600MW級超臨界直接空冷凝汽式汽輪機(jī)概述

1、600MW級超臨界直接空冷凝汽式汽輪機(jī)概述1.1概述二期工程2X 600MW級超臨界直接空冷凝汽式汽輪發(fā)電 機(jī)組，汽輪機(jī)設(shè)備為東方汽輪機(jī)有限公司生產(chǎn)超臨界空冷汽 輪機(jī)，型號為： TC4F-26(24.2MPa/566 C /566 C )，型式：超 臨界、一次中間再熱、三缸四排汽、單軸、直接空冷凝汽式 汽輪機(jī)；該機(jī)組額定出力637MW ;最大連續(xù)出力為662MW , 汽輪機(jī)采用復(fù)合變壓運(yùn)行方式；具有七級非調(diào)整回?zé)岢槠＝o水系統(tǒng)采用 2X 50%汽動(dòng)給水泵，不設(shè)備用泵，由于主汽 輪機(jī)采用直接空冷汽輪機(jī)，其背壓變化幅度較大，給水泵驅(qū) 動(dòng)汽輪機(jī)排汽不宜排入主汽輪機(jī)的空冷器中，每臺給水泵汽 輪機(jī)各自配

2、置一臺水冷凝汽器，給水泵驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)排汽凝結(jié) 水直接排入主汽輪機(jī)的排汽裝置中，給水泵汽輪機(jī)本體疏水 排入給水泵汽輪機(jī)凝汽系統(tǒng)中。由于二期汽輪機(jī)乏汽采用空冷冷卻系統(tǒng)，節(jié)省了一期濕冷系統(tǒng)的風(fēng)吹、蒸發(fā)、排污等水量損失，年平均節(jié)約水量約 1904m3/h。其用水量比一期濕冷系統(tǒng)節(jié)水70%。投資上與混凝式間接空冷系統(tǒng)相比，可降低工程投資35.7% ;與表凝式間接空冷系統(tǒng)相比，可降低工程投資40.2 %。王曲電廠超臨界機(jī)組與我廠一期亞臨界機(jī)組相比汽輪機(jī)組熱耗將低約4.5%。超臨界機(jī)組是指鍋爐的新蒸汽的壓力大 于臨界壓力(22.115MPa)小于25MPa的鍋爐和汽輪機(jī)發(fā)電 機(jī)組。在超臨界和超超臨界狀態(tài)， 水

3、由液態(tài)直接成為汽態(tài)(由 濕蒸汽直接成為過熱蒸汽或飽和蒸汽)，熱效率高。因此，超臨界，超超臨界發(fā)電機(jī)組已經(jīng)成為國外，尤其是發(fā)達(dá)國家 主力機(jī)組。由于機(jī)組效率提高，污染物的排放也相應(yīng)減少， 經(jīng)濟(jì)效益十分明顯。超臨界機(jī)組是火電機(jī)組大家族中的“節(jié)能減排新星”。超臨界機(jī)組和亞臨界機(jī)組特點(diǎn)比較它具有如下特點(diǎn)：(1) 熱效率高、熱耗低?？晒?jié)約燃料，降低能源消耗和大 氣污染物的排放量。(2) 超臨界壓力時(shí)水和蒸汽比容相同，狀態(tài)相似，單相的 流動(dòng)特性穩(wěn)定，沒有汽水分層和在中間集箱處分配不均的困 難，并不需要象亞臨界壓力鍋爐那樣用復(fù)雜的分配系統(tǒng)來保 證良好的汽水混合，回路比較簡單。(3) 超臨界鍋爐水冷壁管道內(nèi)單相

4、流體阻力比亞臨界汽包爐雙相流體阻力低。(4) 超臨界壓力下工質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù)和比熱較亞臨界壓力 的高。(5) 超臨界壓力工質(zhì)的比容和流量較亞臨界的小，故鍋爐 水冷壁管內(nèi)徑較細(xì)，汽機(jī)的葉片可以縮短，汽缸可以變小， 降低了重量與成本。(6) 超臨界壓力直流鍋爐沒有大直徑厚壁的汽包和下降 管，制造時(shí)不需要大型的卷板機(jī)和鍛壓機(jī)等機(jī)械，制造、安 裝、運(yùn)輸方便。同時(shí)取消汽包而采用汽水分離器，汽水分離 器遠(yuǎn)比亞臨界鍋爐的汽包小，內(nèi)部裝置也很簡單，制造工藝 也相對容易，相應(yīng)地降低了成本。(7) 啟動(dòng)、停爐快。超臨界壓力直流鍋爐不存在汽包上下 壁溫差等安全問題，而且其金屬重量和儲(chǔ)水量小，因而鍋爐 的儲(chǔ)熱能力差，所以

5、其增減負(fù)荷允許的速度快，啟動(dòng)、停爐時(shí)間可大大縮短。一般在較高負(fù)荷(80100% )時(shí)，其負(fù)荷變動(dòng)率可達(dá)10 % /min。(8) 超臨界壓力鍋爐適宜于變壓運(yùn)行。(9) 超臨界鍋爐機(jī)組的水質(zhì)要求較高，使水處理設(shè)備費(fèi)用增加，例如蒸汽中銅、鐵和二氧化硅等固形物的溶解度是隨 著蒸汽比重的減小而增大，因而在超臨界壓力下，即使溫度 不高，銅、鐵和二氧化硅等的溶解度也很高，為防止它在鍋 爐蒸發(fā)受熱面及汽機(jī)葉片上結(jié)垢，超臨界鍋爐需100 %的凝結(jié)水精處理，除鹽除鐵。(10) 超臨界壓力鍋爐的蓄熱特性不及汽包爐，外界負(fù)荷 變動(dòng)時(shí)，汽溫、汽壓變化快而必須有相當(dāng)靈敏可靠的自動(dòng)調(diào) 節(jié)系統(tǒng)，鍋爐機(jī)組的自控水平要求也較高

6、一些。變壓運(yùn)行的超臨界壓力鍋爐壓力隨機(jī)組負(fù)荷變化而變化， 不需用汽輪機(jī)調(diào)節(jié)門控制機(jī)組負(fù)荷，而且部分負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，由于蒸汽容積流量變化小，能保持較高的汽機(jī)效率，并通過 改善鍋爐過熱器和再熱器的流量分配，提高了機(jī)組效率。二期工程汽輪機(jī)機(jī)組參數(shù)機(jī)組型式超臨界、一次中間再熱、三 缸四排汽、直接空冷凝汽式汽輪機(jī)型號TC4F-26(24.2MPa/566C/566 C)額定出力（THA）MW637銘牌出力（TRL）MW637最大連續(xù)出力（TMCR）MW662.071最大出力（VWO）MW690額定主蒸汽壓力MPa24.2額定主蒸汽溫度C566額定高壓缸排汽壓力MPa4.703額定再熱蒸汽進(jìn)口壓力MPa4.2

7、33額定再熱蒸汽進(jìn)口溫度C566主蒸汽額定進(jìn)汽量t/h2078主蒸汽最大進(jìn)汽量（VWO）t/h2141額定給水溫度C287.4額定工況熱耗kJ/kWh7995給水回?zé)峒墧?shù)（高壓 +除氧+低壓）級7（3咼壓+1除氧+3低壓）低壓末級葉片長度mm661高壓缸級8通流級中壓缸級6數(shù)低壓缸級2x 2x 6臨界轉(zhuǎn)速（分軸系、軸段的試驗(yàn)值一階、二階）高中壓轉(zhuǎn)子r/min1650/4778A低壓轉(zhuǎn)子r/min1650/4178B低壓轉(zhuǎn)子r/min1656/4266發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子r/min982/2671機(jī)組外形尺寸m xm xm26.75 x 7.5 x 6.34額定背壓kPa15報(bào)警背壓kPa60跳閘背壓kP

8、a65阻塞背壓KPa5.79最高允許排汽溫度（額定負(fù)荷）C90排汽報(bào)警溫度C90排汽跳閘溫度C121盤車轉(zhuǎn)速r/min1.51.2熱力系統(tǒng)及主要輔助設(shè)備熱力系統(tǒng)特點(diǎn)河曲二期2X 600MW級超臨界空冷機(jī)組選用東方汽輪機(jī) 廠生產(chǎn)的600MW級超臨界、中間再熱、單軸、三缸四排汽 直接空冷凝汽式汽輪機(jī)。給水回?zé)釣?高加+1除氧+3低加的系統(tǒng)，加熱器疏水采用逐級自流，除氧器滑壓運(yùn)行，軸封 為自密封系統(tǒng)。熱力系統(tǒng)中的主蒸汽， 再熱蒸汽，主給水系統(tǒng)均采用單元 制，每臺機(jī)組設(shè)一輔助蒸汽聯(lián)箱，兩臺機(jī)組的輔助蒸汽聯(lián)箱 用母管連接，并與一期的高壓輔助蒸汽聯(lián)箱間設(shè)有聯(lián)絡(luò)管， 聯(lián)絡(luò)管上設(shè)有隔離閥，便于切換和互供廠用汽

9、。工業(yè)水系統(tǒng) 采用擴(kuò)大單元制。1主蒸汽及再熱蒸汽系統(tǒng)主蒸汽及冷、熱再熱蒸汽管道均按2-1-2制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。這樣可簡化管道布置、節(jié)省投資、消除熱偏差、減少阻力。主 蒸汽管道材料采用 A335.P91。P91管材抗拉強(qiáng)度高、高溫蠕 變和持久強(qiáng)度高、熱膨脹小、加工性能好，具有高的韌性和 好的抗氧化性能。 主蒸汽管道（主管Di432 X 78,支管Di305 X 57）采用2-1-2制方式，即從鍋爐過熱器出口接出合為一 根管道，到汽輪機(jī)前再分成兩根支管分別接到汽輪機(jī)高壓缸 左右側(cè)主汽門。熱再蒸汽管道因其管徑大、壓力低，壁厚選取既要滿足強(qiáng) 度要求、又要考慮剛度要求，所以P91比P22壁厚減少不如主蒸汽管道

10、明顯。但因布置因素，若采用 P22材料，其應(yīng)力 較大，中壓自動(dòng)主汽門的推力矩大，所以，二期工程熱再熱 蒸汽采用ASTMA335P91。熱再熱蒸汽管道（主管Di933 X 35,支管Di660 X 26）采用2-1-2制方式，即從鍋爐再熱器出口聯(lián)箱的兩個(gè)接口接出合為 一根管道通往汽機(jī)房，到汽機(jī)處又分成兩根支管分別接到汽 輪機(jī)中壓缸左右側(cè)再熱汽門。冷再熱蒸汽管道（主管$ 965.2 X 25.4，支管$ 660.4 X 17.5）采用2-1-2制方式，即從汽輪機(jī)高壓缸排汽口接出合為一根管道，到鍋爐處再分成兩根支管，分別接到鍋爐再熱器入口 聯(lián)箱的兩個(gè)接口。主蒸汽管道上不裝流量測量裝置，主蒸汽流量通過

11、測量汽 輪機(jī)調(diào)速級后的壓力來測得。再熱蒸汽冷、熱段三大管道不做水壓試驗(yàn)，采用過熱器出口管道上裝設(shè)水壓試驗(yàn)閥和再熱器進(jìn)出口管道上裝設(shè)水壓 試驗(yàn)堵板、100%無損探傷。自動(dòng)主汽門用臨時(shí)堵板， 主蒸汽 管道水壓試驗(yàn)至自動(dòng)主汽門。汽機(jī)啟動(dòng)暖機(jī)、沖轉(zhuǎn)及升速使 用主汽門內(nèi)預(yù)啟閥及調(diào)速汽門。冷再熱蒸汽還作為軸封的汽 源之一。2汽輪機(jī)旁路系統(tǒng)由于我廠汽輪機(jī)為東方汽輪機(jī)廠產(chǎn)品，正常啟動(dòng)采用中壓缸啟動(dòng)，故采用鍋爐 40% MCR容量的二級串聯(lián)電動(dòng)旁路系 統(tǒng)，并帶有三級減溫減壓器。高壓旁路減溫水取自給水泵出 口管道，低壓旁路減溫水取自凝結(jié)水泵出口管道。本系統(tǒng)的 設(shè)置有利于提高機(jī)組的調(diào)峰能力，啟動(dòng)過程中協(xié)調(diào)機(jī)、爐之

12、間的汽量不平衡，加快機(jī)組起、停速度，減少機(jī)組循環(huán)壽命 損耗。機(jī)組啟動(dòng)狀態(tài)時(shí)，保護(hù)再熱器，防止干燒。3.抽汽系統(tǒng)根據(jù)空冷機(jī)組的特點(diǎn)，熱力系統(tǒng)按7級抽汽回?zé)嵯到y(tǒng)設(shè)計(jì)，即：3臺低壓加熱器，3臺高壓加熱器，1臺除氧器。一、 二、三級抽汽分別供汽至 3臺高壓加熱器。四級抽汽供除氧 器，還作為輔助蒸汽聯(lián)箱汽源。五、六、七級抽汽供汽至3臺低壓加熱器。五級抽汽還作為風(fēng)機(jī)暖風(fēng)器汽源。四級抽汽 總管上裝有一只電動(dòng)閘閥和兩只串聯(lián)的氣動(dòng)快速關(guān)閉止回 閥，至除氧器的加熱蒸汽管道上還裝有旋啟式止回閥，可有 效地防止汽機(jī)甩負(fù)荷時(shí)，抽汽壓力突降而導(dǎo)致水箱中大量蒸 汽倒流入汽機(jī)造成超速，并能防止除氧器水箱水位過高，水 倒流入汽

13、輪機(jī)。一、二、三、五、六級抽汽管道上都分別裝 有一只電動(dòng)閘閥和一只氣動(dòng)快速止回閥，作為防止汽輪機(jī)超 速的一、二級保護(hù)。七號低壓加熱器布置在排汽裝置喉部。 四根七級抽汽管道亦布置在排汽裝置喉部。4給水系統(tǒng)給水系統(tǒng)采用單元制。 二期工程采用汽動(dòng)給水泵， 每臺機(jī) 組配兩臺50%容量的汽動(dòng)給水泵，給水泵汽輪機(jī)排汽通過水 封自流至主汽輪機(jī)排汽裝置。高加采用大旁路系統(tǒng)，裝設(shè)一 個(gè)快速電動(dòng)旁路閥。給水系統(tǒng)設(shè)有一臺除氧器，定壓-滑壓 運(yùn)行。水箱的貯水量為 243m3，此容量可以滿足無凝結(jié)水 進(jìn)入時(shí)鍋爐最大蒸發(fā)量約 6.8分鐘的給水量。由于我廠凝水 管道至除氧器特殊結(jié)構(gòu)，如出現(xiàn)凝水中斷，恢復(fù)上水時(shí)應(yīng)注 意凝水至除氧器管道振動(dòng)。每臺給水泵出口，都接有最小流 量再循環(huán)管，單獨(dú)接至除氧器給