一種超超臨界二次再熱汽輪機組的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種超超臨界二次再熱汽輪機組，所述汽輪機組包括依次裝配在轉(zhuǎn)子上的第一軸承箱、超高壓-高壓缸、第二軸承箱、中壓缸、第三軸承箱、第一低壓缸、第四軸承箱、第二低壓缸和盤車箱，該汽輪機組的容量為1000～1300MW；所述超高壓-高壓缸為合缸結(jié)構，超高壓部分的蒸汽入口壓力為30～35MPa、溫度為600℃，高壓部分的一次再熱蒸汽入口壓力為10MPa、溫度為610～630℃；所述中壓缸、第一低壓缸和第二低壓缸分別為雙分流結(jié)構，中壓缸通過聯(lián)通管分別向第一低壓缸和第二低壓缸提供蒸汽，中壓缸的二次再熱蒸汽入口壓力為2.8MPa、溫度為610～630℃。本發(fā)明具有大容量、高參數(shù)、占地空間小、投資成本低、運行穩(wěn)定可靠、節(jié)能降耗、經(jīng)濟效益顯著等特點。
【專利說明】一種超超臨界二次再熱汽輪機組
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及汽輪機組，具體是一種超超臨界二次再熱汽輪機組。
【背景技術】
[0002]我國電力生產(chǎn)以煤電為主，并且這種局面也將長期存在。采用先進技術提高燃煤機組的效率，實現(xiàn)節(jié)能降耗，減少環(huán)境污染一直是我國電力工業(yè)發(fā)展的重要和緊迫任務。二次中間再熱的超超臨界汽輪機組指的是主蒸汽壓力達到25.0MPa以上，主蒸汽溫度或/和再熱蒸汽溫度為580°C及以上的超超臨界汽輪機組，其相對一次中間再熱超超臨界汽輪機組而言，效率可相對提高1.5%左右，經(jīng)濟效益顯著，發(fā)展二次中間再熱的超超臨界汽輪機組是優(yōu)化火電結(jié)構、降低能耗和控制環(huán)境污染的技術發(fā)展方向。
[0003]目前，我國還沒有二次中間再熱的超超臨界汽輪機組，國外二次中間再熱的超超臨界汽輪機組也僅數(shù)十臺，這些機組始建于上世紀70?90年代，機組容量在700MW以下，一次、二次中間再熱蒸汽的溫度低于580°C，其存在的問題在于:
1.機組的容量和蒸汽參數(shù)等很低，導致能耗很高，發(fā)電效率偏低，嚴重污染了環(huán)境，經(jīng)濟效益差；
2.考慮到汽缸成型結(jié)構、成型材料、制造成本及運行參數(shù)等因素，機組的超壓缸和高壓缸為分體結(jié)構，整個機組的結(jié)構松散，體積龐大，導致機組的占地空間很大，發(fā)電廠的工程建設造價很高；
3.提高機組熱經(jīng)濟性(即提高工質(zhì)在鍋爐內(nèi)吸熱過程的平均溫度)的回熱抽汽系統(tǒng)為8級，其雖節(jié)約了設備投資，但在一定程度上犧牲了熱效率，這不僅增大了能耗和環(huán)境污染，而且還影響了機組的發(fā)電量；
4.鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量(即BMCR)采用100%旁路容量，不僅系統(tǒng)復雜、投資成本高，而且不能控制鍋爐內(nèi)的壓力和流量分配，超高壓、高壓和中壓的排汽溫度在低負荷時會超溫運行，能夠適應的工況有限。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于:針對上述現(xiàn)有二次中間再熱的超超臨界汽輪機組的不足，提供一種大容量、高參數(shù)、占地空間小、投資成本低、運行穩(wěn)定可靠、節(jié)能降耗、經(jīng)濟效益顯著的超超臨界二次再熱汽輪機組。
[0005]本發(fā)明采用的技術方案是:一種超超臨界二次再熱汽輪機組，所述汽輪機組包括依次裝配在轉(zhuǎn)子上的第一軸承箱、超高壓-高壓缸、第二軸承箱、中壓缸、第三軸承箱、第一低壓缸、第四軸承箱、第二低壓缸和盤車箱，該汽輪機組的容量為1000?1300MW ;所述超高壓-高壓缸為合缸結(jié)構，超高壓部分的蒸汽入口壓力為30?35MPa、溫度為600°C，高壓部分的一次再熱蒸汽入口壓力為lOMPa、溫度為610?630°C;所述中壓缸、第一低壓缸和第二低壓缸分別為雙分流結(jié)構，中壓缸通過聯(lián)通管分別向第一低壓缸和第二低壓缸提供蒸汽，中壓缸的二次再熱蒸汽入口壓力為2.8MPa、溫度為610?630°C。[0006]進一步的，所述超高壓-高壓缸的內(nèi)缸和外缸之間的夾層主要由定位環(huán)、隔熱板分隔為第一高溫腔室、第二高溫腔室和中溫腔室；所述第一高溫腔室對應在超高壓部分的蒸汽入口處，其內(nèi)蒸汽為進汽漏汽，蒸汽溫度為530?550°C ;所述第二高溫腔室對應在高壓部分的蒸汽入口處，其內(nèi)蒸汽為高壓部分第三級后抽汽，蒸汽溫度為500?520°C ;所述中溫腔室對應在超高壓部分的排汽處，其內(nèi)蒸汽為汽封漏汽，蒸汽溫度為420?440°C。
[0007]再進一步的，所述內(nèi)缸的外壁上設有金屬隔熱罩，該隔熱罩的內(nèi)壁面設有導熱系數(shù)低于0.03ff/m.k的隔熱保溫層。
[0008]進一步的，所述汽輪機組采用10級回熱抽汽系統(tǒng)，其中，第I級抽汽對應在超高壓部分的排汽處，第2級抽汽對應在高壓部分的第二級后，第3級抽汽對應在高壓部分的第三級后，第4級抽汽對應在中壓缸的第三級后，第5級抽汽對應在中壓缸的第五級后，第6級抽汽對應在中壓缸的排汽處，第7、8、9、10級抽汽分別裝在低壓缸內(nèi)。
[0009]進一步的，所述汽輪機組設置有50%BMCR三級串連旁路，這三級串連旁路依次為超高壓部分旁路、高壓部分旁路和中壓部分旁路，超高壓部分旁路上設有超高壓旁路閥，高壓部分旁路上設有高壓旁路閥，中壓部分旁路上設有中壓旁路閥。
[0010]再進一步的，所述高壓部分旁路和中壓部分旁路的整定壓力分別為2.5MPa和
0.8MPa。
[0011]進一步的，所述超高壓-高壓缸和中壓缸聯(lián)合啟動時，超高壓-高壓缸的超高壓部分與高壓部分的調(diào)節(jié)閥開度比為1:3，超高壓-高壓缸的超高壓部分與中壓缸的調(diào)節(jié)閥開度比為1:3。
[0012]本發(fā)明的有益效果是:
1.上述機組在不影響機組安全可靠性和運行效果的前提下，將超高壓部分和高壓缸部分設計成合缸結(jié)構，使機組的結(jié)構緊湊，長度大幅縮短，其外形尺寸與同功率等級的一次再熱超超臨界汽輪機組相當，進而大幅減小了占地空間，使發(fā)電廠的工程建設造價大幅降低；在其結(jié)構基礎上通過對其容量和參數(shù)進行優(yōu)化調(diào)整，使其形成大容量、高參數(shù)的汽輪機組，從而節(jié)能降耗，增加發(fā)電量，減少環(huán)境污染，大幅提高發(fā)電廠的經(jīng)濟效益；
2.超高壓-高壓缸的結(jié)構設計形成了不同溫度區(qū)，有效控制了內(nèi)缸內(nèi)、外壁的溫差，并使外缸的溫度不超限，減少、甚至杜絕汽缸變形，運行穩(wěn)定，安全可靠；況且隔熱罩結(jié)構的設計，進一步有效強化了前述效果；
3.綜合熱效率、投資成本等因素，將提高機組熱經(jīng)濟性的回熱抽汽系統(tǒng)優(yōu)化為10級，使機組的熱效率、抽汽級數(shù)和投資成本形成一個最佳組合，進而大幅提高機組的熱效率，與8級回熱抽汽系統(tǒng)相比，本申請的熱效率相對提高了 24KJ/kw *h，節(jié)能環(huán)保，經(jīng)濟效果顯著；
4.鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量(即BMCR)采用50%容量的三級串連旁路，不僅系統(tǒng)簡單、投資成本低，而且能夠有效提升蒸汽溫度達到?jīng)_轉(zhuǎn)參數(shù)，并帶走固體顆粒，減少固體顆粒對機組噴嘴、動葉等造成的侵蝕；還能與機組的調(diào)節(jié)閥并聯(lián)運行，分別對鍋爐的過熱器、一次再熱器、二次再熱器內(nèi)的壓力和流量實現(xiàn)可靠分配，從而保護鍋爐不干燒，超高壓、高壓和中壓的排汽溫度在低負荷時不超溫運行，能夠適應各種工況。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的說明。[0014]圖1是本發(fā)明的一種結(jié)構示意圖。
[0015]圖2是圖1中超高壓-高壓缸的一種結(jié)構示意圖。
[0016]圖3是本發(fā)明的旁路系統(tǒng)示意圖。
[0017]圖中代號含義:I一第一軸承箱；2—超高壓-高壓缸；2_1—超高壓部分；2_2—高壓部分；2_3—內(nèi)缸；2_4—外缸；2_5—隔熱罩；2_6—第一聞溫腔室；2_7—第二聞溫腔室；2-8—中溫腔室；3—第二軸承箱；4一中壓缸；5—第三軸承箱；6—第一低壓缸；7—第四軸承箱；8—第二低壓缸；9一盤車箱；10—聯(lián)通管；11-1 一鍋爐；11-2—一次再熱器；11-3—二次再熱器；12_1—超聞壓部分芳路；12_2—超聞壓芳路閥；13_1—聞壓部分芳路；13_2—高壓旁路閥；14-1 一中壓部分旁路；14-2—中壓旁路閥；15—轉(zhuǎn)子。
【具體實施方式】
[0018]參見圖1、圖2和圖3:本發(fā)明共有45級壓力級，其容量為1000?1300麗。本發(fā)明包括依次裝配在轉(zhuǎn)子15上的第一軸承箱1、超高壓-高壓缸2、第二軸承箱3、中壓缸4、第三軸承箱5、第一低壓缸6、第四軸承箱7、第二低壓缸8和盤車箱9。超高壓-高壓缸2的超高壓部分2-1壓力級為6級，超高壓-高壓缸2的高壓部分2-2壓力級為5級，中壓缸4壓力級為2X7=14級，第一低壓缸6壓力級為2X5=10級，第二低壓缸8壓力級亦為2X5=10級。
[0019]其中，超高壓-高壓缸2為合缸結(jié)構。超高壓-高壓缸2的內(nèi)缸2-3和外缸2-4之間的夾層主要由定位環(huán)、隔熱板分隔為第一高溫腔室2-6、第二高溫腔室2-7和中溫腔室2-8 ;第一高溫腔室2-6對應在超高壓部分2-1的蒸汽入口處，其內(nèi)蒸汽為進汽漏汽，蒸汽溫度為530?550°C，例如540°C ;第二高溫腔室2_7對應在高壓部分2_2的蒸汽入口處，其內(nèi)蒸汽為高壓部分2-2第三級后抽汽，蒸汽溫度為500?520°C，例如510°C ;中溫腔室2-8對應在超高壓部分2-1的排汽處，其內(nèi)蒸汽為汽封漏汽，蒸汽溫度為420?440°C，例如430°C。通過在超高壓-高壓缸2的內(nèi)缸2-3和外缸2-4夾層的不同區(qū)域內(nèi)引入不同溫度的蒸汽，使與內(nèi)缸2-3的內(nèi)壁軸向溫度形成梯度對應，縮小內(nèi)缸2-3的內(nèi)、外壁溫差。為了進一步縮小內(nèi)缸2-3的內(nèi)、外壁溫差，控制外缸2-4的內(nèi)壁溫度不超限，在第一高溫腔室2-6和第二高溫腔室2-7內(nèi)的內(nèi)缸2-3外壁上分別設有金屬隔熱罩2-5，該隔熱罩2_5的內(nèi)壁面噴涂有隔熱保溫涂料，形成隔熱保溫層，隔熱保溫層的厚度約為2mm，其導熱系數(shù)低于
0.03ff/m.k ;通過隔熱罩2-5阻止內(nèi)缸2-3的熱量損失，達到提升隔熱罩2_5的罩內(nèi)輻射溫度，減少內(nèi)缸2-3的內(nèi)、外壁溫差的作用，同時阻擋內(nèi)缸2-3熱量向隔熱罩2-5的罩外輻射，控制外缸2-4的內(nèi)壁溫度不超限。超高壓-高壓缸2的超高壓部分2-1的蒸汽入口壓力為30?35MPa，溫度為600°C，經(jīng)超高壓部分2_1做功的蒸汽從排汽口通過管道排入鍋爐11_1內(nèi)的一次再熱器11-2內(nèi)進行加熱，加熱后形成一次再熱蒸汽，該一次再熱器蒸汽通過管道輸送至超高壓-高壓缸2的高壓部分2-2進汽口 ；超高壓-高壓缸2的高壓部分2-2的一次再熱蒸汽入口壓力為lOMPa，溫度為610?630°C，經(jīng)高壓部分2_2做功的蒸汽從排汽口通過管道排至鍋爐11-1內(nèi)的二次再熱器11-3內(nèi)進行加熱，加熱后形成二次再熱蒸汽，該二次再熱蒸汽通過管道輸送至中壓缸4的進汽口。
[0020]中壓缸4、第一低壓缸6和第二低壓缸8分別為雙分流結(jié)構，中壓缸4通過聯(lián)通管10分別向第一低壓缸6和第二低壓缸8提供蒸汽。中壓缸4的二次再熱蒸汽入口壓力為2.8MPa，溫度為 610 ~630。。。
[0021]上述超高壓-高壓缸2的超高壓部分2-1和高壓部分2-2分別設有主汽調(diào)節(jié)閥，它們的進汽分別由對應的主汽調(diào)節(jié)閥控制，中壓缸4亦設有主汽調(diào)節(jié)閥，中壓缸4的進汽由它的主汽調(diào)節(jié)閥控制。當超高壓-高壓缸2和中壓缸4聯(lián)合啟動時，超高壓-高壓缸2的超高壓部分2-1與高壓部分2-2的調(diào)節(jié)閥開度比為1:3，超高壓-高壓缸2的超高壓部分2-1與中壓缸4的調(diào)節(jié)閥開度比亦為1:3。
[0022]本發(fā)明采用10級回熱抽汽系統(tǒng)。其中，第I級抽汽對應在超高壓-高壓缸2的超高壓部分2-1的排汽處；第2級抽汽對應在超高壓-高壓缸2的高壓部分2-2的第二級后；第3級抽汽對應在超高壓-高壓缸2的高壓部分2-2的第三級后；第4級抽汽對應在中壓缸4的第三級后?’第5級抽汽對應在中壓缸4的第五級后；第6級抽汽對應在中壓缸4的排汽處；第7、8級抽汽分別裝在第一低壓缸6內(nèi)，第9、10級抽汽分別裝在第二低壓缸8內(nèi)。本發(fā)明之所以選擇10級回熱抽汽系統(tǒng)是基于下述綜合考慮:由于二次再熱超超臨界汽輪機組的主蒸汽壓力及超高壓缸的排汽壓力高，使汽輪機組的給水溫度高于一次再熱超超臨界汽輪機組；通常超超臨界一次再熱機組的給水溫度在290°C左右，超超臨界二次再熱機組的給水溫度在320°C左右，目前國內(nèi)超超臨界機一次再熱機組的回熱抽汽級數(shù)為8級，與亞臨界機組相同，這樣配置雖然節(jié)約了設備投資，但在一定程度上犧牲了熱效率，二次再熱超超臨界汽輪機組給水溫度提高約30°C左右，適當增加回熱抽汽級數(shù)是必要的；在給水溫度一定的條件下，回熱抽汽系統(tǒng)的效率、級數(shù)、投資成本有一個最佳組合，一般情況下，增加回熱抽汽級數(shù)可以提高循環(huán)熱效率，但每增加一級回熱抽汽得到的收益隨著回熱級數(shù)的增加呈下降趨勢，同時過多的回熱抽汽級數(shù)會增加設備投資和布置上的困難；基于此，針對本發(fā)明的容量及蒸汽參數(shù)對不同回熱抽汽方案通過對比計算、優(yōu)化分析后，得到不同回熱抽汽的收益，具體回熱抽汽級數(shù)及收益見表1，通過表1可以清楚的看出，本發(fā)明所選擇的10級回熱抽汽級數(shù)是合理的。
[0023]表1回熱抽汽級數(shù)及收益
【權利要求】
1.一種超超臨界二次再熱汽輪機組，其特征在于，所述汽輪機組包括依次裝配在轉(zhuǎn)子(15)上的第一軸承箱(I)、超高壓-高壓缸(2)、第二軸承箱(3)、中壓缸(4)、第三軸承箱(5)、第一低壓缸(6)、第四軸承箱(7)、第二低壓缸(8)和盤車箱(9)，該汽輪機組的容量為1000?1300MW ;所述超高壓-高壓缸(2)為合缸結(jié)構，超高壓部分的蒸汽入口壓力為30?35MPa、溫度為600°C，高壓部分的一次再熱蒸汽入口壓力為lOMPa、溫度為610?630°C ;所述中壓缸(4)、第一低壓缸(6)和第二低壓缸(8)分別為雙分流結(jié)構，中壓缸(4)通過聯(lián)通管(10)分別向第一低壓缸(6)和第二低壓缸(8)提供蒸汽，中壓缸(4)的二次再熱蒸汽入口壓力為2.8MPa、溫度為610?630°C。
2.根據(jù)權利要求1所述超超臨界二次再熱汽輪機組，其特征在于:所述超高壓-高壓缸(2)的內(nèi)缸(2-3)和外缸(2-4)之間的夾層主要由定位環(huán)、隔熱板分隔為第一高溫腔室(2-6)、第二高溫腔室(2-7)和中溫腔室(2-8);所述第一高溫腔室(2-6)對應在超高壓部分的蒸汽入口處，其內(nèi)蒸汽為進汽漏汽，蒸汽溫度為530?550°C;所述第二高溫腔室(2-7)對應在高壓部分的蒸汽入口處，其內(nèi)蒸汽為高壓部分第三級后抽汽，蒸汽溫度為500?520°C ；所述中溫腔室(2-8)對應在超高壓部分的排汽處，其內(nèi)蒸汽為汽封漏汽，蒸汽溫度為420?440。。。
3.根據(jù)權利要求2所述超超臨界二次再熱汽輪機組，其特征在于:所述內(nèi)缸(2-3)的外壁上設有金屬隔熱罩(2-5)，該隔熱罩(2-5)的內(nèi)壁面設有導熱系數(shù)低于0.03ff/m.k的隔熱保溫層。
4.根據(jù)權利要求1、2或3所述超超臨界二次再熱汽輪機組，其特征在于:所述汽輪機組采用10級回熱抽汽系統(tǒng)，其中，第I級抽汽對應在超高壓部分的排汽處，第2級抽汽對應在高壓部分的第二級后，第3級抽汽對應在高壓部分的第三級后，第4級抽汽對應在中壓缸的第三級后，第5級抽汽對應在中壓缸的第五級后，第6級抽汽對應在中壓缸的排汽處，第7、8、9、10級抽汽分別裝在低壓缸內(nèi)。
5.根據(jù)權利要求1、2或3所述超超臨界二次再熱汽輪機組，其特征在于:所述汽輪機組設置有50%BMCR三級串連旁路，這三級串連旁路依次為超高壓部分旁路(12-1 )、高壓部分旁路(13-1)和中壓部分旁路(14-1)，超高壓部分旁路(12-1)上設有超高壓旁路閥(12-2)，高壓部分旁路(13-1)上設有高壓旁路閥(13-2)，中壓部分旁路(14-1)上設有中壓旁路閥(14-2)。
6.根據(jù)權利要求5所述超超臨界二次再熱汽輪機組，其特征在于:所述高壓部分旁路(13-1)和中壓部分旁路(14-1)的整定壓力分別為2.5MPa和0.8MPa。
7.根據(jù)權利要求1所述超超臨界二次再熱汽輪機組，其特征在于:所述超高壓-高壓缸(2)和中壓缸(4)聯(lián)合啟動時，超高壓-高壓缸(2)的超高壓部分與高壓部分的調(diào)節(jié)閥開度比為1:3，超高壓-高壓缸(2)的超高壓部分與中壓缸(4)的調(diào)節(jié)閥開度比為1:3。
【文檔編號】F01K7/38GK103670550SQ201310668729
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月11日 優(yōu)先權日:2013年12月11日
【發(fā)明者】方宇, 王建偉, 張曉東, 侯明軍, 王鑫, 莫一波, 張小波 申請人:東方電氣集團東方汽輪機有限公司