沈國棟平多剛鄭章亮

(1.安徽淮南平圩發(fā)電有限責(zé)任公司；2.淮南平圩電力檢修工程有限責(zé)任公司，安徽 淮南 232089）

1 000MW超超臨界汽輪機組再熱蒸汽采用610℃方案優(yōu)越性分析

沈國棟1平多剛2鄭章亮2

(1.安徽淮南平圩發(fā)電有限責(zé)任公司；2.淮南平圩電力檢修工程有限責(zé)任公司，安徽 淮南 232089）

對國內(nèi)首臺超超臨界1 000MW汽輪機再熱蒸汽參數(shù)采用610℃進行了分析，從經(jīng)濟、安全、環(huán)保等方面闡述了可行性和必要性，供同類型機組參考。

超超臨界；再熱蒸汽溫度；610℃；降低煤耗

安徽淮南平圩電廠三期工程是在建的2×1 000MW級超超臨界燃煤發(fā)電機組，由中國能源建設(shè)集團安徽電力建設(shè)第二工程公司與上海電力建設(shè)有限責(zé)任公司分別承建，預(yù)計于2014年年底、2015年年初投產(chǎn)。汽輪機組為國內(nèi)首臺超超臨界、單軸、一次中間再熱、四缸四排汽、凝汽式汽輪機，銘牌額定功率1 050 MW。鍋爐為超超臨界參數(shù)、變壓直流爐、單爐膛、前后墻對沖燃燒，一次再熱、平衡通風(fēng)、露天島式布置、固態(tài)排渣、全鋼構(gòu)架、全懸吊結(jié)構(gòu)Π型布置。首次簽訂技術(shù)協(xié)議時，汽輪機進汽參數(shù)為27MPa/600℃/600℃，后經(jīng)二次澄清汽輪機進汽參數(shù)更改為27MPa/600℃/610℃，現(xiàn)對汽輪機再熱蒸汽采用610℃優(yōu)越性進行分析。

一、超超臨界機組參數(shù)優(yōu)化概況

我國新建1 000MW超超臨界機組為了保證機組經(jīng)濟指標(biāo)的領(lǐng)先，不斷采取各種創(chuàng)新措施。對于汽輪機來說就是提高進汽參數(shù)和冷端優(yōu)化。進汽參數(shù)已從開始時的25.0MPa/600℃/600℃提高到后來的26.25MPa/600℃/600℃，目前已普遍提高到27.0MPa/600℃/600℃，制造廠計算可以降低熱耗25 kJ/kW.h，相當(dāng)于節(jié)約標(biāo)煤0.8g/ kW.h。

主蒸汽溫度的提高受到目前的材料限制，繼續(xù)提高主蒸汽壓力又造成給水泵的功率增加，因此主蒸汽參數(shù)目前已無法繼續(xù)提高。上海電氣引進西門子機組和北重ALSTOM機組的中壓缸模塊在設(shè)計之初均按照620℃設(shè)計，只要稍微改進部分進汽口葉片、中壓汽門等部件的材料，就可以將再熱汽溫提高到610℃或620℃。而選擇調(diào)整較主蒸汽溫度稍高的再熱蒸汽參數(shù)，還可降低低壓缸排汽濕度，改善汽輪機低壓缸末幾級長葉片的工作環(huán)境，延長末級葉片的使用壽命。根據(jù)制造廠熱平衡計算，再熱蒸汽溫度從600℃提高610℃，熱耗可下降約12kJ/ kW.h，相當(dāng)于節(jié)約標(biāo)煤0.4g/ kW.h。從600℃再提高到620℃，熱耗可再下降約26kJ/ kW.h，相當(dāng)于節(jié)約標(biāo)煤0.9g/ kW.h。 在國外已有再熱蒸汽溫度610℃/620℃以上的機組運行，如日本橘灣火力發(fā)電廠1號、2號機組銘牌功率1 050MW，進汽參數(shù)25.0/600/610，德國Datteln電廠，銘牌功率1 100MW，進汽參數(shù)27.5/600/620。

二、再熱蒸汽采用610℃或620℃技術(shù)經(jīng)濟性比較分析

平圩三期機組銘牌功率1 050MW，利用小時按照5 500h，計算年發(fā)電57.75億kW.h。與再熱蒸汽600℃方案相比較，再熱蒸汽采用610℃及620℃時技術(shù)經(jīng)濟性比較見表1。

表1 再熱蒸汽采用600℃、610℃或620℃技術(shù)經(jīng)濟性比較分析

平圩三期工程采用610℃方案，投資本金回收在5.93年左右，8.8年支付完資本使用金后即有凈投資利潤回報。620℃方案，投資本金回收在9.65年左右，20.54年后支付完資本使用金才有凈投資利潤回報。因此610℃方案經(jīng)濟上更加可行。

按照EVA(經(jīng)濟附加值)考核的投資回報，國資委規(guī)定央企資本使用金按照5.5%計列。100元投資每年支付5.5元資本使用金，表2顯示按照毛利20%、15%、10%、9%、8%、7.5%時分別計算投資回報，對比分析投資的可行性。

因此一般投資本金在7年之內(nèi)回收，投資是可行的；投資本金回收期超過10年，投資行為就是不可接受的。投資本金回收期在7～10年之間的，也不推薦進行投資。

表2 不同毛利投資回報分析表

三、必要可行性分析

1.國外已有較多的再熱蒸汽溫度610℃應(yīng)用業(yè)績，因此材料的安全性可靠性已經(jīng)過檢驗。目前了解的國外某臺機組采用620℃再熱溫度方案。ASTM A335 P92管材最高使用溫度為625℃，采用620℃再熱溫度，如遇超溫則可能超過材料的使用溫度，安全可靠性下降。

2. ALSTOM汽輪機中壓缸620℃設(shè)計，轉(zhuǎn)子及汽缸進汽部分稍加改進即可以滿足要求，鍋爐管材不變，投資不會增加很多。

3.采用再熱蒸汽溫度610℃，降低了煤耗，節(jié)約了用煤，減少了對環(huán)境的污染，符合國家推進“綠色發(fā)展、循環(huán)發(fā)展、低碳發(fā)展、建設(shè)美麗中國”的發(fā)展方針增。

四、結(jié)語

根據(jù)上述分析，平圩電廠三期工程采用再熱蒸汽溫度610℃的方案，從經(jīng)濟性、安全性、環(huán)保性方面分析都是可行的。相對國內(nèi)其他1 000MW機組也是創(chuàng)新，對于提高國內(nèi)1 000MW超超臨界機組經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)有借鑒作用。

[1]閆姝.超超臨界機組非線性控制模型研究[D].華北電力大學(xué)，2013.

[2]楊志平. 大型燃煤發(fā)電機組能耗時空分布與節(jié)能研究[D] .華北電力大學(xué)，2013.

[3]欒東存. 1 000MW超超臨界汽輪機轉(zhuǎn)子熱應(yīng)力在線監(jiān)測系統(tǒng)開發(fā)[D] .華北電力大學(xué)，2012.

[4]陳志俊.1000MW火電機組DEH系統(tǒng)的應(yīng)用[D].上海交通大學(xué)，2013.

[5]王寬.大型發(fā)電廠引風(fēng)機驅(qū)動方式改造的技術(shù)經(jīng)濟研究[D] .浙江大學(xué)，2013.

[6]丁陽俊. 汽輪機啟動過程優(yōu)化研究[D].浙江大學(xué)，2013.

[7]張彥軍.600MW超臨界循環(huán)流化床鍋爐設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)研究[D] .浙江大學(xué)，2009.

[8]馮偉忠.1000MW超超臨界汽輪機綜合優(yōu)化及成效[J]. 電力建設(shè)，2009，（05）42-46.

[9]時兵.600MW超臨界汽輪機再熱主汽閥門動力學(xué)建模與虛擬樣機研究[D].上海交通大學(xué)，2008.

TM311

B

1671-0711（2014）10-0039-02

2104-08-04）