輔機(jī)超超臨界介紹資料課件

哈汽600MW超超臨界輔機(jī)介紹哈爾濱汽輪機(jī)廠輔機(jī)工程有限公司二零零五年六月輔機(jī)部分包含的部套：凝汽系統(tǒng)：凝汽器*給水回?zé)嵯到y(tǒng)：低壓加熱器*疏水系統(tǒng)：疏水?dāng)U容器軸封系統(tǒng)：汽封冷卻器旁路系統(tǒng)：減溫減壓器潤(rùn)滑油系統(tǒng)：冷油器*其他：止逆閥等*330004.9

4.9冷卻管材料項(xiàng)目闞山600cc營(yíng)口600cc西柏坡600MW冷卻面積（m2)25000

38000背壓（KPa)5.1殼體數(shù)/流程/冷卻水量1/2/663001/1/718002/1/63364冷卻管外徑31.752525序號(hào)12345TP316LTA1TP317L超超臨界600MW機(jī)組凝汽器和常規(guī)600MW超臨界機(jī)組凝汽器從型式上，外形尺寸上都有差異。哈汽所有超超臨界機(jī)組的凝汽器結(jié)構(gòu)也不完全一樣。從下表的數(shù)據(jù)對(duì)照可以做一個(gè)大致的了解。營(yíng)口600MW超超臨界凝汽器的外形：闞山600MW超超臨界凝汽器的外形：西柏坡凝汽器一個(gè)殼體的三維外形：西柏坡凝汽器雙殼體的三維外形：西柏坡凝汽器雙殼體的三維外形：通過表格中的數(shù)據(jù)對(duì)照可以把超超臨界凝汽器的特點(diǎn)歸結(jié)為以下四點(diǎn)：1、均為單殼體、單背壓2、冷卻面積小、冷卻倍率高3、流程有單也有雙4、冷卻管規(guī)格有大也有小以下就根據(jù)這四方面加以分析討論超超臨界凝汽器的特點(diǎn)產(chǎn)生的原因及哈汽采取的措施。均為單殼體：超超臨界機(jī)組凝汽器型式上的差別主要受機(jī)組主機(jī)結(jié)構(gòu)影響。常規(guī)600MW機(jī)組有兩個(gè)排汽缸，這就決定了凝汽器為雙殼體，同時(shí)為了提高機(jī)組的效率和出力，凝汽器均可采用雙背壓結(jié)構(gòu)。而超超臨界600MW機(jī)組只有一個(gè)排汽缸，凝汽器的型式只能為單殼體、單背壓。冷卻面積小，冷卻倍率高：受廠房空間的限制，無論是單流程還是雙流程的超超臨界凝汽器都要面臨一個(gè)合理確定凝汽器外形尺寸的問題。

由于寬度受到限制，需要我們減少管子根數(shù)，提高冷卻管內(nèi)冷卻水流速，但是導(dǎo)致冷卻管長(zhǎng)度太長(zhǎng)又會(huì)引起喉部蒸汽的嚴(yán)重脫流，給凝汽器的支撐和布置也都都帶來一定的困難，轉(zhuǎn)而要求我們盡量減小冷卻面積，加大冷卻水量，但冷卻水量過大又會(huì)使管子根數(shù)更多。各種因素互相影響，互相制約。超超臨界600MW機(jī)組凝汽器的熱負(fù)荷比超臨界600MW低8%左右，相同邊界條件下，單背壓凝汽器面積比雙背壓多8%左右，從理論上講，同樣冷卻倍率的條件下，超超臨界600MW機(jī)組凝汽器的面積同超臨界600MW相差不多。但是從上表中數(shù)據(jù)看，超超臨界的面積小，就是根據(jù)尺寸限制對(duì)相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)做了調(diào)整后的結(jié)果，營(yíng)口的面積小，水量大，說明不同設(shè)計(jì)條件下，處理方法也不同，從熱力計(jì)算的角度優(yōu)化一個(gè)合理的設(shè)計(jì)點(diǎn)是設(shè)計(jì)當(dāng)中首先要努力遵循的。流程有單也有雙：流程的選擇跟電廠所處的地理位置有關(guān)，處于內(nèi)陸的電廠，受冷卻水量的限制，冷卻倍率在60以下，如果采用單流程，冷卻管長(zhǎng)將達(dá)到30m左右，需要考慮做雙流程，例如闞山項(xiàng)目；位于沿海地區(qū)的電廠，由于水量大，冷卻倍率在65以上，水溫低，由于冷卻面積低，冷卻管長(zhǎng)容易控制在16m以內(nèi)，比較適合單流程，例如營(yíng)口項(xiàng)目。

以往的雙流程形式均為下進(jìn)上出或上進(jìn)下出，使得凝汽器高度太高，運(yùn)行層高度也要隨之增高，從而加大成本，電廠無法接受。為此我們根據(jù)AT型管束排列的特點(diǎn)，確定了左右回流的方式，只需適當(dāng)加大凝汽器殼體的寬度，就可以很好地解決問題。為了改善流場(chǎng)，采取中間進(jìn)水，兩側(cè)出水，提高中間管束的凝縮力，改善由于排汽滯止區(qū)及喉部加熱器的影響產(chǎn)生的流場(chǎng)不均勻。

流程直接影響水室的結(jié)構(gòu)，AT型管束排列雙流程的超超臨界凝汽器在結(jié)構(gòu)上另一個(gè)難點(diǎn)是合理設(shè)計(jì)水室。為完成在一個(gè)水室內(nèi)左右折流，需在每個(gè)水室的下部并排設(shè)置一個(gè)進(jìn)水口和一個(gè)出水口。但是受寬度限制在同一位置上是不可能排下兩個(gè)DN2200的循環(huán)水口，在正式的設(shè)計(jì)當(dāng)中，我們把循環(huán)水口布置改為下進(jìn)側(cè)出。冷卻管規(guī)格有大也有?。汗苁帕惺悄鞯暮诵?，哈汽選用的是2003年最新引進(jìn)的東芝公司新型高效AT型管束排列。超臨界600MW機(jī)組雙殼體凝汽器的換熱管普遍采用φ25系列，根數(shù)往往達(dá)到40000左右。超超臨界采用單殼體、雙流程的凝汽器時(shí)，管子根數(shù)仍在36000左右，而管板的數(shù)量減少為超臨界的一半，在尺寸變化不大的管板上布置原有數(shù)量近2倍多的管孔，需要大幅度提高管板尺寸。為了避免管板尺寸增加過大，我們?cè)陉R山項(xiàng)目上選用了外徑φ31.75系列的換熱管，在布管節(jié)距加大的同時(shí)，也在一定程度上減小了汽阻。哈汽的單流程超超臨界凝汽器仍采用φ25系列冷卻管。

以上從四個(gè)方面探討了600MW超超臨界機(jī)組同超臨界機(jī)組對(duì)比所具有的不同之處，以及哈汽在這些方面采取的處理原則和辦法。

哈汽超臨界及超超臨界大型凝汽器的最新技術(shù)動(dòng)態(tài)

哈汽凝汽器設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)：美國(guó)熱交換協(xié)會(huì)HEI

日本東芝公司熱交換器設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)KDVB

2003年8月26日哈汽廠與日本東芝公司簽訂的“冷凝器技術(shù)轉(zhuǎn)讓合同”，包括設(shè)計(jì)技術(shù)、制造技術(shù)和檢查技術(shù)。引進(jìn)技術(shù)中的核心內(nèi)容是將東芝公司開發(fā)的新型高效的AT型管束排列在國(guó)內(nèi)大型電站凝汽器中推廣應(yīng)用。

マスタタイトルの書式設(shè)定マスタテキストの書式設(shè)定第2レベル第3レベル第4レベル第5レベル2023/7/26～～19361955196019651970197519801985199019952000

注:HTFS:

HeattransferandfluidflowserviceIBW:

InternalboreweldOTEC:

Oceanthermalenergyconversion175MW220MW265MW375MW500MW600MW1000MW核電廠1356MW火力發(fā)電廠324MWOTEC熱交換器OTEC熱交換器成立

應(yīng)用F.W.(美國(guó))專利應(yīng)用F.W.(美國(guó))專利向韓國(guó)和印度尼西亞轉(zhuǎn)讓技術(shù)加入HTFS獲得ASME認(rèn)證(U)獲得ASME認(rèn)證(S)新型高效AT型管束噴射式凝汽器掛鐘型管束的開發(fā)雙背壓凝汽器汽水分離器全鈦凝汽器單殼體除氧器汽水分離再熱器加入IBW地?zé)犭姀S用分離閃蒸器66MW125MW12.5MW東芝公司熱交換器的發(fā)展序號(hào)電廠名稱功率（MW）凝汽器面積（㎡）投運(yùn)

時(shí)間1九州電力薺田發(fā)電廠2902045020002北陸電力敦賀發(fā)電廠7002749020013四國(guó)電力橘灣發(fā)電廠7002929020024電源開發(fā)橘灣發(fā)電廠10003838820025九州電力苓北發(fā)電廠7003255020036中部電力壁南發(fā)電廠10003828020037東京電力品川發(fā)電廠380181502003新型高效管束排列（AT型管束）凝汽器的業(yè)績(jī)：序號(hào)電廠名稱功率（MW）凝汽器面積（㎡）交貨

時(shí)間1西柏坡發(fā)電廠60038000

2005.52珞璜發(fā)電廠60040000

2006.23闞山發(fā)電廠600cc250002006.24營(yíng)口發(fā)電廠600cc330002006.105泰州發(fā)電廠1000cc491602006.11（AT型管束）凝汽器的國(guó)內(nèi)業(yè)績(jī)：管束外形圖：東芝樣機(jī)布管國(guó)產(chǎn)西柏坡樣機(jī)布管新型管束的優(yōu)點(diǎn)：(1)換熱性能高

左圖和下圖表明采用了新的管束以后，應(yīng)用了新的AT型管束排列后，同常規(guī)的設(shè)計(jì)相比，凝汽器的換熱性能可提高20%。

下圖表明了在總的冷卻管數(shù)一定的情況下，管子排數(shù)（也就是管束的厚度）對(duì)汽阻和熱負(fù)荷的影響。管束薄，汽阻小，換熱量高。冷卻管排數(shù)對(duì)熱負(fù)荷及壓力損失的影響

00.511.522.50102030405060沿汽流方向冷卻管的排數(shù)壓力損失熱負(fù)荷(2)管束薄汽阻?。?/p>

(3)管束內(nèi)汽流分布均勻無空氣滯留

下圖為STRA-CD流體分析軟件計(jì)算的凝汽器空氣濃度的分布，分析結(jié)果表明空氣直接流到ACZ的出口，沒有任何停滯。東芝新型AT管束排列在結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)：

楔形的管束排列

汽輪機(jī)排汽進(jìn)入凝汽器后，流經(jīng)管束向下流，流量不斷地減少。根據(jù)這種流量的變化，采用了這種外形可以防止由于管束周圍的過高的蒸汽流速引起靜壓的降低，導(dǎo)致蒸汽流入管束的量減少?？諝獾竭_(dá)空冷區(qū)出口的距離短，同時(shí)進(jìn)汽邊周長(zhǎng)加大，降低了進(jìn)入管束的流速，壓損減小。

含氧量低

蒸汽從管束外圍的每個(gè)節(jié)點(diǎn)流入管束，在管束下部蒸汽向上流同凝結(jié)水迎面接觸。這樣的流動(dòng)工況可以保證凝結(jié)水處于較高的溫度和較低的含氧量狀態(tài)。管束之間以及管束下方留有足夠的蒸汽通道可以使部分蒸汽直接到達(dá)凝結(jié)水的表面后向上進(jìn)入管束，有利于對(duì)凝結(jié)水更好地回?zé)岢酢?/p>

蒸汽流經(jīng)上、下部的蒸汽通道進(jìn)入管束中部，然后進(jìn)入左右空冷區(qū)。當(dāng)向上流經(jīng)空冷區(qū)的冷卻管時(shí)，汽氣混合物進(jìn)一步凝結(jié)，導(dǎo)致空氣濃度上升?？绽鋮^(qū)的通道上部設(shè)計(jì)成錐形，以防止由于凝結(jié)引起的體積流量的減少，混合物流速減小后引起的換熱性能降低。

空冷區(qū)

由于上部管束中凝結(jié)水滴落所形成的水膜影響，管束的換熱性能自上而下逐漸降低。新型管束空冷區(qū)的擋板將上部管束的凝結(jié)水引出，ACZ中的凝結(jié)水也由疏水槽引出，同時(shí)ACZ抽空氣管路中的凝結(jié)水也由疏水管引出，因此，采用新型的管束排列后，各部分的凝結(jié)水能夠及時(shí)導(dǎo)出，上部管束、下部管束、ACZ都能夠發(fā)揮較高的換熱性能。采用引進(jìn)的AT型管束排列后，凝汽器在降低汽阻，改善回?zé)岢?，提高管束換熱性能等方面都將取得較好的效果。東芝公司在開發(fā)AT型管束的過程中，使用SPOC(HeatTransferFluidflowService)軟件確定基本的管束排列模式、優(yōu)化設(shè)計(jì)，利用STAR-CD軟件對(duì)汽側(cè)流場(chǎng)進(jìn)行詳細(xì)數(shù)值分析，通過水流模型實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證分析結(jié)果，為了確認(rèn)新型管束排列的實(shí)用性，還建立了右圖中的實(shí)體試驗(yàn)機(jī)（機(jī)組功率22MW）。

哈汽引進(jìn)東芝技術(shù)后，該新型管束排列也將在國(guó)內(nèi)大型電站凝汽器上推廣開來。模型機(jī)凝汽器低壓加熱器超超臨界600MW機(jī)組回?zé)嵯到y(tǒng)中共設(shè)置低壓加熱器四級(jí)，從以上數(shù)據(jù)可以看出，由于抽汽參數(shù)的提高，給水流量減少，低加的面積和設(shè)計(jì)參數(shù)都有一定的調(diào)整，但四臺(tái)低加總面積同超臨界幾乎沒有差別。例如：5號(hào)低加的抽汽壓力比超臨界提高了35%，溫度也增加了近50度，使設(shè)計(jì)點(diǎn)比超臨界有所提高。5、6號(hào)低加面積同超臨界有些差別，具體結(jié)構(gòu)沒有區(qū)別，均為臥式，表面式，可抽殼式，帶淹沒式疏水冷卻段。比較特殊的是7、8號(hào)低加，由于凝汽器為單殼體，位于凝汽器喉部的7、8號(hào)共殼體低加也只有一臺(tái)，冷卻面積較大，筒體直徑已經(jīng)達(dá)到2300mm，從而在低加的本體設(shè)計(jì)及在凝汽器喉部的支撐等方面都提出了更高的要求。另外，8號(hào)低加增加軸封溢流接口（600MW超臨界8號(hào)低加無此接口），需要在低加內(nèi)部考慮加設(shè)擋汽板。

低壓加熱器外形：哈汽超臨界及超超臨界低壓加熱器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)疏水冷卻段:低壓加熱器皆帶有部分流量的淹沒式內(nèi)置式疏水冷卻段，位于殼體底部。由于設(shè)置了內(nèi)置式疏水冷卻段，從而提高了汽輪機(jī)組的熱效率，降低機(jī)組的熱耗。下圖為管系部分：低加的傳熱管為不銹鋼TP304，ф16×0.9，管子與管板間采用先脹后焊連接，既保證汽側(cè)與水側(cè)的密封性能，又保證管子不被拉脫，焊接用脈沖氬弧焊。疏水冷卻段是由鋼板焊接而成，疏水冷卻段的內(nèi)部以定距管把若干塊中間折流板定位，疏水經(jīng)由低加尾部進(jìn)入疏水冷卻段，經(jīng)過中間折流板呈左右蛇形流動(dòng)，與傳熱管內(nèi)的最先進(jìn)入本級(jí)的主給水進(jìn)行熱交換，并提高了主給水進(jìn)入凝結(jié)段的溫度，降低了溫度的疏水最后由殼體前端的疏水出口，流出本級(jí)低壓加熱器。同傳統(tǒng)全流量虹吸式疏水冷卻段相比，有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、水位控制方面：

虹吸式：水位太低將會(huì)使疏冷段吸水口露出水面，虹吸被破壞，喪失水封作用，大量蒸汽將涌入疏冷段，使疏水過冷度減小并引起沖蝕和振動(dòng)，同時(shí)蒸汽直接排入下一級(jí)加熱器，對(duì)加熱器造成極大的危害。淹沒式：低水位時(shí)，即使蒸汽進(jìn)入疏冷段包殼內(nèi)，也不會(huì)失去水封作用，使疏冷段工作更加穩(wěn)定可靠。2、生產(chǎn)制造方面：

虹吸式：末端板加工及包殼部分的焊接要求高，但實(shí)際制造過程中，由于結(jié)構(gòu)限制無法完成徹底的無損檢測(cè)。運(yùn)行時(shí)可能發(fā)生蒸汽穿過末端板管孔間隙或穿過包殼漏入疏冷段的現(xiàn)象，最終導(dǎo)致破壞虹吸而使疏冷段失去作用。在壓差小的末級(jí)低壓加熱器中，這個(gè)現(xiàn)象尤為嚴(yán)重。淹沒式：結(jié)構(gòu)上無末端板，包殼的制造精度對(duì)疏冷段性能影響程度降低。運(yùn)行時(shí)，只要保證疏冷段全部浸入凝結(jié)疏水中，即水位在疏冷段上方，疏冷段就能夠穩(wěn)定發(fā)揮作用，保證低壓加熱器安全穩(wěn)定運(yùn)行。

水室采用封頭小人孔蓋板結(jié)構(gòu)。管板兩側(cè)分別焊接有水室筒體和殼體筒體。為方便檢修在殼側(cè)筒體靠近管板處采用法蘭螺栓連接結(jié)構(gòu)。

管系上裝有滑動(dòng)滾輪，使得管系可以支承在殼體內(nèi)側(cè)的導(dǎo)軌上，又可以在檢修時(shí)在導(dǎo)軌上移動(dòng)，抽出殼體。汽側(cè)殼體上的蒸汽進(jìn)口和疏水進(jìn)口處裝有防沖擊用不銹鋼板。位于凝汽器上部的7#、8#組合式低壓加熱器汽側(cè)殼體外側(cè)還包覆有不銹鋼制的防沖刷罩。冷油器：大型機(jī)組中，由于布置空間限制，冷油器多采用板式結(jié)構(gòu)。超超臨界的潤(rùn)滑油量是超臨界機(jī)組的85%左右，所以冷油器的面積相對(duì)會(huì)小一些。氣動(dòng)抽汽止逆閥：8只氣動(dòng)止逆閥均為進(jìn)口的外購(gòu)產(chǎn)品。從1段到6段抽汽管路共配備7只止逆閥，其中4段去除氧器的抽汽管路上串聯(lián)兩只，其他各安裝一只；高排去再熱器管路安裝一只。數(shù)量上同超臨界一致，由于抽汽參數(shù)高，閥門的壓力等級(jí)和口徑有所不同，這里不多做詳細(xì)介紹。

哈汽1000MW超超臨界輔機(jī)介紹

1000MW超超臨界的輔機(jī)設(shè)備在結(jié)構(gòu)型式上同600MW超臨界沒有大的差別，只是為了適應(yīng)機(jī)組功率的增加，換熱器設(shè)備的面積體積都有所增加，增加幅度相對(duì)600MW超臨界機(jī)組在1.3倍以上，具體數(shù)值要由最終計(jì)算來決定。以下主要從凝汽器、低壓加熱器、止逆閥等幾個(gè)主要的輔機(jī)設(shè)備做簡(jiǎn)單的介紹。凝汽器：型式：雙殼體、雙背壓、單流程、表面式泰州1000MW超超臨界凝汽器技術(shù)參數(shù)：冷卻面積：49160m2冷卻水溫：20℃背壓：0.0049MPa(a)水室設(shè)計(jì)壓力：0.45MPa(g)冷卻水量：106200t/h冷卻管數(shù)量：36240根冷卻管規(guī)格：φ31.75×0.508φ31.75×0.71冷卻管材料：TP304(進(jìn)口）泰州1000MW超超臨界凝汽器的特點(diǎn)：尺寸大：從外型上看，1000MW超超臨界凝汽器同超臨界600MW機(jī)組的凝汽器一樣，但是由于管子根數(shù)的增多，殼體的長(zhǎng)、寬、高都有所增加，下表的數(shù)據(jù)表明了這一特點(diǎn)：12855756018747西柏坡項(xiàng)目15115909020845泰州項(xiàng)目高mm寬mm長(zhǎng)mm

由于管板寬度大，導(dǎo)致水室寬度接近4m，作為要在制造廠加工完畢的最大部件，將涉及到大尺寸的管板訂貨，加工完成后這樣大的水室如何運(yùn)輸，以及水室強(qiáng)度如