哈汽1000MW 超超临界汽轮机中压转子冷却系统优化的研究与应用

☆项目详细内容

1、中压转子冷却温度达不到设计值广东大唐国际潮州发电有限责任公司2×1000MW 机组汽轮机为哈尔滨汽轮机有限责任公司与日本东芝株式会社联合设计制造的超超临界、一次中间再热、单轴、四缸四排汽、双背压、八级非调整回热抽汽、凝汽式汽轮机。在汽轮机3000RPM 暖机过程中，因中压调门开启很小，高压前轴封一漏到中压转子冷却系统逆止门顶开，中压转子冷却系统逆止门状态在通流状态；在并网带初负荷后，因中压调门开大，中压转子冷却系统逆止门逐渐关闭，在400MW～1000MW 工况下，因设计的高压轴封一漏到中压转子冷却混合后的压差在最大工况下为0.378Mpa，顶不开其逆止门，中压转子冷却汽源仅为一段抽汽，高压前轴封一漏流量为0，中压转子冷却温度仅为377.82℃，与设计的485℃相差较大。

2、高压轴封一漏汽源受排挤哈汽1000MW 机组中压缸冷却系统管路设计的高压轴封一漏节流孔板Ⅰ直径为16.6mm，中压缸冷却系统总管设计的节流孔板Ⅱ直径为56mm；当整定不正确，一段抽汽通流量较大时，如果节流孔板Ⅱ前的压力大于高压轴封一漏压力，会发生排挤高压轴封一漏现象。

3、中压转子冷却流量超过设计值

对于超超临界汽轮机蒸汽冷却技术的工程应用，冷却蒸汽流量的控制至关重要，过量的冷却蒸汽将会带来过大的对流换热,进而导致高温部件产生较大的热应力，较小流量的冷却蒸汽在高温高压主蒸汽的作用下,无法达到冷却效果的要求，从而无法冷却和保护高温部件。另外通过试验表明，4 号机组冷却用汽量超过了设计值，无法保证中压转子冷却温度和流量控制在给定的范围，同时因安装原因高压前轴封漏量流量超设计值，造成高压前轴封一漏处用汽流量偏大，高压轴封一漏通过冷却管和高缸夹层返回到高压缸而形成汽轮机内部循环，机组循环效率降低，经济性下降。

通过与哈汽共同研究实施了哈汽1000MW 超超临界汽轮机中压转子冷却系统优化，实现中压转子冷却系统在设计冷却流量下运行，消除了管路振动，机组重新启动后中压转子冷却蒸汽温度在1000MW 工况下提高34.07℃，减少了一次能源消耗、同时可降低了二氧化碳等污染物的排放，机组的经济性和可靠性有很大的提高。

☆主要技术创新

通过哈汽1000MW 汽轮机高温部件蒸汽冷却系统研究及验证，哈汽1000MW 汽轮机运行中存在中压转子冷却实际流量大于设计冷却流量问题，对该系统进行整体优化存在较大的潜力。基于此，将高缸进汽插管冷却蒸汽由导入三段抽汽，高压调门一漏导入一段抽汽，改为均导入中压转子系统，取消中压转子冷却系统逆止门，同时在高压前汽封2 段漏汽和高压后汽封1 段漏汽中间加一截止门，通过该门开度调节减小至4 段抽汽管路漏汽量，增加至中压转子冷却管路汽量，这样可隔断一段抽汽至中压转子冷却管路汽量，防止管路振动及达到节能目的。

☆项目应用情况

通过系统优化，机组重新启动后中压转子冷却蒸汽温度在1000MW 工况下提高了34.07℃，通过计算THA 工况下，热耗降低21kJ/kWh，供电煤耗可降低0.82g/kWh。

实施系统优化后，提高了中压转子冷却温度和汽轮机效率，减少了一次能源消耗、同时可降低了二氧化碳等污染物的排放，机组的经济性和可靠性有很大的提高，其系统优化应用为哈汽高温部件冷却系统优化做了重要的尝试和贡献。此成果已在潮州发电公司3、4号机组应用，也可为同类型机组借鉴使用，应用前景较广阔。

☆企业效益情况

该项目实现中压转子冷却系统在设计冷却流量下运行，消除了管路振动，机组重新启动后中压转子冷却蒸汽温度在1000MW 工况下提高34.07℃，通过计算热耗降低21kJ/kWh，供电煤耗可降低0.82g/kWh，按每台机组年发电量65 亿度、标煤单价800 元计算，每台机组每年可节约标煤量约5330 吨、折合节约燃煤成本426 万元。