【正文】 中國(guó)超超臨界機(jī)組投產(chǎn)情況 我國(guó)已投運(yùn)的 17臺(tái) 1000MW超超臨界機(jī)組情況 電廠 容量（ MW） 蒸汽參數(shù)（ MPa/℃ /℃） 制造廠家 投運(yùn)時(shí)間 玉環(huán) 1 1000 玉環(huán) 2 1000 玉環(huán) 3 1000 玉環(huán) 4 1000 鄒縣 7 1000 鄒縣 8 1000 泰州 1 1000 泰州 2 1000 外高 橋 7 1000 外高橋 8 1000 北侖港 6 1000 北侖港 7 1000 5 海門(mén) 1 1036 寧海 5 1000 寧海 6 1000 北 疆 1 1000 海門(mén) 2 1036 超超臨界 1000MW 機(jī)組的優(yōu)勢(shì) 超超臨界機(jī)組由于參數(shù)較高，因此效率高是其最顯著的特點(diǎn)，效率的他高又使得有害物質(zhì)的排放量相對(duì)減少，燃料的運(yùn)輸成本相對(duì)降低，同時(shí)由于超超臨界機(jī)組往往伴隨大容量1000MW，這又具有單容量造價(jià)低、定員少、易于進(jìn)行煙氣凈化等一系列優(yōu)勢(shì)。 目前世界上超超臨界機(jī)組的最高熱效率達(dá)到了 47%。 表 12 蒸汽參數(shù)對(duì)機(jī)組效率的影響 一次再熱機(jī)組 蒸汽初溫 /再熱蒸汽溫度（℃） 580/580 580/600 600/600 機(jī)組效率（ %） 二次再熱機(jī)組 蒸汽初溫 /一次再熱溫度 /二次再熱溫度（℃） 580/580/580 580/590/600 600/600/600 機(jī)組效率（ %） 火力發(fā)電的發(fā)電成本主要取決于電站的投資和燃料的價(jià)格，由于超超臨界機(jī)組的參數(shù)較高，其主蒸汽和賊熱蒸汽的管道、閥門(mén)和相 關(guān)部件的材料投資很高，因此，超超臨界機(jī)組在發(fā)電成本上的主要取決于材料與燃料的價(jià)格比。 由于超超臨界機(jī)組的高效率，發(fā)電煤耗低于 300g/(kW一臺(tái) 1000MW的超超臨界機(jī)組與常規(guī)機(jī)組每年少排放 100 多百萬(wàn)立方米的二氧化碳?xì)怏w。機(jī)組為一次中間再熱、四缸、四排汽（雙流低壓缸）單軸、帶有 48英寸末級(jí)葉片的 1000MW超超臨界沖動(dòng)凝汽式汽輪機(jī)，哈汽型號(hào)為“ CCLN100025/600/600”，東芝型號(hào)為“ TC4F48”。汽輪機(jī)縱剖面和外形圖如 21,22所示。再熱后的蒸汽通過(guò)再熱主汽調(diào)節(jié)聯(lián)合閥流回到汽輪機(jī)雙分流的中壓缸。蒸汽在通過(guò)沖動(dòng)式低壓級(jí)后， 向下排到冷凝器 。如圖 23 所示。主汽 閥打開(kāi)，汽輪機(jī)就有了汽源，有了驅(qū)動(dòng)力；主汽閥關(guān)閉，汽輪機(jī)就被切斷了汽源，失去了驅(qū)動(dòng)力。主汽閥的主要功能就是，運(yùn)行中當(dāng)汽輪機(jī)的任一遮斷型保護(hù)裝置動(dòng)作時(shí)，主汽閥應(yīng)能快速關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)停機(jī)。 圖 25 哈汽 N100025/600/600 汽輪機(jī)高壓主汽閥和調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)示意圖 哈汽 N100025/600/600 汽輪機(jī)高壓主汽閥與高 壓調(diào)節(jié)汽閥為一體式結(jié)構(gòu)，由耐熱合金鋼鑄件同時(shí)制成，如圖 25 所示。 噴嘴蒸汽室 大型汽輪機(jī)高壓缸的進(jìn)氣端一般設(shè)立單獨(dú)的兩個(gè)噴嘴汽室，因而第一噴嘴就不能像其他壓力級(jí)那樣裝設(shè)在隔板或者靜葉環(huán)上，而是直接固定在噴嘴室上。另外，由于整體噴嘴汽室的結(jié)構(gòu)降低了軸端漏汽，可以簡(jiǎn)化軸端汽封的結(jié)構(gòu)，提高了幾組的整體效率。高壓第一級(jí)采用雙流式結(jié)構(gòu)，如圖 26 所示。采用雙流第一級(jí)的優(yōu)點(diǎn)是每只動(dòng)葉片所承擔(dān)的負(fù)荷減少了一半，噴嘴室和動(dòng)葉片的應(yīng)力有所減少，對(duì)于大功率超超臨界汽輪機(jī)可以使用現(xiàn)有實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的動(dòng)葉片。采用雙流噴嘴室結(jié) 構(gòu)，從前軸封測(cè)噴嘴根部流出的小部分蒸汽，經(jīng)噴嘴室與轉(zhuǎn)子之間的腔室流入另外一側(cè)的噴嘴后主流，流經(jīng)噴嘴室和高壓轉(zhuǎn)子。 圖 26 雙流噴嘴示意圖 中壓進(jìn)汽部分 布置方式 由鍋爐來(lái)的再熱蒸汽管道至運(yùn)行層下方后分成兩根汽管，分別進(jìn)入布置在中壓缸中部左右兩側(cè)的再熱主汽調(diào)節(jié)聯(lián)合閥，從再熱主汽調(diào)節(jié)聯(lián)合閥出來(lái)經(jīng)短管自中壓缸下半中部的左下方和右下方進(jìn)入中壓缸。 再熱主汽調(diào)節(jié)聯(lián)合閥 再熱主汽閥與再熱主汽調(diào)節(jié)閥組合成一體就稱(chēng)為再熱主汽調(diào)節(jié)聯(lián)合閥，簡(jiǎn)稱(chēng)再熱閥。再熱主汽調(diào)節(jié)閥只在蒸汽旁路系統(tǒng)投入的情況下，調(diào)節(jié)中壓缸的進(jìn)汽量，高負(fù)荷下旁路系統(tǒng)關(guān)閉時(shí)，再熱主汽調(diào)節(jié)閥處于全開(kāi)狀態(tài)不參與調(diào)節(jié)，以避免節(jié)流損失。中壓主汽閥與高壓調(diào)節(jié)汽閥公用一個(gè)殼體，為立式結(jié)構(gòu)，其上部為再熱主汽調(diào)節(jié)閥，下部為再熱主汽閥，兩閥合用一個(gè)殼體和同一腔室、同一閥座，而且兩者的閥碟呈上、下串聯(lián)布置。 汽輪機(jī)通流部分的固體顆粒侵蝕（ SPE）及防護(hù)措施 固體顆粒侵蝕 汽輪機(jī)尤其是 超臨界壓力汽輪機(jī)，通流部分高、中壓級(jí)的噴嘴、動(dòng)葉片及主蒸汽閥、旁路閥經(jīng)常會(huì)發(fā)生固體顆粒侵蝕 ( Solid Particle Erosion 簡(jiǎn)稱(chēng) SPE，也稱(chēng)硬質(zhì)顆粒侵蝕 ) 是一種發(fā)生在鍋爐啟動(dòng)或者長(zhǎng)期低負(fù)荷運(yùn)行情況下，鍋爐過(guò)、再熱器及主蒸汽管道內(nèi)剝落下來(lái)的氧化垢層，這些堅(jiān)硬的固體顆粒隨蒸汽一起進(jìn)入汽輪機(jī)，侵蝕通流部分的噴嘴、動(dòng)葉片。 固體顆粒侵蝕的防范措施 解決沖蝕最合理的辦法是消除固體顆粒源。但是此舉還是不能完全消除顆粒源，這就要求在汽機(jī)發(fā)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行上采取必要的措施。 （ 2）沖動(dòng)級(jí)噴嘴出口氣流速度比反動(dòng)級(jí)高，沖動(dòng)級(jí)靜葉出口和動(dòng)葉受到的固體顆粒侵蝕比反動(dòng)級(jí)嚴(yán)重。 （ 3）采用傾斜噴嘴可減 少撞擊在噴嘴出口表面上的固體顆粒數(shù)量，并使得撞擊速度降低，撞出角減小，使第一級(jí)噴嘴出汽邊固體顆粒侵蝕的損傷率減小。 （ 5）調(diào)節(jié)級(jí)和再熱第一級(jí)的噴嘴和動(dòng)葉采用防固體顆粒侵蝕的保護(hù)鍍層或者涂層。 超臨界壓力汽輪機(jī)的高壓級(jí)和中間再熱的前幾級(jí)的噴嘴及動(dòng)葉片采用表面硬化處理方法能大大提高其耐固體顆粒侵蝕的性能。 哈汽 1000MW 汽輪機(jī) 采取的防固粒腐蝕措施 哈汽 N100025/600/600 汽輪機(jī)中 ，中壓第 1 級(jí)靜葉的腐蝕是由于動(dòng)葉片反彈回來(lái)的固體顆粒沖擊產(chǎn)生的，主要在靜葉片的出汽邊背弧損害較大。 高壓噴嘴的腐蝕在出汽邊的內(nèi)弧損害較大，因此高壓噴嘴采用滲硼的方法防止腐蝕，涂層后的厚度為 ，硬度為 1000Hv。 轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu) 汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)子可以分為輪式轉(zhuǎn)子和鼓式轉(zhuǎn)子兩種基本類(lèi)型。通常沖動(dòng)式汽輪機(jī)采用輪式轉(zhuǎn)子；反動(dòng)式汽輪機(jī)為了減小轉(zhuǎn)子上的軸向推力，采用鼓式轉(zhuǎn)子。一臺(tái)機(jī)組采用何種類(lèi) 型的轉(zhuǎn)子，由轉(zhuǎn)子所處的溫度條件及各國(guó)的鍛冶技術(shù)來(lái)確定。這種轉(zhuǎn)子加工方便，材料利用合理，葉輪及主軸鍛件尺寸小，質(zhì)量容易保證。所以套裝轉(zhuǎn)子只適用于中亞汽輪機(jī)和高壓以上汽輪機(jī)的低壓部分。 整段轉(zhuǎn)子的葉輪、軸封套和聯(lián)軸節(jié)等部件與主軸是由一整鍛件車(chē)削而成，五熱套部件，這解決了高溫下葉輪與主軸連接可能松 動(dòng)的問(wèn)題，因此，整段轉(zhuǎn)子常用于大型汽輪機(jī)的高、中亞轉(zhuǎn)子。缺點(diǎn)是： 13 工藝要求高，加工周期長(zhǎng)，大鍛件質(zhì)量難以保證；且質(zhì)檢比較復(fù)雜，又不利于材料的合理使用。 整段轉(zhuǎn)子通常鉆有一直徑為 100mm 左右的中心孔，目的是去點(diǎn)鍛件中心的雜志及輸送部分，以防止缺陷擴(kuò)展，同時(shí) 便于借助潛望鏡等儀器檢查轉(zhuǎn)子內(nèi)部缺陷， 組合式轉(zhuǎn)子 組合式轉(zhuǎn)子是有整段和套裝兩部分組合而成，他是對(duì)高溫區(qū)域工作的級(jí)采用葉輪與主軸整體鍛造的結(jié)構(gòu)，二對(duì)在低溫區(qū)域工作的級(jí)采用葉輪套裝結(jié)構(gòu)。國(guó)產(chǎn)高參數(shù)大容量汽輪機(jī)的中亞轉(zhuǎn)子多采用這種結(jié)構(gòu)。焊接轉(zhuǎn)子具有整段轉(zhuǎn)子的許多優(yōu)點(diǎn)，如葉輪不存在松動(dòng)問(wèn)題；葉輪五輪轂，結(jié)構(gòu)緊湊；葉輪無(wú)中心孔，強(qiáng)度高。但是焊接轉(zhuǎn)子要求材料的克焊接性好，焊接工藝及檢驗(yàn)方法要求高，隨著冶金和焊接技術(shù)的不斷法杖，焊接轉(zhuǎn)子的應(yīng)用將黑日益廣泛。各反動(dòng)級(jí)動(dòng)葉直接裝在轉(zhuǎn)子上開(kāi)出的葉片槽中，其高中壓壓力級(jí)反向布置，同時(shí)轉(zhuǎn)子上還設(shè)有高、中、低三個(gè)平衡活塞，以平衡軸向推力。葉輪和主 軸是一體鍛造出來(lái)的，所以，不存在鍵槽應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂和套裝件的松弛等問(wèn)題，比套裝轉(zhuǎn)子具有明顯的優(yōu)越性。過(guò)去生產(chǎn)的大型汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子多數(shù)是有中心孔的。但轉(zhuǎn)子開(kāi)中心孔也帶來(lái)不少弊端。 隨著煉鋼、鍛造、熱處理以及探傷技術(shù)水平的提高，無(wú)中心孔的整段轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)得到了廣泛的應(yīng)用。 歸結(jié)起來(lái)無(wú)中心孔整段轉(zhuǎn)子有如下優(yōu)點(diǎn)：工作應(yīng)力低；安全性能好；有利于使用更長(zhǎng)的葉片；可以改善機(jī)組的啟動(dòng)性能，縮短啟動(dòng)時(shí)間；造價(jià)便宜等。其軸系由一個(gè)但流程反向布置的高壓轉(zhuǎn)子、一個(gè)分流式中壓轉(zhuǎn)子和兩個(gè)分流式低壓轉(zhuǎn)子組成。高壓轉(zhuǎn)子跨距為 5810mm，中亞轉(zhuǎn)子跨距為 5750mm，低壓轉(zhuǎn)子跨距為 7500mm。 高壓轉(zhuǎn)子采用具有良好的耐高溫和抗疲勞強(qiáng)度的 12Cr 合金鋼制成，并進(jìn)行加工而形成軸、葉輪、推力盤(pán)和聯(lián)軸器法蘭。 這樣調(diào)節(jié)級(jí)出口的蒸汽，可以從電端向調(diào)端流動(dòng)，防止高溫蒸汽在轉(zhuǎn)子和噴嘴室之間的腔室內(nèi)停滯，并且可以冷卻轉(zhuǎn)子表面和噴嘴室高溫進(jìn)汽部分，高壓轉(zhuǎn)子冷卻結(jié)構(gòu)如圖 28所示。為了降低轉(zhuǎn)子高溫區(qū)域的熱應(yīng)力，中亞進(jìn)汽部分設(shè)計(jì)了合理的冷卻結(jié)構(gòu)對(duì)高溫區(qū)域進(jìn)行冷卻。 圖 29 哈汽 N100025/600/600 汽輪機(jī)中壓轉(zhuǎn)子冷卻結(jié)構(gòu) 分流式中壓第一級(jí)隔板采用的特殊的結(jié)構(gòu)形式，是中壓進(jìn)汽與中壓轉(zhuǎn)子隔開(kāi)。 低壓轉(zhuǎn)子為雙分流合金鋼整段轉(zhuǎn)子，由具有良好的抵抗低溫脆性轉(zhuǎn)變性能的NiCrMoV 鋼是新鍛件加工而成。 轉(zhuǎn)子聯(lián)軸器 聯(lián)軸器是轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)子之間的連接部件。聯(lián)軸器又稱(chēng)靠背輪，分為剛性、半撓性和撓性三種。剛性聯(lián)軸器的特點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，軸向尺寸短，工作可靠；可以傳遞較大的扭矩和軸向力、徑向力等。 轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速 表 22 哈汽廠 1000MW 汽機(jī)組轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速 軸段名稱(chēng) 一階臨界轉(zhuǎn)速（ r/min） (設(shè)計(jì)值 ) 二階臨界轉(zhuǎn)速（ r/min） (設(shè)計(jì)值 ) 15 軸系 軸段 軸系 軸段 高壓轉(zhuǎn)子 2038 2223 3560 3810 中壓轉(zhuǎn)子 1837 1868 4063 低壓轉(zhuǎn)子 1345 1692 2528 2530 低壓轉(zhuǎn)子 1327 1692 2600 發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子 850 2400 動(dòng)（靜）葉片 葉片按用途可分為動(dòng)葉片（葉片）和靜葉片（靜葉柵）片兩種。 靜葉片安裝在隔板或靜葉環(huán)上，蒸汽的壓力和溫度降低，流速增加，將熱能轉(zhuǎn)換為動(dòng)能。所以在設(shè)計(jì)、制造葉片時(shí)，既要考慮到有足夠的強(qiáng)度和剛度，又要有良好的型線，以提高汽輪機(jī)的效率。任何一只葉片的斷裂都有可能造成嚴(yán)重后果。 葉片一般由葉根、工作部分（葉身、葉型 ）、葉頂連接件（圍帶）或拉筋組成。葉根的作用是將動(dòng)葉嵌固在葉輪輪緣或轉(zhuǎn)鼓的溝槽里，在氣流力的作用下不至于從溝槽里甩出來(lái)。 葉型部分指葉片的工作部分。葉型的軸線稱(chēng)為型線。同時(shí)還要滿足架構(gòu)強(qiáng)度、剛度和加工工藝的要求。沖動(dòng)級(jí)動(dòng)葉片的進(jìn)、出口壓差不大，級(jí)的反動(dòng)度較小，蒸汽在動(dòng)葉柵流通截面積稍呈減縮形；反動(dòng)級(jí)動(dòng)葉片的進(jìn)、出口壓差不小，級(jí)的反動(dòng)度較大，蒸汽在動(dòng)葉柵中的膨脹程度和導(dǎo)葉柵差不多，動(dòng)葉柵流通橫截面與倒葉頁(yè)柵的幾何形狀相似。等截面葉片的葉型形狀和截面面積額沿葉高是不變的，也成為直葉片；變截面葉片的葉型截面面積沿葉高按一定的規(guī)律變化，各截面面積不相等；若葉片不同高度各橫截面逐漸扭轉(zhuǎn)一定 角度，且各截面面積不相等，稱(chēng)為扭曲葉片。這樣提高了葉片葉柵的剛度，降低了葉片中的彎曲應(yīng)力，改善其頻率特性；在扭曲葉片加裝圍帶后，能限制動(dòng)葉片外緣部分在蒸汽作用力下發(fā)生扭轉(zhuǎn)。 拉筋一般是一根 6 到 12mm 的金屬絲或金屬管，穿在葉身的拉筋孔中。拉筋處在氣流通道中間，影響級(jí)內(nèi)氣流流 動(dòng)，同時(shí)