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文档简介
华能营口电厂600MW超超临界机组设计特点发布:2009-3-2810:54
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作者:slrd8888
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查看:368次摘要:华能营口电厂2X600MW超超临界机组为国内首台投运的600MW等级超超临界机组,本文介绍汽轮机系统及设备在系统拟定、设备选型和主厂房布置等方面的设计特点。
关键词:两缸两排汽;超超临界;保证热耗;标准煤耗;主厂房布置
1概述
华能营口电厂二期工程安装两台600MW超超临界机组,三大主机由哈尔滨三大动力厂引进日本三菱技术设计制造。两台机组分别于2007年8月31日及10月14日移交生产,通过投产后运行实践,两台机组各项指标达到设计要求
2主要热经济指标
1)汽轮机在热耗率验收(THA)工况的保证热耗率值:7428KJ/KW.h(暂定)
2)锅炉在额定蒸发量时的保证热效率:93.34%(设计煤种)
3)机组绝对效率:48.465%
4)发电厂热效率:44.785%
5)发电标准煤耗率:274.65g/KW.h
3汽轮机主要设计特点
3.1机组的参数
汽轮机采用哈尔滨汽轮机厂有限责任公司生产的超超临界、一次中间再热、单轴、两缸两排汽、单背压、凝汽式汽轮机。汽轮机具有八级非调整回热抽汽,给水泵汽轮机排汽进入主机凝汽器。汽轮机额定转速为3000转/分。汽轮机型号:CLN600-25/600/600型。
汽轮机主要参数汇总表:3.2机组的形式
华能营口电厂二期工程的2X600MW超超临界机组采用的是日本三菱公司设计的两缸两排汽机组,与备选方案三缸四排汽机型相比,机组的高中压部分设计相同,均为三菱公司的设计技术;两缸机组的低压缸为三菱公司设计技术,而三缸机组的低压缸为哈汽的常规超临界设计技术。两缸两排汽机组长21米,宽10.5米,高7.5米,本体总重770吨;三缸四排汽机组长28米,宽10.5米,高6.2米,本体总重1020吨。两缸机组的外形及重量均远小于三缸机组,制造成本低。从热耗率来看,三缸机组THA工况的设计热耗率比两缸机组低24kJ/kW.h,全年加权平均热耗率比两缸机组低6.4kJ/kW.h,两缸机组的热耗率略高于三缸机组。与两缸机组完全相同的日本广野5#机组,到目前运行的各项指标均达到设计值。尤其是世界上最长的48英寸末级钢制叶片在投运前进行了大量的实验验证,以确保其安全性,并且在广野5#机组上安全运行。综合上述因素,由于两缸机组与三缸机组的经济性基本相当,而两缸机组的制造成本及运行维护成本均低于三缸机组,安全性也得到了相应的验证,因而两缸两排汽机型是比较合理的选择。
3.2机组参数的确定
主蒸汽的温度拟采用580℃或600℃,汽机厂对采用两种不同的主蒸汽温度,从热耗率和制造成本方面进行了计算比较,主蒸汽温度采用580℃,在THA工况下,机组的热耗率比主蒸汽温度采用600℃高43kJ/kW.h,全年的运行成本高228万元左右(年运行小时7800h,标准煤价400元/吨,标准煤发热量29300kJ/kg)。主蒸汽温度从580℃提高到600℃,汽轮机主要部件的材料不变,只是高压进汽部分的壁厚增加20%左右,对汽轮机的制造成本的影响仅20万元左右。综合上述,主蒸汽温度采用600℃比主蒸汽温度采用580℃有较大优势。主蒸汽压力经过优化后,确定锅炉出口为26.25MPa,汽轮机入口为25MPa。
3.3机组的特点
汽轮机为单轴、两缸、两排汽、一次中间再热、凝汽式机组。高中压汽轮机采用合缸结构,汽轮机低压缸采用48英寸末级叶片,这种设计降低了汽轮机总长度,紧缩电厂布局。机组采用超超临界蒸汽参数(25MPa、600℃/600℃),因此具有较高的经济性,设计工况下机组热耗率为7428kj/kwh,发电煤耗274.65g/kwh,供电煤耗294.13g/kwh,处于同功率等级机组领先地位。两台机组分别于2007年8月31日及10月14日600MW超超临界机组比600MW超临界机组有较好的经济性,效率提高1.3%。为营口电厂降低成本,竞价上网发电打下良好的基础;
与600MW超临界机组比年节省标准煤23760吨/年(按发电设备利用小时5500小时计算),预计年降低生产成本1069.2万元(按标煤450元/吨)。
4四大管道材料设计特点
4.1主蒸汽和再热热段管道材料
超超临界机组设计关键之一是选择合适的高温管道用钢材,高温管道用钢材一般考虑以下因素:要求具有高的高温热强度、耐高温腐蚀、耐汽侧氧化、有良好的焊接及加工性能,经济上比较合理。根据各国的应用经验,适用于600℃以上的高温管道材料主要有ASTMA335P92、ASTMA335P122和E911等三种。对于主蒸汽和再热热段蒸汽管道,从高温热强度、焊接方面及抗氧化性等方面的综合比较,A335P92做为主蒸汽和再热热段管道的材料比P122和E911有更大的优势。由于当时A335P92材料没有纳入任何材料标准(只列入ASMECodeCase),通过研讨,其许用应力值是根据2005年ECCC(欧洲蠕变学会)的评估值而选取的,610℃时的许用应力为66.6Mpa。2007年,P92材料被纳入欧洲标准:DINEN10216-2,材料牌号为:X10CrVVMoVNb9-2,610℃时的许用应力为66.6Mpa。
4.2再热冷段管道材料
对于再热冷段蒸汽管道,虽然超超临界主蒸汽压力提高,但受到低压缸排汽湿度的限制,高压缸的排汽压力变化不大,因此,其正常工作最高排汽温度也不会超过400°C。但营口二期工程的主机有特殊要求,其高压缸排放温度可有短暂的450°C,最高允许使用温度为427°C的A672B70CL32电熔焊接钢管已不能使用,所以选择能耐更高温度的A691Cr1-1/4CL22电熔焊接钢管。
4.3高压给水管道材料
对于高压给水管道,由于受到烟气露点的限制,空气预热器出口的排烟温度很难做到低于120°C,因此尽管超超临界机组的蒸汽参数提高得较多,但给水温度仍维持在300°C左右,而目前建设的超超临界机组给水管道压力只是略高于600MW超临界机组,就目前国内外高压给水管道普遍采用的EN10216-2标准的15NiCuMoNb5-6-4无缝钢管来说,仍然适用,不涉及新材料的应用。
汽轮机旁路系统设计特点
由于三菱公司机组的成熟启动方式为汽轮机高压缸启动,机组启动时,锅炉再热器在控制烟温的前题下可以干烧,所以旁路系统采用一级旁路系统,由主汽经旁路阀减温减压后进入凝汽器。旁路容量按满足机组启动功能设计,容量为30%BMCR,旁路阀采用电动。减温水来自凝结水系统。
一级大旁路系统降低了电厂设备的初投资,比二级旁路系统减少了占地面积,简化了控制连锁程序,降低了运行维护费用。给水系统设计特点6.1给水系统
给水系统采用单元制,每台机组配置二台50%B-MCR容量的汽动给水泵,一台电动定速给水泵作为启动及紧急停机(主机凝汽器破坏真空)锅炉补水用泵。锅炉最小直流负荷为25%BMCR,为满足锅炉启动要求,电动定速给水泵的容量为25%BMCR。每台汽动给水泵有一台定速电动机拖动的前置泵。汽动给水泵与前置泵不考虑交叉运行。电动给水泵前置泵与主泵用同一电机拖动。
给水系统中三台高压加热器采用大旁路系统,旁路管道由3号高加入口前三通阀接出,在1号高加出口电动闸阀后接入,具有系统简单,阀门少,投资节省,运行维护方便等优点。
给水泵汽轮机为单缸、单轴、纯凝汽汽轮机。
正常工作汽源来自主汽轮机四级抽汽,备用汽源来自主汽轮机高压缸排汽。小汽机排汽进入主凝汽器。
6.2给水系统主要设备技术规范
(1)给水泵汽轮机型号NK63/71
型式:单缸、单轴、纯凝汽;
台数:2台(每台机组)
运行方式:变参数、变功率、变转速
安装方式:独立底盘
工作汽源:四段抽汽(在主机THA工况时,)
压力:1.0MPa
温度:380℃
流量:82.395t/h
备用汽源:冷再热蒸汽;
(2)汽动给水泵
汽动给水泵:型号CHDT6/5;
台数:每台机2台;
入口流量:944t/h;
扬程:3294mH2O;
(3)汽动给水泵前置泵:型号SQ300-670;
台数:每台机2台;
流量:944t/h;
扬程:149mH2O;
电动机:520kW,6000V;
(4)电动给水泵及其前置泵:
电动给水泵前置泵:型号HPKY200-315;
台数:每台机1台;
流量:531t/h;
扬程:120mH2O。
(5)电动给水泵:型号HGC5/8;
台数:每台机1台;
流量:531t/h;
扬程:1123mH2O;
电动机:1800kW,6000V;
(6)高压加热器
1号高压加热器:型号JG-1970-1卧式,换热面积1970m2;
2号高压加热器:型号JG-2000-2卧式,换热面积2000m2;
3号高压加热器:型号JG-1500-1卧式,换热面积1500m2
凝结水系统设计特点7.1凝结水系统
凝汽器为单壳体、单背压、单流程,冷却面积为25000m2。
凝结水系统设两台100%容量立式定速凝结水泵,四台低压加热器,一台轴封冷却器,一台内置式除氧器,一台300m3凝结水贮水箱和一台凝结水输送水泵,凝结水精处理采用中压系统。
除氧水箱有效容积为235m3,相当于约7~8分钟的锅炉最大给水量。
每台机组设有一台300m3的凝结水贮水箱和一台凝结水输送泵,为凝结水系统提供补水和启动注水,并作为凝汽器热井水位控制的贮水和补水容器,同时也用于锅炉启动上水等。相邻两台凝结水贮水箱和凝结水输送泵出口之间设置一根联络管,并设有隔离门,正常运行时相互隔断。
本系统还向减温器提供减温水。
凝汽器为单流程单背压表面式、单壳体、横向布置,其喉部内设置有7号、8号两个低加和旁路的二级减温减压器。
7.2凝结水系统主要设备技术规范
(1)除氧器型号SSD-1900/235卧式、内置式;
除氧器有效容积:235m3;
除氧器额定出力:1900t/h;
除氧器运行参数:
除氧器各抽汽参数和各工况运行参数详见汽机热平衡图。
除氧器最高工作温度:380℃
除氧器进口水温:154.9℃
除氧器出口水温:181.6℃
(2)凝汽器
凝汽器型式:N-25000-1型
凝汽器参数:单流程、单背压、表面式、单壳体
冷却管材料:钛管和钛质复合板
冷却面积:25000m2
(3)凝结水贮水箱
水箱容积:300m3
(4)凝结水泵型号10LDTNB-4PJX-WXT
台数:2台
流量:1461m3/h;
扬程:311mH2O;
电动机:1800kW,6000V;
(5)凝结水输送泵型号200D43-3
台数:1台
流量:300m3/h
扬程:100mH2O
电动机:60KW、380V
(6)低压加热器
5号低压加热器:型号JD-1090-2卧式换热面积1090m2
6号低压加热器:型号JD-1230-2卧式换热面积1230m2
7号低压加热器:型号JD-1390-2卧式换热面积1390m2
8号低压加热器:型号JD-1650-2卧式换热面积1650m2
(7)轴封加热器
轴封加热器参数:表面式、冷却面积:
汽机房布置设计特点8.1主厂房布置原则
主厂房按2X600MW布置,并考虑扩建可能。
本期汽机房与一期汽机房脱开布置。
主厂房采用三列式布置――汽机房、煤仓间和锅炉房,除氧间与汽机房合并,除氧器及给水回热系统设备布置在汽机房内。
主厂房阶梯式布置、锅炉房紧身封闭,汽机房、煤仓间、锅炉房(包括炉前通道)和风机室(包括炉后通道)地面标高相同,绝对标高为7.5m,风机室后的除尘器区域、炉后烟道区域、吸风机区域、烟囱和脱硫区地面标高比主厂房地面标高高6.0米,绝对标高为13.5m。炉后风机室、吸风机室封闭布置。
主厂房采用钢筋混凝土框架,锅炉构架为钢结构。汽机房运转层采用大平台。两机之间设置检修场。两台机组合用一个集中控制楼。汽机房轨顶标高为26.515m。设两台100/20t汽机房桥式起重机。
予留脱硝装置布置在炉后风机室上方,吸风机布置在电气除尘器后。每炉采用两台双室四电场电气除尘器。两台炉合用一个单管烟囱。
8.2主厂房尺寸
主厂房主要尺寸汇总表:8.3汽机房布置
8.3.1汽轮发电机组纵向布置,机头朝向扩建端,汽机房运转层为大平台结构。两台机组之间设一个零米检修场,汽机房采用变柱距,两台机总长度148.200m。汽机房跨度为35.000m。
8.3.2汽机房运转层标高14.2m,中间层标高6.7m。汽机房底层主要布置电动定速给水泵、汽动给水泵前置泵、凝汽器、主油箱及润滑油冷却器、润滑油净化装置、开式水循环泵、闭式循环冷却水泵、闭式水热交换器、机械真空泵组、凝结水输送泵、凝汽器胶球清洗装置、发电机密封油装置、定子冷却水装置、氢气干燥器等。汽机房靠B排侧留有贯通的检修通道。
8.3.3中间层主要布置1、2号高压加热器、发电机封闭母线、轴封冷却器及轴封风机、抗燃油装
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