彭大為杜光利虞小兵
（華能國際電力股份****北京市西城區復興門南大街丙 100031）
摘要：華能玉環電廠4×1000mw機組是國內第一座超超臨界百萬千瓦燃煤發電廠，本文詳述了玉環電廠主機、輔機裝置選型及招評標的原則、並對各主要裝置及其公司、技術支援方進行了分析比較。以提供給從事超超臨界機組有關人員參考。
關鍵詞：超超臨界機組、裝置、材料、選型
1 綜述
華能玉環電廠4×1000mw機組是國內第一座超超臨界百萬千瓦燃煤發電廠，是國產化超超臨界機組的依託工程，得到國家和**有關部門的高度重視，也得到了國內外主要電力裝置製造廠家的廣泛關注。
華能國際高度重視華能玉環電廠的裝置選型工作，專門組團赴日本、德國等國家進行技術考察，多次舉辦裝置技術交流和研討會議。經過反覆醞釀，華能國際在借鑑國際上百萬千瓦等級超超臨界燃煤機組裝置配置成功經驗的基礎上，本著機組效能達到國際水平、製造技術引進國內廠家、機組造價達到最低水平的宗旨，提出了華能玉環電廠4×1000mw機組裝置招標的基本原則：
1. 機組在效率方面達到國際先進水平，在機組主要指標方面到達國際同類的先進水平。
2. 通過採取工程合作、聯合製造模式，幫助國內機械製造企業引進、消化、吸收國外超超臨界機組的設計、製造技術，進而使國內製造企業掌握百萬等級超超臨界機組的製造技術。
3. 通過在華能玉環電廠4×1000mw機組的技術方案的優化、容量引數的選擇、招標方式的確定等進行的多項工作，為國內百萬等級超超臨界機組的典型設計、技術配置等項工作提供示範，並探索百萬等級機組控制裝置造價的優化方案。
2 玉環電廠主機裝置
2.1主機裝置招標的主要技術原則
玉環電廠主機裝置招標面向國內三大動力裝置集團：哈爾濱、東方、上海。主要理由是三大動力集團具備600mw超臨界裝置的製造能力，擁有與歐美、日本等國家技術合作、技術轉讓的經驗。
三大動力集團經過技術談判，提出了針對華能玉環電廠主機裝置投標的技術組合，情況如下：哈爾濱動力集團，汽輪機廠/日本三菱、鍋爐廠/日本三菱、電機廠/日本日立；東方動力集團，汽輪機廠/日本日立、鍋爐廠/日本日立、電機廠/日本日立；上海電氣集團，汽輪機廠/德國西門子、鍋爐廠/美國alston-ce、電機廠/德國西門子。
2.2 可研報告的主要技術方案
汽輪發電機組採用單軸四缸四排汽、一次中間再熱的型式。鑑於世界幾大汽輪機製造商相繼開發並實際應用了大於1000mm的末級長葉片，資料表明目前世界上技術成熟的末級葉片可達到1092mm－1219mm（43″－48″英吋），發電機組額定容量可以達到900mw－1000mw。因此推薦玉環電廠採用900mw作為額定容量為基本方案，汽機tmcr也可按1000mw及以下容量作為**方案。
主汽引數暫按主汽壓力25－29mpa、主汽溫度580℃－600℃、再熱蒸汽溫度600℃。
2.3 技術評估引數
2023年2月11日到15日，華能國際組織了國內有關單位專家對玉環電廠主裝置招標檔案進行了評審。技術分析認為，主汽溫度由580℃提高到600℃，鍋爐、汽輪機高溫部件材料品種變化不大，初步評估的結論是機組造價增加1.5％－3％左右，汽機熱耗可以降低約為0.
5%，發電效率由44.38％提高到44.63％，年節約標煤20000噸。
機組經濟效果顯著。如果主汽壓力由25mpa提高到28mpa，發電效率由44.63％提高到44.
99％，投資增加3％－5％。因此招標檔案的主要技術引數確定為：主汽壓力為25mpa,主汽溫度600℃，再熱蒸汽溫度600℃。
燃燒效率大於93.5％；機組熱耗小於7420kj/kwh；發電機採用900mw，汽機tmcr按1000mw作為補充**方案。
2.4 主機評標
2.4.1汽輪機評標
玉環電廠汽輪發電機組通過評標工作，確定上海－西門子聯合體中標。汽輪機的技術評標從2023年8月3日至9月25日在北京進行，投標廠商-技術支援方組合為哈汽-三菱、哈汽-阿爾斯通、東汽-日立、東汽-三菱和上汽-三菱、上汽-西門子共六種，每種包括trl900mw和tmcr1000mw兩個方案，因此評標方案總共達到12個。評標主要集中在以下方面：
2.4.1.1汽輪機熱力效能
投標機組的保證熱耗率範圍為7338~7383 kj/不但遠遠低於石洞口二廠1、2#機的熱耗保證值7647.6kj/和外高橋的熱耗保證值7602 kj/而且低於招標書要求的7420 kj/達到了國際先進水平。
阿爾斯通和西門子採用的全周進汽，滑壓執行方式，為適合電網中調頻，另提供5%節流條件下熱力效能。阿爾斯通機組有節流時加權熱耗率比無節流時大6 kj/西門子機組大20 kj/
2.4.1.2高溫材料的選用
根據高溫部件以及低壓轉子、末級葉片的材料選用，對各投標機組的評價如下：
各技術支援方對與新蒸汽（600℃）和再熱蒸汽（600℃）直接接觸部件選用的材料可用溫度都達到600℃。
j-power專家將三菱和日立高溫部件的選材與日立已執行蒸汽溫度達到或超過600℃/600℃的超超臨界機組作了比較，判斷三菱和日立的選材都可接受。
西門子投標機組高溫材料的選用除高、中壓內缸外與已執行日本isogo一號機（西門子汽輪機）相同。高、中壓內缸材料isogo一號機為gx12crmowvnbn10-1-1，玉環機組選用材料為gx12crmovnbn9-1，西門子稱這樣選材是經過仔細考慮的，因後者疲勞強度較高，更適合內缸的工作條件。
阿爾斯通高溫部件的選材基本與西門子持平。
各技術支援方高溫材料的選用可以滿足相應部件的工作條件。
2.4.1.3結構特點。
四種汽輪機結構特點見下表。
2.4.1.4 汽機、發電機招標遺留問題
2023年11月15日我公司分別與上海汽輪機****、上海動力裝置****簽署了華能玉環工程汽輪機及凝汽器的合同技術附件。在同時簽署的主機備忘錄中尚遺留兩大遺留問題，一是關於銘牌工況的確定；二是關於是否採用補汽閥的問題。
上海汽輪機****設計研究所在11月27日提出了《華能玉環工程技術協議遺留問題的建議》，華東電力設計院在11月29日提出了《關於玉環汽輪機銘牌工況1000mw的意見》。
1. 關於銘牌工況
根據工程備忘錄的要求，上海汽輪機****對玉環電廠1000mw銘牌工況進行了核算，
在vwo工況進汽量（2952.5t/h）及進汽引數不變的前提下，通過對兩個工況的熱平衡計算並並進行了三種不同背壓trl定義下的容量匹配方案，為了使機組的銘牌改成1000mw，可以採用減少vwo與trl工況之間流量比例（由原5％改成3％），與採用當地可能達到的夏季執行背壓（而不是採用常規的不可能達到的118kpa）定義銘牌工況雙管齊下的方式。
華東電力設計院在2023年11月29日的答覆意見中，建議玉環工程汽機的銘牌工況可修改定義中的條件為：背壓8kpa，出力1000mw。並提出需要落實的問題：
需要發電機製造廠家確認，在發電機冷卻水溫為玉環實際夏季冷卻水溫35℃（玉環實際夏季迴圈水溫30℃加上5℃閉式換熱器端差）時，發電機也可保證出力1000mw；需要鍋爐廠家確認brl工況（對應汽機trl工況），鍋爐有關引數的變化；需要汽機廠家及凝汽器廠家根據新定義的工況，做出熱平衡圖及凝汽器特性曲線，設計院根據新的資料進行迴圈水幫浦選型，確保新銘牌工況的背壓。
2. 關於補汽閥方案
2023年12月3日就玉環電廠汽輪機方案問題組織了汽輪機專家研討會，專家意見為：
1）補汽調節閥可提高汽輪機效能，且原理、結構方面無重大難點，雖因尚無大容量、高引數機組的使用業績而有一定風險，但風險不大，可考慮用於玉環機組。2）華能玉環電廠廠址迴圈水（海水）夏季短時最高溫度為32℃，背壓可低於trl工況的11.8kpa，有條件在夏季發出1000mw功率，因此汽輪機銘牌功率可定為1000mw。
工程管理部於2023年1月9日再次與上海輪機****討論並修改了2023年11月簽署的合同技術附件，主要修改內容為：
① 汽輪機採用補汽調節閥,補汽調節閥的技術描述為：「補汽調節閥採用高強度耐熱鋼材（gx12crmowvnbn10-1-1）製成，具有顯示閥門位置的裝置（遠傳）。補汽調節閥能在汽機執行中遙控實驗，還具備檢修後單獨開閉實驗的效能。
在汽輪機處於零功率和tmcr功率之間時，補汽調節閥通常處於關閉狀態，但隨時可根據電網頻率變化起到調頻作用。在不補汽狀態下機組可連續、穩定地實現tmcr工況。當功率從tmcr工況（並有一定功率裕度）增大時，補汽調節閥才開啟，將蒸汽從主汽門後調節汽閥前引出補入高壓缸通流部分第五級（暫定）之後，以滿足流量增加的要求。
在夏季工況和vwo工況時補汽閥處於開啟狀態。」（摘自合同技術附件1－30a頁）。
② 將tmcr工況定為汽輪機銘牌工況，此時功率為1000mw（銘牌功率），背壓為額定背壓4.40/5.39kpa，補汽調節閥關閉，熱耗率低（7316kj/kwh），是電廠的最佳執行工況。
③ 按照玉環實際冷卻水條件確定華能玉環電廠汽輪機夏季工況，根據西門子提交的夏季工況最終熱平衡圖，其時補給水率2％，背壓7.61/9.61kpa，補汽調節閥部分開啟，主蒸汽流量有3％裕量，汽輪機出力達到1000mw。
④ 效能保證值規定如下：「為考核賣方提出的保證，對該機組須進行夏季工況下功率、最大連續工況下功率及熱耗率等工程的驗收實驗，賣方作如下保證（參見汽機技術協議）：
「3.1.1按照2.1.1條款要求，機組能連續發出1000mw（夏季工況）。」
「3.1.2按照2.1.2條款要求，機組能連續發出1000mw，汽輪機的熱耗率保證值7316kj/kwh（tmcr工況）。」
「3.1.4當高壓加熱器全部切除時，機組能連續安全帶1000mw出力執行而不過負荷」（摘自合同技術附件1－47頁）。」
根據最終熱平衡圖（夏季工況），上海動力裝置****再次作了凝汽器設計計算，提出要實現夏季背壓7.61/9.61kpa的要求，46,000 m2面積不夠，要增加到49,000 m2。
1063工作面設計及裝置選型報告
一 工作面設計 1065工作面西為集中軌道巷，東為礦井邊界保安煤柱。北為1061採空區，南為1063採空區。工作面長180公尺，回採長度 風 運 700公尺，煤層平均厚5.66公尺，採高2.4公尺，迴圈進度1.2公尺，迴圈產量1497.65噸，日迴圈個數3個，日生產能力4492.95噸，月產量134...
白莊煤礦機電裝置選型設計開題報告
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投資電廠可行性研究報告
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