一種高溫亞臨界機(jī)組的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于汽輪發(fā)電機(jī)組領(lǐng)域，具體涉及一種新型高溫亞臨界機(jī)組。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著材料技術(shù)的不斷發(fā)展和世界能源的日益緊張，超臨界機(jī)組/超超臨界機(jī)組相對(duì)亞臨界機(jī)組的優(yōu)勢(shì)也越來越得到體現(xiàn)，目前已發(fā)展成為國內(nèi)外新建機(jī)組的首選?，F(xiàn)有的亞臨界、超臨界、超超臨界機(jī)組典型參數(shù)分別為16.7MPa/538°C /538 °C、24MPa/538°C /566°C、24MPa?31MPa/600°C /600°C，超臨界/超超臨界機(jī)組由于其參數(shù)較高，因此其效率相對(duì)較高。而在我國，為了改善電力結(jié)構(gòu)，近年也啟動(dòng)了“上大壓小”工程，逐漸開始淘汰中小型高耗能機(jī)組，但亞臨界發(fā)電機(jī)組容量占總電力裝機(jī)容量比重依然較大，現(xiàn)存300MW/600MW等級(jí)亞臨界機(jī)組總量約達(dá)3億千瓦，鑒于其運(yùn)行時(shí)間不長，且受電力供應(yīng)和資金等條件限制，現(xiàn)階段不可能關(guān)停這些相對(duì)較高能耗的中型機(jī)組，較理想的解決途徑便是對(duì)現(xiàn)有300MW/600MW等級(jí)的亞臨界機(jī)組進(jìn)行技術(shù)改造以降低其能耗，減少污染物排放，同時(shí)又能滿足電力生產(chǎn)的需求。
[0003]但目前，針對(duì)這類亞臨界機(jī)組的改造，傳統(tǒng)的方法多局限在機(jī)組原有參數(shù)等級(jí)的框架里進(jìn)行一些設(shè)備或者系統(tǒng)的局部改造，改造的優(yōu)勢(shì)不明顯，投資與節(jié)能收益的性價(jià)比不高。而事實(shí)上，隨著材料技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)階段，通過改造亞臨界機(jī)組，提升其參數(shù)，已經(jīng)不存在技術(shù)問題，一方面，這會(huì)明顯提升機(jī)組效率，另一方面也會(huì)相應(yīng)增大電站改造成本，例如，提升機(jī)組的壓力參數(shù)，絕大部分設(shè)備和管道的壁厚要相應(yīng)增加，或選用性能和價(jià)格更高一些的材料，包括諸如鍋爐、汽輪機(jī)、給水加熱器、給水泵、管閥等需承受高壓的設(shè)備部件都需進(jìn)行全面更換，改造面太廣且成本巨大，并且溫度不變情況下，僅單一地提高壓力參數(shù)，雖然熱力循環(huán)效率有所增加，但由于蒸汽容積流量大幅下降，汽輪機(jī)的內(nèi)效率亦會(huì)明顯下降，因此，對(duì)機(jī)組綜合效率的提升也并不明顯，如若同時(shí)提升壓力、溫度參數(shù)，改造成本又會(huì)進(jìn)一步提升。因而，此類改造，雖無技術(shù)問題，但其改造性價(jià)比低。
[0004]與此同時(shí)，我國的低階煤儲(chǔ)量豐富，占煤炭總儲(chǔ)量的近一半，目前最有效和清潔的利用方式是用于發(fā)電。由于循環(huán)流化床鍋爐的煤種適應(yīng)性強(qiáng)，排放低，性價(jià)比高，且技術(shù)上已日趨成熟，故在低階煤的清潔利用方面具有顯著的優(yōu)勢(shì)，現(xiàn)已得到較廣泛的應(yīng)用。目前，其主流單機(jī)容量為300MW等級(jí)，但現(xiàn)有循環(huán)流化床機(jī)組的效率普遍較低。目前，為適應(yīng)節(jié)能減排的大形勢(shì)，一些新建循環(huán)流化床項(xiàng)目已開始采用超臨界參數(shù)，溫度則提升至566°C，機(jī)組容量約350MW，效率有所提升但并不顯著，性價(jià)比不高。這是由于當(dāng)蒸汽壓力提高后，雖然機(jī)組的熱力循環(huán)效率升高，但由于該容量等級(jí)的汽輪機(jī)的汽缸內(nèi)效率對(duì)葉片高度非常敏感，隨著壓力大幅升高，蒸汽比容大幅下降，汽輪機(jī)葉片大幅縮短而導(dǎo)致汽缸內(nèi)效率下降，兩者相抵所剩無幾，得不償失。因此，在這之前，世界上除前蘇聯(lián)外，鮮有小于450麗的汽輪機(jī)采用超臨界參數(shù)。而我國從蘇聯(lián)進(jìn)口的300MW超臨界汽輪機(jī)，其效率比之我國從美國引進(jìn)并國產(chǎn)化的300MW亞臨界汽輪機(jī)差的太多。事實(shí)上，目前的350MW超臨界機(jī)組相對(duì)于原亞臨界機(jī)組的效率提升，主要得益于兩個(gè)因素，一是其機(jī)組容量上升了 50MW，二是主蒸汽和再熱蒸汽均比一般亞臨界機(jī)組升高了 28°C。前一個(gè)因素使容積流量上升，葉片高度增加，而后一個(gè)因素即增加了比容及葉片高度，也提升了熱力循環(huán)效率，但這兩者均與采用超臨界壓力無關(guān)。
[0005]有鑒于此，本領(lǐng)域的技術(shù)人員致力于開發(fā)一種可大幅提高亞臨界機(jī)組效率、性價(jià)比具有顯著優(yōu)勢(shì)的新型高溫亞臨界機(jī)組。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]鑒于上述目前火電廠亞臨界機(jī)組改造的需求和現(xiàn)有改造技術(shù)的不足，以及循環(huán)流化床機(jī)組高效化的需求，本實(shí)用新型旨在提供一種可大幅提高亞臨界機(jī)組效率、性價(jià)比具有顯著優(yōu)勢(shì)的新型高溫亞臨界機(jī)組。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供了一種高溫亞臨界機(jī)組，包括具有過熱器和再熱器的鍋爐，具有高壓缸和中壓缸的汽輪機(jī)，主蒸汽管道及閥門，熱再蒸汽管道及閥門和高、中壓旁路、閥門等，其特征在于，所述鍋爐的過熱器和再熱器，所述汽輪機(jī)的高壓缸和中壓缸，所述主蒸汽管道及閥門，所述熱再蒸汽管道及閥門和所述高、中壓旁路、閥門的壓力參數(shù)等級(jí)為16MPa?21MPa、溫度參數(shù)等級(jí)為570°C及以上，其中所述汽輪機(jī)置于汽機(jī)房運(yùn)轉(zhuǎn)層。
[0008]其中所述鍋爐的過熱器和再熱器，所述汽輪機(jī)的高壓缸和中壓缸，所述主蒸汽管道及閥門，所述熱再蒸汽管道及閥門和所述高、中壓旁路閥可使用高溫奧氏體鋼、鐵素體鋼、馬氏體鋼或其它可承受更高溫度的材料，牌號(hào)可為P91、T91、P122、P92、E911、FN616、HCM12、HCM12A、EM12、HCM9M、SA_387Gr22/22L、SA_387Gr91、SA_387Gr911、SA_1017Grl22、HT9和HT91及其它可承受570°C以上溫度材料的牌號(hào)。
[0009]其中，所述高壓缸和中壓缸配置有相應(yīng)容量的發(fā)電機(jī)。
[0010]其中，所述鍋爐的型式為循環(huán)流化床鍋爐型式，也可以是煤粉鍋爐、循環(huán)流化床鍋爐型式，或高爐煤氣鍋爐等型式。
[0011]其中，所述具有過熱器和再熱器的鍋爐包含570°C及以上的材料制成的末級(jí)過熱器和末級(jí)再熱器。
[0012]其中，在本實(shí)用新型中，所述汽輪機(jī)的高壓缸和中壓缸可以采用合缸的形式，也可以是分缸形式，還可以包括至少一個(gè)低壓缸，即低壓缸可以是一個(gè)，也可以是兩個(gè)或更多，因此對(duì)于汽輪機(jī)側(cè)可以由以上幾種情況分別組合成不同形式。此幾種組合形式也可以與鍋爐的煤粉鍋爐型式和循環(huán)流化床鍋爐以及高爐煤氣鍋爐等型式分別組合，形成更多的組合形式。此外，鍋爐可以是汽包鍋爐、也可以是直流鍋爐。
[0013]本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)和效果:
[0014]1、本實(shí)用新型的高溫亞臨界機(jī)組，維持機(jī)組壓力參數(shù)與傳統(tǒng)的亞臨界機(jī)組壓力不變，但是提升機(jī)組的溫度參數(shù)等級(jí)，鍋爐側(cè)在設(shè)計(jì)上只需對(duì)過熱器、再熱器增加相應(yīng)的受熱面積或作相應(yīng)的調(diào)整，其他的如水冷壁、省煤器、汽包、燃燒系統(tǒng)、煙風(fēng)系統(tǒng)、煙氣凈化系統(tǒng)等均可保留；汽輪機(jī)處只需在設(shè)計(jì)上改變高、中壓缸，使之成為可以工作于570°C以上高溫的高、中壓缸，對(duì)汽輪機(jī)而言，由于材料價(jià)格在其總造價(jià)中比例較低，故高溫亞臨界汽缸價(jià)格相對(duì)傳統(tǒng)的亞臨界機(jī)組的變化不大；另外便是改變主蒸汽系統(tǒng)的管道、閥門，以及再熱蒸汽系統(tǒng)的冷、熱再蒸汽管道、閥門，高、低壓旁路及閥門。其他的如給水系統(tǒng)(包括高壓加熱器、給水泵)、凝結(jié)水系統(tǒng)(包括低壓加熱器、除氧器等)、軸封系統(tǒng)等均可不變?？偟膩碚f，相對(duì)改動(dòng)量少，此外，壓力參數(shù)不變，管道的壁厚也可得到控制，性價(jià)比高，對(duì)于改造機(jī)組來說，實(shí)施本實(shí)用新型技術(shù)的總體改動(dòng)量相對(duì)少。
[0015]2、本實(shí)用新型大幅提升了機(jī)組的溫度參數(shù)，一方面，可顯著提升機(jī)組循環(huán)熱效率；另外一方面，在機(jī)組容量一定的情況下，壓力不變，溫度的提升，使得蒸汽比容增大，汽輪機(jī)的內(nèi)效率也會(huì)相應(yīng)提升。若主蒸汽/再熱蒸汽溫度采用600°C/600°C，則改造后的汽輪發(fā)電機(jī)的熱耗可降至7500kj/kwh以下的水平，顯著優(yōu)于超臨界機(jī)組。
[0016]3、本實(shí)用新型因提升機(jī)組溫度參數(shù)而改變高、中壓缸，在相同改造成本的同時(shí)，還可獲得目前先進(jìn)的汽輪機(jī)內(nèi)缸進(jìn)汽方式、通流部分、葉型優(yōu)化等技術(shù)的收益。對(duì)于600MW等級(jí)的尚、中壓缸的內(nèi)效率，可提升至92%、94%以上。
[0017]4、本實(shí)用新型不改變機(jī)組壓力參數(shù)，機(jī)組的控制方式、運(yùn)行方式也均未發(fā)生變化，對(duì)機(jī)組運(yùn)行人員來說，其操作理念也基本無變化。
[0018]5、本實(shí)用新型可用于今后新建300MW — 600MW的循環(huán)流化床機(jī)組以及原有亞臨界機(jī)組的改造，具有很高的性價(jià)比。對(duì)我國今后二氧化碳的減排以及大氣污染的治理，低階煤的高效清潔利用具有不可估量的價(jià)值和意義。
[0019]以下對(duì)本實(shí)用新型的構(gòu)思、具體結(jié)構(gòu)及產(chǎn)生的技術(shù)效果作進(jìn)一步說明，以充分地了解本實(shí)用新型的目的、特征和效果。
【附圖說明】
[0020]圖1A是本發(fā)明的煤粉鍋爐型式的示意圖。
[0021]圖1B是本發(fā)明的煤粉鍋爐型式的汽輪機(jī)的示意圖。
[0022]圖2A是本發(fā)明的循環(huán)流化床型式的示意圖。
[0023]圖2B是本發(fā)明的循環(huán)流化床型式的汽輪機(jī)的示意圖。
[0024]圖3A中的A向?yàn)楦邏焊缀椭袎焊追指?，并且存在兩個(gè)低壓缸。
[0025]圖3B中的A向?yàn)楦邏焊缀椭袎焊追指?，并且只存在一個(gè)低壓缸。
[0026]圖3C中的A向?yàn)楦邏焊缀椭袎焊缀细?，并且存在兩個(gè)低壓缸。
[0027]圖3D中的A向?yàn)楦邏焊缀椭袎焊缀细?，并且只存在一個(gè)低壓缸。
[0028]圖4為傳統(tǒng)的亞臨界機(jī)組與本發(fā)明高溫亞臨界機(jī)組熱耗值對(duì)比圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]如圖1A，圖1B和圖2B所不，本實(shí)用新型提供了一種尚溫亞臨界機(jī)組，包括具有過熱器11和再熱器12的鍋爐1，具有高壓缸21和中壓缸22的汽輪機(jī)2，主蒸汽管道3及閥門，熱再蒸汽管道4及閥門和高、中壓旁路、閥門等，其特征在于，所述鍋爐I的過熱器11和再熱器12，所述汽輪機(jī)2的高壓缸21和中壓缸22，所述主蒸汽管道3及閥門，所述熱再蒸汽管道4及閥門和所述高、中壓旁路、閥門的壓力參數(shù)等級(jí)為16MPa?22.1MPa、溫度參數(shù)等級(jí)均為570°C及以上，屬于超超臨界機(jī)組的額定溫度或更高溫度等級(jí)，其中所述汽輪機(jī)2置