1000MW超超临界空冷机组介绍.ppt

111000MW超超临界直接空冷机组可行性与经济性探讨朱军西北电力设计院，西安7100322个人简介朱军，男，陕西杨陵人，1986年7月毕业于西安交通大学电厂热能动力专业，多年从事火力发电厂设计工作，参加、主持了华能沁北电厂（２×600ＭＷ）超临界机组工程、华电邹县电厂四期（２×1000ＭＷ）超超临界机组工程等数十个大型火力发电厂的设计工作。曾任西北电力设计院设计总工程师、副总工程师。现任西北电力设计院总工程师，高级工程师(教授级)。tel:[phone]email:zhujunnwepdi3引言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(2019—2020)》《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》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。中国资源特点“贫油少气多煤”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，4引言超超临界机组技术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大型空冷机组技术火力发电厂颇为有效的一项节水技术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，在节约用水的同时节约燃料，这是我们需要研究和考虑的问题。51．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。主汽压力35—40MPa，蒸汽温度将提高到700℃／720℃，机组的供电效率将达到50％—55％。61．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。华能玉环电厂2×1000MW超超临界机组及华电国际邹县发电厂四期工程2×1000MW超超临界机组已经投入商业运行。7河南华能沁北电厂8华能玉环电厂9华电邹县电厂四期工程101．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，并成为缺水地区电厂建设和发展的一个方向。112．我国大容量直接空冷技术发展现状2.1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1978年美国怀俄达克电厂360MW直接空冷机组投运1987年，南非马丁巴电厂6×665MW直接空冷机组投运1988年，南非肯达尔电厂6×686MW间接空冷机组投运122．我国大容量直接空冷技术发展现状南非马丁巴电厂6×665MW直接空冷机组132．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300MW和600MW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，标志着我国亚临界空冷汽轮机设计制造技术已经成熟。142．我国大容量直接空冷技术发展现状2.3空冷系统2019年，中国电力工程顾问集团公司依托中电投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，并将科研成果成功地应用于工程项目之中，通辽电厂将于2019年投入运行。华能铜川电厂2×600MW机组也采用国产化直接空冷技术进行建设。这标志着我国空冷设计、制造、安装、调试和运行水平即将迈上新的台阶。152．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行，超临界技术与空冷技术的结合已成为现实，目前有数个600MW超临界空冷机组电厂也在设计和建设当中。163．1000MW超超临界直接空冷技术可行性3.1锅炉汽轮机进汽量的差异,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系统等选择与超超临界湿冷所配的锅炉是一致的。173．1000MW超超临界直接空冷技术可行性3.2汽轮机进口参数高，使其高中压缸具备湿冷1000MW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。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600MW空冷汽轮机低压缸模块组合而成。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参数进行复核、计算和调整，在技术上满足相关规范的要求。183．1000MW超超临界直接空冷技术可行性东方汽轮机厂1000MW超超临界湿冷汽轮机用1000MW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单轴、一次中间再热、四缸四排汽型式高压缸II＋8级，中压缸2×6级，低压缸2×2×6级，末级叶片762mm。对于1000MW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。193．1000MW超超临界直接空冷技术可行性哈尔滨汽轮机厂1000MW超超临界湿冷汽轮机用1000MW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单轴、一次中间再热、四缸四排汽型式，高压缸II＋9级，中压缸2×7级，低压缸2×2×6级，末级叶片940mm（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。203．1000MW超超临界直接空冷技术可行性上海汽轮机厂1000MW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600MW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、四缸四排汽型式高压缸14级，中压缸2×13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2×2×7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213．1000MW超超临界直接空冷技术可行性1000MW超超临界汽轮机高、中压缸＋600MW两缸两排汽空冷低压缸223．1000MW超超临界直接空冷技术可行性末级叶片系列，东方汽轮机厂863mm和762mm；哈尔滨汽轮机厂620mm、680mm、780mm、940mm；上海汽轮机厂910mm，720mm和665mm。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原则和措施与超超临界湿冷汽轮机是一样的。233．1000MW超超临界直接空冷技术可行性3.3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、选择和配置计算方法是相同的。散热面积210－240万m2冷却段数80－84段排列12列×7行10列×8行9列×9行8列×10行平台高度50米。9列×9行和8列×10行需要进行环境风影响及风机群效应等方面的研究。243．1000MW超超临界直接空冷技术可行性3.4给水系统配置对于气象条件的敏感性电动给水泵给水泵轴功率将达到约40000kW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。汽动给水泵给水泵汽轮机循环冷却水的冷却方式，应保证给水泵汽轮机应有比较稳定的背压。253．1000MW超超临界直接空冷技术可行性3.5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阳离子交换精处理。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。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263．1000MW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凝汽器纵向长度与主厂房长度的协调，2×300MW主厂房长度约为155m，空冷凝汽器占地为155（L）m×50（W）；2×600MW主厂房长度约为170-195m，空冷凝汽器占地为181.5（L）×84（W）m2×300MW和2×600MW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。2×1000MW主厂房长度约为185—210m，而空冷凝汽器占地为283（L）×82m（W）（12列×7行）或220（L）×108（W）m（9列×9行）或245（L）×96（W）m（10列×8行）或195（L）×120（W）m（8列×10行），协调好主厂房与空冷凝汽器之间的布置273．1000MW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在土建结构方面，对于不同的布置形式，需要对空冷支架的结构形式及在不同荷载下的受力、振型、结构频率、变形、轴压比的特点和规律以及柱顶节点的选用原则等方面的问题进行进一步计算和实验验证。283．1000MW超超临界直接空冷技术可行性3.7排汽管道４排汽管道，每根管道的直径6000mm左右，蒸汽的均匀流动特性需要研究。２排汽管道每根管道直径约8000mm，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道内流体特性状况等问题需要计算和验证。294．1000MW超超临界直接空冷经济性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：亚临界空冷超临界空冷超超临界空冷热耗KJ/kWh～8065～7760～7580比率0-3.7%-6%304．1000MW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2×1000MW超超临界空冷机组和3×660MW超临界空冷机组，其发电标准煤耗分别计算如下：2×1000MW超超临界空冷机组3×660MW超临界空冷机组3×660MW亚临界空冷机组发电标准煤耗（g/Kwh）283.8290.5302年标煤耗（万吨）312320332年标煤耗差（万吨）－8012年节约标煤费用（万元）－150004350314．1000MW超超临界直接空冷经济性4.3同容量投资比较2×1000MW超超临界空冷机组投资比3×660MW超临界空冷机组的投资高31000万元。4.4含税上网电价2×1000MW超超临界空冷机组含税上网电价有可能比3×660MW超临界空冷机组的含税上网电价低。325．结论及建议5.1技术可行性我国1000MW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基本成熟，1000MW超超临界机组已经投入运行，600MW超临界二缸二排汽空冷机组以设计完毕。采用1000MW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形成四缸四排汽的1000MW超超临界空冷机组，在技术上是可行的。335．结论及建议5.2技术关注点超超临界空冷机组具有进口参数高，排汽背压高且随环境温度变化幅度大等特点，需关注：汽轮机本体（通流面积、轴系稳定性等）外部系统的配置和选择（给水泵、精处理等）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风机群效应等）空冷支架结构（形式、受力、振型、频率、变形、轴压比等）345．结论及建议5.3经济性1000MW超超临界空冷机组比1000MW超临界空冷机组发电标准煤耗低7g/kWh。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约80000吨（年利用小时数按5500小时），投资高约31000万元（2019年价格水平）。在同样的评价因素下以及一定的标准煤价格下，2×1000MW超超临界空冷机组含税上网电价有可能比3×660MW超临界空冷机组的含税上网电价低。355．结论及建