1、11000MW超超临界空冷机组介超超临界空冷机组介绍绍(中电联中电联).ppt2引 言n 火力发电电源建设的发展趋势火力发电电源建设的发展趋势国家中长期科学和技术发展规划纲要国家中长期科学和技术发展规划纲要(20062020)中华人民共和国国民经济和社会发展第十一个五年规划纲中华人民共和国国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要要确定了节约资源和环境保护是火力发电电源建设的发展确定了节约资源和环境保护是火力发电电源建设的发展趋势。趋势。n 中国资源特点中国资源特点“贫油少气多煤贫油少气多煤”一次能源结构，决定了我国燃煤电厂在很一次能源结构，决定了我国燃煤电厂在很长一段时间内将占居我国电力的较大份
2、额，而缺水的资源状长一段时间内将占居我国电力的较大份额，而缺水的资源状况决定了节约水资源是燃煤电厂建设中十分重要的环节，况决定了节约水资源是燃煤电厂建设中十分重要的环节，3引 言n 超超临界机组技术超超临界机组技术机组效率上又有着无可争议的优势机组效率上又有着无可争议的优势在国际上有着比较成熟的运行经验在国际上有着比较成熟的运行经验n 大型空冷机组技术大型空冷机组技术火力发电厂颇为有效的一项节水技术火力发电厂颇为有效的一项节水技术n 技术有效地融合技术有效地融合能否将二种技术有效地融合，形成超超临界空冷机组，在节能否将二种技术有效地融合，形成超超临界空冷机组，在节约用水的同时节约燃料，这是我们
3、需要研究和考虑的问题约用水的同时节约燃料，这是我们需要研究和考虑的问题。4 1我国超超临界机组技术发展现状及趋势我国超超临界机组技术发展现状及趋势 1.1 国外超超临界机组的发展国外超超临界机组的发展 超超临界发电技术已是世界上进入商业化运行超超临界发电技术已是世界上进入商业化运行的先进、成熟的发电技术之一，在世界上不少国家的先进、成熟的发电技术之一，在世界上不少国家推广应用并取得了明显的节能和改善环境的效果。推广应用并取得了明显的节能和改善环境的效果。超超临界技术正朝着更高参数发展。超超临界技术正朝着更高参数发展。主汽压力主汽压力3540 MPa，蒸汽温度将提高到蒸汽温度将提高到700 72
4、0，机组的供电效率将达到机组的供电效率将达到5055。51我国超超临界机组技术发展现状及趋势我国超超临界机组技术发展现状及趋势1.2 我国超超临界机组的发展我国超超临界机组的发展 国内有数台超临界机组已经投入商业运行，数十国内有数台超临界机组已经投入商业运行，数十台超临界机组正在建设，并将投入商业运行。台超临界机组正在建设，并将投入商业运行。华能玉环电厂华能玉环电厂21000MW超超临界机组及华电国超超临界机组及华电国际邹县发电厂四期工程际邹县发电厂四期工程21000MW超超临界机组超超临界机组已经投入商业运行。已经投入商业运行。6河南华能沁北电厂7华能玉环电厂8华电邹县电厂四期工程91我国超
5、超临界机组技术发展现状及趋势我国超超临界机组技术发展现状及趋势 在未来，超（超）临界机组将和其他发电技在未来，超（超）临界机组将和其他发电技术如循环流化床锅炉技术、整体煤气化联合循环术如循环流化床锅炉技术、整体煤气化联合循环发电技术等相互融合，形成更为节约资源和环保发电技术等相互融合，形成更为节约资源和环保的整体发电技术，而与空冷技术的有机结合也将的整体发电技术，而与空冷技术的有机结合也将使其成为节煤和节水的最佳组合，并成为缺水地使其成为节煤和节水的最佳组合，并成为缺水地区电厂建设和发展的一个方向。区电厂建设和发展的一个方向。102我国大容量直接空冷技术发展现状我国大容量直接空冷技术发展现状2
6、.1 国外电站空冷系统的应用国外电站空冷系统的应用国外电站空冷系统的应用半个多世纪国外电站空冷系统的应用半个多世纪 1978年美国怀俄达克电厂年美国怀俄达克电厂360MW直接空冷机组投直接空冷机组投运运1987年，南非马丁巴电厂年，南非马丁巴电厂6665MW直接空冷机直接空冷机组投运组投运1988年，南非肯达尔电厂年，南非肯达尔电厂6686MW间接空冷机间接空冷机组投运组投运112我国大容量直接空冷技术发展现状我国大容量直接空冷技术发展现状南非马丁巴电厂南非马丁巴电厂6665MW直接空冷机组直接空冷机组122我国大容量直接空冷技术发展现状我国大容量直接空冷技术发展现状2.2 直接空冷机组情况直
7、接空冷机组情况目前，我国北方的缺水地区大容量机组基本上目前，我国北方的缺水地区大容量机组基本上采用空冷机组，近期已有一批采用空冷机组，近期已有一批300MW和和600MW亚临界直接空冷机组投入商业运行，这些电厂的空亚临界直接空冷机组投入商业运行，这些电厂的空冷汽轮机均由我国自行设计和制造，标志着我国亚冷汽轮机均由我国自行设计和制造，标志着我国亚临界空冷汽轮机设计制造技术已经成熟。临界空冷汽轮机设计制造技术已经成熟。132我国大容量直接空冷技术发展现状我国大容量直接空冷技术发展现状2.3 空冷系统空冷系统2004年，中国电力工程顾问集团公司依托中电投年，中国电力工程顾问集团公司依托中电投通辽电厂
8、组织东北电力设计院、西北电力设计院、通辽电厂组织东北电力设计院、西北电力设计院、华北电力设计院及哈尔滨空调器厂对空冷系统国产华北电力设计院及哈尔滨空调器厂对空冷系统国产化进行了技术创新和技术攻关，取得了可喜的科研化进行了技术创新和技术攻关，取得了可喜的科研成果，形成了具有自主知识产权的设计技术，并将成果，形成了具有自主知识产权的设计技术，并将科研成果成功地应用于工程项目之中，通辽电厂将科研成果成功地应用于工程项目之中，通辽电厂将于于2006年投入运行。华能铜川电厂年投入运行。华能铜川电厂2600MW机机组也采用国产化直接空冷技术进行建设。这标志着组也采用国产化直接空冷技术进行建设。这标志着我国
9、空冷设计、制造、安装、调试和运行水平即将我国空冷设计、制造、安装、调试和运行水平即将迈上新的台阶。迈上新的台阶。142我国大容量直接空冷技术发展现状我国大容量直接空冷技术发展现状 就目前已经投运的空冷机组型式而言，基就目前已经投运的空冷机组型式而言，基本是亚临界机组，随着超临界机组设计、制本是亚临界机组，随着超临界机组设计、制造技术的掌握以及相关超临界机组的投入运造技术的掌握以及相关超临界机组的投入运行，超临界技术与空冷技术的结合已成为现行，超临界技术与空冷技术的结合已成为现实，目前有数个实，目前有数个600MW超临界空冷机组电超临界空冷机组电厂也在设计和建设当中厂也在设计和建设当中。1531
10、000MW超超临界直接空冷技术可行性超超临界直接空冷技术可行性3.1 锅炉锅炉汽轮机进汽量的差异汽轮机进汽量的差异,锅炉蒸发量略大。锅炉蒸发量略大。锅炉型式、炉膛容积热负荷、断面热负荷、燃烧器区域锅炉型式、炉膛容积热负荷、断面热负荷、燃烧器区域热负荷、燃烧器布置、水冷壁形式、受热面布置形式、热负荷、燃烧器布置、水冷壁形式、受热面布置形式、各受热面材料选择、锅炉启动系统的配置以及锅炉控制各受热面材料选择、锅炉启动系统的配置以及锅炉控制系统等选择与超超临界湿冷所配的锅炉是一致的。系统等选择与超超临界湿冷所配的锅炉是一致的。1631000MW超超临界直接空冷技术可行性超超临界直接空冷技术可行性3.2
11、 汽轮机汽轮机进口参数高，使其高中压缸具备湿冷进口参数高，使其高中压缸具备湿冷1000MW超超临界超超临界汽轮机高中压缸的基本特性。对于高中压缸而言，通过汽轮机高中压缸的基本特性。对于高中压缸而言，通过近几年超超临界机组技术的引进、消化和吸收，其设计近几年超超临界机组技术的引进、消化和吸收，其设计和制造技术均已基本成熟。和制造技术均已基本成熟。排汽背压高且随环境温度变化幅度大，而低压缸具备空排汽背压高且随环境温度变化幅度大，而低压缸具备空冷汽轮机低压缸的基本特性，可采用多个冷汽轮机低压缸的基本特性，可采用多个600MW空冷汽空冷汽轮机低压缸模块组合而成。轮机低压缸模块组合而成。将超超临界高中压
12、缸模块与空冷机组低压缸模块有机的将超超临界高中压缸模块与空冷机组低压缸模块有机的结合，对于通流面积、轴系的稳定性及末级叶片等关键结合，对于通流面积、轴系的稳定性及末级叶片等关键参数进行复核、计算和调整，在技术上满足相关规范的参数进行复核、计算和调整，在技术上满足相关规范的要求。要求。1731000MW超超临界直接空冷技术可行性超超临界直接空冷技术可行性东方汽轮机厂东方汽轮机厂1000MW超超临界湿冷汽轮机超超临界湿冷汽轮机用用1000MW超超临界湿冷汽轮机的高中压缸模块与超超临界湿冷汽轮机的高中压缸模块与600MW二缸二排汽空冷汽轮机的低压缸模块进行组合二缸二排汽空冷汽轮机的低压缸模块进行组合
13、单轴、一次中间再热、四缸四排汽型式单轴、一次中间再热、四缸四排汽型式高压缸高压缸II8级，中压缸级，中压缸26级，低压缸级，低压缸226级，末级，末级叶片级叶片762 mm。对于。对于1000MW超超临界空冷汽轮机可超超临界空冷汽轮机可选轴系稳定性、通流面积及末级叶片等应进行重新复核。选轴系稳定性、通流面积及末级叶片等应进行重新复核。1831000MW超超临界直接空冷技术可行性超超临界直接空冷技术可行性哈尔滨汽轮机厂哈尔滨汽轮机厂1000MW超超临界湿冷汽轮机超超临界湿冷汽轮机用用1000MW超超临界湿冷汽轮机的高中压缸模块与超超临界湿冷汽轮机的高中压缸模块与600MW二缸二排汽空冷汽轮机的低
14、压缸模块进行组合二缸二排汽空冷汽轮机的低压缸模块进行组合单轴、一次中间再热、四缸四排汽型式，单轴、一次中间再热、四缸四排汽型式，高压缸高压缸II9级，中压缸级，中压缸27级，低压缸级，低压缸226级，末级，末级叶片级叶片940mm（二缸二排汽）。对于轴系稳定性、通流（二缸二排汽）。对于轴系稳定性、通流面积及末级叶片等进行重新复核。面积及末级叶片等进行重新复核。1931000MW超超临界直接空冷技术可行性超超临界直接空冷技术可行性上海汽轮机厂上海汽轮机厂1000MW超超临界湿冷汽轮机超超临界湿冷汽轮机1000MW超超临界湿冷汽轮机的高中压缸模块与超超临界湿冷汽轮机的高中压缸模块与600MW二缸二
15、排汽空冷汽轮机的低压缸模块进行组合二缸二排汽空冷汽轮机的低压缸模块进行组合单轴、一次中间再热、四缸四排汽型式单轴、一次中间再热、四缸四排汽型式高压缸高压缸14级，中压缸级，中压缸213级，高中压缸采用西门子特级，高中压缸采用西门子特有的筒形结构，各缸之间采用单轴承支撑，低压缸有的筒形结构，各缸之间采用单轴承支撑，低压缸227级，末级叶片级，末级叶片665mm。轴系稳定性、通流面积及末级叶片等进行重新复核轴系稳定性、通流面积及末级叶片等进行重新复核2031000MW超超临界直接空冷技术可行性超超临界直接空冷技术可行性 1000 MW超超临界汽轮机高、中压缸 600MW两缸两排汽空冷低压缸 213
16、1000MW超超临界直接空冷技术可行性超超临界直接空冷技术可行性末级叶片系列，末级叶片系列，东方汽轮机厂东方汽轮机厂863mm和和762mm；哈尔滨汽轮机厂哈尔滨汽轮机厂620mm、680mm、780mm、940mm；上海汽轮机厂上海汽轮机厂910mm，720mm和和665mm。除此之外，超超临界空冷汽轮机在材料选择、除此之外，超超临界空冷汽轮机在材料选择、防固体颗粒侵蚀、防止蒸汽激振等方面采用的防固体颗粒侵蚀、防止蒸汽激振等方面采用的原则和措施与超超临界湿冷汽轮机是一样的。原则和措施与超超临界湿冷汽轮机是一样的。2231000MW超超临界直接空冷技术可行性超超临界直接空冷技术可行性3.3 空
17、冷系统空冷系统超临界机组空冷系统与亚临界机组空冷系统的优化、选超临界机组空冷系统与亚临界机组空冷系统的优化、选择和配置计算方法是相同的。择和配置计算方法是相同的。散热面积散热面积 210240万万m2 冷却段数冷却段数 8084段段排列排列 12列列7行行 10列列8行行 9列列9行行 8列列10行行平台高度平台高度 50米。米。9列列9行和行和8列列10行需要进行环境风影响及风机群效行需要进行环境风影响及风机群效应等方面的研究。应等方面的研究。2331000MW超超临界直接空冷技术可行性超超临界直接空冷技术可行性3.4 给水系统配置给水系统配置对于气象条件的敏感性对于气象条件的敏感性电动给水
18、泵电动给水泵给水泵轴功率将达到约给水泵轴功率将达到约40000kW左右，必须要左右，必须要考虑大容量电机及液力耦合器调节范围的因素。考虑大容量电机及液力耦合器调节范围的因素。汽动给水泵汽动给水泵给水泵汽轮机循环冷却水的冷却方式，应保证给给水泵汽轮机循环冷却水的冷却方式，应保证给水泵汽轮机应有比较稳定的背压。水泵汽轮机应有比较稳定的背压。2431000MW超超临界直接空冷技术可行性超超临界直接空冷技术可行性3.5 凝结水精处理系统凝结水精处理系统超超临界机组汽水品质要求高，对凝结水进行除铁和阴超超临界机组汽水品质要求高，对凝结水进行除铁和阴阳离子交换精处理。阳离子交换精处理。空冷系统庞大，汽水空
19、间较大，使得凝结水中铁离子含空冷系统庞大，汽水空间较大，使得凝结水中铁离子含量较高。量较高。夏季气温较高，凝结水的温度也较高，将对精处理系统夏季气温较高，凝结水的温度也较高，将对精处理系统中阴树脂的运行将产生不利的影响中阴树脂的运行将产生不利的影响精处理系统的选择精处理系统的选择按照阴树脂最高运行温度设置汽轮机最高运行背压按照阴树脂最高运行温度设置汽轮机最高运行背压2531000MW超超临界直接空冷技术可行性超超临界直接空冷技术可行性3.6 空冷装置的布置协调问题及土建结构问题空冷装置的布置协调问题及土建结构问题空冷凝汽器纵向长度与主厂房长度的协调，空冷凝汽器纵向长度与主厂房长度的协调，230
20、0MW主厂房长度约为主厂房长度约为155m，空冷凝汽器占地为，空冷凝汽器占地为155（L）m50（W）；）；2600MW主厂房长度约为主厂房长度约为170-195m，空冷凝汽器占地为，空冷凝汽器占地为181.5（L）84（W）m2300MW和和2600MW机组主厂房长度与空冷凝汽器的布置基本机组主厂房长度与空冷凝汽器的布置基本上是协调一致的。上是协调一致的。21000MW主厂房长度约为主厂房长度约为185210m，而空冷凝汽器占地为，而空冷凝汽器占地为283（L）82m（W）（）（12列列7行）或行）或220（L）108（W）m（9列列9行）或行）或245（L）96（W）m（10列列8行）或行
21、）或195（L）120（W）m（8列列10行），行），协调好主厂房与空冷凝汽器之间的布置协调好主厂房与空冷凝汽器之间的布置2631000MW超超临界直接空冷技术可行性超超临界直接空冷技术可行性3.6 空冷装置的布置协调问题及土建结构问题空冷装置的布置协调问题及土建结构问题 在土建结构方面，对于不同在土建结构方面，对于不同 的布置形式，需要对空冷支的布置形式，需要对空冷支 架的结构形式及在不同荷载架的结构形式及在不同荷载 下的受力、振型、结构频率、下的受力、振型、结构频率、变形、轴压比的特点和规律变形、轴压比的特点和规律 以及柱顶节点的选用原则等以及柱顶节点的选用原则等 方面的问题进行进一步计算
22、和实验验证。方面的问题进行进一步计算和实验验证。2731000MW超超临界直接空冷技术可行性超超临界直接空冷技术可行性3.7 排汽管道排汽管道排汽管道，排汽管道，每根管道的直径每根管道的直径6000mm左右，蒸汽的均匀流动特左右，蒸汽的均匀流动特性需要研究。性需要研究。排汽管道排汽管道每根管道直径约每根管道直径约8000mm，管道的加固形式、管道在不，管道的加固形式、管道在不同的布置形式和不同荷载组合下的应力分布状况以及管同的布置形式和不同荷载组合下的应力分布状况以及管道内流体特性状况等问题需要计算和验证。道内流体特性状况等问题需要计算和验证。2841000MW超超临界直接空冷经济性超超临界直
23、接空冷经济性4.1 汽轮机热耗 当汽轮机设计背压为15kPa时，不同型式空冷机组热耗值如下：亚临界空冷亚临界空冷超临界空冷超临界空冷超超临界空冷超超临界空冷热耗热耗 KJ/kWh KJ/kWh806580657760776075807580比率比率0 0-3.7%-3.7%-6%-6%2941000MW超超临界直接空冷经济性超超临界直接空冷经济性4.2 发电标准煤耗 若锅炉效率按93，管道效率98，年利用小时数按5500小时，标煤价格按照350元计算，对于21000MW超超临界空冷机组和3660MW超临界空冷机组，其发电标准煤耗分别计算如下：2 21000MW1000MW超超超超临界空冷机组临
24、界空冷机组3 3660MW660MW超临超临界空冷机组界空冷机组3 3660MW660MW亚临亚临界空冷机组界空冷机组发电标准煤耗（发电标准煤耗（g/Kwhg/Kwh）283.8283.8290.5290.5302302年标煤耗（万吨）年标煤耗（万吨）312312320320332332年标煤耗差（万吨）年标煤耗差（万吨）8 80 01212年节约标煤费用（万元）年节约标煤费用（万元）150015000 0435043503041000MW超超临界直接空冷经济性超超临界直接空冷经济性4.3 同容量投资比较同容量投资比较 21000MW超超临界空冷机超超临界空冷机 组投资比组投资比3660MW超
25、临界空冷超临界空冷 机组的投资高机组的投资高31000万元。万元。4.4 含税上网电价含税上网电价 21000MW超超临界空冷机组含税上网电价有可超超临界空冷机组含税上网电价有可能比能比3660MW超临界空冷机组的含税上网电价低。超临界空冷机组的含税上网电价低。315结论及建议结论及建议5.1 技术可行性技术可行性 我 国我 国 1 0 0 0 M W 超 超 临 界 机 组 技 术 和超 超 临 界 机 组 技 术 和600MW亚临界二缸二排汽空冷机组技术已经亚临界二缸二排汽空冷机组技术已经基本成熟，基本成熟，1000MW超超临界机组已经投入运超超临界机组已经投入运行，行，600MW超临界二
26、缸二排汽空冷机组以设超临界二缸二排汽空冷机组以设计完毕。采用计完毕。采用1000MW超超临界湿冷汽轮机的超超临界湿冷汽轮机的高中压缸模块与高中压缸模块与600MW二缸二排汽空冷汽轮二缸二排汽空冷汽轮机的低压缸模块进行组合形成四缸四排汽的机的低压缸模块进行组合形成四缸四排汽的1000MW超超临界空冷机组，在技术上是可行超超临界空冷机组，在技术上是可行的。的。325结论及建议结论及建议5.2 技术关注点技术关注点 超超临界空冷机组具有进口参数高，排汽背压高且随环超超临界空冷机组具有进口参数高，排汽背压高且随环境温度变化幅度大等特点，需关注：境温度变化幅度大等特点，需关注：n 汽轮机本体（通流面积、
27、轴系稳定性等）汽轮机本体（通流面积、轴系稳定性等）n 外部系统的配置和选择（给水泵、精处理等）外部系统的配置和选择（给水泵、精处理等）n 空冷系统（空气动力特性、汽轮机排汽管道的应力状况、排空冷系统（空气动力特性、汽轮机排汽管道的应力状况、排汽管道内蒸汽的动力特性、不同布置形式下的环境风影响和汽管道内蒸汽的动力特性、不同布置形式下的环境风影响和风机群效应等）风机群效应等）n 空冷支架结构（形式、受力、振型、频率、变形、轴压比等）空冷支架结构（形式、受力、振型、频率、变形、轴压比等）335结论及建议结论及建议5.3 经济性经济性n 1000MW超超临界空冷机组比超超临界空冷机组比1000MW超临
28、界空超临界空冷机组发电标准煤耗低冷机组发电标准煤耗低7g/kWh。二台。二台1000MW超超临界空冷机组比超临界空冷机组年节约标准煤超超临界空冷机组比超临界空冷机组年节约标准煤约约80000 吨（年利用小时数按吨（年利用小时数按5500小时），小时），n 投资高约投资高约31000万元（万元（2005年价格水平）。年价格水平）。n 在同样的评价因素下以及一定的标准煤价格下，在同样的评价因素下以及一定的标准煤价格下，21000MW超超临界空冷机组含税上网电价有可超超临界空冷机组含税上网电价有可能比能比3660MW超临界空冷机组的含税上网电价低。超临界空冷机组的含税上网电价低。345结论及建议结论
29、及建议5.4 机组型式选择机组型式选择 在缺水的地区采用空冷机组是一种较好的技在缺水的地区采用空冷机组是一种较好的技术方案，至于是选用亚临界空冷、超临界空冷还术方案，至于是选用亚临界空冷、超临界空冷还是选用超超临界空冷机组，应结合当地的煤价水是选用超超临界空冷机组，应结合当地的煤价水平、工程造价水平、电价水平以及环保要求等诸平、工程造价水平、电价水平以及环保要求等诸多因素进行科学地评价后确定。多因素进行科学地评价后确定。3535汇报到此结束谢谢各位专家36此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢
