趙偉光，陳顯輝，羅碧星

(1．東北電力科學(xué)研究院有限公司，遼寧 沈陽 110006;2．東方汽輪機(jī)有限公司，四川 德陽 618000;3．上海汽輪機(jī)有限公司，上海 200240)

隨著我國制造加工技術(shù)的提高，國產(chǎn)超臨界350 MW、660 MW機(jī)組和超超臨界600 MW、1 000 MW機(jī)組相繼投產(chǎn)發(fā)電 (見表1)，特別是世界首臺(tái)1 000 MW空冷機(jī)組于2010年12月28日在寧夏靈武電廠投入商業(yè)運(yùn)行，標(biāo)志著我國空冷技術(shù)走在了世界前列。截止2010年底已投入300 MW機(jī)組703臺(tái)，600 MW以上機(jī)組394臺(tái)，其中已投入商業(yè)運(yùn)行的超超臨界1 000 MW機(jī)組33臺(tái)，由上海汽輪機(jī)有限公司 (簡(jiǎn)稱上汽)、東方汽輪機(jī)有限公司 (簡(jiǎn)稱東汽)和哈爾濱汽輪廠有限公司 (簡(jiǎn)稱哈汽)生產(chǎn)制造。在建的超超臨界機(jī)組61臺(tái)，大大改變了電網(wǎng)的發(fā)、供電結(jié)構(gòu)，降低了發(fā)電單耗(煤、水)、溫室氣體和污染物排放量，為實(shí)現(xiàn)2020年減排40%～45%的目標(biāo)奠定了基礎(chǔ)。

1 國產(chǎn)超 (超)臨界汽輪機(jī)設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

1.1 主要設(shè)計(jì)指標(biāo)

國產(chǎn)超 (超)臨界汽輪機(jī)幾種機(jī)型設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)見表2。

1.2 超臨界600 MW等級(jí)汽輪機(jī)技術(shù)特點(diǎn)

現(xiàn)已運(yùn)行超臨界600 MW等級(jí)汽輪機(jī)，均來自國內(nèi)幾大制造廠家，主要技術(shù)特點(diǎn)見表3。

表1 國產(chǎn)超 (超)臨界汽輪機(jī)組投產(chǎn)時(shí)間匯總表

1.3 超超臨界600 MW等級(jí)汽輪機(jī)技術(shù)特點(diǎn)

現(xiàn)已運(yùn)行超超臨界600 MW等級(jí)汽輪機(jī)，國內(nèi)廠家已制造近百臺(tái)，主要運(yùn)行及技術(shù)特點(diǎn)見表4。

1.4 超超臨界1 000 MW等級(jí)技術(shù)特點(diǎn)

現(xiàn)已運(yùn)行的33臺(tái)超超臨界1 000 MW汽輪機(jī)，主要運(yùn)行技術(shù)特點(diǎn)見表5。

上海汽輪機(jī)有限公司生產(chǎn)的超超臨界1 000 MW汽輪機(jī)由德國西門子公司引進(jìn)，高壓缸特點(diǎn):單流程、圓筒型、無中分面、無調(diào)節(jié)級(jí)、全周進(jìn)汽、效率達(dá)92%，遠(yuǎn)高于沖動(dòng)式和雙流程，檢修工期為12年 (汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)剖視圖見圖1)。為解決北方地區(qū)缺水狀態(tài)，東汽研制了世界首臺(tái)1 000 MW空冷機(jī)組。

表2 國產(chǎn)超 (超)臨界汽輪機(jī)幾種機(jī)型設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

表3 已運(yùn)行超臨界600 MW等級(jí)汽輪機(jī)幾大制造廠家

表4 現(xiàn)運(yùn)行超超臨界600 MW等級(jí)汽輪機(jī)主要運(yùn)行技術(shù)特點(diǎn)

表5 現(xiàn)運(yùn)行1 000 MW汽輪機(jī)主要運(yùn)行技術(shù)特點(diǎn)

表6 600 MW以上等級(jí)超臨界機(jī)組設(shè)計(jì)和運(yùn)行供電煤耗匯總表

圖1 上汽四缸四排汽超超臨界1 000 MW汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)剖視圖

2 國產(chǎn)超 (超)臨界汽輪機(jī)的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性

截止2010年底統(tǒng)計(jì)，1 000 MW超超臨界機(jī)組平均實(shí)際供電煤耗為290.4 g/kWh，上海外高橋第三發(fā)電公司2010年供電煤耗為279.39 g/kWh，創(chuàng)同容量機(jī)組供電煤耗最低。根據(jù)中國電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)統(tǒng)計(jì)的2010年全國600 MW級(jí)火電機(jī)組能效對(duì)標(biāo)結(jié)果 (2011.05)，分別整理得到表6、表7、表8和圖2。

表7 600 MW以上等級(jí)超臨界機(jī)組運(yùn)行小時(shí)、負(fù)荷率、廠用電率及供電煤耗匯總表

表8 4家制造廠投入運(yùn)行的超 (超)臨界機(jī)組供電煤耗統(tǒng)計(jì)匯總表

表9 哈汽600 MW超臨界汽輪機(jī)性能試驗(yàn)結(jié)果

表10 上汽600 MW超臨界汽輪機(jī)性能試驗(yàn)結(jié)果

表11 東汽600 MW超臨界汽輪機(jī)性能試驗(yàn)結(jié)果

圖2 7家發(fā)電公司148臺(tái)600 MW以上等級(jí)機(jī)組供電煤耗統(tǒng)計(jì)

3 600 MW以上等級(jí)超 (超)臨界汽輪機(jī)性能評(píng)估

國民用電的需求每年以兩位數(shù)遞增，現(xiàn)投產(chǎn)超(超)臨界機(jī)組已超過400臺(tái)，對(duì)這些投產(chǎn)機(jī)組進(jìn)行性能考核，可得出不同制造廠家汽輪機(jī)性能。

3.1 超臨界600 MW汽輪機(jī)性能評(píng)估

哈汽600 MW超臨界汽輪機(jī)性能試驗(yàn)結(jié)果如表9所示。

上汽600 MW超臨界汽輪機(jī)性能試驗(yàn)結(jié)果如表10所示。

東汽600 MW超臨界汽輪機(jī)性能試驗(yàn)結(jié)果如表11所示。

通過對(duì)哈汽3臺(tái)機(jī)組 (華能沁北、國電莊河、國電康平)、東汽2臺(tái)機(jī)組 (華潤(rùn)阜陽、南陽天益)、上汽2臺(tái)機(jī)組 (土耳其EREN電站)進(jìn)行考核試驗(yàn)可知:

a． 哈汽600 MW超臨界汽輪機(jī)高中壓缸引進(jìn)日本三菱技術(shù)，低壓缸采用美國西屋設(shè)計(jì)，熱耗率

表12 哈汽600 MW超超臨界汽輪機(jī)性能試驗(yàn)結(jié)果

表13 上汽660 MW超超臨界汽輪機(jī)性能試驗(yàn)結(jié)果

表14 東汽660 MW超超臨界汽輪機(jī)性能試驗(yàn)結(jié)果

值較保證值略高，經(jīng)一、二類修正后熱耗率為7 568～7 584 kJ/kWh;

b． 東汽600 MW超臨界汽輪機(jī)，引進(jìn)日立設(shè)計(jì)技術(shù)，經(jīng)濟(jì)性與保證值有差距，經(jīng)一、二類修正后熱耗率為7 607～7 651 kJ/kWh;

c． 上汽600 MW超臨界機(jī)組引進(jìn)美國西屋設(shè)計(jì)理念，設(shè)計(jì)熱耗率略高于另外兩廠，但經(jīng)一、二類修正后熱耗率為7 582～7 598 kJ/kWh，達(dá)到設(shè)計(jì)值。

3.2 超超臨界600 MW汽輪機(jī)性能評(píng)估

哈汽600 MW超超臨界汽輪機(jī)性能試驗(yàn)結(jié)果如表12所示。

上汽660 MW超超臨界汽輪機(jī)性能試驗(yàn)結(jié)果如表13所示。

東汽660 MW超超臨界汽輪機(jī)性能試驗(yàn)結(jié)果如表14所示。

通過對(duì)哈汽3臺(tái)機(jī)組 (華能營(yíng)口、江蘇闞山、華電鐵嶺)、東汽2臺(tái) (華電蕪湖)、上汽3臺(tái)(華電望亭、華能石洞口)進(jìn)行考核試驗(yàn)可知:

a． 哈汽600 MW超超臨界汽輪機(jī)總體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)緊湊 (兩缸兩排汽)，設(shè)計(jì)思想先進(jìn)，國產(chǎn)化后經(jīng)濟(jì)性基本保持原設(shè)計(jì)水平，經(jīng)一、二類修正后熱耗率為7 416.7～7 423.8 kJ/kWh(鐵嶺6號(hào)機(jī)試驗(yàn)超過規(guī)定試驗(yàn)有效期);

b． 東汽600 MW超超臨界汽輪機(jī)引進(jìn)日立設(shè)計(jì)技術(shù)。在日本該型機(jī)熱耗率曾達(dá)到7 194 kJ/kWh，較保證值與國內(nèi)熱耗率有一定差距，且機(jī)組經(jīng)濟(jì)性有待進(jìn)一步驗(yàn)證，經(jīng)一、二類修正后熱效率為7 498～7 593.6 kJ/kWh;

c． 上汽引進(jìn)660 MW超超臨界機(jī)組SIEMENS技術(shù)，設(shè)計(jì)理念先進(jìn)，可達(dá)到與1 000 MW同等水平，經(jīng)一、二類修正后熱耗率為7 298～7 308 kJ/kWh。

3.3 超超臨界1 000 MW汽輪機(jī)性能評(píng)估

國產(chǎn)1 000 MW超超臨界汽輪機(jī)性能試驗(yàn)結(jié)果見表15。

通過對(duì)哈汽1臺(tái)機(jī)組 (泰州)、東汽2臺(tái) (國華綏中、華電靈武－空冷)、上汽1臺(tái) (華電望亭、華能石洞口)進(jìn)行考核試驗(yàn)可得:

表15 國產(chǎn)1 000 MW超超臨界汽輪機(jī)性能試驗(yàn)結(jié)果

a． 哈汽1 000 MW超超臨界汽輪機(jī)采用日本東芝設(shè)計(jì)技術(shù)，結(jié)構(gòu)緊湊，設(shè)計(jì)思想先進(jìn)，國產(chǎn)化后經(jīng)濟(jì)性基本保持原設(shè)計(jì)水平，經(jīng)一、二類修正后熱耗率為7 347.7 kJ/kWh;

b． 東汽1 000 MW濕冷及空冷超超臨界汽輪機(jī)引進(jìn)日立設(shè)計(jì)技術(shù)，經(jīng)濟(jì)性較保證值有一定差距，有待進(jìn)一步驗(yàn)證，經(jīng)一、二類修正后熱耗率為7 397.4～7 789.8 kJ/kWh;

c． 上汽1 000 MW超超臨界機(jī)組引進(jìn)SIEMENS技術(shù)，可達(dá)到設(shè)計(jì)值，經(jīng)一、二類修正后熱耗率為7 298～7 308 kJ/kWh。

4 結(jié)論

通過對(duì)超超臨界汽輪機(jī)的介紹和經(jīng)濟(jì)性分析，可知某些汽輪機(jī)熱耗率達(dá)不到設(shè)計(jì)值由以下幾方面原因造成。

a． 為了競(jìng)標(biāo)，汽輪機(jī)加工預(yù)留偏差未考慮，投報(bào)機(jī)組熱耗保證值偏低，使投產(chǎn)后機(jī)組很難達(dá)到設(shè)計(jì)值。如國產(chǎn)600 MW超臨界機(jī)組，實(shí)際熱耗率應(yīng)在7 600 kJ/kWh左右，但國內(nèi)投標(biāo)給出的為7 500 kJ/kWh，這一指標(biāo)在投產(chǎn)后測(cè)試中無法達(dá)到。上汽出口到土耳其EREN電站的2臺(tái)超臨界600 MW機(jī)組熱耗保證值為7 600 kJ/kWh，經(jīng)考核試驗(yàn)均達(dá)到設(shè)計(jì)值，這一結(jié)果真實(shí)反映了該等級(jí)汽輪機(jī)的經(jīng)濟(jì)性。

b． 雖然超臨界、超超臨界技術(shù)均從國外引進(jìn)，但加工精度和零部件鍛造技術(shù)與國外有一定差距，由原裝進(jìn)口整機(jī)效率高于國內(nèi)加工機(jī)組可說明這一點(diǎn)。

c． 對(duì)引進(jìn)技術(shù)的消化吸收還存在誤區(qū)，造成引進(jìn)設(shè)備經(jīng)技術(shù)改進(jìn)后經(jīng)濟(jì)性還不如以前。

d． 某些電廠和安裝單位為搶工期，違反常規(guī)，使非常嚴(yán)謹(jǐn)?shù)陌惭b工藝得不到滿足，造成機(jī)組投產(chǎn)后高、中壓缸效率和熱耗率偏離設(shè)計(jì)值較大，只有通過一年后解體大修重新進(jìn)行調(diào)整，才可使機(jī)組相關(guān)指標(biāo)接近設(shè)計(jì)值。

［1］ 東方汽輪機(jī)有限責(zé)任公司．NZK1000－25/600/600型汽輪機(jī)熱力特性 ［Z］．2009．

［2］ 東方汽輪機(jī)有限責(zé)任公司．N1000－25/600/600型汽輪機(jī)熱力特性 ［Z］．2009．

［3］ 哈爾濱汽輪機(jī)廠有限責(zé)任公司．CLN1000－25/600/600型汽輪機(jī)熱力特性［Z］．2007．

［4］ 上海汽輪機(jī)有限責(zé)任公司．N1000－25/600/600型汽輪機(jī)熱力特性 ［Z］．2008．