1000MW二次再熱超超臨界

機組技術方案介紹目錄萊蕪投標技術方案總體介紹二次再熱機組經濟性介紹二次再熱機組設計特點介紹東汽科研能力與科研發展完善質量控制及先進制造能力結束語231.投標方案總體介紹1投標方案總體介紹主要蒸汽參數機組型號：N1000-31/600/620/620機組型式：超高壓-高壓合缸、四缸四排汽銘牌功率：1000MW額定背壓：4.80KPa夏季背壓：10.0KPa額定轉速：3000r/min配汽方式：全周進汽、節流調節運行方式：定——滑——定通流級數：VHP6+HP5級、IP2×7級、LP2×2×5級末葉長度：1200mm回熱級數：10級（五高加、一除氧、四低加）最大連續功率(T-MCR):1048.5MW【汽動引風機】額定流量：2536.7t/h【汽動引風機】VWO流量：2758.8t/h【汽動引風機】保證熱耗

詳見標書1投標方案總體介紹萊蕪投標主要技術參數THATMCRTRLVWO主蒸汽壓力29.94313131主蒸汽溫度600600600600一次再熱壓力9.8510.3610.3310.65一次再熱溫度600620620620二次再熱壓力2.802.942.923.02二次再熱溫度600620620620給水溫度330.6334.6334.3336.71投標方案總體介紹6雙流中壓缸超高壓、高壓合缸對置B低壓缸A低壓缸1.2萊蕪投標機組總體結構1投標方案總體介紹本體尺寸：～38.3×10.22×8.7m(L×B×H)（不含罩殼）

～38.3×12.67×8.7m(L×B×H)（含罩殼）

1.2機組總體結構及布置7平臺上浮動支撐結構2只高壓主汽調節閥4只中壓主汽調節閥2只超高壓主汽調節閥1投標方案總體介紹81000MW常規機組縱剖面圖1000MW二次再機組縱剖面圖超高壓-高壓反向合缸布置，中壓雙分流結構，低壓雙分流結構。機組總體方案具有良好的繼承性和先進性。1投標方案總體介紹9超高壓、高合缸對置1.3投標方案設計思路1投標方案總體介紹充分利用現有超超臨界機組先進技術，使萊蕪項目具有良好的技術繼承性。四缸四排汽,同常規百萬機組機組滑銷系統成熟機組軸系成熟機組輔助系統成熟整體方案繼承性好機組成熟性高結論：本機組軸系與東方常規百萬機組軸系總長基本相當，同樣由四汽機轉子、一電機轉子組成，軸系支撐系統均相同，計算結果也表明軸系特性基本一致,軸系成熟可靠。活支可傾瓦塊型推力軸承高中壓可傾瓦軸承低壓橢圓軸承1.3.1.具有良好繼承性的軸系及軸承設計1#2#3#4#5#6#7#8#五不變：轉子數目不變總長基本不變軸承形式不變軸承大小不變連接方式不變1投標方案總體介紹VHP+HPIPALPBLP1.3.2成熟的滑銷系統靜子設三個絕對死點：中低壓間軸承箱下及A、B低壓缸的中心線附近。推力軸承安裝2#軸承后，1、2#軸承箱采用滑動設計。自潤滑滑塊：具有摩擦系數低、終身免維護的優點。抵消動靜部分脹差，高、中、低壓間動靜的脹差小。超高壓缸+高壓缸1投標方案總體介紹1.3.2成熟的輔助系統潤滑油與頂軸油系統軸承數目與大小不變，總用油量基本不變，油系統借用常規1000MW機組低壓模塊不變，低壓頂軸油系統成熟自密封系統自密封系統壓力作適當調整，系統布置于設計按常規1000MW機組進行凝汽器系統機組凝汽器系統設計按常規1000MW機組進行，成熟可靠1投標方案總體介紹高度集成的潤滑油系統采用主油泵-油渦輪供油系統，噪音小、效率高、廠用電少、節能環保采用集裝油箱、套裝油管路，高度集成，現場施工量小、簡化布置輔助油泵、事故油泵和壓力低模塊聯控備用，多重保護，系統安全性高1投標方案總體介紹安全可靠的頂軸系統

高效進口柱塞泵兩泵互為備用高度集成壓力聯控泵組啟停1投標方案總體介紹高度自動化的自密封系統組成--主汽站、輔汽站、溢流站、減溫站、安全閥自動化程度高--調節閥自動開啟或關閉，維持供汽母管壓力可靠性高--調節閥采用進口件，安全可靠若機組初參數提高后，管道閥門采用耐高溫的材料來滿足機組安全運行的需要。超1投標方案總體介紹目錄萊蕪投標技術方案總體介紹二次再熱機組經濟性介紹二次再熱機組設計特點介紹東汽科研能力與科研發展完善質量控制及先進制造能力結束語162超超臨界二次再熱機組經濟性介紹提高燃煤機組效率的意義節能環保提高燃煤機組效率的方法提高參數增加再熱次數冷端優化先進通流技術18經濟性中間二次再熱增加2級回熱外置蒸汽冷卻器前置煙氣換熱器設置低溫省煤器主汽壓力提高再熱溫度提高通流技術結構調整與氣動優化系統優化參數優化2熱機組經濟性介紹世界上一些具有典型意義的二次再熱機組：序號國家電廠機號容量MW汽機參數投運年份壓力/溫度/溫度/溫度背壓kPa1美國EDDYSTONE132534.4/649/566/5663.44719582美國EDDYSTONE232534.4/649/566/5663.44719603日本川越170031/566/566/5665.0719894日本川越270031/566/566/5665.0719905丹麥SKE41228.4/580/580/580319976丹麥NRD41029/582/580/580319987日本姬路6#60025/538/552/56651977二次再熱屬于成熟技術，是提高效率最有效手段之一。世界上的一些高參數機組：序號國家電廠機號制造商容量MW汽機參數投運年份壓力/溫度/溫度1日本新機子1#富士60024.1/600/61020022日本新機子2#日立60025/600/62020093德國日立80025/600/62020134中國重慶萬州東方100028/600/6202014提高參數到620℃技術已經成熟，并已經成為發展趨勢。2.1機組熱力系統優化超超臨界二次再熱機組在熱力系統上采取大量優化措施：21東方母型機D1000A新超超臨界D1000H二次再熱1000MW機組序號措施熱耗收益1主蒸汽壓力從25MPa提高到31MPa-1.2%2再熱溫度從600℃提高到620℃-0.3%3增加一次再熱-1.6%4回熱系統由8級增加到10級-0.32%5設置3級外置蒸汽冷卻器-0.41%61個前置式煙氣換熱器+0.16%7設置低溫省煤器-0.54%2熱機組經濟性介紹2.1對成熟結構和系統的繼承22前置煙氣加熱器前置式煙氣換熱器前置式煙氣換熱器布置在省煤器與預熱器之間，降低預熱器進口溫度，從而降低排煙溫度。給水溫度提高——省煤器出口溫度高——預熱器進口溫度高——預熱器出口（排煙）溫度高——鍋爐效率低前置式煙氣換熱器增加了汽機熱耗約12kJ/kWh,但可以提高鍋爐效率1%，綜合降低煤耗1.5-2.0g/kWh。2熱機組經濟性介紹低溫省煤器系統可以設置一級低溫省煤器，進一步優化熱力系統，降低熱耗約40kJ/kWh(但投資會增加）。配汽方式全周進汽，節流調節首級采用壓力級，效率高于原調節級中低壓分缸壓力降低中壓加級，焓降增大，用高效中壓長葉片取代低壓短葉片提高低壓缸進口的通流級的l/b，提高低壓缸的經濟性降低低壓進汽溫度和壓力，減少進排汽溫差和壓差，避免低壓缸變形引起內漏，提高低壓缸可靠性和經濟性采用更先進的末級長葉片采用更先進的1200mm末級長葉片，提高機組低壓效率優化改型低壓缸，使其具有更佳氣動特性結構變化提高機組效率2.2機組結構優化2熱機組經濟性介紹先進的全三元通流設計技術采用多目標全三元及完整級次通流設計技術首級壓力級，有利通流精確設計通流級次設計優化通流級焓降分配，使葉片級的速比進一步靠近最佳速比，提高各級效率，滿足通流設計規范透平級采用先進渦流型設計采用先進的氣動分析技術采用先進的CFD分析技術對進排汽及低壓缸分析利用先進的汽封設計、分析、多級透平試驗技術新超采用先進的通流設計技術2熱機組經濟性介紹25機組全周進汽，因此超高壓閥組由母型機的4個變為2個，結構簡化，氣動優化，閥損更小。

原始四閥組蝸殼進氣兩閥組總壓損失系數2.73%2.16%2.2.1超高壓閥門結構優化2熱機組經濟性介紹262.2.2進汽結構原型采用雙個對置調節級，并采用回流結構，形成擾流，高壓缸效率低二次再熱無調節級，采用高效的壓力級，優化高壓缸通流，提高高壓缸效率噴嘴和調節級高效壓力級2.2.3先進的汽輪機通流優化技術超高壓缸整缸全三元分析采用全三元彎曲導葉，全新可控渦高負荷動葉開發的全新三元級具有以下特點：后加載層流靜葉與全三元彎曲技術使得級端損更低；全新可控渦高負荷動葉使得葉高分布反動度更合理，提高根部反動度、降低頂部反動度使得根部效率高而頂部漏氣損失小；速比更靠近最佳速比；相對傳統級設計可使得缸效率提高約1.2%。高壓缸整缸全三元分析中壓缸整缸全三元分析

超高壓缸高壓缸中壓缸低壓缸純通流效率95.53%

95.37%95.65%

94.30%低壓缸整缸全三元分析2熱機組經濟性介紹目錄萊蕪投標技術方案總體介紹二次再熱機組經濟性介紹二次再熱機組設計特點介紹東汽科研能力與科研發展完善質量控制及先進制造能力結束語283二次再熱機組設計特點介紹采用二次再熱技術增加一個汽缸，超高壓、高壓合缸布置；中壓缸進汽壓力低至3.5MPa，容積流量變大；提高主蒸汽壓力31MPa主汽閥壓力升高，材料選用CB2超高壓缸壓力提高；再熱溫度提高到620℃再熱閥門材料為CB2；高、中壓內缸材料為CB2，轉子采用FB2鍛件高溫葉片和隔板設計；3.1高溫材料的發展與應用3.2超高壓模塊結構特點3.3中壓模塊結構特點3.4機組閥門結構特點3.5機組啟動運行與旁路3.6機組軸系穩定性3.7低壓缸及末級長葉片技術3.8防止固體微粒沖蝕（SPE）的措施30二次再熱機組設計特點介紹目錄3機組設計特點介紹

汽輪機設計對材料高溫性能一般要求：轉子鍛件蠕變≥100MPa、鑄件≥85MPa；目前采用鐵素體12Cr鋼使用溫度在620℃時可完全滿足汽輪機設計要求。3.1高溫材料的發展與應用313機組設計特點介紹CB2FB2高溫性能

FB2和CB2是歐洲COST522計劃中研制的兩種用于630℃等級的鍛件和鑄件材料。CB2、FB2新12Cr材料的10萬小時高溫持久性能比改良12Cr材料在同一溫度條件下要高約30-40MPa。323.1高溫材料的發展與應用東汽對N-12Cr材料的性能進行了大量試驗，高溫蠕變持久強度試驗正在進行中。試驗項目備注化學成分顯微組織組織、晶粒度、夾雜物室溫拉伸室溫沖擊硬度高溫拉伸物理性能比熱20℃~700℃范圍導熱系數20℃~700℃范圍線膨脹系數彈性模量20℃~100℃-700℃

范圍臨界點Ac1,Ac3,Ar1,Ar3,Ms比熱導熱系數線膨脹系數彈性模量、剪切模量、泊松比高溫蠕變持久L-M曲線

CB2FB2試驗：FB2/CB2鋼典型化學成分343機組設計特點介紹CB2汽缸與閥門CB2供貨商：奧鋼聯

德國S+B德國Sande日本JSWFB2鍛鋼轉子FB2供貨商：日本JCFC

日本JSW德國SAAR意大利FORMAS交貨期7-9月3.1高溫材料的發展與應用3機組設計特點介紹汽缸閥門采用CB2，鍛件采用FB23.1高溫材料的發展與應用部套名稱萊蕪投標機型材質重慶萬州項目材質超高壓/高壓外缸ZG13Cr1Mo1VZG13Cr1Mo1V超高壓/高壓內缸CB2KT5917中壓外缸ZG13Cr1Mo1VZG13Cr1Mo1V中壓內缸CB2CB2中壓隔板套ZG15Cr1Mo1VZG15Cr1Mo1V超高壓主汽調節閥閥殼CB2——高、中壓主汽調節閥閥殼CB2CB2高、中壓1、2級導葉12Cr10Co3W2MoNiVNbNB12Cr10Co3W2MoNiVNbNB高、中壓第1、2級隔板體CB2CB2超高壓、中壓轉子FB2FB2低壓轉子30Cr2Ni4MoV（超純凈）30Cr2Ni4MoV（超純凈）高壓1、2級動葉片1Cr11Co3W3NiMoVNbNB1Cr11Co3W3NiMoVNbNB中壓1、2級動葉片1Cr11Co3W3NiMoVNbNB1Cr11Co3W3NiMoVNbNB進氣管F92鍛F92鍛主要高溫部件材料對照383機組設計特點介紹超高壓-高壓模塊材料應用393.1高溫材料的發展與應用中壓模塊材料應用403機組設計特點介紹3.2超高壓模塊結構特點41

國內外諸多大公司高中壓模塊設通常采用合缸結構，如GE、三菱、日立等。二次再熱機組采用合缸結構優勢更為明顯，因此如日本川越電廠（31MPa），姬路電廠6#等二次再熱機組均采用合缸結構。萊蕪二次再熱機組超高壓-高壓模塊采用合缸方案具有以下特點：機組四缸四排汽，汽缸數目及布置不變，相關系統具有良好繼承性和借鑒性；機組軸系動力學特性同傳統百萬機組，技術延續性強，安全可靠；縮短了汽輪機總長，有利于熱脹，縮短啟動時間，同時可減少基建和廠房投資；與分缸雙支撐方案相比，減少支持軸承個數，可降低軸承損失，減少維護費用；機組主蒸汽壓力升高，分缸方案需要延長端汽封，使單個模塊軸向尺寸加長；溫度場中間高，兩側低，分布更為合理。3機組設計特點介紹423.2超高壓模塊結構特點超高壓模塊采用雙層缸加進汽室結構，內缸合缸布置，進汽室帶三級隔板；超高壓排汽壓力達到11MPa，排汽通過管道直接進入再熱冷段；內外缸夾層與三抽相通，形成約5.5MPa左右的壓力場；內缸外表面高溫段設置隔熱罩，減少對流換熱，防止溫差形成的熱變形；外缸內缸進汽室隔板套直接排汽

VHP

汽缸3機組設計特點介紹44汽缸采用雙層缸加進汽室結構，各層汽缸承受壓差合理分布，小于常規超超臨界機組。

超高壓-高壓缸壓力場分布3機組設計特點介紹45進汽室帶三級隔板，承受約12MPa壓差，采用圓筒形汽缸，沉頭螺栓擰緊，結構緊湊。經有限元分析表明中分面接觸良好，氣密性好，采用CB2鑄鋼，壁厚較薄，熱應力較小。3機組設計特點介紹46經分析表明內外缸強度與汽密性滿足設計要求。內缸強度與氣密性分析內缸強度與氣密性分析剛性和強度分析外缸的熱變形量外缸的熱變形

機組從啟動到穩定運行階段，外缸經歷從常溫到高溫,整個外缸受熱膨脹變形，變形量見下圖:3.3中壓模塊結構特點48對稱雙流、雙層缸、水平中分面法蘭結構、上貓爪支撐；內缸分段包圍在五抽蒸汽中，內外壁溫差小、壓差小，不易變形；

中壓四進汽，三級抽汽，2個排汽口；

對應中壓閥門采用四個閥門。二次再熱機組中壓缸主要特點進口溫度高、壓力低（容積流量大），因此中壓缸主要是在母型機上適當放大。進口氣動優化3機組設計特點介紹49

內缸受力分析3機組設計特點介紹3.4主汽調節閥設計50機組超高壓主汽調節閥承受高壓，高壓、中壓主汽調節閥承受高溫。3機組設計特點介紹高壓31MPa高溫620℃CB2機組超高壓主汽調節閥采用雙層閥蓋、伍德式密封結構，承壓能力更強，密封性更好

東方雙層閥蓋設計示意

常規閥門設計大螺栓擰緊高應力密封小螺栓固定定位環受力墊片自密封內閥蓋承壓分壓腔室引汽裝置高壓腔室傳統結構在高壓力下螺栓設計困難，應力大。雙閥蓋設計自密封效果好，應力低，承壓能力強3.5主汽調節閥設計

超高壓主汽閥雙層閥蓋內部密封件彈塑性計算分析密封結構等效應力云圖密封齒接觸應力分布經計算分析，密封墊片在各工況下均安全、密封性能良好。523機組設計特點介紹高、中壓主汽調節汽閥設計53僅考慮蒸汽壓力工況下,高壓閥殼平均應力48MPa，安全系數1.7倍，中壓閥殼平均應力21.6MPa，安全系數3.7倍HPIP3.5主汽調節閥設計

考慮蒸汽壓力載荷和溫度載荷，啟動、停機、變負荷最危險工況，按閥殼內外壁極限溫差85℃強度校核：54高壓閥殼的最大Mises應力218MPa中壓閥殼的最大Mises應力263MPa計算應力小于CB2鑄鋼在620℃下屈服強度，滿足設計規范3機組設計特點介紹3.5機組啟動運行、旁路系統55

汽輪機廠不負責旁路系統的設計，但汽輪機本身可滿足設計院不同旁路系統配置和要求下的各種啟動方式。本機組設計滿足三缸聯合啟動、超高壓缸啟動或高中壓缸聯合啟動，推薦使用超高壓-高壓-中壓同時進汽的聯合啟動。

3機組設計特點介紹56

華能萊蕪2x1000MW二次再熱汽輪機采用節流滑壓配汽方式，超高壓調節閥在滑壓范圍內有3%節流度，滿足電網一次調頻需要。3.5機組啟動運行、旁路系統29.49MPA31MPA573機組設計特點介紹3.6機組軸系穩定性

超超臨界1000MW二次再熱機組汽輪機軸系由一根超高壓轉子、一根中壓轉子、兩根低壓轉子、一根電機轉子組成。超高壓、中壓模塊采用可傾瓦軸承，低壓采用橢圓瓦軸承。

軸系總長與常規1000MW機組基本相當。階次1#2#3#4#5#6#臨階轉速(RPM)840.41819.91976.21948.81761.82511.2對應振型電機一階中壓一階A低壓一階B低壓一階高壓一階電機二階臨界轉速滿足避開工作轉速15%扭振頻率(Hz)1階12.82階22.63階25.74階41.95階91.86階122.37階125.78階149.458扭轉頻率滿足避開45Hz~55Hz93Hz~108Hz3機組設計特點介紹對數衰減率渦動轉速（rad/min）對數衰減率超高-高壓X一階20240.3569超高-高壓Y一階16310.575中壓X一階17140.2749中壓Y一階15410.8538A低壓X一階10490.1473A低壓Y一階18560.292B低壓X一階9930.1747B低壓Y一階18920.2796電機X一階6900.1511電機Y一階8400.13953000轉速時，機組軸系對數衰減率汽機最小0.147，

滿足大于0.1的設計規范。3.6機組軸系穩定性Q-Factor:Q系數滿足ISO10184:1996軸承最大響應峰值（μm）1#7.72#3.43#7.34#11.45#5.46#9.87#8.58#9.09#10.710#16.8最大不平衡響應:滿足大機組設計導則小于50μm3機組設計特點介紹防汽流激振設計防旋齒機組全周進汽軸系高穩定性設計汽封采用防旋汽封采用喇叭型漸擴汽封613.6機組軸系穩定性外缸在重力和真空載荷作用下天地向、軸向和橫向的變形低壓缸的三維模型

計算表明，低壓內、外缸剛性優于比已投運的600MW～1000MW機組。軸承座很好的避開了50Hz的共振頻率，其振動特性滿足設計要求。

該低壓缸在東方六橫項目、大唐撫州、重慶萬州、三門峽等多個超超臨界百萬機組中。623.7低壓模塊及末級長葉片技術3機組設計特點介紹性能優異的1200mm末級葉片48英寸葉片43英寸葉片葉片名稱單位43英寸(鋼材)1200(鋼材)葉片高度mm1090.21200節圓直徑mm2946.43124.2環形面積m210.1111.71葉片只數－8570圍帶結構－CCBCCB拉筋結構－Tie-Boss葉根型式－8叉斜齒樅樹形葉片材料－12Cr-Nb鋼改良12Cr-Nb鋼3.7低壓模塊及末級長葉片技術東方1200mm濕冷末級葉片設計特點動試驗結論：★試驗獲得的頻率特性與有限元分析（FEM）結果吻合，誤差小于2%，證明數值分析結果可靠。★在許用工作轉速范圍內，避開了葉片的“三重點”。1200mm葉片的頻率特性是合格的。●動試驗證明本葉片已成功開發，經過專家評審，已投入工程應用。3.7低壓模塊及末級長葉片技術1200mm葉片驗收結論

3機組設計特點介紹低壓末葉防水蝕措施適當增大動、靜葉間的軸向距離，減小水滴對動葉的沖擊能量，延緩水蝕的影響。末級導葉采用空心導葉，從內部抽出水分，末級隔板上采用去濕槽結構。優化末級流場，提高根部反動度，避免在低負荷時，動葉根部出現倒流引起根部沖刷。末葉采用自防水蝕性能優的材料2Cr12Ni4Mo3VNbN。末級動葉頂部采用高頻淬火強化技術，提高葉片抗水蝕能力。末三級動葉采用了噴丸強化的方式，提高了葉片表面的疲勞強度，可有效地抗應力腐蝕。汽機低壓段設有足夠的疏水口。自動化高頻淬火設備百萬超超臨界大修末葉照片東方超超臨界機組抗水蝕措施切實有效，已投運機組在大修時未發現明顯水蝕痕跡。3.8防止固體微粒沖蝕（SPE）的措施高壓第1級采用新的斜面型線（SPE葉型）技術優化中壓第1級動、靜葉軸向間隙采用Cr-C涂層保護技術提高持久效率各第1、2級動靜葉采用耐沖蝕性能良好的含鈮鋼閥門安裝濾網，防止大顆粒固粒進入通流部分采用三級串聯旁路SPE葉型技術Cr-C涂層保護67東方鍋爐采用噴丸等多種方法從根源上減少氧化物。3機組設計特點介紹目錄萊蕪投標技術方案總體介紹二次再熱機組經濟性介紹二次再熱機組設計特點介紹東汽科研能力與科研發展完善質量控制及先進制造能力結束語68☆穩定設計人才隊伍☆完善的設計管理制度、規范的設計流程☆先進的數值分析手段☆一流的實驗設施4東汽科研能力與科研發展69☆一流試驗室試驗驗證透平試驗中心多級空氣透平試驗臺風洞實驗裝置

汽封研究及試驗裝置704東汽科研能力簡介71全尺寸軸承、油系統試驗臺試驗轉子試驗軸承714東汽科研能力簡介大功率發電設備自主研發能力自主研發世界首臺超超臨界百萬空冷機組已在寧夏靈武成功投運；自主研發大功率核電汽輪機CAP1400預中標；自主研發50MW燃機已獲核心技術突破。724東汽科研能力簡介目錄萊蕪投標技術方案總體介紹二次再熱機組經濟性介紹二次再熱機組設計特點介紹東汽科研能力與科研發展完善質量控制及先進制造能力結束語735東汽完善的質量控制及先進的加工能力與服務

為深化質量管理，提高產品質量整體水平，我公司研究制定了“深化質量管理十二條意見”,并已貫徹實施。

機組的加工安裝質量對機組的經濟性至關重要，為此我公司將嚴格控制過程質量。●控制靜動葉片