年期间，共安装超J临界机组118台，蒸汽参数绝大多数采用温度鞍低的242／538／538，一次中间再热循环，以防止高温腐蚀。七十年代开始超临界机订货锐减，到1978年以后，订货更少。出现该现象主要原因有：早期的超临界机组的锅炉事故偏多，可用率低，维修费用高；当时大量核电机组的迅速投产．超临界机组不具备带周期负荷能力。美国绝大多数超临界机组都是六、七十年代投运，以后很少发展。美国电力公司在1980年以后投运4台1300MW机组。美国电力研究所(EPRD在八十年代针对燃料费用日益昂贵，环境保护要求越来越严．及超临界技术在早期机组运行经验和教训基础上，采用世界上其他先进技术，以超临界机组具有各种良好的运行性能及很高的可靠性，对机组蒸汽参数和容量等进行各方面的可行性优化研究。研究结果是：在当时技术条件下不需要在技术方面作特别突破，机组的蒸汽压力3hMPa，温度566—593℃，二次中间再热，功率700—800MW为最佳。由于美国电力工业中高效的燃气蒸汽联合循环机组比例增加，及新装机组容量偏小等原因，而未得到实施。3维普资讯http://www.cqvip.com2．2日本日本能源资源贫乏，自给率仅10％．绝大部分燃料都依靠进口，燃料价格相对较贵c六十年代开始．经济发展快．电力负荷增长迅速，关于火电发展于1961年日本通产省产业结构调查会或立“超临界压力火力发电研究会。有知名学者、专家等进行调查研究和可行性分析，提出关于研制超临界机组建议，确定了火电发展大方向。1967年从美国引进第一台超临界600MW样机投运。随之，相同机组由日本公司制造。后又引进更大容量机组1000MW．同样，后又由日本公司制造。在引进美国超临界机组基础上，为了使机组能承担周期性负荷，又从欧洲引进超临界变压运行技术。日本各公司先仿制后国产化和改进．并通过大量的试验研究，提高科学技术水平．为进一步开发高效大型超临界机组铺平道路。使超临界机组不仅提高热效率．而且具有与亚临界机组同样的安全可靠性和运行灵活性。技术水平已居世界领先地位。450MW以上机组全部采用超临界参数，超临界机组占总装机容量61％．使供电煤耗降至332g／kWh，为世界水平之前列。在成功的发展超临界技术基础上，结合美国电力研究所(EPRI)的研究成果．进一步开发更高蒸汽参数超超临界机组。1989年JI1越火力发电厂成功地投运蒸汽压力31MPa，温度566／566／566"C=次中间再热、功率为700MW机组，运行良好．各项指标均超过预期值．机组相对热效率比超临界机组提高5％，提高蒸汽参数和采用=次中间再热是提高热效率的主要因素。日本各公司正在开发温度为600"(2超临界1000MW机组和进汽压力为34．5MPa．温度为620℃和650"C有关项目的研究，使今后的机组的相对热效率将比超临界机组提高10％。日本电力公司认为燃煤超超临界机组与煤气化燃气蒸汽联合循环机组竞争中，将处于有利地位。2．3原苏联从六十年代开始发展超临界机组，首期5台300MW机组于1963年投运，之后，相继于1967年和1968年投运超临界500MW和800MW机组。投运初期，暴露相当多问题和缺陷。蒸汽温度580／565"C偏高，出现材料高温腐蚀；设计和制造质量等问题，造成可用率不高和机组效率低于设计指标。后通过降低蒸汽温度(535／535"C)及各种技术方面的改进，经历长期不断完善，使机组的可靠性和经济性基本上达到设计要求。至原苏联解体前．共有超临界机组224台，在凝汽式机组容量中，超临界机组占487％．由于300MW以上容量机组几乎全部采用超临界参数，使火电厂平均煤耗达到326g／kW．h。开发超临界机组中既有成功经验．也有失败教训。成功经验是坚定发展超临界机组信心．经过长期试验研究已掌握了一套比较完整的超临界技术，制造出一批系列的超临界机组，已成为火力发电厂的主力机组，引以为戒是超临界机组的起步容量300MW偏小，汽轮机通流部分由于叶片短，漏汽损失大等，虽然进行许多试验研究和采用多种改进措施，汽轮机效率还是较低，使超I靥界参数的优越性未能得到充分发挥。另一方面原先蒸汽温度偏高，超越大量可使用的材料水平，最后还是降低蒸汽温度。同时，由于未能很好吸取国外先进技术，超临界技术提高不快，水平不高。2．4欧洲六十年代德国发展过小功率超I临界机组，后较长时期没有获得较大发展。七十年代后期，开始发展大功率超临界机组，由于燃料价格上涨，政府对环保要求日益严格和加强对∞排·4·维普资讯http://www.cqvip.com放量的控制，需要建造以煤为燃料的高效率电厂。超临界机组，以及今后开发的更高蒸汽压力和温度的超临界机组相比其他清洁煤高效发电技术。为更有效的方法。机组变压运行方式具有良好的运行灵活性能卡口可靠性，与亚临界机组相当。近几年建造超临界550IvlW机组，机组的净热效率达425％。并以同样的蒸汽参数建造800MW机组。和采用更高蒸汽压力和温度。机组净热效率可达45．5％的1000／vlW机组。意大利投运13台超临界600—660MW机组。其中5台是燃煤。还将建造9台660MW超临界机组。丹麦建造容量为400MW等级的超临界机组具有很高的热效率。已运行的机组热效率达45．3％。即将投运的机组热效率可达49％。英、法两国没有发展超临界机组，但两国最大汽轮机制造公司GEC—Alsthom具备制造超临界机组能力，能接受订货。华东地区有关电厂运行情况(1996年电厂及机号机组容量投产年份发电煤耗等效可非计划停机MWg／kW．h用率小时石洞口二厂#16001992298907565-(超)#2299834721北仑港#16O0199131O85．5433(亚)#2199331067．98805平圩#1600198933382．82319(亚)#2199233676．2O866华能南京#13003159153221994(超)#2320788827欧}}f『主要汽轮机制遣公司，在欧洲一项材料共同发展规划(COST)的高温材料10％cr钢研究基础上。将计划开发蒸汽压力25—30MPa，温度520／600"C，功率可达1000MW的高参数机组，净效率达45—46％。3国内超临界机组使用情况和需求前景3．1超临界机组使用情况迄今国内超临界机组已投运5台，石洞12第二电厂2台600MW机组于1992年投运。南京热电厂于1994年投运2台300MW机组．以及最近蓟县电厂投运1台原苏联制造500MW机组。石洞12第二电厂2台瑞士ABB公司制造的蒸汽压力为24．2MPa(a)。温度538／566~C，一次中间再热，600MW汽轮发电机组。汽轮机型式：四缸四排汽、反动式。采用复合滑压运行方式。汽轮机保证热耗率为764lkJ／kw．h(1825kcaI／kw．h)。1#机投运初期．出现调节级叶片断裂。考棱试验表明汽轮机热耗率未达到保证值，主要原因低压缸效率低。后经ABB公司更换高压转于及高效率的低压转子，低压内缸。确保机组运行和实测热耗率远低于保证值。两台机组经常承担华东电网调峰任务．夜间仅带50％负荷。1994年二机的可用系数达91．47％和9397％。从1996年华东地区有关电厂运行情况(见上表)可以看出，机组发电煤耗与亚临界同容量讥组相比较，比平圩国产引进机组低10％．比北仑港进口机组也低3％。而且可用率也优于亚临界机组。因此，目前不存在超临界机组安全可靠性差的问题。华能南京电厂2台原-．维普资讯http://www.cqvip.com苏联制造蒸汽压力23．5MPa，温度540／540"C，一次中间再热，功率为300MW，三缸二排汽，冲动式，定压运行汽轮发电机组。汽轮机热耗904kJ／kW．h(1888kCal,／kWh)t供电煤耗320g／kWh，仅为亚临界参数水平，该二台机组制造及配套硬件质量较差，自动化水平不高，投运初期事故较多后经整治，机组逐渐稳定，可用率明显提高，从上表可知机组可用率已与亚临界机组相当，或还要高一些。投运初期机组热耗同样较差，远高于保证值，后日益完善，使煤耗达到比较理想的水平。从上述可知，超临界机组投运初期都有或多或少问蹶，经过完善、整治，机组的可用率可达到亚临界机组水平，热耗有显著改善。国内通过引进600、300—500MW超临界机组多年的成功运行，从而已掌握了超临界机组安装、调试，运行技术，也培养了一批掌握超临界机组安装、调试、运行、维护和研究人才3．2超临界机组需求前景运行实践证明超临界机组具有安全可靠、高效及良好负荷适应性等优点，较多地区在增大电网容量中，需要发展高参数太容量机组。规划院和有些电力公司等单位对地区燃料价格，投资差价以及货款利率等因素进行综合计算分析，特别对南方沿海和东部沿海远离煤炭资源的广大经济相对发达地区，选用超临界机组必须将带来明显的经济效益．同时对改善地区环保和c01排放污染也将有很大好处。要求装备超临界600MW机组的地区较多，初步预计有上海石洞口第二发电厂第二期工程2台，广东地区有关电厂，湖北省某些地区，安徽阜阳，山西王曲及以前考虑过的黑龙江双鸭山等项目。上海外高桥电厂二期工程，根据上海地区电负荷增长和电厂已有条件，准备建设二台百万千瓦等级超临界机组，并已列入计划。4国内制造和开发超临界机组可行性及途径、方法41上海汽轮机有隈公司上海汽轮机有限公司在1995年与美国西屋公司合资前为上海汽轮机厂。该公司是中国第一家从事汽轮机设计制造的大型骨干企业。占地面积l平方公里，职工6000余人，从事技术工作的科技人员1500多名。具有高级职称有200多名。许多人员都去西屋公司进行过培训，掌握先进的科学技术和制造、管理技术，并有西屋公司经理对企业有关职能部门直接参与管理自1955年首先制造中国第一台中压6MW汽轮机后，先后自行设计、制造12MW、25MW、50MW、中闻再热125M'W和亚临界300M'W机组。1981年中国机械工业部与美国西屋公司签订亚临界300M'W机组，用于山东石横电厂，投运情况良好。随后，在消化暇收西屋公司技术基础上，进行了多项技术试验研究后，对引进型机组包括通流部分进行多项气动性能和整体结构改进，使汽轮机的热耗率从原先808OkJ／kWh(1930kCal／kW．h)降到国际上较好水平的7921kJ／kW．h(1892kc~／kWh)。同类型320MW机组出口巴基斯坦已投运发电。与西屋公司合作设计，自行制造的核电300MW机组已安全运行多年。相似的核电300M'W出口巴基斯坦，现进入调试阶段。与西屋公司台作的300MW国内最大的供热机组，即将投入运行。·6·维普资讯http://www.cqvip.com按西屋公司技术设计，制造的亚临界600MW，四缸四排汽凝汽式汽轮机，制造即将完工-将发运电厂安装。石洞口第二电厂引进二台超临界机组中，上汽公司派送多名工程技术人员，在ABB公司进行培训，并带进有关超临界技术，如高压汽轮机和阀门，中压阀门，给水泵汽轮机，焊接转子及凝汽器技术等。同时分包制造低压汽缸及汽、水、油系统部件。1995年与美国西屋公司建立中美合资上海汽轮机有限公司，引进先进技术，先进管理，贯彻机械工业部和电力工业部通过合资、全面提高建造大型电站设备能力的精神，合资 合同 劳动合同范本免费下载装修合同范本免费下载租赁合同免费下载房屋买卖合同下载劳务合同范本下载 中具体详尽地规定了西屋公司技术转让规模和目标。合资公司具备50HZ和60167,亚临界、超临界火电250一t000MW等级及300—130MW全速、半速核电汽轮机．以及50—220MW燃气轮机和棚应联合循环电站的设计铷遣能力。技术转让内容包括酉屋公司现有全部技术，其中有：(a)西屋公司开发的计算机程序，复盖所有产品的41个产品积木块的设计资料，全套技术图纸及制造技术。(b)日本三菱公司的大功率亚临界及超临界汽轮机产品垒套技术资料。(c)世界先进水平29项最新技术。这些是今后若干年内西屋与三菱公司正在共同开发研制的最新技术．代表当代汽轮机设计发展方向这样将睫合资公司的汽轮机经济性、安全可靠性进一步提高，达到国际先进水平。上汽公司拥有主要生产设备2000多台，其中具有国际先进水平的设备有：载重80t和100t数控车床；4×15米数控龙门铣；载重180t数控落地镗铣床；4×24米数控卧式镗床／加工中心；载重80t数控转子叶根槽铣床；8×28米数控火焰切割机：数控五轴联动五工位叶片型面铣床；数控精密叶报磨床；200t转子高速动平衡设备；数控高精度三坐标测量仪；计算机网络和工作站等等。通过合资利用外资新增添一批现代化设备正在订购、安装中。利造技术的更新，确保制造质量．加快制造进程．使年生产能力稳定和提高。由上述可知．上汽公司已具有生产大型超临界汽轮机的制造能力，并拥有西屋公司整套超临界设计、制造技术和三菱公司超临界产品技术。根据积木块设计．超临界汽轮机中有相当多积木块是与亚临界汽轮机相同。在开发超临界汽轮机的实施过程中，通过与西屋公司合作设计，有西屋公司技术负责。由上汽公司负责加工制造．若一时有难度的部件，可委托西屋公司利造。以后逐步过渡到全部国产化。4、2东方汽轮机厂东方汽轮机厂是国家大型骨干企业，职工近万人．其中工程技术人员1168名，高级技术职称272名，技师202名，管理人员1086人，从事汽轮机及其它机械产品的设计研究，试验和制造等工作。工厂占地136万平方米，固定资产原值5．3亿元．共设有43个职能处室和14个生产分厂，是技术装备粮良、生产能力大．企业管理先进的大型现代企业。建厂三十多年先后制造了从0．75—50MW等级的凝汽、背压和抽汽式汽轮机；超高压再热200MW供热、调峰、水冷或空冷凝汽式汽轮机；亚临界中间再热300MW二缸和三缸的供热，凝汽式汽轮机；亚临界中间再热600MW三缸四排汽凝汽式汽轮机；300MW、600MW低压加热器及各种凝汽器等等。大型汽轮机是工厂的主导产品。工厂十分重视与国外公司合作．引进先进技术和管理。与日本日立公司合作设计、制造维普资讯http://www.cqvip.com600MW汽轮机；与GE、西屋公司合作生产300—600MW给水泵汽轮机；与德国西门子合作生产亚临界660MW汽轮机；与GEC—Alsthom合作生产百万千瓦等级核电设备，利用东芝技术标准生产亚临界600MW高压主汽阀等。工厂拥有生产设备2589台，主要设备2018台，太、精、稀设备358台，关键设备40台，进口设备107台。其中有：数控转子车床、数控龙门铣、数控立车、数控镗床、五坐标叶片型面加工铣床等数控设备18台．54—80t低速动平衡机8台和80—200t高速动平衡机共生产汽轮机388台．2800多万千瓦。年产汽轮机逐年增多。1997年生产2台325MW，6台300MW，3台50MW等共2l台汽轮机．共计2756万千瓦；1998年将生产11台300MW级和多台各类汽轮机；1999年将生产l0台300MW，2台600MW，共计420万千瓦汽轮机c随着市场开拓和工厂“九五”规划，将不断提高装备水平，不断提高产品质量。在已有产品基础上．将生产核电，超临界汽轮机和燃气蒸汽联合循环机组。开发超临界机组的途径可从国外有制造超临界冲动式汽轮机成熟经验的公司引进技术，合作生产，逐渐过渡到自行设计、制造。例如：可选用日立公司超临界6O0Mw为母型。对高、中压缸稍加改动，可大大加快超临界汽轮机的开发。4．3哈尔滨汽轮机有限责任公司公司在1994年前为哈尔滨汽轮机厂，是第一个五年计划建设的156项重点工程项目中的一项。1956年兴建，1958年正式投产。占地面积98万平方米，生产面积69．7万平方米，建筑面积59万平方米。职工6417^，其中各类专业人员2273名．具有高级职称363名。公司从仿制原苏联25MW汽轮机开始．先后自行设计制造我国第一台100MW~、200W和二排汽210MW出口巴基斯坦。分别获得省优，部优和国家金牌奖八十年代引进美国西屋公司亚临界300MW和600MW汽轮机的整套设计、制造技术后，1986年底制造第一台600MW汽轮机，装于安徽平圩电厂。在保证安全可靠的前提下，对引进300MW、600MW汽轮机进行优化和国产化．优化的300MW和600MW汽轮机的经济性优于原型机组。同时，针对西屋公司技术，进行大规模技术改造，增添先进制造设备，其中有：DH一12／90型320吨高速动平衡和超速试验装置；FAC一222型数控落地镗床；数控转子车床和数控转子轮槽铣床等等。形成以生产300MW一600MW为主，也生产20oMw及以下汽轮机，年生产300万千瓦的能力。40多年来．先后设计、制造了约50种不同型号汽轮机共300多台，约3900万千瓦。占我国生产汽轮机容量的t／3。其中，已生产600MW汽轮机5台，300MW汽轮机31台，国产化率达90％以上。近几年来．公司已进行超临界600MW和1000MW级汽轮机 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 设计，并对其关键技术进行开发分析和科研试验前期准备工作，主要对：蒸汽激振、固粒腐蚀、12％钢转子选材分析、承压阀体和汽缸ZG15CrlMolV铸造工艺和开发钛合金长叶片等项目立项开展试验研究。超临界汽轮机的开发途径方法为坚持与国外制造厂合作的方针。采取引进国外技术，联合设计、合作生产、外商负责机组性能和提供对机组性能影响大的关键部件．之后，逐步扩大国内制造比例。在消化引进技术的基础上，结合国内关键技术科研试验，逐渐实现国产化。5我国开发超临界机组参数和起步容量的建议综合我国国情以及结合国外超临界机组参数选用情况，建议超临界机组的蒸汽参数为，8，维普资讯http://www.cqvip.com24．2MPa／538／566"C，一次中圆再热。新蒸汽压力24．2MPa是国际上最多选用的压力，也有部分机组的蒸汽压力或高、或低于此压力，但总的压力变化范围不大．对机组的热经济性甚小。主蒸汽和再热蒸汽温度分别538"C和556"C是国外第二代超临界机组广泛采用的参数，奥氏体钢甩量不多，现阶段的国内技术是可以实现的。主蒸汽温度538"C与亚临界机组相同，有关主蒸汽部分所用材料可基本不需改变，仅由于压力升高需将承压部件增厚等方法解决。若将主蒸汽温度提高至566E．机组相对热效率可提高0．8％，但奥氏体钢和高级耐热钢用量增加较多，增加制造难度和费用。故目前宜用538℃。中间再热温度566"C与538"C相比较，使机组相对热效率提高0．7％。／再热温度对材料影响与主，蒸汽相似，由于再热汽压较低，故比较容易解决。在国外，特别是日本普遍采用566℃。超临界机组容量大小图4超临界机组功率对电厂教率影响曲线(相对亚临界压力)与超临界参数对热经济提高程度有关，容量越大更能显示超临界参数优点即热效率提高越明显．如图4所示。虽然有些功率为300MW等级汽轮机也采用超临界参数，甚至300MW为超临界起步容量，但由于汽轮机高压部分蒸汽容积流量偏小，叶片高度短，相对漏汽损失增大，蒸汽参数提高而得到的热经济性效益下降。出现事倍功半现象。一般在500—600MW机组比较多的采用超临界参数。选择600MW机组作为起步容量，一方面是电网实际发展需要．今后一段时期内，600MW机组将成为我国电力工业的主力机组．并与亚临界机组在容量上重迭．可利用亚临界600MW机组中许多设备，如电器、燃料系统、风机等等，汽轮机中也有许多部件可以用于超临界600MW汽轮机中，有利于减少成套设备的研制工作，有利于机组开发和成套。另一方面．国内已有超临界600MW机组多年运行经验，对发展同容量超临界机组提供十分有益的借鉴。6研究课题和关键部件掌握超临界机组的设计、制造、安装、调试、运行技术，需要进行的科研与开发工作较多．在充分利用亚临界机组设计及运行经验的基础上，解决好超临界参数及大容量带来的新的技术问题．就汽轮机而言．主要有：61蒸汽涡动(激振)对转子作用，轴系稳定性研究当动静部分不对中．汽封间隙周期性变化时所产生的激振力可能会引起转子低频振动，这就是蒸汽涡动。蒸汽涡动对转子的作用是一种自激振动．它是随着输出功率增加而相应加大的。蒸汽描流力提供的能量强弱取决于轨迹上的激振点和蒸汽的密度，超临界机组的高压部分，蒸汽密度和级闻压差大、相应的蒸汽激振力也大。因此．对超临界机组．针对这一现象应予·o·维普资讯http://www.cqvip.com特别的研究：(1)蒸汽涡动产生的机理，影响其强弱程度的因素。(2)如何避免或减轻蒸汽涡动对转子的作用，合适的汽封结构和轴系设计。(3)研究转子和轴承特性对轴系稳定性的影响，研制轴系稳定性影响分析程序，并进行轴系振动及电厂现场机组轴系稳定性的分析。6．2防固体粒子侵蚀超临界机组采用直流锅炉，管道中产生的锈蚀剥离物进入蒸汽中，使高中压主汽调节阀、调节级喷嘴、动叶再热后第一级静、动叶片受到固体颗粒侵蚀的现象要比亚临界机组严重。合适的阀腔、阀碟、阀座和叶片的型线可预防和减轻固体粒子侵蚀。喷嘴和导叶出汽部分表面处理如喷涂可以减轻固粒侵粒。6．3耐压部件超临界参数主汽压力为亚临界参数的1．45倍，因此要解决好耐压部件阀壳、汽缸强度、壁厚和热应力之间的矛盾。对材料铸造工艺要进一步改进以保证铸件质量，同时必须开展相应的高温螺栓钢的选材研究，以保证其有良好的高温松驰性。对于高匪主汽调节阀要选用合适的阀门型线以降低振动和噪音，并保证其气动性能。对阀杆、闻碟、套筒等选材和表面处理工艺要进行分析研究以确保其安全可靠性。对喷嘴室要考虑径向和轴向膨胀、蠕变和低周疲劳性能、良好的气动性能等。6．412Cr钢转子再热温度由538℃提高到566℃给中压转子的选材和结构设计带来了一些问题。开发耐高温1296Cr钢转子材料是比较合适的办法。采用整体转子时为防止轴颈粘结，要解决轴颈喷涂低合金工艺；亦可采用焊接转子，高温区用12％cr钢耐高温材料，低温区可选用脆性温度吒的低合金钢材料，此时要解决好异种钢焊接工艺技术。6．5中压缸蒸汽冷却系统及温度场、温度应力转子材料如仍用铬钼钒钢时，为适应566℃的再热进汽温度，则要采用蒸汽冷却转子高温部分，使其工作温度降至～510℃。中压进汽部分的冷却技术进行研究，包括对冷却方式、冷却效果及转子温度场、温度应力进行试验、计算及分析。6．6长叶片低压虹模块的设计开发对于IO00MW汽轮机可采用已运行的600MW机组末级为～1米的低压缸模块，适当加大轴颈尺寸和增加低压缸数目。但由于轴数和机组长度的增加，机组死点布置、轴系找中和稳定性设计会增加难度。从技术经济合理和开发更太容量机组角度来看，有必要开发更长的约1200mm末级叶片，这就要求进行钛合金末级长叶片，大型低压排汽缸以及太型轴承的科研设计和试验研究。6．7轴系稳定性研究对超临界汽轮机组，应开展蒸汽力对轴系稳定性影响的研究，转子和轴承特性对轴系稳定性的影响，研制轴系稳定性影响分析程序，进行轴系振动的研究及电厂现场机组轴系稳定性的分析。lq’、，、、t●