專利名稱：超超臨界1300mw等級汽輪機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種汽輪機(jī)，特別是涉及一種高效率的超超臨界1300MW等級汽輪機(jī)。
背景技術(shù)：
電力已經(jīng)成為世界經(jīng)濟(jì)和人類生存的支柱。根據(jù)地球的資源狀況，燃煤發(fā)電在電力工業(yè)的主導(dǎo)地位在很長時間內(nèi)不會發(fā)生根本轉(zhuǎn)變，推進(jìn)潔凈燃煤發(fā)電技術(shù)的發(fā)展，提高電站效率，節(jié)約資源，減少排放是燃煤發(fā)電技術(shù)和產(chǎn)品的基本發(fā)展方向。無論發(fā)電機(jī)組使用的一次能源是燃煤、核能還是燃汽，只要使用蒸汽作為能量轉(zhuǎn)換的工質(zhì)，汽輪機(jī)均承擔(dān)將蒸汽熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械功的功能，因而汽輪機(jī)是決定整個電廠性能的最重要的發(fā)電設(shè)備之一。由于環(huán)保和節(jié)能的呼聲越來越高，煤價和碳排放費(fèi)已經(jīng)成為決定汽輪機(jī)性價比的兩個關(guān)鍵因素，這兩個因素大幅度提高了高參數(shù)大容量汽輪機(jī)的價值，大功率汽輪機(jī)已成 為汽輪機(jī)發(fā)展的一個主要方向。而且由于結(jié)構(gòu)、材料等因素的影響，大功率汽輪機(jī)的發(fā)展往往會受到一定的限制，目前世界上最大功率汽輪機(jī)位為1100MW汽輪機(jī)，影響汽輪機(jī)功率大小的因素很多，主要是由進(jìn)出汽輪機(jī)的蒸汽焓降及汽輪機(jī)效率決定。如上海外高橋第三發(fā)電責(zé)任有限公司2X 1000MW機(jī)組是采用高參數(shù)并應(yīng)用熱力系統(tǒng)優(yōu)化技術(shù)取得顯著節(jié)能減排效益的一個典型案例，運(yùn)行效率達(dá)到了當(dāng)今世界最高水平。配合蒸汽高參數(shù)，該電廠推出一系列新的節(jié)能減排技術(shù)通過提高鍋爐燃燒效率、降低鍋爐汽水壓損及煙汽阻力、降低廠用電率、利用煙汽余熱、冷端優(yōu)化降低背壓、選配高效率的給水泵汽輪機(jī)、啟動前的旁路沖洗等優(yōu)化技術(shù)，使汽輪機(jī)的供電煤耗累計降低4%，2010年該電廠超超臨界汽輪機(jī)折算的發(fā)電煤耗可達(dá)到268g/kW h，為當(dāng)年世界最高水平。由上述描述可知，提高汽輪機(jī)運(yùn)行效率是增大汽輪機(jī)功率的一個有效途徑，而提高汽輪機(jī)效率常用的方法是采用新材料來提高蒸汽進(jìn)汽溫度。如歐盟及日本研究新的材料鎳基合金材料，采用這種鎳基合金材料雖然可以進(jìn)一步承受更高的溫度，但鎳基合金材料的成本很高，而且汽輪機(jī)主要部件的一系列關(guān)鍵制造工藝技術(shù)(如大型鑄鍛件、焊接轉(zhuǎn)子)尚在研究階段，近期尚不能在產(chǎn)品中應(yīng)用?？梢婅F素體材料仍是當(dāng)前階段汽輪機(jī)應(yīng)用的主要材料，目前常用的鐵素體材料為600°C和625°C以上兩個溫度等級，但現(xiàn)有超超臨界一次再熱機(jī)組的最高設(shè)計溫度仍為27MPa/600°C /600°C，鐵素體材料的潛力在現(xiàn)有產(chǎn)品技術(shù)中尚未完全體現(xiàn)。因此如何進(jìn)一步提升采用鐵素體材料制造的汽輪機(jī)的功率容量才是目前最需要解決的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種采用現(xiàn)有鐵素體材料、功率可達(dá)1300MW的汽輪機(jī)。為實現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種超超臨界1300MW等級汽輪機(jī)，其包括一高壓缸，所述高壓缸內(nèi)設(shè)有高壓轉(zhuǎn)子，所述高壓缸進(jìn)汽溫度為600°C _625°C，所述高壓缸進(jìn)汽壓力為28-30MPa;—中壓缸，所述中壓缸內(nèi)設(shè)有中壓轉(zhuǎn)子，所述中壓缸再熱進(jìn)汽溫度為610-635°C ;二個或三個低壓缸，所述低壓缸內(nèi)設(shè)有低壓轉(zhuǎn)子，所述低壓缸的排汽壓力為3. 6-11. SkPa ;所述高壓缸、中壓缸、低壓缸依次排列連接，所述高壓轉(zhuǎn)子、中壓轉(zhuǎn)子、低壓轉(zhuǎn)子通過聯(lián)軸器依次同軸連接。優(yōu)選地，所述高壓缸為單流缸，所述中壓缸、低壓缸為雙流缸。優(yōu)選地，所述高壓缸為雙層缸，所述高壓缸的外缸由前后兩個圓筒型缸體通過軸向螺栓連接而成。 優(yōu)選地，所述高壓缸、中壓缸、低壓缸為單軸承支撐。優(yōu)選地，所述高壓轉(zhuǎn)子、中壓轉(zhuǎn)子分為進(jìn)汽段和排汽段兩部分，所述進(jìn)汽段采用9%Cr或10%Cr材料，所述排汽段采用CrMoV材料，所述進(jìn)汽段與所述排汽段焊接。優(yōu)選地，所述高壓缸、中壓缸上的高溫部件均為600_625°C鐵素體材料?！?yōu)選地，所述高壓轉(zhuǎn)子、中壓轉(zhuǎn)子、低壓轉(zhuǎn)子的軸承座落地支撐。優(yōu)選地，所述高壓轉(zhuǎn)子、中壓轉(zhuǎn)子、低壓轉(zhuǎn)子上的葉片為3D全彎扭葉片。如上所述，本發(fā)明超超臨界1300麗等級汽輪機(jī)具有以下有益效果該超超臨界1300麗等級汽輪機(jī)的銘牌出力可達(dá)1300麗等級，最大出力為1400麗，超過目前最大的1100MW 容量；其熱耗比目前1000麗機(jī)組降低了大約50 100kJ/kWh，因此該汽輪機(jī)具有輸出功率大、熱耗低的優(yōu)點，符合目前節(jié)能環(huán)保的要求。再有該汽輪機(jī)可采用目前成熟的600-625°C鐵素體材料制成，無需使用昂貴的合金材料，因此其還具有制造成本低，性價比聞的優(yōu)點。


圖I為本發(fā)明實施例五缸六排汽機(jī)組的側(cè)視圖。圖2為本發(fā)明實施例五缸六排汽機(jī)組的俯視圖。圖3為本發(fā)明實施例四缸四排汽機(jī)組的側(cè)視圖。圖4為本發(fā)明實施例四缸四排汽機(jī)組的俯視圖。元件標(biāo)號說明I高壓缸2中壓缸3低壓缸4連通管
具體實施例方式以下由特定的具體實施例說明本發(fā)明的實施方式，熟悉此技術(shù)的人士可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點及功效。本說明書所附圖式所繪示的結(jié)構(gòu)、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示的內(nèi)容，以供熟悉此技術(shù)的人士了解與閱讀，并非用以限定本發(fā)明可實施的限定條件，故不具技術(shù)上的實質(zhì)意義，任何結(jié)構(gòu)的修飾、比例關(guān)系的改變或大小的調(diào)整，在不影響本發(fā)明所能產(chǎn)生的功效及所能達(dá)成的目的下，均應(yīng)仍落在本發(fā)明所揭示的技術(shù)內(nèi)容得能涵蓋的范圍內(nèi)。同時，本說明書中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中間”及“一”等的用語，亦僅為便于敘述的明了，而非用以限定本發(fā)明可實施的范圍，其相對關(guān)系的改變或調(diào)整，在無實質(zhì)變更技術(shù)內(nèi)容下，當(dāng)亦視為本發(fā)明可實施的范疇。如圖1、2所示，本發(fā)明提供一種超超臨界1300MW等級汽輪機(jī)，其包括一高壓缸I、一中壓缸2和3個低壓缸3，其中高壓缸I為單流缸、中壓缸2、低壓缸3為雙流缸，該汽輪機(jī)為5缸6排汽結(jié)構(gòu)形式。高壓缸I內(nèi)設(shè)有高壓轉(zhuǎn)子，中壓缸2內(nèi)設(shè)有中壓轉(zhuǎn)子、低壓缸3內(nèi)設(shè)有低壓轉(zhuǎn)子，高壓缸I、中壓缸2、低壓缸3依次排列連接，高壓轉(zhuǎn)子、中壓轉(zhuǎn)子、低壓轉(zhuǎn)子通過聯(lián)軸器依次同軸連接，該汽輪機(jī)為單軸、一次再熱汽輪機(jī)，其高壓缸進(jìn)汽溫度為6000C -625°C，高壓缸進(jìn)汽壓力為28-30MPa ;中壓缸再熱進(jìn)汽溫度為610_635°C，中壓缸的排汽口通過連通管4與低壓缸3的進(jìn)汽口連通，低壓缸3的排汽壓力為3. 6-11. 8kPa，低壓缸3的總排汽面積為75-25 m2。 高壓缸I為雙層缸，該高壓缸I的外缸為圓筒型，由前后兩個圓筒型缸體通過軸向螺栓連接而成。圓筒型高壓缸的最大特點是汽缸及螺栓應(yīng)力低，應(yīng)力集中小，高溫蠕變強(qiáng)度特別高，因而汽輪機(jī)承壓能力強(qiáng)，機(jī)組可靠性高。根據(jù)熱力分析，相對那種傳統(tǒng)壓力最高到25MP的機(jī)型，因承壓能力提高的熱耗得益為33 55kJ/kWh，加上溫度提高的因素，參數(shù)提高的總得益最高可達(dá)100kJ/kWh。高壓缸I、中壓缸2、低壓缸3為單軸承支撐，即采用緊湊的N+1單軸承支撐方式，相鄰各汽缸之間僅設(shè)置一個軸承進(jìn)行支撐，對于本實施例五缸六排汽結(jié)構(gòu)而言只需6個軸承，長度只有30 38m，比傳統(tǒng)的雙軸承支撐方式節(jié)省了 IOm以上的軸距空間，這種汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，效率高，適合大容量汽輪機(jī)應(yīng)用。該汽輪機(jī)的高壓轉(zhuǎn)子、中壓轉(zhuǎn)子、低壓轉(zhuǎn)子的軸承座采用落地支撐的方式安裝，軸承座固定不動，轉(zhuǎn)子與汽缸同向膨脹，差脹?。辉倥浜鲜褂么罅垦a(bǔ)償動靜部件位移的連接 件，使機(jī)組具備快速5分鐘沖轉(zhuǎn)啟動以及FCB功能。本發(fā)明汽輪機(jī)高壓轉(zhuǎn)子、中壓轉(zhuǎn)子、低壓轉(zhuǎn)子上的葉片為3D全彎扭葉片，加上“不設(shè)置導(dǎo)汽管”、“第一級葉片斜置”、“轉(zhuǎn)子小直徑”、“級數(shù)增加”等各項措施，機(jī)組熱耗比其他機(jī)型至少低2%。本發(fā)明采取國標(biāo)GB5578 (報批稿)即玉環(huán)和外高橋III采用的定義，按當(dāng)?shù)叵募颈硥鹤鳛殂懪瞥隽Φ谋ＷC值，在此基礎(chǔ)上增加3%作為VWO流量，最大出力可達(dá)到1350 1400MW。作為單軸機(jī)組，其容量前無所有。該汽輪機(jī)的高壓缸、中壓缸上高溫部件(如閥門、缸體、轉(zhuǎn)子等)均采用600_625°C鐵素體材料制成。目前的鑄鍛供應(yīng)商已形成該類材料冶煉及大型鑄、鍛件毛坯的生產(chǎn)能力，相關(guān)材料和技術(shù)屬于公知技術(shù)的范圍。為降低制造成本，減少高溫合金鋼材的應(yīng)用，減小轉(zhuǎn)子鍛件尺寸，該汽輪機(jī)的高溫轉(zhuǎn)子，特別是高壓轉(zhuǎn)子、中壓轉(zhuǎn)子即可以采用整鍛結(jié)構(gòu)，也可以采用焊接結(jié)構(gòu)。焊接結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子包括進(jìn)汽段和排汽段兩部分，進(jìn)汽段采用9%Cr或10%Cr材料，排汽段采用CrMoV材料，進(jìn)汽段與排汽段焊接。該實施例汽輪機(jī)主要熱力性能參數(shù)如下表所示_ 額定況 I 酵H I VW0
進(jìn)fc.參數(shù)__28MFa/600°C ;620°C_
進(jìn)汽流m t/h__3230.__3381.2__3482. 6
高Iii排汽壓力 MPa__S1W__S1W__6. 38
高丨-K排汽溫度 r__353. 4__360.6__366.6
排汽量 l/h__2683. I__2809. 4__2878. 9
背 IiikPa4.98,54.9
低灰排汽流缺 t/h__1806.__1853. 5__1920. 5 給水溫度I__292.5__295.2__297.
補(bǔ)水4 030
,'I1,力 MW__1260__1260__1540
熱耗 kJ/kWh727075207314如上所述，該超超臨界1300麗等級汽輪機(jī)的銘牌出力可達(dá)1300麗等級，最大出力為1400麗，超過目前最大的1100MW容量；其熱耗比目前1000麗機(jī)組降低了大約50 100kJ/kffh,因此該汽輪機(jī)具有輸出功率大、熱耗低的優(yōu)點，符合目前節(jié)能環(huán)保的要求。再有該汽輪機(jī)可采用目前成熟的600-625°C鐵素體材料制成，無需使用昂貴的合金材料，因此其還具有制造成本低，性價比高的優(yōu)點。另外，本發(fā)明還可以根據(jù)需要設(shè)計成其他方案，如設(shè)計成四缸四排汽結(jié)構(gòu)，如圖
3、4所示，機(jī)組的主要技術(shù)規(guī)范如下一個單流高壓缸、一個雙流中壓缸及兩個雙流低壓缸，汽輪機(jī)進(jìn)口壓力為28MPa ;汽輪機(jī)進(jìn)口溫度為600°C ;再熱溫度為620°C ;額定出力為1260MW。該方案上一方案相比，其高中壓模塊相同，但低壓模塊為兩個低壓雙流缸，其總排汽面積為4X11 Hf，采用單軸承支撐結(jié)構(gòu)，只需5個軸承，長度一般只有29m。綜上所述，本發(fā)明超超臨界1300MW等級汽輪機(jī)相對現(xiàn)有的超超臨界汽輪機(jī)而言，其技術(shù)效果是非常突出的，對應(yīng)于現(xiàn)有的超超臨界汽輪機(jī)技術(shù)，其單位千瓦造價、發(fā)電熱耗和煤耗可同步降低，具有較高的性價比和市場前景。上述實施例僅例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對上述實施例進(jìn)行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。
權(quán)利要求
1.一種超超臨界1300MW等級汽輪機(jī)，其特征在于，其包括 一高壓缸，所述高壓缸內(nèi)設(shè)有高壓轉(zhuǎn)子，所述高壓缸進(jìn)汽溫度為600°C _625°C，所述高壓缸進(jìn)汽壓力為28-30MPa ； 一中壓缸，所述中壓缸內(nèi)設(shè)有中壓轉(zhuǎn)子，所述中壓缸再熱進(jìn)汽溫度為610°C -635°C ； 二個或三個低壓缸，所述低壓缸內(nèi)設(shè)有低壓轉(zhuǎn)子，所述低壓缸的排汽壓力為3. 6-11. 8kPa ； 所述高壓缸、中壓缸、低壓缸依次排列連接，所述高壓轉(zhuǎn)子、中壓轉(zhuǎn)子、低壓轉(zhuǎn)子通過聯(lián)軸器依次同軸連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的超超臨界1300MW等級汽輪機(jī)，其特征在于所述高壓缸為單流缸，所述中壓缸、低壓缸為雙流缸。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的超超臨界1300MW等級汽輪機(jī)，其特征在于所述高壓缸為雙層缸，所述高壓缸的外缸由前后兩個圓筒型缸體通過軸向螺栓連接而成。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的超超臨界1300MW等級汽輪機(jī)，其特征在于所述高壓缸、中壓缸、低壓缸為單軸承支撐。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的超超臨界1300MW等級汽輪機(jī)，其特征在于所述高壓轉(zhuǎn)子、中壓轉(zhuǎn)子包括進(jìn)汽段和排汽段兩部分，所述進(jìn)汽段采用9%Cr或10%Cr材料，所述排汽段采用CrMoV材料，所述進(jìn)汽段與所述排汽段焊接。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的超超臨界1300MW等級汽輪機(jī)，其特征在于所述高壓缸、中壓缸上的高溫部件均為600-625 °C鐵素體材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的超超臨界1300MW等級汽輪機(jī)，其特征在于所述高壓轉(zhuǎn)子、中壓轉(zhuǎn)子、低壓轉(zhuǎn)子的軸承座落地支撐。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的超超臨界1300MW等級汽輪機(jī)，其特征在于所述高壓轉(zhuǎn)子、中壓轉(zhuǎn)子、低壓轉(zhuǎn)子上的葉片為3D全彎扭葉片。
全文摘要
本發(fā)明提供一種超超臨界1300MW等級汽輪機(jī)，其包括一高壓缸，所述高壓缸內(nèi)設(shè)有高壓轉(zhuǎn)子，所述高壓缸進(jìn)汽溫度為600℃-625℃，所述高壓缸進(jìn)汽壓力為28-30MPa；一中壓缸，所述中壓缸內(nèi)設(shè)有中壓轉(zhuǎn)子，所述中壓缸再熱進(jìn)汽溫度為610-635℃；二個或三個低壓缸，所述低壓缸內(nèi)設(shè)有低壓轉(zhuǎn)子，所述低壓缸的排汽壓力為3.6-11.8kPa；所述高壓缸、中壓缸、低壓缸依次排列連接，所述高壓轉(zhuǎn)子、中壓轉(zhuǎn)子、低壓轉(zhuǎn)子通過聯(lián)軸器依次同軸連接。該汽輪機(jī)對應(yīng)于現(xiàn)有的超超臨界汽輪機(jī)技術(shù)，其單位千瓦造價、發(fā)電熱耗和煤耗可同步降低，具有較高的性價比和市場前景。
文檔編號F01D5/14GK102720546SQ20121022536
公開日2012年10月10日 申請日期2012年7月2日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月2日
發(fā)明者吳曉明, 彭澤瑛, 楊建道, 王讓慈, 程凱, 虎煜 申請人:上海汽輪機(jī)廠有限公司