东方高效1050 MW汽轮机

                              西安陆连合电力科技有限公司

                                   真空系统查漏 严密性治理               

                                     13571899823 马合超

0 引言

为了适应市场发展需求，把握国家产业政策导向，进一步降低汽轮机热耗以提高东汽产品的市场竞争力，东汽不断追求技术进步，先后自主开发了超超临界1 000 MW供热机组、超超临界1 000 MW空冷机组、超超临界1 030 MW湿冷机组。采用先进的设计手段并结合试验研究，对热力系统、配汽方式、通流、中低分缸压力、进排汽结构等进行了优化、创新，东汽自主研发了新型高效1 050 MW超超临界机组 （D1000K机型），并在神华万州电厂成功投运。

1 高效1050 MW超超临界汽轮机概况

东方高效1050 MW超超临界机组为单轴、四缸四排汽、凝汽式汽轮机，产品型号为N1050-28/600/620，厂内编号为D1000K。从机头至机尾依次串联1个单流高压缸、1个双流中压缸以及2个双流低压缸。高压缸无调节级，由12个单流压力级组成，中压缸为2×8个压力级，2个低压缸压力级总数为2×2×5级，末级叶片高度1 200 mm。汽轮机纵剖面图见图1。主蒸汽经2根导汽管进入2个高压主汽阀、2个调节阀，经2根高压主汽管从高压外缸2个进汽口进入高压缸，通过高压缸做功后，去锅炉再热器。再热汽经2根再热管进入中压联合汽阀，经2根导汽管进入中压缸中部下半，做功后的蒸汽经1根异径连通管分别进入2个双流低压缸（A、B），做功后排入凝汽器。总体结构三维立体图。

2 高效1 050 MW超超临界汽轮机技术规范

机组型号：N1050-28/600/620

额定功率：1 050 MW

最大功率：1 110 MW

VWO流量：3 035 t/h

机组参数：28 MPa/600℃/620℃

排汽压力：THA 4.92 kPa、TRL 8.6 kPa

结 构：筒形高压内缸、四缸四排汽、高中压分缸、高压缸单流

通流级次：HP 12、IP 2×8、LP 2×2×5

配汽方式：节流配汽

回热级数：9级 （3高加+1除氧+5低加）

外形尺寸：37.7 m×11.42 m×8.9 m

末级叶片：1 200 mm

3 高效1 050 MW超超临界汽轮机优化措施

3.1系统优化

（1）进汽参数优化

主再热参数优化至28 MPa/600℃/620℃。图3为初参数、再热参数对机组经济性影响，主再热参数由25 MPa/600℃/600℃提升至28 MPa/600℃/620℃，机组热耗约降低60 kJ/kW·h。

（2）回热系统优化

目前国内投运的超超临界1 000 MW机组典型回热系统采用八级回热抽汽，东方高效1 050 MW超超临界汽轮机采用九级回热抽汽，分别供给3台高压加热器、1台除氧器、5台低压加热器。其中7号低压加热器设置疏水泵，可以减小末级低加向凝汽器疏水量，减小冷端散热损失；同时，可以避免低负荷时八、九号低加疏水不畅情况。

（3）设置外置式蒸汽冷却器

设置外置式蒸汽冷却器，利用再热后抽汽（三段抽汽）的过热度，减小换热温差产生的换热损失，提高给水温度～4℃。

（4）优化给水温度

图4为循环参数为28 MPa/600℃/620℃-4.92 kPa条件下，最终给水温度与汽轮机热耗关系曲线。给水温度过高会导致锅炉排烟温度升高，锅炉热效率降低；同时，汽机一抽压力过高导致汽缸、抽口以及管道设计困难。综合考虑万州工程机组最终给水温度设计为306.4℃。

（5）优化主、再热蒸汽管道压降

采用弯管代替弯头，优化管道规格及布置走向等，主蒸汽管道压降由常规5%降低至3.35%；整个再热系统总压降由常规10%降低至7%，减小了系统压降损失。

3.2 通流优化

（1）配汽方式优化

配汽方式由喷嘴配汽改为节流配汽，取消高压调节级，高压进汽方式为上下切向进汽，大大提高了高压首级效率。高压进汽结构改变.

（2）控制二次流损失

对于超超临界机组，随着进汽压力提升至28 MPa，高压进汽容积流量GV显著减小，使叶片的相对叶高L/D减小，导致叶片端部二次流损失增大，级效率降低 。

较东方引进日立原型机高压通流Ⅰ+8级，万州项目高压缸通流级数增加3级为12级，减小级焓降，降低机组叶片根径，增大叶片的相对叶高，有效控制叶片端部二次流损失。

（3）1 200 mm末级叶片

万州项目低压缸末级叶片采用新开发的1 200mm末叶，且已在六横1 000 MW机组应用验证。六横1 000 MW机组变背压试验表明：新开发的1 200 mm长叶片、大排汽面积的低压缸具有较好的变工况性能，每1 kPa背压仅影响热耗约0.5%。低压缸效率在50%～100%额定负荷范围内效率都很高，满足高效宽负荷的设计理念。

（4）低压排汽缸优化

低压排汽缸进行了加宽加高处理，并采用了气动性能更好的导流环。与引进日立原型机低压排汽缸相比，静压恢复系数有了较大的提升。

3.3 结构优化

（1）高压阀门优化

主汽阀和调节阀由4个改为2个，高压主汽阀和调节阀悬吊在机头前的运行层下，调节阀喉部流速降低为80 m/s，减小阀门压损。

（2）高压内缸优化

高压内缸优化为筒形内缸，采用红套环结构，取消了汽缸上下半中分面法兰。高压进汽管和进汽室的连接、1#抽汽管和内缸的连接均采用缠绕垫片+密封环的结构，减少了漏汽。相对于传统中分面内缸结构 ，红套环筒形内缸 尺寸减小；形状简单，结构对称，热变形小；对汽轮机启停和变负荷工况适应性好；适用更高温度、压力的超超临界参数。

（3）中低分缸压力优化

降低中低分缸压力至0.6 MPa，低压缸部分焓降由效率更高的中压缸承担，使机组经济性得到提升。同时降低低压缸进汽温度，减少低压内缸的变形和热应力，降低内缸漏汽的可能性，提高机组的可靠性和经济性。中低分缸压力优。

（4）取消转子冷却蒸汽

中压转子材料为FB2，不需要对中压叶轮进行冷却。因此取消了原机组中压转子冷却结构。

（5）采用防旋汽封

为防止汽流激振，高压隔板汽封及端汽封采用防旋汽封，防旋汽封结构见图12。

（6）高压主汽调节阀双阀盖设计

由于高压主汽调节阀由4个改为2个，阀门直径增大；且设计压力由25 MPa提升至28 MPa，阀盖的密封力增加，采用双阀盖结构，可减小螺栓应力。

4 高效1 050 MW超超临界汽轮机优化效果

神华万州电厂1号和2号汽轮机，分别于2015年2月9日和9月18日通过168 h试运行。为检验汽轮机优化后的经济性，电厂委托国内最为严格的考核试验单位西安热工研究院负责性能考核试验。

两台机组试验过程中系统比较完善，基本消除了内漏。各主要工况的不明泄漏率控制在0.2%以内，且整个试验过程也严格按规程进行，试验数据中各参数间的关系合理，试验结果的重复性相当好，性能试验充分反映了优化后汽轮机的真实效果。

4.1 性能试验结果

神华万州电厂1号和2号汽轮机性能考核试验的主要结果见表1。

性能试验表明两台机组的性能试验热耗均优于7 200 kJ/kW·h，机组供电煤耗为272.4 g/（kW· h），达到超超临界1 000 MW机组世界先进水平。

4.2 经济性对比分析

（1）与引进日立型1 000 MW机组（D1000A机型）经济性对比分析

东方引进日立型超超临界1 000 MW汽轮机（D1000A机型），目前已投运机组有20台。高效1 050 MW超超临界汽轮机 （D1000K机型）与D1000A机型相比，经济性取得显著改善，经济性对比详见表2。

由表2可以看出，与引进机型（D1000A机型）相比，东方高效 1 050 MW 超超临界汽轮机（D1000K机型）试验高、中、低压缸效率均有显著提高，结合热力系统上的优化，机组热耗降低约300 kJ/kW·h，机组经济性提升效果显著。

表2 D1000K与D1000A机组经济性对比

（2）与国内其他公司最新超超临界1000 MW汽轮机经济性对比分析

国内其他公司最新超超临界1000 MW汽轮机采用国外成熟的 “HMN”积木块组合，对热力系统进行全面优化后，在安徽A电厂成功投运，其3号和4号汽轮机性能考核试验由西安热工研究院分别于2015年10月18日和9月19日完成。