百万千瓦级核电汽轮发电机组选型

核心提示：　　东方电气评论百万千瓦级核电汽轮发电机组选型中国东方电气集团公司i继岭澳期电站工程后百万千瓦级核电站汽轮发电机组的选甩问。　　1前言广东大亚湾2，10001贾核电站是我国首座百万千瓦级核电站，采用法

　　东方电气评论百万千瓦级核电汽轮发电机组选型中国东方电气集团公司i继岭澳期电站工程后百万千瓦级核电站汽轮发电机组的选甩问。

　　1前言广东大亚湾2，10001贾核电站是我国首座百万千瓦级核电站，采用法国法马通公司的核反应堆，阿尔斯通公司的全转速汽轮发电机组，自1994年投运以来已取得良好的运行业绩和经济效益。1995年在大亚湾核电站旁动工建造的岭澳2，1000胃核电站基本上是大亚湾核电站的翻版，其汽轮发电机组仍采用阿尔斯通公司的百万千瓦全转速机组。目前广东正积极为后续核电项目岭澳期21000核电站和广核6，1000核电站作准备工作，并展开提高岭澳全转速核汽轮发电机组效率和改用半转速汽轮发电机组的研究工作。本文拟从国外核电汽轮发电机组的发展趋势全转速机组和半转速机组的综合分析比较和国产化难易程度来简要说明广东下阶段百万千瓦级核电站究竟应选用何种汽轮发电机组较合适。

　　2国外核电汽轮发电机组的发展趋势根据统计资料，世界早期核电机组容童较小，多采用全转速机组，目前核电机组容量普遍在百万千瓦以上，多采用半转速机组。

　　台核电汽轮发电机组总容量达到104400胃，其中单机容量在600，以下亚湾和岭澳核电站的4台单机功率为985的机组；单机容量在1200胃以上西门子公司到目前为止共生产了3台核电汽轮发电机组总容量达到34144胃，其中单机容量在6001贾以下的机组3台，全部为全转速机组；单机容量在600，99之间的机组9台，全转速杌组占4台，半转速机组5台，最大全转速机组是1975年订货1988年投人使用的灯核电站的台单机功率为1061的机组；单机容量在1200以上的机组共19台，全部为半转速机组。从西门子公司火电和核电站机组的发展飞速情况来看，其火电和核电全转速机组功率在1978年达到百万千瓦后便停滞不前，而更大功率的核电半转速机组却得到了很大发展。

　　美国西屋电气公司日本日立公司等世界著名大公司的核汽轮发电机组的发展情况也与10肘公司和西门子公司的情况大致相同。

　　全转速机组功率到了百万千瓦左右之后所以不再继续增大，主要是受材料的限制。

　　我们知道，大容童机组需要大排汽面积与之相配，否则汽轮机效率较低，而增大排汽面积的有效办法是采用更长的末级叶片，是增加低压缸的数量。目前世界上投人使用公司用于大亚湾核电站和岭澳核电站汽轮机长945，的末级叶片。大亚湾和岭澳核汽轮机的功率在洱万千瓦，其低压缸已是3个，如要再进步提高功率达到或超过120万kW，则至少需要4个低压缸。这不仅会给机组的轴系稳定带来系列问，而且提高了汽轮机的造价。因此，目前世界上功率在百万千瓦以的核电机组多采用半转速机组是必然的。但这并不意味着大容量核电全转速机不安全或走向末日，实际上世界上许多著名大公司都在积极开发更长末级叶片，以增大全转速机组的容量。全转速火电机组用的长叶片开发已取得很大进展，如丁0肘公司采用1.36，1长末级叶片双低压缸排汽百万千瓦火电机组开发工作已完成，正等待用户定单投人生产。从某种意义上说，大容量全转速机组的技术水平更能体现汽轮机的发展水平。

　　3提高岭澳核电站985贾全转速机组效率的可能性岭澳核汽轮发电机组1是大亚湾核电机组的翻版，是前GECALSlX3M公司设计的单机容量最大的核电全转速机组，其汽轮机由1个双排汽高压缸和3个标准双排汽低压缸构成，所有转子均为整锻转子，末级叶片长度为945，运行转速为3000如如。

　　当冷却水温为33丈，机组的额定输出功率为900，在该冷却水温的最大连续输出功率为928.9师，比额定输出功率有3.21的富裕量；当冷却水温处于大亚湾电厂的23平均水温时，机组的最大连续输出功率为983.8MW，未留输出裕量D 3.1局压缸和低压缸内效率提局缸内效率的主要办法是降低缸内蒸汽的次流损失。岭澳核汽轮机高压缸采用把5动叶片，该叶片的出汽角是很先进的，所造成的次流损失比较小。低压缸的内效率在背压为0.00750时达到89.6，已达到或接近同等级木电机组低压缸的内效率。

　　比如日立公司600火电机组采用33.5英寸末级叶片低压缸的内效率为89.6采用40英寸末级叶片低压缸的内效率为91；0公司600胃火电机组采用40英寸末级叶片低压缸的内效率为90.77.当然如果采用人，1公司最新开发出来的动叶和静叶，会进步提高高压缸和低压缸效率，但损失不现实。

　　3.3背压该，0.0075背压是该机组的最佳背吓继续降低背压来提高效率是不介押的株汽压力xlOPk冷凝冷却水进口水，从上分析可以看出，岭澳机组的效率在全转速机组这特定的机型中是很高的，从大亚湾核电站的良好运行业绩可以看出，它是核电全速机中的杰出代。如果资金允许，也可以进行适当改进提高效率，但改进的效果是很有限的。

　　4岭澳百万千瓦全速机的国产化情况岭澳百万千瓦全转速核汽轮发电机组虽然是大亚湾核汽轮发电机组的翻版，但实现了部份设备或部件国产化。

　　汽轮机国产化的主要内容包括低压内外缸的制造，低压45级隔板的制逄，低压模块装配，高压缸加工堆焊装配及实验，高低压阀门的加工堆焊装配和实验，轴承箱轴承加工装配及实验，主不会提高多少，不可能达到2，因为它们率，主要的办法是改变缸的结构，如把双流高压缸改为单流高中压缸，改变再热蒸汽进入汽缸的位置等。但这需要大童投资做许多实验和对原设计做重大修改，能否这样做取决于具体项目的综合经济分析比较。

　　3.2排汽损失降低排汽损失的有效途径是采用更长的末级叶片，增大排汽面积。945末级叶片是ALSTOM公司在其全转速核电汽轮机中使用的最长末级叶片，也是现在世界上已投运片已在很多机组上使用并拥有可观的成功运行业绩。末级叶片是汽轮机的个非常关键为末级叶片问。开发末级叶片需投入大量资金，并且在正式投人使用前必须进行大量著名大公司设计的核汽轮机在使用新末级叶片时都十分保守。比如西门子公司在60年代开发1971年投人运行的长度为1.32，1没有任何变化，其，1000 1300胃等级核电机组都采用该相同的末级叶片。ALSTOM公司也不例外，在成功开发出全转速核汽轮机用945末级叶片并运行良好后，便在多台机组上直使用该末级叶片。虽然目前在火电机组中投人使用的末级叶片长度已普遍达到41英寸，有的甚至已达到43英寸从510，1最新开发出来准备投人使用的火电机组末级叶片长度为1.36而且火电机组低压缸的参数与核电机组低压缸的参数相差无几。但火电机组的末级叶片不能轻易拿来用于核电机组，因为它们的设计理念完全不样核电机组的设计要更多地考虑安全因素，其设计比火电机组的设计要严格和保守得多。因此，目前想通过采用更长末级叶片来降低岭澳机组排汽。aA油箱冷油器制造，预埋件制造，管系制造等，国产化比例已达到45；发电机国产化的主要内容包括2号机外机组座和12号机轻油水辅机系统等设备的制造，国产化比例达到15.

　　因岭澳核电站建设资金主要来源于国际金融机构，其设备的国产化率受到很大限制，国内制造企业实际能达到的国产比例还可以扩大很多。经与丁0时公司专家反复讨论和研究，对于岭澳汽轮发电机机组，在不增加或少量投资的情况下，东方汽轮机厂转子加工需增添1套用于铣削纵树型叶跟槽板轴承箱高低压阀门轴承叶片总装等部件或设备的制造不增添任何设备就能制造；东方电机股份有限公司的发电机国产化比例也可达到80以上除转子线圈加工需增加或改造铣孔设备外，其余部件或设备的加工都已具备条件。

　　另外，根据岭澳核电有限公司与人15 101公司签定的技术转让协议，国内企业可得到岭澳机组的仝部设计和制造技术，因此，岭澳核汽轮发电机组在国内全面实现国产化较容易。

　　5百万千瓦半速汽轮机和全速汽轮机的比较入沉公司向岭澳期工程推荐的半转速机是，1；1000型机组3.该机型是法国人0公司的第2代核汽轮机，它吸取了在法国运行的54台第1代。心此件；机组的运行的宝贵经验，由1500加胃的人化1500机组去掉1个低压缸改进而成。

　　该汽轮机采用1个单流高中压组合汽缸和两个双流低压缸，蒸汽从高压缸出来后进人汽水分离再热器再热，再热后的蒸汽进人中压缸膨胀，然后直接进人低压缸，与传统的核汽轮机有很大差别。4是1此6000型机组和岭澳机组的蒸汽流程，从可以看出这种结构差异；所有转子均采用焊接结构，末级叶片长度为1430，运行转速为150当背压为0.0055肘3时，机组的额定输出功率为1汜7.21贾1000型半转速机组和岭澳全转速机组的比较来说明全转速机组和半转速机组的差异。5.1半转速机组具有增加出力的潜力入心1000型机组的出力在背压为0.0055肘3相应的环境温度为23尤时比岭澳机组多7.根据人151财公司提供的资料，人1迎6 1000型机组出力增加的主要为74.212，相对岭澳全速机排汽面积46.9增加了58；排汽速度为2503，相对岭澳全速机降低了17，余速损失大大减少，使出力相对提商3.5.

　　1000型机组的背压从0.0075肘3降为0.00553，使出力相对提高1.5.。此6心000型机组通过高压和中压蒸汽膨胀以及排汽口的改进，蒸汽损失降低，使出力相对提高2.

　　相对于岭澳传统的双流高压缸，次流损失降低，改善效率很有效。，以必；1000型机组采用单流中压缸，使蒸汽经汽水分离再热器后直接进入中压缸膨胀，直至蒸汽压力降3，3后进人低压缸，而不是按传统的方3个双流低压缸膨胀5，也使蒸汽次流损失得到降低。从中压缸出来的蒸汽线速度很高，次流损失很大，但36 1000型机组只有两个低压缸，且低压缸的叶片能使蒸汽获得很好的线速比，可降低3次流损失。另外，人1；化1000塑机组在高压和中压排汽口采用了个特殊的抽汽排汽器，使从高压缸和中压缸排出蒸汽的轴向流损失减少。

　　5.2半转速机组适应范围广0.0075MPa是岭澳机组的最佳背压，继续降低背压对提高效率或增大出力没有多大帮助，因而岭澳全转速机组在年平均水温度相对于大亚湾地区较低的国内其它地区使用效率不会宥多大改善。6是心，136！的热耗修正曲线，从可看，当背压由0.0055MPa降为0.0050MPa，其效率还可以增加0.2，因而人以66 1000型机组也能适应在较寒冷的地区使用。实际上，其热功率输，可达到5，出，背压可降低到3吐8，而岭澳机组的热功率输出最多只能达到2900胃出，背压不低于7.5出。

　　5.3半转速机组的体积重童大岭澳机组的主要部件尺寸和重量。

　　5.4半转速机组国产化较难东汽和东电与兀1公司的技术人员就心以1000型机组的国产化进行了广泛而深人的研究，结果明在适当增加加工设备的情况下，汽轮机和发电机的国产化比例也能达到80，但其投资较全转速机组国产化的投资多。

　　5.5半转速机组价格略高个常规岛来估算，安装六+如1000型机组价格略高。价格增加不多的原因主要有下面两个型机组的汽缸比岭澳机组的汽缸大许多，但附项目岭澳机组1000型机组高中压缸上半尺寸重量高中内压缸上半尺寸重量高中压转子尺寸重量低压内缸上半尺寸重量低压内缸下半尺寸重量低压外缸上半尺寸重量低压转子尺寸重量汽轮机总长发电机转子直径1.3阳，长6队10，1直径约2，长16奶，24，1发电机定子外径约5叫长约1阳，40，1注缸的尺寸为长宽高在识，田岭澳机组的低压缸是3个，而六00型机组的低压缸只有2个，其总体长度尺寸只大9，1多土建工作略增加点参看761000型机组和岭澳机组的总体布置，十。建费用略增点。

　　2ArabeUe00型机组的冷凝器背压从7.513降为5.5奸3，冷凝器冷却面积大幅度增加，但冷凝器数量以及配套辅机和抽汽系统由3个变为2个，其投资费用增减相抵。

　　由。可，半转速发电机相对于全转速发电机技术难度没有增加，价格也只是略高，不是机组选型的决定因素。

　　6结论岭澳全转速核汽轮发电机组是百万千瓦级全转速机中的杰出代，效率已达到相当高的水平，国产化比较容易，且拥有良好的运行业绩，在广东等年平均水温较高的地区运行非常适合。但不投人较大资金开发采用更长末级叶片以及对汽轮机整体结构进行重新设计，效率改善难以超过2.改善效率广全国各地区，而且输出功率很容易扩展到1500，甚至更大，国产化投资虽然较高，但总体投资增加并不多。因此，如果今后是在岭澳扩建百万千瓦核电站，则继续采用大亚湾和岭澳期核电站全转速机型是不错的选择。如果在广东或其他地区新建百万千瓦核电站，同时考虑到今后发展更大功率核电站和建造全国实用的标准型核电站，则选用诸如661000型半转速机组较合适。

　　4结束语在发展我国亚临界31评的调峰锅炉时，根据我国现有情况提出的调峰技术般要求，自然循环锅炉和控制循环锅炉总的说来都有能力满足，国内外大量的事实也证明了这点。从80年代引进人880公司300撕6001认亚临界控制循环锅炉机组设计制造技术以来，我国自行设计制造了100多台3001识锅炉。由于亚临界自然循环锅炉具有安全可麻系统简单运行操作简便能适用于调峰投资和维护费低等优点，很适合中国国情，受到了中国电力市场的欢迎。十几年来，国产300，亚桩界锅炉订货中，自然循环锅炉订货台数大大起过控制循环锅炉台数也说明了这点。调峰是对整个发电机组的要求，不仅是主机设备，还需要辅机设备以及热力系统热工控制等多方面有机配合，协调致。发电机组本身就是个庞大的系统，按照系统工程的要求，做好设计制造安装运行诸环节的工作，形成个协调的整体，火电机组调峰上接第85页