两种660MW超超临界机组机型比较

胡 琨，马雪松

(广东省电力设计研究院，广东 广州 510600)

面对世界经济持续发展以及节约有限资源和环境保护的压力，高效洁净燃煤发电技术走过10年之后，进入了一个非常关键的时期，节能与环保要求采取技术更为先进、效率和可靠性更高的发电装备。汽轮机产品技术的更新是必然的发展趋势。以上海汽轮机厂为例，该厂引进西门子公司“HMN”模块的超超临界产品设计技术，600MW等级超超临界机组型式包括高中压分缸三缸两排汽、四缸四排汽两种型式。这两种机型与相同等级、容量的高中压合缸机型相比，具有效率更高、结构紧凑、设计参数极限更高、机组热耗较低等优势。但这两种机型相比，也存在着差异。下面就机组本体及凝汽器有关数据、技术经济指标及对汽机房尺寸的影响等三个方面进行比较。

1 机型比较

1.1 本体及凝汽器有关数据

表1 机组本体有关数据

由表1可见，三缸两排汽机比四缸四排汽机少一个低压缸，轴系较短，稳定性较好，重量较轻。同时，由于排汽口数量减少，为保证通流面积，只能通过增大末级叶片的长度使单个排汽口的面积增加。故两排汽机的末级叶片长度比四排汽机的大，从而起吊高度也较高。两种机型纵剖面图见下图。

图1 三缸两排汽机纵剖面图

图2 四缸四排汽机纵剖面图

表2 凝汽器有关数据

由表2可见，由于两排汽机与四排汽机凝汽器总换热面积基本相同，且沿汽轮机轴线方向上两排汽机比四排汽机短，同时受稳定性等的影响，凝汽器高度不可能增加太多，因而只能增加管束的长度，从而凝汽器横向尺寸较大。

2.2 技术经济指标

表3 机组热耗比较

在额定负荷工况下，由于三缸两排汽机排汽面积小于四缸四排汽机排汽面积,排汽的余速损失增加，使汽机效率略有降低。从汽机制造厂计算结果看，额定负荷时两排汽机比四排汽机热耗高25kJ/kw·h左右；但在部分负荷运行时两排汽机热耗还低于四排汽机型。

由表3可见，负荷较高时，四缸四排汽机组热耗小于三缸两排汽机组热耗，随着负荷的降低，两种机型的热耗差减少，至74%THA负荷左右，两种机型热耗相同。随着机组负荷进一步降低，两种机型的热耗差增大。因此,经济性上的差别主要取决于机组实际的运行工况。

在目前常见的年可利用h数为5500h的运行模式下，考虑了年平均运行工况后，两排汽机比四排汽机热耗低7kJ/kw·h左右。而如果机组处于负荷中心，年可利用h数大于6500h，则两排汽机比四排汽机热耗高2kJ/kw·h左右。

按800元/t标准煤价考虑，以经济运行30年计算，则在机组寿命期内，在第一种运行模式下，选用三缸两排汽机比四缸四排汽机可节省燃料费用(两台机组)：

2×(292.60-292.33)×3.63×109×30×800/106＝4704.48万元

而在第二种运行模式下，选用四缸四排汽机比三缸两排汽机可节省燃料费用(两台机组)：

2×(290.94-290.86)×4.29×109×30×800/106＝1647.36万元

1.3 汽机房尺寸

表4 热力系统主要经济指标比较

1.3.1 汽机房纵向尺寸

三缸两排汽机比四缸四排汽机少了一个低压缸，根据表1数据，轴向尺寸比四缸四排汽机短5m，则两台机组在汽机房纵向尺寸上共可短约10m。

1.3.2 汽机房横向尺寸

根据表1数据，三缸两排汽机比四缸四排汽机径向尺寸比四缸四排汽机长约2.3m。又根据表2数据，三缸两排汽机组配套凝汽器比四缸四排汽机组配套凝汽器横向尺寸约长5.8m。经初步布置，汽机房跨距约可短3m。

1.3.3 汽机房高度

1.3.3.1 运转层高度

汽机房运转层高度主要由凝汽器最低管排高度和凝汽器的安装高度确定。通常600MW等级机组运转层高度为13.7m。由于三缸两排汽机组凝汽器底排管束位置较高，为保证最低管排标高在汽机房零m以上，故运转层标高定为15.5m。而四缸四排汽机组运转层高度则可定为13.7m。

1.3.3.2 汽机房行车轨顶标高

由于三缸两排汽机末级叶片高度比四缸四排汽机的大，根据表1数据，机组要求的起吊高度大0.5m，加上运转层的高度差，从而三缸两排汽机组汽机房轨顶标高较四缸四排汽机组的高大约2.3m。

按某电厂(选用三缸两排汽机)的初步设计成果数据，整理得下表：

表5 汽机房主要尺寸比较

主厂房土建造价按365元/m³考虑，四缸四排汽机组比三缸两排汽机组节约的土建费用(两台机组)为：

2 结论

⑴ 由于三缸两排汽机比四缸四排汽机少1个低压缸，汽机成本将降低，并且制造成本及运行维护成本均低于四排汽机组。

⑵ 额定工况下，四缸四排汽机具有内效率较高，热经济性较好的特点，但在低负荷时，三缸两排汽机的效率则更高。在机组寿命期内，如机组年可利用h数按6500h考虑，则两台四缸四排汽机组比两台三缸两排汽机组共可节省燃料费用1647.36万元。如按在目前常见的年可利用h数为5500h的运行模式，则两台三缸两排汽机组比两台四缸四排汽机组共可节省燃料费用4704.48万元。

⑶ 根据汽机房布置初步方案，四缸四排汽机组比三缸两排汽机组纵向长度长约8m，跨距小3m，运转层高度低1.8m，屋顶低2.3m，总体积小25253m3。选用四缸四排汽机组节省土建费用922万元。

⑷ 目前三缸两排汽机无制造业绩，而四缸四排汽机则已有投产业绩。因而三缸两排汽机组会存在着设计、制造、设计配合、交货周期等方面的风险。而四缸四排汽机组则设计、制造相对成熟，面临的设计、制造、设计配合等方面的风险较小。

综合上述考虑，当机组处于负荷中心，年利用h数大于6000h时，宜优先选择四缸四排汽机型；当机组年利用h数小于5500h时，可选用三缸两排汽机型，但宜根据制造厂家情况做更深入的比较分析。

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