国产超(超)临界汽轮机的发展及经济性评估

赵伟光，陈显辉，罗碧星

(1．东北电力科学研究院有限公司，辽宁 沈阳 110006;2．东方汽轮机有限公司，四川 德阳 618000;3．上海汽轮机有限公司，上海 200240)

随着我国制造加工技术的提高，国产超临界350 MW、660 MW机组和超超临界600 MW、1 000 MW机组相继投产发电 (见表1)，特别是世界首台1 000 MW空冷机组于2010年12月28日在宁夏灵武电厂投入商业运行，标志着我国空冷技术走在了世界前列。截止2010年底已投入300 MW机组703台，600 MW以上机组394台，其中已投入商业运行的超超临界1 000 MW机组33台，由上海汽轮机有限公司 (简称上汽)、东方汽轮机有限公司 (简称东汽)和哈尔滨汽轮厂有限公司 (简称哈汽)生产制造。在建的超超临界机组61台，大大改变了电网的发、供电结构，降低了发电单耗(煤、水)、温室气体和污染物排放量，为实现2020年减排40%～45%的目标奠定了基础。

1 国产超 (超)临界汽轮机设计的经济指标及结构特点

1.1 主要设计指标

国产超 (超)临界汽轮机几种机型设计经济指标见表2。

1.2 超临界600 MW等级汽轮机技术特点

现已运行超临界600 MW等级汽轮机，均来自国内几大制造厂家，主要技术特点见表3。

表1 国产超 (超)临界汽轮机组投产时间汇总表

1.3 超超临界600 MW等级汽轮机技术特点

现已运行超超临界600 MW等级汽轮机，国内厂家已制造近百台，主要运行及技术特点见表4。

1.4 超超临界1 000 MW等级技术特点

现已运行的33台超超临界1 000 MW汽轮机，主要运行技术特点见表5。

上海汽轮机有限公司生产的超超临界1 000 MW汽轮机由德国西门子公司引进，高压缸特点:单流程、圆筒型、无中分面、无调节级、全周进汽、效率达92%，远高于冲动式和双流程，检修工期为12年 (汽轮机结构剖视图见图1)。为解决北方地区缺水状态，东汽研制了世界首台1 000 MW空冷机组。

表2 国产超 (超)临界汽轮机几种机型设计经济指标

表3 已运行超临界600 MW等级汽轮机几大制造厂家

表4 现运行超超临界600 MW等级汽轮机主要运行技术特点

表5 现运行1 000 MW汽轮机主要运行技术特点

表6 600 MW以上等级超临界机组设计和运行供电煤耗汇总表

图1 上汽四缸四排汽超超临界1 000 MW汽轮机结构剖视图

2 国产超 (超)临界汽轮机的运行经济性

截止2010年底统计，1 000 MW超超临界机组平均实际供电煤耗为290.4 g/kWh，上海外高桥第三发电公司2010年供电煤耗为279.39 g/kWh，创同容量机组供电煤耗最低。根据中国电力企业联合会统计的2010年全国600 MW级火电机组能效对标结果 (2011.05)，分别整理得到表6、表7、表8和图2。

表7 600 MW以上等级超临界机组运行小时、负荷率、厂用电率及供电煤耗汇总表

表8 4家制造厂投入运行的超 (超)临界机组供电煤耗统计汇总表

表9 哈汽600 MW超临界汽轮机性能试验结果

表10 上汽600 MW超临界汽轮机性能试验结果

表11 东汽600 MW超临界汽轮机性能试验结果

图2 7家发电公司148台600 MW以上等级机组供电煤耗统计

3 600 MW以上等级超 (超)临界汽轮机性能评估

国民用电的需求每年以两位数递增，现投产超(超)临界机组已超过400台，对这些投产机组进行性能考核，可得出不同制造厂家汽轮机性能。

3.1 超临界600 MW汽轮机性能评估

哈汽600 MW超临界汽轮机性能试验结果如表9所示。

上汽600 MW超临界汽轮机性能试验结果如表10所示。

东汽600 MW超临界汽轮机性能试验结果如表11所示。

通过对哈汽3台机组 (华能沁北、国电庄河、国电康平)、东汽2台机组 (华润阜阳、南阳天益)、上汽2台机组 (土耳其EREN电站)进行考核试验可知:

a． 哈汽600 MW超临界汽轮机高中压缸引进日本三菱技术，低压缸采用美国西屋设计，热耗率

表12 哈汽600 MW超超临界汽轮机性能试验结果

表13 上汽660 MW超超临界汽轮机性能试验结果

表14 东汽660 MW超超临界汽轮机性能试验结果

值较保证值略高，经一、二类修正后热耗率为7 568～7 584 kJ/kWh;

b． 东汽600 MW超临界汽轮机，引进日立设计技术，经济性与保证值有差距，经一、二类修正后热耗率为7 607～7 651 kJ/kWh;

c． 上汽600 MW超临界机组引进美国西屋设计理念，设计热耗率略高于另外两厂，但经一、二类修正后热耗率为7 582～7 598 kJ/kWh，达到设计值。

3.2 超超临界600 MW汽轮机性能评估

哈汽600 MW超超临界汽轮机性能试验结果如表12所示。

上汽660 MW超超临界汽轮机性能试验结果如表13所示。

东汽660 MW超超临界汽轮机性能试验结果如表14所示。

通过对哈汽3台机组 (华能营口、江苏阚山、华电铁岭)、东汽2台 (华电芜湖)、上汽3台(华电望亭、华能石洞口)进行考核试验可知:

a． 哈汽600 MW超超临界汽轮机总体设计结构紧凑 (两缸两排汽)，设计思想先进，国产化后经济性基本保持原设计水平，经一、二类修正后热耗率为7 416.7～7 423.8 kJ/kWh(铁岭6号机试验超过规定试验有效期);

b． 东汽600 MW超超临界汽轮机引进日立设计技术。在日本该型机热耗率曾达到7 194 kJ/kWh，较保证值与国内热耗率有一定差距，且机组经济性有待进一步验证，经一、二类修正后热效率为7 498～7 593.6 kJ/kWh;

c． 上汽引进660 MW超超临界机组SIEMENS技术，设计理念先进，可达到与1 000 MW同等水平，经一、二类修正后热耗率为7 298～7 308 kJ/kWh。

3.3 超超临界1 000 MW汽轮机性能评估

国产1 000 MW超超临界汽轮机性能试验结果见表15。

通过对哈汽1台机组 (泰州)、东汽2台 (国华绥中、华电灵武－空冷)、上汽1台 (华电望亭、华能石洞口)进行考核试验可得:

表15 国产1 000 MW超超临界汽轮机性能试验结果

a． 哈汽1 000 MW超超临界汽轮机采用日本东芝设计技术，结构紧凑，设计思想先进，国产化后经济性基本保持原设计水平，经一、二类修正后热耗率为7 347.7 kJ/kWh;

b． 东汽1 000 MW湿冷及空冷超超临界汽轮机引进日立设计技术，经济性较保证值有一定差距，有待进一步验证，经一、二类修正后热耗率为7 397.4～7 789.8 kJ/kWh;

c． 上汽1 000 MW超超临界机组引进SIEMENS技术，可达到设计值，经一、二类修正后热耗率为7 298～7 308 kJ/kWh。

4 结论

通过对超超临界汽轮机的介绍和经济性分析，可知某些汽轮机热耗率达不到设计值由以下几方面原因造成。

a． 为了竞标，汽轮机加工预留偏差未考虑，投报机组热耗保证值偏低，使投产后机组很难达到设计值。如国产600 MW超临界机组，实际热耗率应在7 600 kJ/kWh左右，但国内投标给出的为7 500 kJ/kWh，这一指标在投产后测试中无法达到。上汽出口到土耳其EREN电站的2台超临界600 MW机组热耗保证值为7 600 kJ/kWh，经考核试验均达到设计值，这一结果真实反映了该等级汽轮机的经济性。

b． 虽然超临界、超超临界技术均从国外引进，但加工精度和零部件锻造技术与国外有一定差距，由原装进口整机效率高于国内加工机组可说明这一点。

c． 对引进技术的消化吸收还存在误区，造成引进设备经技术改进后经济性还不如以前。

d． 某些电厂和安装单位为抢工期，违反常规，使非常严谨的安装工艺得不到满足，造成机组投产后高、中压缸效率和热耗率偏离设计值较大，只有通过一年后解体大修重新进行调整，才可使机组相关指标接近设计值。

［1］ 东方汽轮机有限责任公司．NZK1000－25/600/600型汽轮机热力特性 ［Z］．2009．

［2］ 东方汽轮机有限责任公司．N1000－25/600/600型汽轮机热力特性 ［Z］．2009．

［3］ 哈尔滨汽轮机厂有限责任公司．CLN1000－25/600/600型汽轮机热力特性［Z］．2007．

［4］ 上海汽轮机有限责任公司．N1000－25/600/600型汽轮机热力特性 ［Z］．2008．