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        半速機技術(shù)能使嶺澳二期多提供8%的可靠電力

        2012-01-21 12:02:29阿爾斯通核電業(yè)務(wù)副總裁PhilippeAnglaret
        中國核電 2012年1期
        關(guān)鍵詞:阿爾斯通輸出功率汽輪機

        阿爾斯通核電業(yè)務(wù)副總裁 Philippe Anglaret

        阿爾斯通產(chǎn)品推廣經(jīng)理 Olivier Mandement

        阿爾斯通公司與東方電氣集團有限公司合作,共同向嶺澳核電站3號、4號機組提供了其ARABELLETM品牌技術(shù)。2005年,中國廣東核電集團選擇了先進的半速汽輪機技術(shù),用于其新建的百萬千瓦級核電機組。目前,運行機組單機實際輸出功率為1080兆瓦,較此前全速機設(shè)計機組的輸出功率提高了8%。

        阿爾斯通ARABELLETM汽輪機是全球最尖端、最成熟的技術(shù)之一。其特有的結(jié)構(gòu)和配置提高了設(shè)備的整體效率,延長了設(shè)計壽命期,縮短了維修周期,從而降低了維護成本。ARABELLETM核電汽輪機可與任何類型的核島配套使用。

        反應(yīng)堆單元的規(guī)模通常作為選擇渦輪技術(shù)的決定性因素。全速技術(shù)的特點是低壓渦輪排氣面積比較小,接近其1000兆瓦電功率的極限值。因此,半速技術(shù)是1000兆瓦以上電功率的主導(dǎo)技術(shù),能有效地適用于各類反應(yīng)堆和現(xiàn)場條件。

        半速汽輪機技術(shù)是有效處理大型核反應(yīng)堆產(chǎn)生的大量蒸汽的唯一技術(shù)。汽輪機采用半速技術(shù)可降低應(yīng)力水平,確保高可靠性和耐用期(60年)。它能夠通過較長的末級葉片增加低壓渦輪機的排氣面積,從而最大限度地降低進入冷凝器內(nèi)蒸汽的動能損失。

        ARABELLE 的結(jié)構(gòu)設(shè)計

        核電站的前一代汽輪機,采用雙流高壓缸,缸內(nèi)的主入口蒸氣流被分成兩個對稱流。蒸汽在膨脹后,進入汽水分離再熱器(MSRs),首先經(jīng)過干燥處理,然后利用主蒸汽進行過熱處理。過熱蒸汽被輸送到4個或6個低壓(LP)流(分別為2個或3個低壓流),經(jīng)膨脹降至冷凝器壓力。

        在ARABELLETM汽輪機中,蒸汽在單流高壓通路中膨脹,然后分送到兩個MSRs中。這兩個過熱蒸汽流又在單流的中壓(IP)管道中再次合并與膨脹。該中壓管道是世上絕無僅有的,ARABELLETM是迄今為止唯一的能在核電站使用的飽和蒸汽汽輪機,其中壓膨脹未集成在低壓模塊中。ARABELLETM高壓和中壓蒸汽流道集成在一個高壓/中壓模塊內(nèi)。最后到兩三個雙流低壓缸的分流是在較低的壓力水平下完成的,比傳統(tǒng)的汽輪機低3倍。

        為了減少汽輪機的整體長度,高壓和中壓膨脹在高壓/中壓組合汽缸中重新組合,除了規(guī)模較大以外,與化石燃燒應(yīng)用中的一樣。由于蒸汽壓力和溫度均低得很多,飽和蒸汽原子汽輪機的入口蒸汽流量比相同額定功率的化石燃燒設(shè)備高5倍。

        ARABELLETM技術(shù)最突出的特點是,體系結(jié)構(gòu)非常適應(yīng)高效率的單流蒸汽膨脹。這種單流式設(shè)計,由于減少了蒸汽通路首尾兩端的二次損耗,可確保較高的效率。單流蒸汽膨脹的入口壓力一般維持在6.5 MPa至0.3 MPa之間。汽輪機提供的60%以上的電源都利用了這種高效的單流蒸汽膨脹。這種單流體系結(jié)構(gòu)的總效率比傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)提高至少1%。

        一個關(guān)鍵要求是,嶺澳3號、4號機組的占地面積應(yīng)與1號、2號機組相同,1號、2號機組采用的全速汽輪機,每部都有47 m2的低壓排氣面積。ARABELLETM半速汽輪機的排氣面積增加到75 m2,從而提高了輸出功率。盡管利用半速技術(shù)每個汽輪機模塊的體積較大,但由于將3個低壓模塊減為2個,并對渦輪發(fā)電機進行了小型的無刷勵磁機設(shè)計,汽輪機房的整體占地面積與嶺澳一期相同。

        阿爾斯通生產(chǎn)的汽輪機和燃?xì)廨啓C的一個重要特點是,ARABELLETM汽輪機轉(zhuǎn)子采用了焊接轉(zhuǎn)子技術(shù),不同于其他廠家采用的熱套轉(zhuǎn)子或整鍛轉(zhuǎn)子設(shè)計。

        阿爾斯通與東方電氣集團有限公司合力為嶺澳3號、4號機組推出其ARABELLETM技術(shù)。2005年,中國廣東核電集團為1000兆瓦功率級的核工程項目選擇了新型的半速汽輪機技術(shù)。每個機組的實際總的輸出功率為1080兆瓦,約比先前的全速設(shè)計方案高出8%。

        對于非常大的轉(zhuǎn)子而言,該項技術(shù)可以最佳地控制材料的內(nèi)在性質(zhì)。該項技術(shù)需要相對“小”的鍛件可以來源于鍛造師的較寬面板。相對于紅套葉輪設(shè)計,該項技術(shù)降低了應(yīng)力水平。因此,為了更好地防止應(yīng)力腐蝕裂縫(SCC),可以選擇屈服強度較低的鋼材,同時也保持了支撐末級葉片的鍛件的所需性質(zhì)。

        與其他技術(shù)性比,ARABELLETM技術(shù)具有幾大優(yōu)勢。該項技術(shù)推出了一種比上一代汽輪機更小巧、更輕質(zhì)的蒸汽輪機配置(每兆瓦的輸出功率),由于低壓汽輪機模塊結(jié)構(gòu)獨立,支持為低壓汽輪機獨立地安裝冷凝器,因此便于組裝和維護,同時由于便于校直軸線及降低施加在汽輪機混凝土地基的負(fù)載,從而降低了土木工程的實施程度。

        嶺澳二期的汽水分離再熱器支持著4個再熱閥組,從而為維護騰出了寶貴空間。汽輪機控制臺下面的中壓/低壓跨接管便于方便地到達低壓汽輪機。該項功能增大了放置面積并因而縮短了低壓模塊的維護時間。

        成功地實施項目

        嶺澳二期的訂購范圍包括提供兩臺ARABELLETM1000的半速蒸汽輪機,相關(guān)的汽輪發(fā)電機、汽水分離再熱器、冷凝器以及冷凝器頸部的1&2號低壓加熱器。

        值得一提的是,阿爾斯通焊接轉(zhuǎn)子技術(shù)的主要優(yōu)點是葉輪的個別鍛件截面相對較小,這就意味著鍛造師有能力去制造它們,從而有助于縮短了交貨時間以及確保遵守項目時間表。

        事實上,第三組于2010年9月進入商業(yè)運行階段,比原計劃提前了3個月。第四組于2011年8月進入商業(yè)運行階段,比原計劃提前了一周。盡管在項目實施的過程中中國發(fā)生了“5·12”大地震,導(dǎo)致東方電氣集團有限公司的工廠及其中的一些設(shè)備損壞,但是仍然取得了上述成就。

        在項目的執(zhí)行和實施方面,嶺澳二期取得了成功,單機輸出功率比一期提高了8%。通過中廣核工程有限公司對3號、4號機組進行的性能測試證明了實際輸出功率大幅度地高于保證數(shù)值。

        通過證明,軸線的振動能級非常低,其優(yōu)異的機械性能使得僅在幾個月內(nèi)便從起初的蒸汽負(fù)載平穩(wěn)地過渡至滿負(fù)載狀態(tài)。

        未來展望

        阿爾斯通公司和東方電氣集團有限公司期望ARABELLETM技術(shù)將有助于他們保持較大的市場份額。ARABELLETM1000的解決方案非常適用于反應(yīng)堆在1000兆瓦范圍內(nèi)的發(fā)電廠(其中幾個此類的商用反應(yīng)堆在中國是合格的)。ARABELLETM1700的解決方案具備一個更大的高壓/中壓模塊,能夠傳輸1750兆瓦的功率,該解決方案將符合正于泰山建造的功率更大的EPR類型反應(yīng)堆的要求。

        無論是哪一種反應(yīng)堆(國際設(shè)計的還是中國設(shè)計的),阿爾斯通及其中國的合作伙伴均具備技術(shù)和經(jīng)驗,以使汽輪機滿足中國市場的需要。

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