超超临界发电机组国内外状况

发展超临界机组以降低煤耗

赵旺初

(中国电力信息中心,北京100083)

摘要：在提高蒸汽参数改善厂效率的过程中,某些流通部分的改进起着重要的作用,还应考虑到材料和单位造价的问题。本文主要阐述了它们的关系并举例说明。

关键词：超临界；材料；机组单价；机组效率

中图分类号：TK229.2

文献标识码：A

0 引言

据资料介绍：蒸汽参数为16.7MPa/538℃/538℃的亚临界机组的厂效率为41.8%,参数为25MPa/540℃/560℃的超临界机组的厂效率为43.3%,参数27MPa/585℃/600℃的超临界机组的厂效率为44.4%,30MPa/600℃/620℃机组的厂效率为45.1%,31.5MPa/620℃/620℃机组的厂效率45.5%,31.5MPa/620℃/620℃机组的厂效率45.5%,35MPa/700℃/720℃机组的厂效率为47.6%。高蒸汽参数将带来高的厂效率,这是肯定的,但大容量机组是否应该参数越高越好呢？答案是不然。除受到材料的限制和单位造价的制约外,优选参数和优化设

计至关重要。

1 发达国家超临界机组的发展趋势

德国Staudinger电厂500MW机组的蒸汽参数25MPa/540℃/560℃,厂效率42.5%；Hessler

电厂70OMW机组参数为27MPa/580℃/600℃,厂效率45%。

日本东芝公司制造的700MW机组参数为31.lMPa/566℃/566℃厂效率45%；俄罗斯新一代大机组采用参数为28-3OMPa/580－600℃,厂效率达44%-46%;美国GEC-AISTHOM公司为丹麦制造的41OMW机组参数

28.5MPa/600℃/600℃,厂效率47%。这说明超临界机组可获得高效率但高参数非唯一因素。

2 提高厂效率的有效途径

德国Staudinger电厂500MW机组对比德国Scholven电厂的700MW机组,蒸汽参数由19.5

MPa/535℃/535℃提高到25MPa/540℃/560℃,厂效率提高4.7%。4.7%包括,提高参数增效2%,改进低压汽缸设计增效1%,改进汽轮机通流设计增效0.7%,降低排烟温度增效0.6%,其它如辅机改进节约厂用电等增效0.4%。第1、2两项增效3%,汽轮机通流部分改造的增效0.7%中,包括了低压汽缸通流部分的改进的增效0.4,故提高参数和改进低压缸两部共增效3.4%,占

72%。又如丹麦Nordjlland Srarket电厂的410MW超临界机组,厂效率47%,它与丹麦Esbgerg电厂的24.lMPa/558℃/560℃老机组相比,效率提高了8.1%,其中改造低压缸超高速叶型一项增效2.7%,末级改用新型长叶片,增大出口环形面积,降低出口流速以减少排汽损失,此项增效0.8%。这两项低压缸的改进增效

3.5%,占总增效的43%。上2项可见改进低压缸对提高厂效率起着重要作用。

3 我国对改造低压缸提高效率的经验

我国大量200MW三排汽机组的低压缸是沿袭40～50年代的设计,技术落后,低压缸实测效率仅78.5%～

81.5%，而世界先进水平为89.6%,还有提高8%-11%的潜力的可能。

东方汽轮机广与西安热工所,在美国专家Miller帮助下,用现代化技术成功地改造了三排汽200MW汽轮机的低压缸。这一改造在重庆电厂31号机收到成效。改造前后热力试验表明,机组热耗降低260.4KJ/Kwh,低压缸效率达到85.5%,提高约7.18%。邢台焦作和白马电厂的机组改造后,热效率提高4.02%-7.08%。

这项改造设计的原则是：a.提高经济性降低热耗改善环保；b.增加机组出力；c.提高机组的可靠性和可用性；d.低压外缸不动,减少现场加工量；e.大修期内完成改造施工。低压缸改造的具体项目有：a.适当提高根径部分改善速比v/Co；b.采用低型损层流静叶型线和性能优良的新动叶型线；c.采用斜根部斜围带光滑子午流道；d.全部改用围带汽封；e.加宽动叶轴向宽度,提高叶片动强度；f.采用双锄钉头斜围带技术；g.用大刚性叉型叶根；h.用先进的三元流动设计方法：i.采用叶片动强度设计方法；j.设计新型末级叶片。

低压缸未级叶片的改造十分重要。

原来的末级叶片为680mm自由叶片,系60年代设计,采用简单径向平衡设计法,用曲背型收敛叶栅,设计技术落后。这次改进设计措施包括：a.采用先进的三元流动设计方法；b.增加动叶片数,顶部相对栅距大为改善；

c.采用高效的851叶型为母型；

d.用围带汽封；

e.增加级焓降；

f.用可控涡流型优化。

包括末级叶片,整个低压缸改造后,不仅效率提高,强度、频率特性和寿命均有改善,除上述电厂的机组外,后又在淮北、徐州、首阳山、下花园、大同和秦岭等电厂的200MW国产机组进行了成功的改造,收到改善效

率和增加出力的效果。

4 超临界机组的材料

随着参数的提高,蒸汽管道、阀门、锅炉和汽轮机的材料也得到相应地提高。过热器和再热器最后一级受热面材料一般是按参数MPa/℃/℃决定的：25/540℃/540℃用F12；27/585℃/600℃用P91；30/600/620℃用NF616；31.5/620℃/620℃用奥氏体钢；35/700℃/720℃用镍基合金INCONEL。

我国石洞口二厂600MW的锅炉为超临界螺旋管圈直流锅炉,参数24.2MPa/538℃/566℃,系苏尔兹(SULZER)和GE公司联合设计。因为过热器和再热器布置在高温区,过热器使用三种不同的合金热强钢,锅炉受压部件使用四种低合金耐热钢,还有马氏体加强钢和奥氏体钢,未使用炭素钢。上海外高桥电厂二期工期2×900MW 机组,本应选用比石洞口二厂超临界机组更高的蒸汽参数,但因材料问题,改选参数为25MPa/538℃/560℃的

机组。