華能營口電廠600MW超超臨界機組設(shè)計特點

1、華能營口電廠600MW超超臨界機組設(shè)計特點摘要：華能營口電廠2x600超超臨界機組為國內(nèi)首臺投運的600等級超超臨界機組，本文介紹汽輪機系統(tǒng)及設(shè)備在系統(tǒng)擬定、設(shè)備選型和主廠房布置等方面的設(shè)計特點。關(guān)鍵詞：兩缸兩排汽；超超臨界；保證熱耗；標準煤耗；主廠房布置1概述華能營口電廠二期工程安裝兩臺600超超臨界機組，三大主機由哈爾濱三大動力廠引進日本三菱技術(shù)設(shè)計制造。兩臺機組分別于2022年8月31日及10月14日移交消費，通過投產(chǎn)后運行理論，兩臺機組各項指標到達設(shè)計要求2主要熱經(jīng)濟指標1)汽輪機在熱耗率驗收(tha)工況的保證熱耗率值：7428kj/k.h暫定2)鍋爐在額定蒸發(fā)量時的保證熱效率：93

2、.34%(設(shè)計煤種)3)機組絕對效率：48.465%4)發(fā)電廠熱效率：44.785%5)發(fā)電標準煤耗率：274.65g/k.h3汽輪機主要設(shè)計特點3.1機組的參數(shù)汽輪機采用哈爾濱汽輪機廠有限責任公司消費的超超臨界、一次中間再熱、單軸、兩缸兩排汽、單背壓、凝汽式汽輪機。汽輪機具有八級非調(diào)整回熱抽汽，給水泵汽輪機排汽進入主機凝汽器。汽輪機額定轉(zhuǎn)速為3000轉(zhuǎn)/分。汽輪機型號：ln600-25/600/600型。汽輪機主要參數(shù)匯總表名稱單位trl工況tr工況v工況tha工況功率600.000624.100646.900600.000熱耗率kj/kh7637744774697428主蒸汽壓力pa(a)

3、25.025.025.025.0再熱蒸汽壓力pa(a)4.304.334.544.12主蒸汽溫度600600600600再熱蒸汽溫度600600600600主蒸汽流量t/h1709.2321709.2321795.0001622.487再熱蒸汽流量t/h1389.1231398.1321464.4451330.774高壓缸排汽壓力pa(a)4.784.815.044.58低壓缸排汽壓力kpa(a)11.84.94.94.9低壓缸排汽流量t/h970.433972.8111012.721932.235補給水率%303.2機組的形式華能營口電廠二期工程的2x600超超臨界機組采用的是日本三菱公司設(shè)

4、計的兩缸兩排汽機組，與備選方案三缸四排汽機型相比，機組的高中壓局部設(shè)計一樣，均為三菱公司的設(shè)計技術(shù)；兩缸機組的低壓缸為三菱公司設(shè)計技術(shù)，而三缸機組的低壓缸為哈汽的常規(guī)超臨界設(shè)計技術(shù)。兩缸兩排汽機組長21米，寬10.5米，高7.5米，本體總重770噸；三缸四排汽機組長28米，寬10.5米，高6.2米，本體總重1020噸。兩缸機組的外形及重量均遠小于三缸機組，制造本錢低。從熱耗率來看，三缸機組tha工況的設(shè)計熱耗率比兩缸機組低24kj/k.h，全年加權(quán)平均熱耗率比兩缸機組低6.4kj/k.h，兩缸機組的熱耗率略高于三缸機組。與兩缸機組完全一樣的日本廣野5#機組，到目前運行的各項指標均到達設(shè)計值。尤

5、其是世界上最長的48英寸末級鋼制葉片在投運前進展了大量的實驗驗證，以確保其平安性，并且在廣野5#機組上平安運行。綜合上述因素，由于兩缸機組與三缸機組的經(jīng)濟性根本相當，而兩缸機組的制造本錢及運行維護本錢均低于三缸機組，平安性也得到了相應(yīng)的驗證，因此兩缸兩排汽機型是比擬合理的選擇。3.2機組參數(shù)確實定主蒸汽的溫度擬采用580或600，汽機廠對采用兩種不同的主蒸汽溫度，從熱耗率和制造本錢方面進展了計算比擬，主蒸汽溫度采用580，在tha工況下，機組的熱耗率比主蒸汽溫度采用600高43kj/k.h，全年的運行本錢高228萬元左右年運行小時7800h，標準煤價400元/噸，標準煤發(fā)熱量29300kj/k

6、g。主蒸汽溫度從580進步到600，汽輪機主要部件的材料不變，只是高壓進汽局部的壁厚增加20%左右，對汽輪機的制造本錢的影響僅20萬元左右。綜合上述，主蒸汽溫度采用600比主蒸汽溫度采用580有較大優(yōu)勢。主蒸汽壓力經(jīng)過優(yōu)化后，確定鍋爐出口為26.25pa，汽輪機入口為25pa。3.3機組的特點汽輪機為單軸、兩缸、兩排汽、一次中間再熱、凝汽式機組。高中壓汽輪機采用合缸構(gòu)造，汽輪機低壓缸采用48英寸末級葉片，這種設(shè)計降低了汽輪機總長度，緊縮電廠布局。機組采用超超臨界蒸汽參數(shù)25pa、600600，因此具有較高的經(jīng)濟性，設(shè)計工況下機組熱耗率為7428kj/kh，發(fā)電煤耗274.65g/kh，供電煤耗

7、294.13g/kh，處于同功率等級機組領(lǐng)先地位。兩臺機組分別于2022年8月31日及10月14日移交消費，通過投產(chǎn)后運行理論，機組各項指標到達設(shè)計值。3.4機組技術(shù)經(jīng)濟性比擬與超臨界機組的經(jīng)濟性比擬營口600超超臨界機組與600超臨界機組經(jīng)濟指標比擬技術(shù)經(jīng)濟指標比擬工程600超超臨界機組600超臨界機組主蒸汽參數(shù)25pa/600/60024.5pa/566/566汽機熱耗(kj/k.h)74287522鍋爐效率(%)93.393.3管道效率(%)9999發(fā)電效率(%)44.844.2發(fā)電煤耗(g/k.h)274.7278.3效率進步(%)+1.3600超超臨界機組比600超臨界機組有較好的經(jīng)

8、濟性，效率進步1.3%。為營口電廠降低本錢，競價上網(wǎng)發(fā)電打下良好的根底；與600超臨界機組比年節(jié)省標準煤23760噸/年按發(fā)電設(shè)備利用小時5500小時計算，預(yù)計年降低消費本錢1069.2萬元按標煤450元/噸。4四大管道材料設(shè)計特點4.1主蒸汽和再熱熱段管道材料超超臨界機組設(shè)計關(guān)鍵之一是選擇適宜的高溫管道用鋼材，高溫管道用鋼材一般考慮以下因素：要求具有高的高溫熱強度、耐高溫腐蝕、耐汽側(cè)氧化、有良好的焊接及加工性能，經(jīng)濟上比擬合理。根據(jù)各國的應(yīng)用經(jīng)歷，適用于600以上的高溫管道材料主要有asta335p92、asta335p122和e911等三種。對于主蒸汽和再熱熱段蒸汽管道，從高溫熱強度、焊接

9、方面及抗氧化性等方面的綜合比擬，a335p92做為主蒸汽和再熱熱段管道的材料比p122和e911有更大的優(yōu)勢。由于當時a335p92材料沒有納入任何材料標準只列入asedease，通過研討，其許用應(yīng)力值是根據(jù)2022年e(歐洲蠕變學會)的評估值而選取的，610時的許用應(yīng)力為66.6pa。2022年，p92材料被納入歐洲標準：dinen10216-2，材料牌號為：x10rvvvnb9-2，610時的許用應(yīng)力為66.6pa。4.2再熱冷段管道材料對于再熱冷段蒸汽管道，雖然超超臨界主蒸汽壓力進步，但受到低壓缸排汽濕度的限制，高壓缸的排汽壓力變化不大，因此，其正常工作最高排汽溫度也不會超過400。但營

10、口二期工程的主機有特殊要求，其高壓缸排放溫度可有短暫的450，最高允許使用溫度為427的a672b70l32電熔焊接鋼管已不能使用，所以選擇能耐更高溫度的a691r1-1/4l22電熔焊接鋼管。4.3高壓給水管道材料對于高壓給水管道，由于受到煙氣露點的限制，空氣預(yù)熱器出口的排煙溫度很難做到低于120，因此盡管超超臨界機組的蒸汽參數(shù)進步得較多，但給水溫度仍維持在300左右，而目前建立的超超臨界機組給水管道壓力只是略高于600超臨界機組，就目前國內(nèi)外高壓給水管道普遍采用的en102162標準的15niunb5-6-4無縫鋼管來說，仍然適用，不涉及新材料的應(yīng)用。4.4四大管道材料及規(guī)格四大管道的材料

11、和規(guī)格名稱管道規(guī)格管道材質(zhì)1主蒸汽支管id292x71a335p922主蒸汽總管id406x98a335p923再熱熱段總管id883x41a335p924再熱熱段支管id626x29a335p925再熱冷段總管d1016x31.75a691gr21/4l221/4l226再熱冷段支管d711x22.23a691gr21/4l227旁路閥前母管id197x49a335p928旁路閥前支管d152x38a335p929旁路閥后管道d630 x8q235-ad630 x8a691gr21/4l221/4l22l221/411/1/1/4rl2210汽泵支管d355.6x4015niunb5-6-4

12、b3611電泵支管0d323.9x4015niunb5-6-4b3612給水母管d508x5515niunb5-6-4b365汽輪機旁路系統(tǒng)設(shè)計特點由于三菱公司機組的成熟啟動方式為汽輪機高壓缸啟動，機組啟動時，鍋爐再熱器在控制煙溫的前題下可以干燒，所以旁路系統(tǒng)采用一級旁路系統(tǒng)，由主汽經(jīng)旁路閥減溫減壓后進入凝汽器。旁路容量按滿足機組啟動功能設(shè)計，容量為30%br，旁路閥采用電動。減溫水來自凝結(jié)水系統(tǒng)。一級大旁路系統(tǒng)降低了電廠設(shè)備的初投資，比二級旁路系統(tǒng)減少了占地面積，簡化了控制連鎖程序，降低了運行維護費用。給水系統(tǒng)設(shè)計特點6.1給水系統(tǒng)給水系統(tǒng)采用單元制，每臺機組配置二臺50%b-r容量的汽動給

13、水泵，一臺電動定速給水泵作為啟動及緊急停機主機凝汽器破壞真空鍋爐補水用泵。鍋爐最小直流負荷為25%br，為滿足鍋爐啟動要求，電動定速給水泵的容量為25%br。每臺汽動給水泵有一臺定速電動機拖動的前置泵。汽動給水泵與前置泵不考慮穿插運行。電動給水泵前置泵與主泵用同一電機拖動。給水系統(tǒng)中三臺高壓加熱器采用大旁路系統(tǒng)，旁路管道由3號高參加口前三通閥接出，在1號高加出口電動閘閥后接入，具有系統(tǒng)簡單，閥門少，投資節(jié)省，運行維護方便等優(yōu)點。給水泵汽輪機為單缸、單軸、純凝汽汽輪機。正常工作汽源來自主汽輪機四級抽汽，備用汽源來自主汽輪機高壓缸排汽。小汽機排汽進入主凝汽器。6.2給水系統(tǒng)主要設(shè)備技術(shù)標準1給水泵

14、汽輪機型號nk63/71型式：單缸、單軸、純凝汽;臺數(shù)：2臺每臺機組運行方式：變參數(shù)、變功率、變轉(zhuǎn)速安裝方式：獨立底盤工作汽源:四段抽汽(在主機tha工況時，)壓力:1.0pa溫度:380流量:82.395t/h備用汽源：冷再熱蒸汽；2汽動給水泵汽動給水泵：型號hdt6/5；臺數(shù)：每臺機2臺；入口流量：944t/h；揚程：3294h2；3汽動給水泵前置泵：型號sq300-670；臺數(shù)：每臺機2臺；流量：944t/h；揚程：149h2；電動機：520k，6000v；4電動給水泵及其前置泵：電動給水泵前置泵：型號hpky200-315；臺數(shù)：每臺機1臺；流量：531t/h；揚程：120h2。5電動

15、給水泵：型號hg5/8；臺數(shù)：每臺機1臺；流量：531t/h；揚程：1123h2；電動機：1800k，6000v；6高壓加熱器1號高壓加熱器：型號jg-1970-1臥式，換熱面積19702；2號高壓加熱器：型號jg-2000-2臥式，換熱面積20002；3號高壓加熱器：型號jg-1500-1臥式，換熱面積15002；凝結(jié)水系統(tǒng)設(shè)計特點7.1凝結(jié)水系統(tǒng)凝汽器為單殼體、單背壓、單流程，冷卻面積為250002。凝結(jié)水系統(tǒng)設(shè)兩臺100%容量立式定速凝結(jié)水泵，四臺低壓加熱器，一臺軸封冷卻器，一臺內(nèi)置式除氧器，一臺3003凝結(jié)水貯水箱和一臺凝結(jié)水輸送水泵，凝結(jié)水精處理采用中壓系統(tǒng)。除氧水箱有效容積為235

16、3，相當于約78分鐘的鍋爐最大給水量。每臺機組設(shè)有一臺3003的凝結(jié)水貯水箱和一臺凝結(jié)水輸送泵，為凝結(jié)水系統(tǒng)提供補水和啟動注水，并作為凝汽器熱井水位控制的貯水和補水容器，同時也用于鍋爐啟動上水等。相鄰兩臺凝結(jié)水貯水箱和凝結(jié)水輸送泵出口之間設(shè)置一根聯(lián)絡(luò)管，并設(shè)有隔離門，正常運行時互相隔斷。本系統(tǒng)還向減溫器提供減溫水。凝汽器為單流程單背壓外表式、單殼體、橫向布置，其喉部內(nèi)設(shè)置有7號、8號兩個低加和旁路的二級減溫減壓器。7.2凝結(jié)水系統(tǒng)主要設(shè)備技術(shù)標準1除氧器型號ssd-1900/235臥式、內(nèi)置式；除氧器有效容積：2353；除氧器額定出力：1900t/h；除氧器運行參數(shù)：除氧器各抽汽參數(shù)和各工況運

17、行參數(shù)詳見汽機熱平衡圖。除氧器最高工作溫度：380除氧器進口水溫：154.9除氧器出口水溫：181.62凝汽器凝汽器型式：n250001型凝汽器參數(shù)：單流程、單背壓、外表式、單殼體冷卻管材料：鈦管和鈦質(zhì)復合板冷卻面積：2500023凝結(jié)水貯水箱水箱容積：30034凝結(jié)水泵型號10ldtnb-4pjx-xt臺數(shù)：2臺流量：14613/h；揚程：311h2；電動機：1800k，6000v；5凝結(jié)水輸送泵型號200d43-3臺數(shù)：1臺流量：3003/h揚程：100h2電動機：60k、380v6低壓加熱器5號低壓加熱器：型號jd-1090-2臥式換熱面積109026號低壓加熱器：型號jd-1230-2

18、臥式換熱面積123027號低壓加熱器：型號jd-1390-2臥式換熱面積139028號低壓加熱器：型號jd-1650-2臥式換熱面積165027軸封加熱器軸封加熱器參數(shù)：外表式、冷卻面積：1502汽機房布置設(shè)計特點8.1主廠房布置原那么主廠房按2x600布置，并考慮擴建可能。本期汽機房與一期汽機房脫開布置。主廠房采用三列式布置汽機房、煤倉間和鍋爐房，除氧間與汽機房合并，除氧器及給水回熱系統(tǒng)設(shè)備布置在汽機房內(nèi)。主廠房階梯式布置、鍋爐房緊身封閉，汽機房、煤倉間、鍋爐房包括爐前通道和風機室包括爐后通道地面標高一樣，絕對標高為7.5，風機室后的除塵器區(qū)域、爐后煙道區(qū)域、吸風機區(qū)域、煙囪和脫硫區(qū)地面標高

19、比主廠房地面標高高6.0米，絕對標高為13.5。爐后風機室、吸風機室封閉布置。主廠房采用鋼筋混凝土框架，鍋爐構(gòu)架為鋼構(gòu)造。汽機房運轉(zhuǎn)層采用大平臺。兩機之間設(shè)置檢修常兩臺機組合用一個集中控制樓。汽機房軌頂標高為26.515。設(shè)兩臺100/20t汽機房橋式起重機。予留脫硝裝置布置在爐后風機室上方，吸風機布置在電氣除塵器后。每爐采用兩臺雙室四電場電氣除塵器。兩臺爐合用一個單管煙囪。8.2主廠房尺寸主廠房主要尺寸匯總表名稱工程數(shù)值單位：汽機房柱距10.0009.000跨數(shù)15跨度35.000雙柱間柱距插入距1.200本期總長度148.200中間層標高el+6.700運轉(zhuǎn)層標高el+14.200行車軌頂

20、標高el+26.500汽機房屋架下弦標高el+30.200煤倉間柱距10.000(9.000)跨數(shù)15跨度12.000總長度148.200運轉(zhuǎn)層(給煤機)標高el+17.000皮帶層標高el+42.000鍋爐局部鍋爐大板梁頂標高el+86.800運轉(zhuǎn)層標高el+17.000爐前跨度6.000鍋爐寬度40.600鍋爐深度52.700爐h柱中心線至煙囪中心線間距137.830汽機房a排柱中心線至煙囪中心線間距190.830煙囪出口標高210.000+6.0008.3汽機房布置8.3.1汽輪發(fā)電機組縱向布置，機頭朝向擴建端，汽機房運轉(zhuǎn)層為大平臺構(gòu)造。兩臺機組之間設(shè)一個零米檢修場，汽機房采用變柱距，兩臺機總長度148.200。汽機房跨度為35.000。8.3.2汽機房運轉(zhuǎn)層標高14.2，中間層標高6.7。汽機房底層主要布置電動定速給水泵、汽動給水泵前置泵、凝汽器、主油