1 000MW超超臨界汽輪機組再熱蒸汽采用610℃方案優越性分析

沈國棟平多剛鄭章亮

(1.安徽淮南平圩發電有限責任公司；2.淮南平圩電力檢修工程有限責任公司，安徽 淮南 232089）

1 000MW超超臨界汽輪機組再熱蒸汽采用610℃方案優越性分析

沈國棟1平多剛2鄭章亮2

(1.安徽淮南平圩發電有限責任公司；2.淮南平圩電力檢修工程有限責任公司，安徽 淮南 232089）

對國內首臺超超臨界1 000MW汽輪機再熱蒸汽參數采用610℃進行了分析，從經濟、安全、環保等方面闡述了可行性和必要性，供同類型機組參考。

超超臨界；再熱蒸汽溫度；610℃；降低煤耗

安徽淮南平圩電廠三期工程是在建的2×1 000MW級超超臨界燃煤發電機組，由中國能源建設集團安徽電力建設第二工程公司與上海電力建設有限責任公司分別承建，預計于2014年年底、2015年年初投產。汽輪機組為國內首臺超超臨界、單軸、一次中間再熱、四缸四排汽、凝汽式汽輪機，銘牌額定功率1 050 MW。鍋爐為超超臨界參數、變壓直流爐、單爐膛、前后墻對沖燃燒，一次再熱、平衡通風、露天島式布置、固態排渣、全鋼構架、全懸吊結構Π型布置。首次簽訂技術協議時，汽輪機進汽參數為27MPa/600℃/600℃，后經二次澄清汽輪機進汽參數更改為27MPa/600℃/610℃，現對汽輪機再熱蒸汽采用610℃優越性進行分析。

一、超超臨界機組參數優化概況

我國新建1 000MW超超臨界機組為了保證機組經濟指標的領先，不斷采取各種創新措施。對于汽輪機來說就是提高進汽參數和冷端優化。進汽參數已從開始時的25.0MPa/600℃/600℃提高到后來的26.25MPa/600℃/600℃，目前已普遍提高到27.0MPa/600℃/600℃，制造廠計算可以降低熱耗25 kJ/kW.h，相當于節約標煤0.8g/ kW.h。

主蒸汽溫度的提高受到目前的材料限制，繼續提高主蒸汽壓力又造成給水泵的功率增加，因此主蒸汽參數目前已無法繼續提高。上海電氣引進西門子機組和北重ALSTOM機組的中壓缸模塊在設計之初均按照620℃設計，只要稍微改進部分進汽口葉片、中壓汽門等部件的材料，就可以將再熱汽溫提高到610℃或620℃。而選擇調整較主蒸汽溫度稍高的再熱蒸汽參數，還可降低低壓缸排汽濕度，改善汽輪機低壓缸末幾級長葉片的工作環境，延長末級葉片的使用壽命。根據制造廠熱平衡計算，再熱蒸汽溫度從600℃提高610℃，熱耗可下降約12kJ/ kW.h，相當于節約標煤0.4g/ kW.h。從600℃再提高到620℃，熱耗可再下降約26kJ/ kW.h，相當于節約標煤0.9g/ kW.h。 在國外已有再熱蒸汽溫度610℃/620℃以上的機組運行，如日本橘灣火力發電廠1號、2號機組銘牌功率1 050MW，進汽參數25.0/600/610，德國Datteln電廠，銘牌功率1 100MW，進汽參數27.5/600/620。

二、再熱蒸汽采用610℃或620℃技術經濟性比較分析

平圩三期機組銘牌功率1 050MW，利用小時按照5 500h，計算年發電57.75億kW.h。與再熱蒸汽600℃方案相比較，再熱蒸汽采用610℃及620℃時技術經濟性比較見表1。

表1 再熱蒸汽采用600℃、610℃或620℃技術經濟性比較分析

平圩三期工程采用610℃方案，投資本金回收在5.93年左右，8.8年支付完資本使用金后即有凈投資利潤回報。620℃方案，投資本金回收在9.65年左右，20.54年后支付完資本使用金才有凈投資利潤回報。因此610℃方案經濟上更加可行。

按照EVA(經濟附加值)考核的投資回報，國資委規定央企資本使用金按照5.5%計列。100元投資每年支付5.5元資本使用金，表2顯示按照毛利20%、15%、10%、9%、8%、7.5%時分別計算投資回報，對比分析投資的可行性。

因此一般投資本金在7年之內回收，投資是可行的；投資本金回收期超過10年，投資行為就是不可接受的。投資本金回收期在7～10年之間的，也不推薦進行投資。

表2 不同毛利投資回報分析表

三、必要可行性分析

1.國外已有較多的再熱蒸汽溫度610℃應用業績，因此材料的安全性可靠性已經過檢驗。目前了解的國外某臺機組采用620℃再熱溫度方案。ASTM A335 P92管材最高使用溫度為625℃，采用620℃再熱溫度，如遇超溫則可能超過材料的使用溫度，安全可靠性下降。

2. ALSTOM汽輪機中壓缸620℃設計，轉子及汽缸進汽部分稍加改進即可以滿足要求，鍋爐管材不變，投資不會增加很多。

3.采用再熱蒸汽溫度610℃，降低了煤耗，節約了用煤，減少了對環境的污染，符合國家推進“綠色發展、循環發展、低碳發展、建設美麗中國”的發展方針增。

四、結語

根據上述分析，平圩電廠三期工程采用再熱蒸汽溫度610℃的方案，從經濟性、安全性、環保性方面分析都是可行的。相對國內其他1 000MW機組也是創新，對于提高國內1 000MW超超臨界機組經濟技術指標有借鑒作用。

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