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1000MW超超临界汽轮机组再热蒸汽采用610℃方案优越性分析

更新时间:2015-01-27

沈国栋1 平多刚2 郑章亮2

(1.安徽淮南平圩发电有限责任公司;

2.淮南平圩电力检修工程有限责任公司,安徽 淮南  232089)

摘 要:对国内首台超超临界1 000MW汽轮机再热蒸汽参数采用610℃进行了分析,从经济、安全、环保等方面阐述了可行性和必要性,供同类型机组参考。

关键词:超超临界;再热蒸汽温度;610℃;降低煤耗

中图分类号:TM311   文献标识码:B         文章编号:1671-0711(2014)10-0039-02



安徽淮南平圩电厂三期工程是在建的2×1 000MW级超超临界燃煤发电机组,由中国能源建设集团安徽电力建设第二工程公司与上海电力建设有限责任公司分别承建,预计于2014年年底、2015年年初投产。汽轮机组为国内首台超超临界、单轴、一次中间再热、四缸四排汽、凝汽式汽轮机,铭牌额定功率1 050 MW。锅炉为超超临界参数、变压直流炉、单炉膛、前后墙对冲燃烧,一次再热、平衡通风、露天岛式布置、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构Π型布置。首次签订技术协议时,汽轮机进汽参数为27MPa/600℃/600℃,后经二次澄清汽轮机进汽参数更改为27MPa/600℃/610℃,现对汽轮机再热蒸汽采用610℃优越性进行分析。

一、超超临界机组参数优化概况

我国新建1 000MW超超临界机组为了保证机组经济指标的领先,不断采取各种创新措施。对于汽轮机来说就是提高进汽参数和冷端优化。进汽参数已从开始时的25.0MPa/600℃/600℃提高到后来的26.25MPa/600℃/600℃,目前已普遍提高到27.0MPa/600℃/600℃,制造厂计算可以降低热耗25 kJ/kW.h,相当于节约标煤0.8g/ kW.h。

主蒸汽温度的提高受到目前的材料限制,继续提高主蒸汽压力又造成给水泵的功率增加,因此主蒸汽参数目前已无法继续提高。上海电气引进西门子机组和北重ALSTOM机组的中压缸模块在设计之初均按照620℃设计,只要稍微改进部分进汽口叶片、中压汽门等部件的材料,就可以将再热汽温提高到610℃或620℃。而选择调整较主蒸汽温度稍高的再热蒸汽参数,还可降低低压缸排汽湿度,改善汽轮机低压缸末几级长叶片的工作环境,延长末级叶片的使用寿命。根据制造厂热平衡计算,再热蒸汽温度从600℃提高610℃,热耗可下降约12kJ/ kW.h,相当于节约标煤0.4g/ kW.h。从600℃再提高到620℃,热耗可再下降约26kJ/ kW.h,相当于节约标煤0.9g/ kW.h。 在国外已有再热蒸汽温度610℃/620℃以上的机组运行,如日本橘湾火力发电厂1号、2号机组铭牌功率1 050MW,进汽参数25.0/600/610,德国Datteln电厂,铭牌功率1 100MW,进汽参数27.5/600/620。

二、再热蒸汽采用610℃或620℃技术经济性比较分析

平圩三期机组铭牌功率1 050MW,利用小时按照5 500h,计算年发电57.75亿kW.h。与再热蒸汽600℃方案相比较,再热蒸汽采用610℃及620℃时技术经济性比较见表1。




平圩三期工程采用610℃方案,投资本金回收在5.93年左右,8.8年支付完资本使用金后即有净投资利润回报。620℃方案,投资本金回收在9.65年左右,20.54年后支付完资本使用金才有净投资利润回报。因此610℃方案经济上更加可行。

按照EVA(经济附加值)考核的投资回报,国资委规定央企资本使用金按照5.5%计列。100元投资每年支付5.5元资本使用金,表2显示按照毛利20%、15%、10%、9%、8%、7.5%时分别计算投资回报,对比分析投资的可行性。




因此一般投资本金在7年之内回收,投资是可行的;投资本金回收期超过10年,投资行为就是不可接受的。投资本金回收期在7~10年之间的,也不推荐进行投资。

三、必要可行性分析

1.国外已有较多的再热蒸汽温度610℃应用业绩,因此材料的安全性可靠性已经过检验。目前了解的国外某台机组采用620℃再热温度方案。ASTM A335 P92管材最高使用温度为625℃,采用620℃再热温度,如遇超温则可能超过材料的使用温度,安全可靠性下降。

2. ALSTOM汽轮机中压缸620℃设计,转子及汽缸进汽部分稍加改进即可以满足要求,锅炉管材不变,投资不会增加很多。

3.采用再热蒸汽温度610℃,降低了煤耗,节约了用煤,减少了对环境的污染,符合国家推进“绿色发展、循环发展、低碳发展、建设美丽中国”的发展方针增。

四、结语

根据上述分析,平圩电厂三期工程采用再热蒸汽温度610℃的方案,从经济性、安全性、环保性方面分析都是可行的。相对国内其他1 000MW机组也是创新,对于提高国内1 000MW超超临界机组经济技术指标有借鉴作用。

参考文献:

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[6]丁阳俊. 汽轮机启动过程优化研究[D].浙江大学,2013.

[7]张彦军.600MW超临界循环流化床锅炉设计关键技术研究[D] .浙江大学,2009.

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[9]时兵.600MW超临界汽轮机再热主汽阀门动力学建模与虚拟样机研究[D].上海交通大学,2008.

(收稿日期:2104-08-04)


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