超超临界百万机组介绍课件

超超临界百万机组介绍台山电厂发电生产部裴利平超超临界百万机组介绍1前言

本介绍以台电机型为主，从超超临界机组的概念入手，到超超临界机组的配置、主要特点进行普及型知识介绍，希望能起到抛砖引玉的功效，不足之处请各位领导、同事批评指正。前言本介绍以台电机型为主，从超超临2关于超临界

超临界参数（22.115MPa，374.15℃）该点附近，水的液态和汽态密度趋于相同，

蒸发热

量（汽化潜热）也趋近于零关于超临界超临界参数（22.115MPa，374.15℃）3临界点：22.115MPa，374.15℃

临界点：22.115MPa，374.15℃

4关于超临界低于临界点参数称为亚临界参数（17MPa－22.1MPa）或超高压（亚临界参数以下）等；参数在临界点之上称为超临界机组，否则称为亚临界机组或超高压机组等。关于超临界低于临界点参数称为亚临界参数（17MPa－22.15关于直流锅炉直流炉没有汽包，因此也就没有固定的汽水分界面；汽水分界面随负荷变化而变化。工质在锅炉内依次完成加热－汽化－过热过程，在炉内没有汽水分离（干态情况下）和汽水循环过程。超临界参数必须选用直流炉；亚临界参数也可以选用直流炉。由于取消了汽包，因此能快速启停。与自然循环锅炉相比，直流炉从冷态启动到满负荷运行，变负荷速度可提高一倍左右。关于直流锅炉直流炉没有汽包，因此也就没有固定的汽水分界面；汽6关于直流炉锅炉本体金属消耗量最少，锅炉重量轻；一台直流锅炉大约可节省金属2000t；而且省去了汽包的制造工艺，使锅炉制造成本降低。水冷壁的流动阻力全部要靠给水泵来克服，这部分阻力约占全部阻力的25％～30％。所需的给水泵压头高，既提高了制造成本，又增加了运行耗电量。为了回收启动过程的工质和热量并保证低负荷运行时水冷壁管内有足够的重量流速，直流锅炉需要设置专门的启动系统。关于直流炉锅炉本体金属消耗量最少，锅炉重量轻；一台直流锅炉7关于直流炉启动系统中的汽水分离器在低负荷时起汽水分离作用并维持一定的水位，在高负荷时汽水分离器起到一个蒸汽联箱的作用。为了达到较高的重量流速，必须采用小管径水冷壁，因此提高了传热能力而且节省了金属，减轻了炉墙重量，同时减小了锅炉的热惯性（降低了锅炉的蓄热能力），使快速启停的能力进一步提高，适用机组调峰的要求。但热惯性小也会使水冷壁对热偏差的敏感性增强。当煤质变化或炉内火焰偏斜时，各管屏的热偏差增大，由此引起各管屏出口工质参数产生较大偏差，进而导致工质流动不稳定或管子超温。关于直流炉启动系统中的汽水分离器在低负荷时起汽水分离作用并维8关于直流炉为保证足够的冷却能力和防止低负荷下发生水动力多值性以及脉动，需提高质量流速。加上管径减小的影响，使直流锅炉的流动阻力显著提高,600MW以上的直流锅炉的流动阻力一般5.4MPa～6.0MPa。超临界压力直流锅炉水冷壁管内工质温度随吸热量而变，即管壁温度随吸热量而变。因此，热偏差对水冷壁管壁温度的影响作用显著增大。变压运行的超临界参数直流炉，在亚临界压力范围和超临界压力范围内工作时，都存在工质的热膨胀现象。并且在亚临界压力范围内可能出现膜态沸腾；在超临界压力范围内可能出现类膜态沸腾。关于直流炉为保证足够的冷却能力和防止低负荷下发生水动力多值性9关于超超临界本质上超超临界机组和超临界机组没有区别;超超临界:商业性称谓，不具备明确的物理定义，仅表示技术参数或技术发展的一个段，表示更高的压力和温度，起始点定义不同。我国关于超超临界的定义为新蒸汽压力高于27MPa或温度高于580℃。关于超超临界本质上超超临界机组和超临界机组没有区别;10关于百万等级大容量机组目前在运行的及在建的百万等级及以上的大容量机组有超临界，也有超超临界的。有采用双轴的，也有采用单轴的。采用双轴的百万机组，有全速的，也有半速的。有采用一次再热，也有采用两次再热的。目前百万等级大容量机组的发展趋势是采用单轴、一次再热、超超临界参数；这也是我国百万机组制造选型的方向。关于百万等级大容量机组目前在运行的及在建的百万等级及以上的大11关于直流炉的启动系统直流炉启动系统主要有三种形式：1.大气扩容式2.带疏水热交换器式3.带炉水循环泵式（台电）关于直流炉的启动系统直流炉启动系统主要有三种形式：12关于直流炉的启动系统大气扩容式启动系统关于直流炉的启动系统大气扩容式启动系统13关于直流炉的启动系统带疏水热交换器的启动系统关于直流炉的启动系统带疏水热交换器的启动系统14关于直流炉的启动系统带循环泵的启动系统关于直流炉的启动系统带循环泵的启动系统15直流炉三种启动系统比较种类扩容器式循环泵式热交换器式优点

系统简单，投资少；运行操作方便；容易实现自动控制：维修工作量少。

工质和热量回收效果好；启动时间短；运行灵活性高运行操作方便；容易实现自动控制；工质和热量回收效果好；维修工作量少。缺点运行经济性差；要求除氧器安全阀容量增大或采用负安全阀；系统较复杂；投资大；运行操作复杂；设备（尤其循环泵）运行和维护要求高；循环泵的控制要求高系统很复杂；投资大；金属耗量大；要求除氧器安全阀容量增大（或采用负安全阀）。直流炉三种启动系统比较种类扩容器式16关于直流炉的启动系统我国已投产百万等级超超临界机组均采用带循环泵的启动系统；六十万超（超）临界机组有不少采用大气扩容式的启动系统。目前在国内还没有采用带热交换器的启动系统带循环泵的启动系统的优缺点：1）在吹管、调试及正常起停阶段可以回收工质热量（相比较大气扩容式启动系统）。关于直流炉的启动系统我国已投产百万等级超超临界机组均采用带循17关于直流炉的启动系统2）在最低直流负荷以下，采用再循环泵强制循环运行方式，水冷壁具有较强的强制流动特性，所有上升的管屏不会发生倒流，不必进行倒流的校验，同时，对于垂直管屏，最低直流负荷下的工作压差（平均受热管的重位压差和流动阻力之总和）总是能大于管圈的最大停滞压差△Pt=Hr′（式中H为管圈高度；r′为系统压力下的饱和水重度），特别是由于装设阻力较大的入口节流孔圈，更不会发生停滞现象。关于直流炉的启动系统2）在最低直流负荷以下，采用再循环泵强制18关于直流炉的启动系统3）由于在小于最低直流负荷采用再循环泵进行强制循环，循环泵有足够的压头保持流动的稳定性，另一方面，向上流动的垂直管水冷壁由于静压占总阻力的比例较大，不存在多值性的可能。此外，水冷壁入口加装节流孔圈，提供了一附加阻力，也进一步消除了出现多值性的可能。关于直流炉的启动系统3）由于在小于最低直流负荷采用再循环泵进19关于直流炉的启动系统4）再循环泵的投资费用、维护保养费用高很多。5）吹管阶段、调试阶段及正常启停阶段再循环泵运行时，汽水分离器的水位控制难度大增，容易出现分离器水位保护跳炉。6）正常运行阶段，由于再循环泵过冷水的存在，一样会产生不少的热量损失。关于直流炉的启动系统4）再循环泵的投资费用、维护保养费用高很20启动过程简图启动过程简图21炉水循环泵（泰州）湿式马达单级泵与亚临界控制循环锅炉用循环泵相比，压头高，流量小只在锅炉启动和停炉过程中投运1台/炉，德国KSB制造（台电采用英国泰勒泵）炉水循环泵（泰州）湿式马达单级泵22ALSTOM公司1000MW超超临界塔式锅炉介绍台电B厂2×1000MW超超临界压力直流锅炉是在引进德国ALSTOM1000MW超超临界塔式锅炉技术的基础上，结合上海锅炉厂有限公司燃用神府东胜煤的经验进行设计的。ALSTOM公司1000MW超超临界塔式锅炉介绍台电B厂23锅炉设计条件及性能数据锅炉为2955t/h超超临界参数变压运行螺旋管圈（三菱重工采用内螺纹垂直管屏）直流炉，单炉膛（半）塔式布置、四角切向燃烧、摆动喷嘴调温、平衡通风、全钢架悬吊结构、露天布置、采用机械刮板捞渣机固态排渣的锅炉。锅炉燃用神府东胜煤。炉后尾部布置两台转子直径为φ16370mm的三分仓容克式空气预热器。锅炉制粉系统采用正压直吹式系统，每台锅炉配置6台中速磨煤机，BMCR工况时，5台运行，一台备用。锅炉设计条件及性能数据锅炉为2955t/h超超临界参数变压24BMCR工况及额定工况主要参数名称单位BMCRBRL过热蒸汽流量t/h29552869过热器出口蒸汽压力MPa(g)27.927.85过热器出口蒸汽温度oC605605再热蒸汽流量t/h24432376再热器进口蒸汽压力MPa(g)6.26.03再热器出口蒸汽压力MPa(g)6.035.86再热器进口蒸汽温度oC367361再热器出口蒸汽温度oC603603省煤器进口给水温度oC297295BMCR工况及额定工况主要参数名称单位BMCRBRL过热蒸25锅炉给水品质要求补给水量：正常时～30t/h；启动或事故时～236t/h补给水制备方式：离子交换除盐系统总硬度：～0μmol/l溶解氧（化水处理后）：30～300μg/l铁：≤5μg/l铜：≤2μg/l二氧化硅：≤10μg/lpH值：8.0～9.0锅炉给水质量标准电导率（25℃）：≤0.15μS/cm钠：≤5μg/l锅炉给水品质要求补给水量：正常时～30t/h；启动或事故时26锅炉给水品质要求蒸汽品质要求钠：＜5μg/kg二氧化硅：＜10μg/kg电导率（25℃）：＜0.15μS/cm铁：＜5μg/kg铜：＜2μg/kg锅炉给水品质要求蒸汽品质要求27锅炉运行条件1)锅炉带基本负荷并参与调峰。锅炉在投入商业运行后，年利用小时数不小于6500小时，年可用小时数不小于7800小时。锅炉强迫停用率不大于2%。2）制粉系统：采用中速磨正压直吹式制粉系统，配置6台SM中速磨，BMCR工况下5台磨煤机运行，1台备用。3)锅炉变压运行，采用定—滑—定运行的方式（由于西门子汽机只有两阀，所以采用定—滑运行的方式）。压力—负荷曲线见图1.5-1，锅炉的冷态、温态、热态及极热态启动曲线见图1.5-2，图1.5-3，图1.5-4，图1.5-5。锅炉运行条件1)锅炉带基本负荷并参与调峰。锅炉在投入商业运28锅炉运行条件4）锅炉在燃用设计煤种或校核煤种时，能满足负荷在不大于锅炉的30%B-MCR时不投油长期安全稳定运行，并在最低稳燃负荷及以上范围内满足自动化投入率100%的要求。5）锅炉最低直流负荷不大于35%B-MCR锅炉运行条件4）锅炉在燃用设计煤种或校核煤种时，能满足负荷在29锅炉运行条件6）锅炉负荷变化率能达到下述要求：在50%～100%B-MCR时，不低于±5%B-MCR/分钟在30%～50%B-MCR时，不低于±3%B-MCR/分钟在30%B-MCR以下时，不低于±2%B-MCR/分钟负荷阶跃：大于10%汽机额定功率/分钟

锅炉运行条件6）锅炉负荷变化率能达到下述要求：30锅炉运行条件7）锅炉的启动时间（从点火到机组带满负荷），与汽轮机相匹配，一般可满足以下要求：冷态启动：5～6小时温态启动：2～3小时热态启动：1～2小时极热态启动：＜1小时锅炉点火至汽机冲转满足以下要求：冷态起动：1.33小时温态起动：1.17小时热态起动：1.08小时极热态起动：0.62小时8）锅炉点火方式为：微油点火（系统简单、使用维护方便）。锅炉运行条件7）锅炉的启动时间（从点火到机组带满负荷），与汽31锅炉运行条件9）在燃用设计煤种和BMCR工况下，锅炉NOx的排放浓度不超过250mg/Nm3（O2=6%）。

目前国内已投产的百万容量锅炉，在不投用脱硝装置情况下，NOx的排放浓度均超过或接近250mg/Nm310）过热器和再热器温度控制范围，过热汽温在35%～100%B-MCR、再热汽温在50%～100%B-MCR负荷范围时，能保持稳定在额定值，偏差不超过±5℃。11）燃烧室的设计承压能力不小于±5800Pa，当燃烧室突然灭火内爆，瞬时不变形承载能力不低于±9800Pa。锅炉运行条件9）在燃用设计煤种和BMCR工况下，锅炉NOx32锅炉运行条件12）锅炉各主要承压部件的使用寿命大于30年。13）锅炉机组在30年的寿命期间，允许的启停次数不少于下值：冷态起动（停机超过72小时）：＞200次温态起动（停机72小时内）：＞1200次热态起动（停机10小时内）：＞5000次极热态起动（停机1小时内）：＞300次负荷阶跃：＞12000次14）当一台空气预热器停运时锅炉可带60%B-MCR负荷运行。锅炉运行条件12）锅炉各主要承压部件的使用寿命大于30年。33锅炉运行条件15）汽轮机旁路：采用100%带安全功能的高压旁路和65%低压旁路。

过热器不设安全门，只有再热器设安全门，这就要求机组正常运行中，汽机旁路必须处于可靠备用状态，过热器超压时，旁路自动开启；再热器安全门总的释放能力必须大于锅炉的最大连续蒸发负荷。16）除渣方式：采用刮板捞渣机连续排渣。锅炉运行条件15）汽轮机旁路：采用100%带安全功能的高压旁34锅炉变压运行曲线锅炉变压运行曲线35锅炉变压运行曲线锅炉变压运行曲线36锅炉变压运行曲线锅炉变压运行曲线37锅炉变压运行曲线锅炉变压运行曲线38锅炉变压运行曲线锅炉变压运行曲线39性能保证1）在燃用设计煤种BRL工况下，锅炉保证热效率不小于93.72%；2）空气预热器的漏风率（单台）在投产第一年内不高于6%（目前实际漏风率约4%），运行1年后不高于8%。一次风漏风率不高于35%；3）在BMCR工况条件下，过热器、再热器、省煤器的实际汽、水侧压降数值不超过设计值；4）燃用设计煤种时，滑压运行在35％～100%B-MCR范围过热蒸汽能维持其额定汽温；在50％～100%B-MCR时再热蒸汽能维持额定汽温。汽温允许偏差±5℃。性能保证1）在燃用设计煤种BRL工况下，锅炉保证热效率不小40锅炉性能数据锅炉性能数据41锅炉性能数据锅炉性能数据42锅炉性能数据锅炉性能数据43锅炉性能数据锅炉性能数据44锅炉性能数据锅炉性能数据45锅炉性能数据锅炉性能数据46锅炉性能数据锅炉性能数据47锅炉性能数据锅炉性能数据48锅炉性能数据锅炉性能数据49锅炉性能曲线锅炉性能曲线50锅炉性能曲线锅炉性能曲线51锅炉性能曲线锅炉性能曲线52锅炉性能曲线锅炉性能曲线53锅炉性能曲线锅炉性能曲线54锅炉性能曲线锅炉性能曲线55锅炉性能曲线锅炉性能曲线56锅炉总体简介炉膛宽度21480mm，炉膛深度21480mm（宁海的为23160×23160，我厂锅炉比宁海小，和外三一样的尺寸，应该重视锅炉防结焦问题）水冷壁下集箱标高为4000mm，炉顶管中心标高为119310mm。大板梁顶标高127560mm。锅炉总体简介炉膛宽度21480mm，炉膛深度21480mm（57锅炉总体简介锅炉总体简介58锅炉总体简介炉膛由管子膜式壁组成，水冷壁采用螺旋管加垂直管的布置方式。从炉膛冷灰斗进口标高4500mm到标高69225mm处炉膛四周采用螺旋管圈,在此上方为垂直管圈，垂直管圈分为两部分，下部垂直管圈选用管子规格为φ38.1mm，节距为60mm；Y形式的两根垂直管合并成为一根管的上部垂直管圈，管子规格为φ44.5mm，节距为120mm。关于直流炉水冷壁管屏的选型比较：1）美国早期为垂直管屏；2）欧洲为螺管圈；3）日本除三菱公司开发了内螺纹垂直管屏外，其余采用螺旋管圈（在泰州、玉环等百万容量锅炉均采用了内螺纹垂直管屏）；锅炉总体简介炉膛由管子膜式壁组成，水冷壁采用螺旋管加垂直管的59锅炉总体介绍

（采用内螺纹管改进型垂直水冷壁）锅炉总体介绍

（采用内螺纹管改进型垂直水冷壁）60锅炉总体介绍

（采用内螺纹管改进型垂直水冷壁）

质量流速1500kg/m2s内螺纹管核态沸腾偏离核态沸腾膜态沸腾核态沸腾

质量流速３100kg/m2s光管锅炉总体介绍

（采用内螺纹管改进型垂直水冷壁）质量流速1561锅炉总体介绍

（由于采用内螺纹管水冷壁的管壁温度较低）锅炉总体介绍

（由于采用内螺纹管水冷壁的管壁温度较低）62锅炉总体介绍

（内螺纹管好处）根据MHI（三菱重工）的经验，采用内螺纹管不仅可以避免在高热负荷的燃烧器区在干度达到0.5的情况下出现膜态沸腾（DNB），而且在近临界区干度达到0.9时出现干涸（DRO）时也可控制壁温的上升。锅炉总体介绍

（内螺纹管好处）根据MHI（三菱重工）的经验，63锅炉总体介绍

（内螺纹管好处）首台螺旋管圈水冷壁锅炉MHI供货业绩（日本≥600MW锅炉）垂直型水冷壁（SV）11台（首台为1989年）螺旋管水冷壁10台（首台为1981年）特点1、结构简单2、对负荷变化、启动与停炉的高耐久性（热应力较小）3、易于制造与安装4、易于维修现代先进大容量锅炉标准型式垂直管圈水冷壁首台垂直管圈水冷壁锅炉The1stUnitofSpiralWWBoiler锅炉总体介绍

（内螺纹管好处）首台螺旋管圈水冷壁锅炉MHI供64锅炉总体介绍

（内螺纹管好处：水冷壁结构简单对接焊口数目大为减少）SV（垂直水冷壁）SS（螺旋管圈水冷壁）工地安装容易复杂对接焊口数目1/2.5基数焊缝长度1/2.5基数管屏数目1/2基数焊接件数目1/3基数锅炉总体介绍

（内螺纹管好处：水冷壁结构简单对接焊口数目大为65锅炉总体介绍

安装中的垂直水冷壁（SV）和螺旋管圈水冷壁可靠性比较焊口对接只需单向调整较复杂高可靠性焊口对接需双向调整锅炉总体介绍

安装中的垂直水冷壁（SV）和螺旋管圈水冷壁可靠66锅炉总体介绍

垂直水冷壁（SV）和螺旋管圈水冷壁结渣比较容易掉落粘附在膜式鳍片上锅炉总体介绍

垂直水冷壁（SV）和螺旋管圈水冷壁结渣比较容易67锅炉总体介绍

与螺旋管圈水冷壁(SS)相比

垂直水冷壁具有良好的流动稳定性垂直水冷壁(内螺纹管)螺旋管圈水冷壁(光管)管内质量流速低高流体水动力流动特性正向流动负向流动温度偏差小（优点）大（缺点）锅炉总体介绍

与螺旋管圈水冷壁(SS)相比

垂直水冷壁具有良68锅炉总体介绍

（垂直水冷管壁优点）结构简单，易于安装、制造，热应力小具有良好的水动力稳定性水冷壁阻力低，节约厂用电易于吹灰器清除结渣适应与变压运行锅炉总体介绍

（垂直水冷管壁优点）结构简单，易于安装、制造，69锅炉总体介绍

（垂直水冷管壁优点）锅炉总体介绍

（垂直水冷管壁优点）70锅炉总体介绍锅炉总体介绍71锅炉总体介绍锅炉总体介绍72锅炉总体介绍锅炉总体介绍73锅炉总体介绍过热器汽温通过煤水比调节

和两级喷水来控制。再热器汽温采用燃烧器摆动调节，一级再热器进口连接管道上设置事故喷水（开关型：不可调），一级再热器出口连接管道设置有微量喷水（可调）作为辅助调节。锅炉总体介绍过热器汽温通过煤水比调节和两级喷水来控制。再热74锅炉总体介绍锅炉设有膨胀中心及零位保证系统，垂直高度的零点在大板梁顶部，水平零点位置在锅炉中心线。锅炉炉膛底部垂直高度最大位移量为745.4mm。在锅炉高度方向设有三层导向装置，以控制锅炉受热面水平方向的膨胀和传递锅炉水平载荷。锅炉上部出口后连接有圆形直径为12500mm的烟道，这个烟道从上向下流动，该单烟道的垂直载荷直接支吊在炉顶钢架平面上。在空气预热器上部分成二路烟道经过各自的关闭挡板，进入二台直径为16370mm三分仓容克式空气预热器。锅炉总体介绍锅炉设有膨胀中心及零位保证系统，垂直高度的零点在75锅炉总体介绍本锅炉采用正压直吹式制粉系统，配置6台中速磨煤机，燃烧器四角布置，切圆燃烧方式。整台锅炉沿着高度方向燃烧器分成四组，最上一组燃烧器是SOFA燃尽风，分有六层风室；接下来三组是煤粉燃烧器，每组有4层煤粉喷嘴（每台磨对应两层喷嘴），共有48只燃烧器喷嘴。最上排燃烧器喷口中心线标高45159mm，一级过热器屏底距最上排燃烧器喷口28321mm，最下排燃烧器喷口中心标高23591mm，至冷灰斗转角距最下排燃烧器喷口5111mm，三组煤粉燃烧器上，每组燃烧器风箱设有二层进退式简单机械雾化油枪，六层燃油喷嘴，24支油枪。锅炉总体介绍本锅炉采用正压直吹式制粉系统，配置6台中速磨煤76锅炉总体介绍锅炉设置了膨胀中心，锅炉垂直方向上的膨胀零点设在大板梁顶部，锅炉深度和宽度方向上的膨胀零点设在炉膛中心锅炉吹灰器有蒸汽吹灰器和水力吹灰器两种形式。蒸汽吹灰器：炉膛部分布置有64台墙式吹灰器，锅炉上部区域内布置84台长行程伸缩式吹灰器和12台半伸缩式吹灰器，每台预热器烟气进口端布置一只伸缩式吹灰器；水力吹灰器：炉膛燃烧器区域布置二层共8台水力吹灰器，运行时所有吹灰器均实现程序控制。锅炉总体介绍锅炉设置了膨胀中心，锅炉垂直方向上的膨胀零点设在77锅炉特点1）锅炉系统简单；2）锅炉具有很强的自疏水能力，具备优异的备用和快速启动特点；3）均匀的过热器、再热器烟气温度分布；4）均匀的对流受热面烟气流场分布；5）采用单炉膛单切圆的燃烧方式，在所有工况下，水冷壁出口温度分布均匀；锅炉特点1）锅炉系统简单；78锅炉特点6）采用低NOx同轴燃烧系统（LNTFSTM）；7）过热器采用煤水比加两级八点喷水，再热器采用燃烧器摆动、低负荷过量空气系数调节和在进口装设事故紧急喷水和两级再热器中间装设微量喷水；8）无水力侧偏差，过热器、再热器蒸汽温度分布均匀；9）过热器、再热器受热面材料选取留有较大的裕度；锅炉特点6）采用低NOx同轴燃烧系统（LNTFSTM）；79锅炉特点10）不同受热面之间无管子直接焊接（没有携带偏差）；11）受热面布置下部宽松，无堵灰；12）运行过程中锅炉能自由膨胀；13）悬吊结构规则，支撑结构简单；14）受热面磨损小；15）占地面积小；锅炉特点10）不同受热面之间无管子直接焊接（没有携带偏差）；80给水和省煤器给水和省煤器81给水和省煤器给水和省煤器82水冷系统水冷系统83水冷系统水冷系统84水冷系统水冷系统85过热蒸汽系统过热蒸汽系统86过热蒸汽系统过热蒸汽系统87再热蒸汽系统再热蒸汽系统88再热蒸汽系统再热蒸汽系统89锅炉启动旁路系统

（再循环泵式）锅炉启动旁路系统

（再循环泵式）90锅炉启动旁路系统

（再循环泵式）锅炉启动旁路系统

（再循环泵式）91锅炉启动旁路系统

（再循环泵式）锅炉启动旁路系统

（再循环泵式）92锅炉启动旁路系统

（再循环泵式）锅炉启动旁路系统

（再循环泵式）93锅炉启动旁路系统

（再循环泵式）锅炉启动旁路系统

（再循环泵式）94锅炉启动旁路系统

（再循环泵式）锅炉启动旁路系统

（再循环泵式）95锅炉启动旁路系统

（再循环泵式）锅炉启动旁路系统

（再循环泵式）96风烟系统一次风用作输送和干燥煤粉用。二次风的作用是强化燃烧和控制NOx生成量，另为了在低负荷和冬季运行时，能提高空气预热器进口风温，在热二次风道上还设置热风再循环风。燃烧器上方四角各有一组SOFA风室，每组风室有6层喷嘴。

每台空气预热器进口烟道上装有各自的电动关闭挡板（空预器装在竖井烟道，所以称为半塔式锅炉）。风烟系统一次风用作输送和干燥煤粉用。97过热蒸汽调温过热蒸汽调温98过热蒸汽调温过热蒸汽调温99再热蒸汽调温再热蒸汽调温100再热蒸汽调温再热蒸汽调温101锅炉安全阀锅炉安全阀102热平衡图01热平衡图01103热平衡图02热平衡图02104热平衡图03热平衡图03105热平衡图04热平衡图04106热平衡图05热平衡图05107热平衡图06热平衡图06108热平衡图07热平衡图07109热平衡图08热平衡图08110热平衡图09热平衡图09111热平衡图10热平衡图10112热平衡图11热平衡图11113热平衡图12热平衡图12114热平衡图13热平衡图13115热平衡图14热平衡图14116热平衡图15热平衡图15117热平衡图16热平衡图16118热平衡图17热平衡图17119热平衡图18热平衡图18120热平衡图19热平衡图19121热平衡图20热平衡图20122热平衡图21热平衡图21123热平衡图22热平衡图22124热平衡图23热平衡图23125热平衡图24热平衡图24126热平衡图25热平衡图25127西门子1000MW级汽机启动曲线启动曲线的使用图形显示了蒸汽压力和蒸汽温度曲线（高中压主汽门前），包括汽机启动时的速度和负荷曲线。在图中，时间点的初始值被设定为高压/中压调门第一次打开时。启动曲线没有显示蒸汽管道和阀门的暖机时间。西门子1000MW级汽机启动曲线启动曲线的使用128西门子1000MW级汽机启动曲线计算基于以下的假设：1）5000次的起动2）在40％到100％负荷之间滑压运行（即采用定－滑运行而不是定－滑－定运行）3）开机时冷再热压力<20bar，在设计旁路系统时，将被考虑3）蒸汽不同启动方式下的特性参数，根据锅炉的启动特性曲线定4）根据表1确定初始透平金属温度5）高压缸材料：GX12CrMoVNbN9-1西门子1000MW级汽机启动曲线计算基于以下的假设：129西门子1000MW级汽机启动曲线计算基于以下的假设：6）高压转子材料：X12CrMoWVNbN10-1-17）中压转子材料：X12CrMoWVNbN10-1-18）假设在50%负荷且额定蒸汽温度时汽机停机冷却9）启动时间的公差范围为±15％

表1：启动类型启动类型初始温度过程持续时间高压级中压级

环境温度起动50℃50℃

冷态启动200℃110℃150hrs（停机150小时后）温态起动380℃250℃56hrs热态启动I540℃410℃8hrs热态启动II560℃500℃2hrs西门子1000MW级汽机启动曲线计算基于以下的假设：表1：130西门子1000MW级汽机启动曲线

（环境温度启动，初始温度50℃）西门子1000MW级汽机启动曲线

（环境温度启动，初始温度5131西门子1000MW级汽机启动曲线

（冷态启动，150℃）西门子1000MW级汽机启动曲线

（冷态启动，150℃）132西门子1000MW级汽机启动曲线

（温态启动，停机56小时）西门子1000MW级汽机启动曲线

（温态启动，停机56小时）133西门子1000MW级汽机启动曲线

（热态启动，停机8小时）西门子1000MW级汽机启动曲线

（热态启动，停机8小时）134西门子1000MW级汽机启动曲线

（极热态启动，停机2小时）西门子1000MW级汽机启动曲线

（极热态启动，停机2小时）135西门子1000MW级机组阀门、转子允许温差

西门子1000MW级机组冲转、暖机有关温度准则西门子1000MW级机组阀门、转子允许温差西门子1000M136DEH控制画面

（ATT控制画面）DEH控制画面

（ATT控制画面）137某厂CRT画面

（EH油画面）某厂CRT画面

（EH油画面）138某厂CRT画面

（本体疏水画面）某厂CRT画面

（本体疏水画面）139某厂CRT画面

（机组保护画面）某厂CRT画面

（机组保护画面）140某厂CRT画面

（暖机监视画面）某厂CRT画面

（暖机监视画面）141某厂CRT画面

（汽机抽汽画面）某厂CRT画面

（汽机抽汽画面）142某厂CRT画面

（汽机监控画面一）某厂CRT画面

（汽机监控画面一）143某厂CRT画面

（汽机疏水画面一）某厂CRT画面

（汽机疏水画面一）144某厂CRT画面

（汽机主控画面一）某厂CRT画面

（汽机主控画面一）145某厂CRT画面

（汽机主控画面二）某厂CRT画面

（汽机主控画面二）146某厂CRT画面

（轴封供汽画面）某厂CRT画面

（轴封供汽画面）147某厂CRT画面

（轴系监控画面）某厂CRT画面

（轴系监控画面）148某厂CRT画面

（主机油系统画面）某厂CRT画面

（主机油系统画面）149西门子超超临界汽机岛设计特点超超临界机组在汽轮机本体设备设计和系统设计方面和亚临界机组有比较大的区别；系统设计更加简洁；力求检修方便；更加注重安全性；要求设备有很高的可靠性；更加注重提高机组和系统的效率；西门子超超临界汽机岛设计特点超超临界机组在汽轮机本体设备设计150西门子超超临界汽机岛设计特点

（汽机本体部分）单流程圆筒型高压缸模块“H30”—圆筒型高压缸，轴向套装结构；西门子超超临界汽机岛设计特点

（汽机本体部分）单流程圆筒型高151西门子超超临界汽机岛设计特点

（汽机本体部分）西门子超超临界汽机岛设计特点

（汽机本体部分）152西门子超超临界汽机岛设计特点

（汽机本体部分－主/调门）高压缸全周进汽结构+补汽调节阀外缸采用圆桶型结构，整个周向壁厚旋转对称，且无需局部加厚，避免了非对称变形和局部热应力，能够承受高温高压。

高压蒸汽通过两个进汽口进入内缸，采用全周进汽方式进入第一级斜置隔板。

高压缸设有内窥镜开口用于检查叶片，可以在不开缸时使用内窥镜检查进汽区域的叶片和末级叶片。

无调速级，第一级为低反动度，大部分能量转换发生在斜置静叶中，因此在静叶出口可以有效地降低一定的温度。第一级静叶在两端都有支撑，防止了叶顶根部漏汽并能起到保护转子表面的作用。西门子超超临界汽机岛设计特点

（汽机本体部分－主/调门）高压153西门子超超临界汽机岛设计特点

（汽机本体部分－主/调门）高压缸全周进汽结构+补汽调节阀高压部分有两个主汽门与调门组件，分别布置在高压缸两侧。每个组件包括一个主汽阀和一个调节阀，他们共用一个阀壳。西门子超超临界汽机岛设计特点

（汽机本体部分－主/调门）高压154西门子超超临界汽机岛设计特点

（汽机本体部分－主/调门）1主蒸汽进口2高压缸

3主汽门4主汽门油动机

5主调门6主调门油动机

7进汽插管

主蒸汽进入主蒸汽进口（件号1）通过主汽门和主调门，主调阀通过进汽插管和高压缸相连，主蒸汽离开主调门通过进汽插管（件号7）进入高压内缸。因为进汽插管很短，在主调门和高压缸之间的封闭空间也就很小，这一点对主汽门关闭时的机组安全性非常有利。西门子超超临界汽机岛设计特点

（汽机本体部分－主/调门）1155西门子超超临界汽机岛设计特点

（汽机本体部分－主/调门）

一个主汽门和一个主调门共用一个阀壳。主汽门可以迅速关断以截止主蒸汽管道的蒸汽，主汽门关闭时间极短且可靠性极高。主调门可根据机组负荷要求控制进入高压缸的蒸汽流量。整个主汽门和调门组件的设计理念是要求检修方便，并且要求尽量减小阀门的压损。西门子超超临界汽机岛设计特点

（汽机本体部分－主/调门）156西门子超超临界汽机岛设计特点

（汽机本体部分－主/调门）主汽门是一个内部带有预启阀的单阀座式提升阀。蒸汽经由主蒸汽进口进入装有永久滤网的阀壳内，当主汽门关闭时，蒸汽充满在阀体内，并停留在阀碟外。主汽门打开时，阀杆带动预启阀先行开启，从而减少打开主汽门阀碟所需要的提升力，以使主汽门阀碟可以顺利打开。在阀碟背面与阀杆套筒相接触的区域有一堆焊层，能在阀门全开时形成密封，阀杆由一组石墨垫圈密封与大气隔绝，另外在主汽门上也开有阀杆漏汽接口。主汽门由油动机开启，由弹簧力关闭。西门子超超临界汽机岛设计特点

（汽机本体部分－主/调门）157西门子超超临界汽机岛设计特点

（汽机本体部分－主/调门）

带有中空阀碟的阀杆在位于内阀盖的阀杆衬套内滑动。在阀碟上设有平衡孔以减小机组运行时打开调门所需的提升力。阀碟背部同样有堆焊层，在阀门全开时形成密封面。在内阀盖里有一组垫圈将阀杆密封与大气隔绝。同样，调门也由油动机开启，由弹簧力关闭，这样在系统或汽轮机发生故障时，主门和调门能够立即关闭，确保安全。

西门子超超临界汽机岛设计特点

（汽机本体部分－主/调门）158西门子超超临界汽机岛设计特点

（汽机本体部分－主/调门）蒸汽滤网安装在主汽门阀壳和再热汽门阀壳内，用以过滤蒸汽，以免异物进入汽缸损伤叶片另外永久滤网也可以使阀门进汽更加均匀，从而减少阀门的压损A.出汽I.蒸汽进汽D.疏水西门子超超临界汽机岛设计特点

（汽机本体部分－主/调门）蒸汽159西门子超超临界汽机岛设计特点

（汽机本体部分－主/调门）主汽门和调门组件图主汽门主调门

1主门阀座10调门阀座2阀碟11阀杆（含阀碟）3阀杆（含小阀碟）12阀杆衬套4滤网13内阀盖5阀杆衬套14压板6内阀盖15外阀盖7压板16油动机8外阀盖9油动机

西门子超超临界汽机岛设计特点

（汽机本体部分－主/调门）主汽160西门子超超临界汽机岛设计特点

（汽机本体部分－补汽阀）补汽阀补汽阀相当于一个单独的调节阀，它在主汽门完全开启时（额定功率下）运行，控制额外的蒸汽进入高压缸以使汽轮机在额定功率外再增加一部分输出功率（调阀全开只带额定负荷，提高了汽机的循环效率）。从主汽门来的蒸汽通过补汽阀进口进入补汽阀，再从补汽阀出口流至高压缸第5级。补汽阀开启运行会降低汽机的循环效率。补汽阀也由油动机开启，由弹簧力关闭。西门子超超临界汽机岛设计特点

（汽机本体部分－补汽阀）补汽阀161西门子超超临界汽机岛设计特点

（汽机本体部分－补汽阀）补汽调节阀滑压运行机组在额定流量下，进汽压力达到额定值；机组运行不通过主调门的调节就具备调频功能，避免节流损失西门子超超临界汽机岛设计特点

（汽机本体部分－补汽阀）补汽调162西门子超超临界汽机岛设计特点

（汽机本体部分－再热主/调门）1再热蒸汽进口2中压缸3再热主门和调门组件4再热调门油动机5再热主门油动机6中压进汽插管7再热调门8再热主汽门

因为进汽插管路径很短，在再热主调门和中压缸之间的封闭空间也就很小，这一点对再热主汽门关闭时的机组安全性非常有利。

西门子超超临界汽机岛设计特点

（汽机本体部分－再热主/调门）163西门子超超临界汽机岛设计特点

（汽机本体部分－再热主/调门）再热主汽门是一个内部带有预启阀小阀的单阀座式提升阀。蒸汽经由再热蒸汽进口通过永久滤网进入阀壳内，如果此时再热主汽门关闭，蒸汽仍充满在阀体内，并加载在阀碟上。阀杆带动预启阀打开以减少蒸汽加在再热主汽门阀碟上的压力，以使再热主汽门阀碟可以顺利打开。在阀碟的背面有堆焊层并能在阀门全开时与阀杆套筒端面形成密封面，阀杆由一组石墨垫圈密封与大气隔绝，另外在再热主门上也开有阀杆漏汽接口。再热主汽门由油动机开启，弹簧力关闭。西门子超超临界汽机岛设计特点

（汽机本体部分－再热主/调门164西门子超超临界汽机岛设计特点

（汽机本体部分－再热主/调门）再热调门带有中空阀碟的阀杆在位于内阀盖的阀杆衬套内滑动。在阀碟上设有平衡孔以减小机组运行时打开调门所需的提升力。阀碟后部依然有堆焊层，在阀门全开时形成密封面。在内阀盖里有一组垫圈将阀杆密封与大气隔绝。同样的，调门也由油动机开启，弹簧力关闭，这样在系统或汽轮机发生故障时，再热主门和调门能够立即关闭，确保安全。西门子超超临界汽机岛设计特点

（汽机本体部分－再热主/调门165西门子超超临界汽机岛设计特点

（汽机本体部分－再热主/调门）再热主门再热调门

1阀座10扩散器

2阀碟11阀杆

3阀杆（带小阀碟）12衬套4蒸汽滤网13内阀盖5阀杆衬套14密封垫圈6内阀盖15外阀盖7密封垫圈16再热调门油动机8外阀盖9再热主汽门油动机西门子超超临界汽机岛设计特点

（汽机本体部分－再热主/调门）166西门子超超临界汽机岛设计特点

（高压缸）高压缸为单流、双层缸设计，包括高压内缸和高压外缸。两组主汽门和调门组件通过大直径的连接螺母在机组水平中心线上和汽缸相连。主汽门和调门组件也有另外的弹簧支座支撑。阀门通过扩散状的进汽插管将进汽压损减小到最低的水平。外缸采用圆桶型结构，整个周向壁厚旋转对称，且无需局部加厚，避免了非对称变形和局部热应力，能够承受高温高压。第一级为低反动度，大部分能量转换发生在斜置静叶中，因此在静叶出口可以有效地降低一定的温度。第一级静叶在两端都有支撑，防止了叶顶根部漏汽并能起到保护转子表面的作用。西门子超超临界汽机岛设计特点

（高压缸）高压缸为单流、双层缸167西门子超超临界汽机岛设计特点

（中压缸）中压缸从水平中分面分为上下半，为双层缸结构。在中压外缸上半的中压排汽口接有中低压连通管将蒸汽导入低压内缸。中压高温进汽仅限于内缸的进汽区域，而中压外缸只承受中压排汽的较低压力和较低温度，汽缸的法兰部分就可以设计得较小，且法兰区域的材料厚度等也可以减到最小，避免因不平衡温升时引起法兰受热变形而导致故障，如机组启动和停车时。同时，外缸中的压力也降低了内缸水平中分面法兰螺栓的荷载，内缸只要承受内外缸压差即可。西门子超超临界汽机岛设计特点

（中压缸）中压缸从水平中分面分168西门子超超临界汽机岛设计特点

（中压缸）中压缸双流对称布置可以起到抵消轴向推力的作用，而切向涡流进汽有效降低了蒸汽进口处转子的表面温度。安装在内缸和转子上的叶片级约有50%反动度。第一级为低反动度，大部分能量转换发生在斜置静叶中，因此在静叶出口的温度相对较低。第一级静叶在两端都有支撑，防止了叶顶漏汽并能起到保护转子表面的作用。西门子超超临界汽机岛设计特点

（中压缸）中压缸双流对称布置可169西门子超超临界汽机岛设计特点

（汽流激振和轴系稳定性）超超临界机组存在较大的汽流激振力——叶顶间隙激振和密封间隙激振力——轴系振动稳定性降低，严重时会诱发高压转子汽流激振。需从设计、安装、检修、运行方面避免和消除蒸汽激振的措施。西门子超超临界汽机岛设计特点

（汽流激振和轴系稳定性）超超临170西门子超超临界汽机岛设计特点单个排汽口的面积取决于末级叶片的长度——受限于材料的强度极限（如果不采用长叶片，就要增加排气口）。1146mm末级长叶片。各汽缸之间仅一个轴承，四缸（1高1中两低）五个轴承（N＋1）。小直径转子。设计进汽压力为30MPa，进汽温度为600

C双背压设计。保证热耗率均小于7355kJ/kWh。西门子超超临界汽机岛设计特点单个排汽口的面积取决于末级叶片的171西门子超超临界汽机岛设计特点与主调门相接配一个或两个补汽阀西门子超超临界汽机岛设计特点与主调门相接配一个或两个补汽阀172西门子超超临界汽机岛设计特点采用全周进汽+补汽阀调节方式，无调节级，高中压第一级斜置静叶、切向进汽，不存在特殊的强度和振动问题；阀门（不含补汽阀）全开对提高汽轮机效率有利，但在夏季工况补汽阀开启后效率要降低，调频任务由补汽阀来承担。全周进汽加补汽阀的进汽方式在大型机组的业绩较少（外高桥、玉环和宁海均采用此方式）。N+1轴承转子支承方式，轴承数量少，机组长度要短8m—10m，对轴系的稳定性较为有利，西门子机型采用柔性基座。西门子超超临界汽机岛设计特点采用全周进汽+补汽阀调节西门子超超临界汽机岛设计特点防固体颗粒冲损：西门子机型无调节级，高中压第一级反动度约20%，冲蚀性低于冲动级；第一级静叶为切向斜置式，静动叶片的距离较大；全周进汽滑压运行静叶出口流速较低；未采取表面处理措施；高温区冷却措施：高压第一级静叶内壁有屏蔽结构;有蒸汽冷却中压转子表面末级叶片：采用1146mm枞树型叶根自由叶片作为末级叶片，排汽面积10.96m2。自1997年开始使用，已有数万小时的运行业绩。末级防水蚀方式：有抽汽槽的空心静叶，末级动叶片顶部进汽边激光硬化。西门子超超临界汽机岛设计特点防固体颗粒冲损：西门子机型无调节西门子超超临界汽机岛设计特点

长度mm面积m2结构特点防水蚀措施材料东汽1092.243″10.11整体围带、凸台拉筋、8叉叶根表面硬化1Cr12Ni3Mo2VNb哈汽1219.248″11.87整体围带、凸台+套筒拉筋、枞树型叶根叶片材料15Cr钢（与司太立合金硬度相当）15Cr锻钢K11C88A上汽（西门子）114645.3″10.96自由叶片、枞树型叶根激光表面硬化17-4PH17Cr4Ni锻钢西门子超超临界汽机岛设计特点

长度面积m2结构特点防水蚀措施175西门子超超临界汽机岛设计特点

（启动方式）项目东汽哈汽上汽（西门子）启动方式高压缸启动高中压缸联合启动高中压缸联合启动冲转至额定负荷时间(min)极冷态/冷态302360325/125温态18219555热态9011029极热态9011010西门子超超临界汽机岛设计特点

（启动方式）项目东汽哈汽上汽启176西门子超超临界汽机岛设计特点

（安装与大修）高、中压模块在制造厂总装后整体发货至电厂工地直接安装，低压外缸分八件发货至电厂工地后焊接、安装。大修周期为12年高压模块的解体和重装需使用专用工具、遵循特定规程进行，且要切除高排管道及各段抽汽管道。

西门子超超临界汽机岛设计特点

（安装与大修）高、中压模块在制177西门子超超临界汽机岛设计特点

（材料）西门子在高压缸进汽部分、高压主汽门、高压内缸及中压联合汽门、中压内缸等高温静止部件曾用过GX12CrMoWVNbN10-1-1和GX12CrMoVNbN9-1，这两种材料同属600℃～610℃档次的9%－10%Cr钢，均能满足要求——但含W的材料在高温强度提高的同时，疲劳强度（低周疲劳和热疲劳）并未提高甚至相对下降，不含W的材料高温强度性能相对要略低一些，但是疲劳强度则相对较高——因此，西门子机型选用不含W的GX12CrMoVNbN9-1；转子仍继续采用含W的材料西门子超超临界汽机岛设计特点

（材料）西门子在高压缸进汽部分178西门子超超临界汽机岛设计特点

（材料）600℃高中压转子材料：预定目标100000小时蠕变断裂强度100MPa/蠕变断裂延伸率不小于10%/淬透直径不小于1200mm/屈服极限不小于600MPa-700MPa/其它断裂敏感度及韧度不劣于12%CrMoV及1%CrMoV钢；转子材料为10%Cr钢并含W（1%，东汽0.6%）；其100000小时蠕变断裂强度由30000小时试验结果推算略低于100MPa；在转子轴端中心设计有直径100mm、深1000mm孔，作为材料检查之用；低压缸进汽温度低，对材料没有特殊要求。

西门子超超临界汽机岛设计特点

（材料）600℃高中压转子材料179西门子超超临界汽机岛设计特点

（轴系短）机组制造商锅炉（炉膛：宽×深×高，）汽轮机（长×宽×高,m）发电机(m)1000MW东方33.9734

15.55864.037.9

9.9

6.817.05

5.2×8.4哈尔滨34.22×15.67×66.640

10.5×7.517.295×6.04×6.574上海π型35.496

14.364

65.27729×10.4×7.7513.575

5.09×6.93塔式21.48×21.48×79.126660MW东方22.162×15.457×65.00027.85×8.1×6.5

哈尔滨19.628×19.230×68.25028×10.5×7.2

上海18.816×18.816×66.17026×8.3×7

600MW东方22.1624×15.4568×62.00027.85×8.1×6.514.803×5.395×7.105哈尔滨垂直管圈22.187

15.632

61.71021×11×7.515.719×4.0×6.61螺旋管圈17.666

17.666

66.650上海18.816×17.640×65.20021×10.4×7