1、,华北电力大学（保定） 动力系刘树华,国家863“超超临界燃煤发电技术”课题和国家重大技术装备研制课题中的工作863“超超临界燃煤发电技术”课题研究内容 1）超超临界汽轮机高温铸钢件用12%Cr钢试验研究 2）超超临界汽轮机喷嘴静叶仿固体微粒侵蚀的机理研究 3）超超临界汽轮机转子冷却技术研究 国家重大技术装备研制项目“超临界机组研究”，主要内容包括： 1）超临界汽轮发电机组转子动力学特性研究 2）超临界汽轮机可靠性设计技术研究3 3）超临界汽轮机高中压缸及转子设计开发和工艺研究 4）超临界汽轮机主汽阀调节阀研制 5）超临界汽轮机低压缸及转子设计开发和工艺研究 6）超临界汽轮机高温材料研究 7）
2、超临界汽轮机铸锻件材料研究,中国超超临界机组发展,1.汽轮机热力特性,国内超临界、超超临界机组参数举例,1.汽轮机热力特性,事实上，参数每提高一步，都与材料技术进步息息相关。选择蒸汽参数，不仅要看机组的经济性，更要比较设备的价格和整个电站的可靠性。,主蒸汽压力比较（600/600）,主蒸汽温度比较,国内超临界、超超临界机组参数选择,1.汽轮机热力特性,1.汽轮机热力特性,江苏沙洲电厂二期21000MW主要技术规范 1 汽轮机型式：超超临界参数、一次中间再热、单轴、凝汽式、8级回热抽汽。 2 汽机高压主汽阀前参数额定压力：27MPa额定温度：600 3 汽机中压主汽门前参数额定压力：92%高压缸
3、排汽压力额定温度：600 4 加热器(包括除氧器)级数 ：8级 5 给水温度(铭牌工况)： 299.1/296.3（电动引风机/汽动引风机方案） 6 工作转速：3000 r/min 7 旋转方向：顺时针 (从调阀端向电机端看 ) 8 最大允许系统周波摆动 ：47.551.5Hz 9 设计背压(全年平均背压)： 4.8 kPa夏季背压(TRL工况背压)： 9.5kPa 10保证热耗率： 7272 kJ/kW.h（THA基准工况）7317 kJ/kW.h（在THA基准工况基础上汽动引风机）7362kJ/kW.h（75%THA基准工况）7404 kJ/kW.h（在75%THA基准工况基础上汽动引风机
4、）,1.汽轮机热力特性,技术规范,汽轮机工况及容量规范,目前国内电力行业应用3种不同的汽轮机工况及容量规范：国际标准IEC 600451：1991、电力行业标准DL/T 8922004、国标GB/T 55782007。 1、电力行业标准DL/T 8922004 该标准有关汽轮机工况及容量的定义起源于1994年1997年“关于国产300、600MW 亚临界火电机组三大主机参数匹配的专题研究”，其主要工况定义如下：,1.汽轮机热力特性,(1)额定功率或铭牌功率(TRL，turbine rated power or nameplate load) 是指在额定的主蒸汽及再热蒸汽参数、背压11.8kPa
5、绝对压力，补给水率3%及回热系统正常投入条件下，扣除非同轴励磁、润滑及密封油泵等的功耗，供方能保证在寿命期内任何时间都能安全连续地在额定功率因数、额定氢压(氢冷发电机)下发电机端输出的功率。 注: 背压11.8kPa是对湿冷机组，空冷机组的背压与大气温度有关，其满发背压由供需双方确定。,汽轮机工况定义-传统,1.汽轮机热力特性,(2)最大连续功率(TMCR，turbine maximum continuous rating) 是指在额定的主蒸汽及再热蒸汽参数下，主蒸汽流量与铭牌功率的进汽量相同，考虑年平均水温等因素规定的背压（设计背压），补给水率为0%及回热系统正常投入，扣除非同轴励磁、润滑及
6、密封油泵等的功耗，在额定功率因数、额定氢压(氢冷发电机)下发电机端输出的功率。该功率为供方的保证功率，并能在保证的寿命期内安全连续地运行(根据我国的背压条件6.34.9kPa，该最大保证功率一般可能比铭牌功率大3%6% )。,汽轮机工况定义-传统,1.汽轮机热力特性,(3)热耗率验收功率(THA，turbine heat-rate acceptance power) 在最大连续功率(TMCR)定义的条件下发电机端输出额定功率的工况，该工况主蒸汽流量与额定功率的进汽量不相同。该工况下热耗率一般作为汽轮机验收保证值。,THA工况条件下的热耗率按下式计算不计入任何正偏差值） 汽轮发电机组热耗率=式中
7、：Wt-主蒸汽流量kg/h；Wr-再热蒸汽流量kg/h； Ht-主汽门入口主蒸汽焓kJ/kg；Hr-经再热器的蒸汽焓差kJ/kg；Hf-最终给水焓kJ/kg；kWg-电机终端输出功率kW；-采用静态励磁时所消耗的功率,汽轮机工况定义-传统,1.汽轮机热力特性,(4)最大计算容量maximum capability 在调节阀全开时(VWO)的进汽量以及在最大连续功率(TMCR)定义的条件下发电机端输出的功率，或称阀门全开功率(VWO， valve wide open)。在此定义下的进汽量为额定功率（TRL)进汽量的1.05倍。该进汽量一般作为锅炉最大连续蒸发量(BMCR )，不必再加裕量。,汽轮
8、机工况定义-传统,1.汽轮机热力特性,汽轮机工况定义-传统,机组工况定义,1.汽轮机热力特性,中国电力行业TRL定义的来源,11.8kPa,3%补水定义来源本公司1985年提供的西屋内部针对美国“能力工况”的定义(美国60Hz,相同水温下的背压比中国高40%）。 1981年引进西屋300MW/600MW火电机组，无TRL定义。 1997年电机工程学会报告要求引进型300MW按THA, TRL, TMCR,VWO四种工况定义匹配.,汽轮机工况定义-传统,1.汽轮机热力特性,国家推荐标准GB/T 55782007的特点 该规范与DL/T 8922004的区别主要有以下两点： 铭牌功率(TRL)对应
9、的夏季高背压工况是按电厂当地的夏季实际背压和补水率，例如华能玉环1000MW机组夏季高背压工况确定为8.6kPa，2%补水率，而DL/T 8922004标准中都统一定义为11.8kPa，3补水率； VWO功率的进汽量不要求一定是TRL工况进汽量的105 ，例如华能玉环电厂、外高桥III电厂1000MW机组VWO与TRL工况的流量比均选定为103%。,汽轮机工况定义-新国标,1.汽轮机热力特性,1额定工况(也称TRL工况、铭牌出力工况) 汽轮发电机组能在下列条件下在保证寿命期内任何时间安全连续运行，发电机端输出额定功率1050MW，此工况为机组出力保证值的验收工况，此工况的进汽量称为汽轮机铭牌进
10、汽量。 (1)额定主蒸汽参数、再热蒸汽参数及所规定的汽水质量； (2)汽轮机低压缸排汽平均背压为9.5 kPa(a)； (3)补给水率为1.5； (4)补汽阀开； 2热耗保证(THA)工况 汽轮发电机组在下列条件下在保证寿命期内任何时间能够安全连续运行，汽轮发电机组输出功率为1050MW。此工况为热耗保证工况。另外，75%THA工况也要求作为热耗保证工况。 (1) 规定的主蒸汽、再热蒸汽参数及汽水品质； (2) 汽轮机低压缸排汽平均背压4.8 kPa； (3) 补给水量为0； (4) 补汽阀不开。 3汽轮机最大连续出力(TMCR)工况 汽轮机进汽量等于额定(TRL)工况的进汽量(铭牌进汽量)，
11、其它条件同2.1.1.2时，汽轮机能安全连续运行。此工况下发电机输出功率称为机组最大连续出力。此工况为机组出力保证工况。补汽阀开。 4 调节阀全开(VWO)工况 汽轮发电机组能在进汽阀(调节阀和补汽阀)全开，其它条件同2.1.1.2时，安全连续运行。汽轮机阀门全开的进汽量应不小于103%的额定(TRL)工况进汽量(铭牌进汽量)。此工况为汽轮机进汽能力保证值的验收工况。,汽轮机工况定义-上汽1000MW,1.汽轮机热力特性,汽轮机工况定义-沙洲二期,机组工况定义,1.汽轮机热力特性,3、国际标准IEC 600451的特点 该规范的最大连续功率(TMCR)与额定功率(TRL)以及热耗验收功率(TH
12、A)合一，没有为夏季高背压工况发额定功率预留通流能力裕量。对于流量设计裕量，该规程仅说明TMCR工况阀门不全开，但没有明确裕量大小，国际上制造厂一般按比TMCR容量大2%5% 的原则设定，有的欧洲机组设计裕量甚至小于2%。 另外该规范对汽轮机有一系列超发功率，尖峰负荷运行能力的要求：规定进汽压力在年平均值不超额定值的前提下，机组具有超压(OP)5连续运行(没有运行时间限制)的能力，在VWO+OP5%工况下，进汽流量比VWO工况增加5% 及出力增加约4.5%。,汽轮机工况定义-IEC,1.汽轮机热力特性,该规范要求汽轮机在最终高加切除时，同时保持进汽量不变的情况下，机组能保证安全运行。在阀门开度
13、不变时通过切除高加，出力可增加6.5左右。 这两项变化，再加上VWO工况的2 %5% 流量裕量，汽轮机最大将具备约15左右的超发能力。,汽轮机工况定义-IEC,1.汽轮机热力特性,机组全寿命期间内，由于设备老化（影响约3）、系统和参数偏离设计条件（影响约2）、冷却水温度（影响约7）三个因素下，出力累计偏离的最大量级约为12% DL/T 8922004：VWO工况与THA工况流量之比约112% GB/T 55782007：VWO工况与THA工况流量之比108% IEC 600451：VWO工况与TMCR工况流量之比102105%,汽轮机不同工况与容量规范定义的原因,1.汽轮机热力特性,1.汽轮机
14、热力特性,汽轮机各工况特性数据,28 MPa/600/620电动引风机方案,汽轮机热耗率典型值,1.汽轮机热力特性,汽轮机热力特性-热力参数,世界电厂实测顶尖效率的汽轮机,1.汽轮机热力特性,汽轮机热力特性-热力参数,大功率反动式叶片级效率高,高效率“HMN” 汽轮机,1.汽轮机热力特性,汽轮机热力特性-热力参数,级的类型和特点,1.汽轮机热力特性,汽轮机热力特性-热力参数,1.汽轮机热力特性,汽轮机热力特性-热力参数,玉环1000MW汽轮机,利用第五级后压力测量主蒸汽流量，在多级叶片通流面积不变的条件下，进口压力与流量成正比。对常规冲动式喷嘴调节的机组，调节级后的某一级的压力与流量成正比，通常就由调节级后压力来判断；采用全周进汽+补汽阀技术的超超临界汽轮机采用第五级后压力来判断流量，在补汽阀后（第五级级后）有专门的压力测点。这与常规按调节级后压力计算流量具有相同的精度。,1.汽轮机热力特性,汽轮机热力特性-热力参数,
