專利名稱：超超臨界1300mw等級汽輪機的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種汽輪機，特別是涉及一種高效率的超超臨界1300MW等級汽輪機。
背景技術：
電力已經成為世界經濟和人類生存的支柱。根據地球的資源狀況，燃煤發電在電力工業的主導地位在很長時間內不會發生根本轉變，推進潔凈燃煤發電技術的發展，提高電站效率，節約資源，減少排放是燃煤發電技術和產品的基本發展方向。無論發電機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換的工質，汽輪機均承擔將蒸汽熱能轉換為機械功的功能，因而汽輪機是決定整個電廠性能的最重要的發電設備之一。由于環保和節能的呼聲越來越高，煤價和碳排放費已經成為決定汽輪機性價比的兩個關鍵因素，這兩個因素大幅度提高了高參數大容量汽輪機的價值，大功率汽輪機已成 為汽輪機發展的一個主要方向。而且由于結構、材料等因素的影響，大功率汽輪機的發展往往會受到一定的限制，目前世界上最大功率汽輪機位為1100MW汽輪機，影響汽輪機功率大小的因素很多，主要是由進出汽輪機的蒸汽焓降及汽輪機效率決定。如上海外高橋第三發電責任有限公司2X 1000MW機組是采用高參數并應用熱力系統優化技術取得顯著節能減排效益的一個典型案例，運行效率達到了當今世界最高水平。配合蒸汽高參數，該電廠推出一系列新的節能減排技術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、冷端優化降低背壓、選配高效率的給水泵汽輪機、啟動前的旁路沖洗等優化技術，使汽輪機的供電煤耗累計降低4%，2010年該電廠超超臨界汽輪機折算的發電煤耗可達到268g/kW h，為當年世界最高水平。由上述描述可知，提高汽輪機運行效率是增大汽輪機功率的一個有效途徑，而提高汽輪機效率常用的方法是采用新材料來提高蒸汽進汽溫度。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，而且汽輪機主要部件的一系列關鍵制造工藝技術(如大型鑄鍛件、焊接轉子)尚在研究階段，近期尚不能在產品中應用。可見鐵素體材料仍是當前階段汽輪機應用的主要材料，目前常用的鐵素體材料為600°C和625°C以上兩個溫度等級，但現有超超臨界一次再熱機組的最高設計溫度仍為27MPa/600°C /600°C，鐵素體材料的潛力在現有產品技術中尚未完全體現。因此如何進一步提升采用鐵素體材料制造的汽輪機的功率容量才是目前最需要解決的技術問題。
發明內容
鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種采用現有鐵素體材料、功率可達1300MW的汽輪機。為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種超超臨界1300MW等級汽輪機，其包括一高壓缸，所述高壓缸內設有高壓轉子，所述高壓缸進汽溫度為600°C _625°C，所述高壓缸進汽壓力為28-30MPa;—中壓缸，所述中壓缸內設有中壓轉子，所述中壓缸再熱進汽溫度為610-635°C ;二個或三個低壓缸，所述低壓缸內設有低壓轉子，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，所述高壓轉子、中壓轉子、低壓轉子通過聯軸器依次同軸連接。優選地，所述高壓缸為單流缸，所述中壓缸、低壓缸為雙流缸。優選地，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。 優選地，所述高壓缸、中壓缸、低壓缸為單軸承支撐。優選地，所述高壓轉子、中壓轉子分為進汽段和排汽段兩部分，所述進汽段采用9%Cr或10%Cr材料，所述排汽段采用CrMoV材料，所述進汽段與所述排汽段焊接。優選地，所述高壓缸、中壓缸上的高溫部件均為600_625°C鐵素體材料。·優選地，所述高壓轉子、中壓轉子、低壓轉子的軸承座落地支撐。優選地，所述高壓轉子、中壓轉子、低壓轉子上的葉片為3D全彎扭葉片。如上所述，本發明超超臨界1300麗等級汽輪機具有以下有益效果該超超臨界1300麗等級汽輪機的銘牌出力可達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麗機組降低了大約50 100kJ/kWh，因此該汽輪機具有輸出功率大、熱耗低的優點，符合目前節能環保的要求。再有該汽輪機可采用目前成熟的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，性價比聞的優點。
圖I為本發明實施例五缸六排汽機組的側視圖。圖2為本發明實施例五缸六排汽機組的俯視圖。圖3為本發明實施例四缸四排汽機組的側視圖。圖4為本發明實施例四缸四排汽機組的俯視圖。元件標號說明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明的實施方式，熟悉此技術的人士可由本說明書所揭露的內容輕易地了解本發明的其他優點及功效。本說明書所附圖式所繪示的結構、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示的內容，以供熟悉此技術的人士了解與閱讀，并非用以限定本發明可實施的限定條件，故不具技術上的實質意義，任何結構的修飾、比例關系的改變或大小的調整，在不影響本發明所能產生的功效及所能達成的目的下，均應仍落在本發明所揭示的技術內容得能涵蓋的范圍內。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，而非用以限定本發明可實施的范圍，其相對關系的改變或調整，在無實質變更技術內容下，當亦視為本發明可實施的范疇。如圖1、2所示，本發明提供一種超超臨界1300MW等級汽輪機，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，該汽輪機為5缸6排汽結構形式。高壓缸I內設有高壓轉子，中壓缸2內設有中壓轉子、低壓缸3內設有低壓轉子，高壓缸I、中壓缸2、低壓缸3依次排列連接，高壓轉子、中壓轉子、低壓轉子通過聯軸器依次同軸連接，該汽輪機為單軸、一次再熱汽輪機，其高壓缸進汽溫度為6000C -625°C，高壓缸進汽壓力為28-30MPa ;中壓缸再熱進汽溫度為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力低，應力集中小，高溫蠕變強度特別高，因而汽輪機承壓能力強，機組可靠性高。根據熱力分析，相對那種傳統壓力最高到25MP的機型，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，參數提高的總得益最高可達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置一個軸承進行支撐，對于本實施例五缸六排汽結構而言只需6個軸承，長度只有30 38m，比傳統的雙軸承支撐方式節省了 IOm以上的軸距空間，這種汽輪機結構緊湊，效率高，適合大容量汽輪機應用。該汽輪機的高壓轉子、中壓轉子、低壓轉子的軸承座采用落地支撐的方式安裝，軸承座固定不動，轉子與汽缸同向膨脹，差脹小；再配合使用大量補償動靜部件位移的連接 件，使機組具備快速5分鐘沖轉啟動以及FCB功能。本發明汽輪機高壓轉子、中壓轉子、低壓轉子上的葉片為3D全彎扭葉片，加上“不設置導汽管”、“第一級葉片斜置”、“轉子小直徑”、“級數增加”等各項措施，機組熱耗比其他機型至少低2%。本發明采取國標GB5578 (報批稿)即玉環和外高橋III采用的定義，按當地夏季背壓作為銘牌出力的保證值，在此基礎上增加3%作為VWO流量，最大出力可達到1350 1400MW。作為單軸機組，其容量前無所有。該汽輪機的高壓缸、中壓缸上高溫部件(如閥門、缸體、轉子等)均采用600_625°C鐵素體材料制成。目前的鑄鍛供應商已形成該類材料冶煉及大型鑄、鍛件毛坯的生產能力，相關材料和技術屬于公知技術的范圍。為降低制造成本，減少高溫合金鋼材的應用，減小轉子鍛件尺寸，該汽輪機的高溫轉子，特別是高壓轉子、中壓轉子即可以采用整鍛結構，也可以采用焊接結構。焊接結構的轉子包括進汽段和排汽段兩部分，進汽段采用9%Cr或10%Cr材料，排汽段采用CrMoV材料，進汽段與排汽段焊接。該實施例汽輪機主要熱力性能參數如下表所示_ 額定況 I 酵H I VW0
進fc.參數__28MFa/600°C ;620°C_
進汽流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麗等級汽輪機的銘牌出力可達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麗機組降低了大約50 100kJ/kffh,因此該汽輪機具有輸出功率大、熱耗低的優點，符合目前節能環保的要求。再有該汽輪機可采用目前成熟的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，性價比高的優點。另外，本發明還可以根據需要設計成其他方案，如設計成四缸四排汽結構，如圖
3、4所示，機組的主要技術規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，汽輪機進口壓力為28MPa ;汽輪機進口溫度為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，采用單軸承支撐結構，只需5個軸承，長度一般只有29m。綜上所述，本發明超超臨界1300MW等級汽輪機相對現有的超超臨界汽輪機而言，其技術效果是非常突出的，對應于現有的超超臨界汽輪機技術，其單位千瓦造價、發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明的原理及其功效，而非用于限制本發明。任何熟悉此技術的人士皆可在不違背本發明的精神及范疇下，對上述實施例進行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術領域中具有通常知識者在未脫離本發明所揭示的精神與技術思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應由本發明的權利要求所涵蓋。
權利要求
1.一種超超臨界1300MW等級汽輪機，其特征在于，其包括 一高壓缸，所述高壓缸內設有高壓轉子，所述高壓缸進汽溫度為600°C _625°C，所述高壓缸進汽壓力為28-30MPa ； 一中壓缸，所述中壓缸內設有中壓轉子，所述中壓缸再熱進汽溫度為610°C -635°C ； 二個或三個低壓缸，所述低壓缸內設有低壓轉子，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，所述高壓轉子、中壓轉子、低壓轉子通過聯軸器依次同軸連接。
2.根據權利要求I所述的超超臨界1300MW等級汽輪機，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.根據權利要求I所述的超超臨界1300MW等級汽輪機，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.根據權利要求I所述的超超臨界1300MW等級汽輪機，其特征在于所述高壓缸、中壓缸、低壓缸為單軸承支撐。
5.根據權利要求I所述的超超臨界1300MW等級汽輪機，其特征在于所述高壓轉子、中壓轉子包括進汽段和排汽段兩部分，所述進汽段采用9%Cr或10%Cr材料，所述排汽段采用CrMoV材料，所述進汽段與所述排汽段焊接。
6.根據權利要求I所述的超超臨界1300MW等級汽輪機，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.根據權利要求I所述的超超臨界1300MW等級汽輪機，其特征在于所述高壓轉子、中壓轉子、低壓轉子的軸承座落地支撐。
8.根據權利要求I所述的超超臨界1300MW等級汽輪機，其特征在于所述高壓轉子、中壓轉子、低壓轉子上的葉片為3D全彎扭葉片。
全文摘要
本發明提供一種超超臨界1300MW等級汽輪機，其包括一高壓缸，所述高壓缸內設有高壓轉子，所述高壓缸進汽溫度為600℃-625℃，所述高壓缸進汽壓力為28-30MPa；一中壓缸，所述中壓缸內設有中壓轉子，所述中壓缸再熱進汽溫度為610-635℃；二個或三個低壓缸，所述低壓缸內設有低壓轉子，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，所述高壓轉子、中壓轉子、低壓轉子通過聯軸器依次同軸連接。該汽輪機對應于現有的超超臨界汽輪機技術，其單位千瓦造價、發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 優先權日2012年7月2日
發明者吳曉明, 彭澤瑛, 楊建道, 王讓慈, 程凱, 虎煜 申請人:上海汽輪機廠有限公司