1000MW 超超临界压力机组主要辅机的配置

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二辅机技术忿、. c c沪 c c c c

1 MW超超临界压力机组主要辅机的配置 00 0陈建生，任一峰 (上海动力设备有限公司，上海 209 ) 000摘要：阐述了我国 1 M 00 0 W超超临界压力机组主要辅机的选型和配置，并对选型和配置的情况进行了比较。

关键词：能源与动力工程；;电站超超临界压力；辅机；配置中图分类号二M 2 . T 6 13文献标识码： A文章编号： 7-8X 20 )4 27 5 1 1 6 (060- 5- 6 0 0 0

Ma A xi i fr t i 1 0 MW i ui r s Mac n 00 n l e o a h g Ut Sprri P w r t ecicl e U i la r u ta o nsC E J nse, R N - n H N - n i h a E Y fg ie

(hnhi eEu mnC . t. Saga209, n) Sa aPwr i et L, hn i 00 Ci g o qp o d h 0 haA s at Tp cos g t m i axii f m t i dm sc M ur spr i a pw r t i bt c: e o n o h a ui rs a h g et 1 0 W t ue ri l e ui s r y h i f e n l e o a r c n o i 00 la ct c o ns

bi dlee, mai场 a p in e d e no i s e g nada opnd n e t c i c e c as bwe i r t o . o ro e n e p n m t f t K y od ee y pwr i en pwr t ur s ri ap s r axi clc i : r ad e eg e i; e p n; a e rcl s; i r; o tn ew rs n g n o n n rg o l a l u ct r u u ly o ao t p i e e a

自 上海外高桥电厂二期 90 0 M W超临界压力火电机组投运以来， 00超超临界压力火电 10 M W机组的建设正在我国陆续展开。先后有玉环电

级， U型管，碳钢大旁路。上海外高桥 电厂三期 1 0 M超超临界压 00 W力机组的回热系统有较大差别，主要是高加采用

厂、邹县电厂和宁海电厂的项目正在建设和准备开始建设。该机组的辅机也是目前我国火电

机组最大的辅机，其凝汽器和汽轮机回热系统的加热器和除氧器都有其特点。上海外高桥电厂二期 90机组，回热 0M W其系统的配置是：低压加热器(以下简称“低加”为 )单列 4高压加热器(级；以下简称“高加”为双列 ) 2碳钢 U型管，级，大旁路；除氧器采用分体式有头除氧器。玉环电厂 00 10 M W超超临界压力机组，其回

单列，大旁路 3除氧器采用无头式一体化除氧级，器。而低加的配置和上海外高桥电厂二期及玉环电厂相同。

3个电厂 的凝汽器配置基本相同，为按均

S mn技术设计的凝汽器。 i es e下面对百 万千瓦等级火电辅机，别是特 S mn系统中的辅机的几个问题进行讨论。 i es e

1高压加热器的选型目前， 0 M国内60亚临界、 W超临界压力机组的高加都采用单列、卧式、 U型管、开口。国外小

热系统的配置大体上和上海外高桥电厂二期 90 0 M W超临界压力机组相同，低加同样是单列4级；除氧器采用分体式有头除氧器。但高加为双列 3

10 M 00 W级机组的高加，也一般采用卧式、 U型管、小开口。

收稿日期： 0- - 2 60 2 0 23作者简介：陈建生(91,教授级高级工程师， 15一)男，主要从事火电和核电厂热交换器的设计和研究。

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对于百万千瓦等级火电的高加， 选型的问题主要是采用单列还是双列，此时不仅要考虑到高加的可靠性，对整个机组的经济性(即热耗)的影响，还要考虑到高加设备本身的价格和电厂的布置。

12价格和制造难度 .在相同的参数条件下， 单列高加相对双列高加，其大型锻件(管板)的直径和厚度都将增加14 .倍左右，球形封头及筒体的厚度和直径也相应增加，而且还要考虑到大型锻件的锻制难度。目前，

由资料可知， 美国 F W公司制造的 80" 0M W机组高加， 80韩国 0 M W超临界压力机组高加，都已采用双列。一般国外 80 90以上机组就 0一 0M W采用双列。迄今为止，尚未有 1 M等级火电 00 0 W机组采用单列 U型管高加。百万千瓦等级的 U型管高加采用双列还是单列，主要考虑了以下几个因素。 11机组运行的经济性和可靠性 .

60 0M W超临界机组的高加管板直径为 2, m厚度已大于 5

0, 0 M 0 m 1 0 m 0 W超临界压力机组高加，如采用双列，并考虑到一列停运，另一列单独运行，再加一定的裕度，实际上相当于 60机组 0M W高加。但如果 1 M超超临界机组采用单列 00 0 W高加，其管板锻件的尺寸将大大增加。目前上海外高桥电厂三期单列高加，其管板的直径大约为 3, m厚度大约为 80。如果不考虑价格的因 0m m素，如此大的锻件的锻制和钻孔加工，有相当的难度。特别是对于管板锻件，由于要在管板平面上钻几千个精确度很高的深孔，以对管板锻件材所料的均匀性要求极高。因此，加热器由双列改为单列，高加本体原材料和制造成本将大幅上升。至于高加的阀门配置， 一般有给水和疏水阀门，这些阀门一般都为进口，价格较贵。双列高加的阀门数量是单列高加的 2倍。虽然阀门的口径比单列的要小，但由于数量较多，阀门的价格必然要贵许多。所以综合起来，设备本体加阀门的价格，单列高加比双列高加在价格上，相差就不是很大。

有人认为， 从运行的经济性来说， 00 1 M 0 W超超临界压力机组双列高加比单列高加更有优越性。设置高加，是为了降低汽轮机的热耗和提高锅炉的给水温度。一旦高加解列，将增加汽轮机热耗和影响锅炉的运行。为简化高加系统，更有利于运行，高加一般采用大旁路。现 10 M 00 W超超临界压力机组，其汽轮机高加回热系统给水温升一般达10c 1 0左右。如采用单列，一旦一只高加发生事故，整个高加系统将解列。此时锅炉进水温度将下降1 0, 1 C对锅炉影响很大。而采用双列 0高加，一只高加发生事故，本列高加解列，还有另一列高加继续运行，锅炉进水温度，下降其仅 5 0左右。根据大型机组高加出力对机组热耗 5 C的影响研究，高加出口温度下降1将使汽轮机 0, C

热耗上升 2 J k h左右。由于单只高加事故 k (W-)/而导致的汽轮机热耗增加，单列高加要比双列高加大 10 J(W") 1 k/k h左右。但是考虑到双列高加是双列运行， 个数增多，

若发生事故的概率相同，则双列高加发生事故的高加个数可能大于单列高加。在高加的事故停运分析中还可以看到，由于阀门的故障导致高加停运占了相当的比例。而双列高加的阀门数量又是单列高加的 2倍。所以双列高加和单列高加相比，由于布置的复杂，高加和阀门数量的增多，其

目前， 符合

单列高加管板要求的大型锻件国外已有少数厂家生产，其锻制直径目前已达 4 m .而且，随着深孔钻孔技术的发展，单列高加的深孔钻孔已不是很大的难关。60 0M W超临界高加的管板钻孔，厚度就近 60, 0 m已经作为常规生产。 m在此基础上，上海动力设备有限公司(PC就曾 SE )经做过比单列高加更厚的锻件试样，结果完全符合要求。 13电厂的布置 .如果从电厂的布置来看， 单列高加无疑比双列高加有优越性。单列高加可以简化高加的系统；从布置面积上看，单列高加和双列高加的长度基本相当，仅仅在高度和宽度上，单列高加是双列高加的 1倍左右； . 4如果考虑到高加上配置的有关仪表，这个数字还要小。双列高加的个数是单列高加的 2倍。如果以一台机组 3级高加计算， 3台高加的布置面积就是一个很可观的数字。

发生事故的次数会更高。所以，从这一个角度来说，双列高加在运行中的经济性不是想像中的那样大。

另外， 双列高加由于系统复杂，其运行中的管理和维护成本也相应增加。

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目 前各个电厂基于不同的考虑，选用双列高加居多。这一选择和国外的趋势基本吻合。但是目国内也有厂家选择了单列，前如上海外高桥电厂三期。在上海外高桥电厂二期和玉环电厂

的可能也在于此。

3 T K S O E公司无头式一体化除氧器除氧器是 回热系统中的重要设备，它不仅利用抽汽加热锅炉给水到一定的温度，降低了机组的热耗。而且除去了给水中的大部分氧气至 7 x 1-以下。 09

10 M机组双列高加的基础上， 00 W上海外高桥电厂三期经过科学分析，多次调研，反复权衡，最后选用了单列 U型管高加。目 SE前 PC正在进行该高加的设计，其方案已通过了有关专家的评审。

2凝汽器内低加的配置在 10 M W火电机组中， 00凝汽器内低加的配置有两种：一种是设置带有疏水冷却段的低加；另

目， 前除氧器的选用，有两种形式：即有头式除氧器和无头式除氧器。美国的机组，一般选用有头式除氧器。而欧洲机组，两种形式的除氧器都选用。欧洲的无头式除氧器，大多使用荷兰 SO E T K公司大喷嘴，如在德国的 60以上火、 0M W核电大机组中，使用 SO E公司大喷嘴的无头除 TK氧器就达 2台以上。

目 3前在建的世界单机容量最大的芬兰 Ok o 3电站( P 1 M也选 lut核 i o E R 60 0 W)用 SO E公司大喷嘴的无头除氧器。 TK国内的电站基本上选用有头式除氧器， ,如 30 60 0 M 0M W, W火电和核电机组。国内早期个别

一种是设置不带疏水冷却段的低加，但增设一个疏水冷却器。S m n公司取后一种配置方式。 i es e S m n的配置方式为两个低加 A和 A i es e l 2分别设置在凝汽器喉部，疏水冷却器放置在 O m层。为了降低煤耗， 提高回热效果，凝汽器内低加可以带有疏水冷却段。而且为了方便低压缸抽汽点的对称布置，一般都为组合式。但该种形式的低加也有小压差下疏水不畅和凝汽器喉部抽汽管道布置复杂的问题。S mn的凝汽器内低加为 i es e纯冷凝式，不设置疏水冷却段，可以保证末二级低加在小压差情况下的疏水畅通。特别是在机组低负荷下，优点更为明显。 S m n疏水冷却器的设计也有其特点， i es e其 A和 A低加的疏水在近 O l 2 m层汇合后，再进人疏水冷却器。而且，为了降低疏水冷却器的半径，其给水和疏水反向流动。在运行中， l A两 A和 2个低加是无水位运行。低加和疏水冷却器之间不设疏水门。这个系统仅仅依靠重力实现疏水循环，不需要任何阀门或泵之类的执行部件。因为没有执行部件的失效或维护，所以这种系统的可用率非常高。由于 S m s n的低加系统中增设了疏水冷却 ie e

15 2M W曾经配过无头式除氧器，但是当时用的除氧器喷嘴是小的恒速喷嘴。国内大机组上使用无头式除氧器，首推上世纪 9年代的广东大亚湾 2 0x M电站。最近几年，0 M 60机组 90 0 W 30 0 M W, W

中选用无头式除氧器大大增多。目前国内 60 0 M W火电机组配无头式除氧器(包括在建机组)已达 18台， 3已投运的有常熟电厂等。30火电 0M W机组配无头式除氧器 (包括在建机组)已达 15 3台，已投运的有连城电厂等。

SO E T K公司无头式除氧器的除氧原理是，将大喷嘴置于水箱内部，进行初步除氧，初步除氧可达 7%一 0 0 8%。然后，通过水面下的蒸汽分配装置(鼓泡管)完成最终除氧。 SO E公司无头式除氧器的特点是： TK ()负荷变化范围 1%一10可滑压运 1 0 1%,行；

器，不仅保证了低加疏水的畅通，

而且由于疏水冷却器在 0 m层，降低了喉部低加的储水高度，减少了喉部低加管子爆裂后汽轮机进水的危险。所以

()含氧量在5 -以下； 2出口 x 9 1 0()可选用多种除氧解质：过热 ) 3 (蒸汽，汽/水混合物，热水； () 4排汽损失低，蒸汽损耗小； () 5降低厂房高度，减少电厂投资。上海外高桥电厂二期采用的是常规的带除氧

从整个系统上说，安全性也提高了。但是， 从另一个方面说，由于系统中增加了疏水冷却器，使厂房的设备布置面积增加了。所以疏水冷却器的设计应该紧凑。S mn低加系统 i es e中疏水冷却器中液体流动取反向，中的一个目其

头的淋水盘式除氧器，其后国内电厂也都相继采用该形式的除氧器。在上海外高桥电厂三期中，

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用户进行了详尽的考察和比较，最后用户认为， SE公司制造的 SO E公司的无头式除氧器在 PC TK总体性价比上占优。上海外高桥电厂三期的除氧器， 当时有 3种方案( .m 40 42 38 .m和 . m直径),供用户选择，最后用户选择了直径42 .m长度为4 m的方案。、 2表1 为上海外高桥电厂三期的除氧器的主要参数。表 1上海外高桥电厂三期除氧器主要参数项目数值29 5 34 5 5/ 9

有的管子都能较均匀的参与冷凝，了压力损降低失。

() 3空冷区布置在管束的下部中心，有更好的性能，确保了不凝结气体的抽出。 ()由于管束的细长， 4避免了不凝结气体在管子周围的积聚。 ()由于蒸汽流动和分布的均匀性， 5有优异

的传热性能。管束的总体传热性能高于美国 H I E标准。 42独特的管子防冲蚀计算程序和防振动处理 .

额定1最大出力I h ' t - -有效容积/3 m尺寸/ m

汽轮机和凝汽器运行时， 高速汽流横掠过凝汽器管子。一般凝汽器设计时，不考虑汽轮机排

直径 42长度 4 ., 2

总高度/ m内部结构 运行范围

3个喷嘴，蒸汽分配装置

当负荷降到 1%时 0仍保证出口含氧量

排汽损失/ -- k h' g重量八

空重约 20 1

4 i es S m n技术的凝汽器 e凝汽器是电厂中的重要辅机， 它的作用主

要是两个：一是整个循环系统中的冷端；二是在凝结汽轮机排汽的过程中，形成了高度的真空，提高了

汽中水滴对管子冲蚀的影响，不进行防冲蚀计算，所以也没有防冲蚀计算程序。S m n的凝汽器 i es e设计时，进行防冲蚀计算。根据 S mn的分析， i es e蒸汽中水滴对管子的冲蚀受下列因素影响：排汽的湿度、排汽的速度、水滴的传播距离、汽轮机末级叶片的直径等。为此 S m n开发了防冲蚀计 i es e算程序，提出了冲蚀数的概念，冲蚀数正比于管子发生冲蚀的可能性，定量描述排汽中的水滴对凝汽器管子冲蚀的影响。S mn规定， i es e所有的凝汽器在设计时，都必须对冲蚀数进行校核，当冲蚀数大于某一个数值时，就要在设计时采取相应的措施。特别在核电凝汽器的设计中，防冲蚀计算程序的运用具有更重要的意义。

汽轮机的效率。上海电气集团的10 M 00 W等级火电机组凝汽器主要采用 S mn技术。 i es e S mn凝汽器有下列特点： i es e 41管束的排列形式 .S m n的手掌形管束布置形式， S m n i es e由 i es e

对于凝汽器管子的振动， 一般在设计中运用美国的 H I E标准进行计算，以确定隔板的间距。 S mn公司在设计中， i es e不仅使用美国的 H I E标准进行计算，还运用了 Y. hn公式来计算汽流 N. Ce的激振频率，并给出合理的避振区间，两者都要满足。而且对于各种可能的运行工况，包括旁路运

公司上世纪 7年代中期开发，0年代正式形成。 0 8从那时起，i es S mn凝汽器的管束布置， e基本上就采用这种形式。目前世界单机容量最大的核电站

行工况都要进行校核，以确保凝汽器管子不受振动而损坏。 43汽轮机旁路系统蒸汽进入凝汽器的处理 .

芬兰 O it机组的凝汽器就是采用这种形式。 llo ko3上海外高桥电厂一期 2 90 W、 x 0 M二期 2 00 x 0 1 M玉环电厂 4 00机组也采用这种形 W、 x 0 M 1 W式。

S mn凝汽器的管束布置有下列优点： i es e () 1保证了汽流有足够的流通通道，降低了蒸汽的流动速度和流动阻力。热井上部的足够通道保证了凝结水的回热和除氧。 () 了管束的深度和管子的排列， 2优化使所

根据 S m s n的标准设计， ie e核电机组旁路排人凝汽器，在凝汽器的每个壳体上设置接口。在凝

汽器内再设置蒸汽分配装置。该蒸汽分配装置的功能为：接受和合理地分配旁路蒸汽；旁路蒸汽从该减温器喷出后，避免损坏凝汽器内管子和内件。该凝汽器具有优异的性能， 在上海外高桥电厂运行后，各项指标均达到了要求。

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5结

语

行基本设计。并且已拥有 10 M等级超超临 00 W界压力火电主要辅机制造业绩。这也充分说明，我国火电机组主要辅机的制造技术又上了一个新的台阶。

目， 前上海动力设备有限公司已能独立承担 10 M 00 W等级超超临界压力火电主要辅机的设计和制造，其中仅无头式除氧器需要 SO E T K公司进

尹，,》,、》》,》

二行业信息：、 . . - c 4 - - 6,

20年预计投产的 30及 60燃煤空冷发电机组 06 0 MW 0 MW30 0M W火电机组有： ()内蒙古北方联合电力公司乌拉山发电厂 1 2 30 W机组， x0M系国产化示范工程，由哈尔滨空调有限责任公司总承包； () 2山西永济电厂技改工程 2 30 W机 x0M组；

太原第二热电厂 30 0M W机组设计气温 t二。

10; 7设计背压p= 5P; C} 1ka满发最高背压p 3}4= ka P;末级叶片高度65; 6 m单位容量散热面积A m l= 09 k空冷风机群为 3 2 75耐/W; . 0台 0 .1 89 m变

() 3山西太原第二热电厂六期工程 2 30 x0 M W供热机组； () 4太原钢铁公司自备电厂 2 30 W机 x0M组；

频调速风机，电机功率 1 k/总功率 39 3 W台， 2 .6 M占机组额定功率的 13%; W, . 2空冷岛平台标高 3 m配汽管道 3 4;列布置，每列有 1个空冷单元。 0

60 0 M W火电机组有： () 1山西武乡电厂 2 60 W机组； x 0M() 2宁夏灵武电厂 2 60 W工程。 x0M每台 60 M机组大多配置 6 0 W 4台妇 . m风 1 4机群。空冷散热器管束多样化，大同发电公司采用 G A单排管 A E E LX式散热器；山西武乡电厂采用 SX三排管热器； P通辽电厂采用哈尔滨空调有限公司的双排管散热器；内蒙古上都发电公司采用 SX单排管 S C式空冷散热器。武乡电厂空 P R冷凝汽器散热面积

最小(3 x时)风机群功 18 0 1 0,率仅 48耗电量最低。 .M W,武乡电厂 0 M 60 W机组设计气温 t二10;。 7 C

() 5内蒙古华电包头第二热电厂 2 30 W x0 M机组。

每台 30 W机组大多配置 3帕.1 0M 0台 9 m或妇. m冷却风机群， 20 1 4而 05年及以前投产机级多配 2 4台风机；并已开始采用单排管型空冷散热器，如太原第二热电厂六期采用 G A公司单排管 E型 AE LX式散热管束；选取较高的空冷汽轮机满

发最高背压值，以太原地区为例， p 3 ka选取， 4,= P而已投运的太原古交兴能电厂式 3 .ka二 25 o P乌拉山发电厂 30机组设计气温 t二 0M W。 10, 8 C设计背压 P二1 ka满发最高气温 t。 5, P a= 3'; 4C满发最高背压p 2 ka汽轮机末级叶片} 8;= P高度为60; 8 m单位容量散热表面积A二 .8 m l 28时/空冷风机群 3台妇 . m电机功率 1 k W; 0 1, 4 6 0k/总功率 48占机组额定功率的16 W台， .M W, .%.

设计背压p二5;。 1k满发最高汽温 t 30; P a; 4满二 C发最高背压式 3ka末级叶片高度6 m;= P; 2 8 m单 0位容量散热面积介= .时/空冷风机群电 23 k 0 W;机功率 7 k/总功率 48占机组额定功 5台， W .M W,

率的08, .%,

( 王佩璋供稿)