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　　東方電氣評(píng)論百萬(wàn)千瓦級(jí)核電汽輪發(fā)電機(jī)組選型中國(guó)東方電氣集團(tuán)公司i繼嶺澳期電站工程后百萬(wàn)千瓦級(jí)核電站汽輪發(fā)電機(jī)組的選甩問(wèn)。

　　1前言廣東大亞灣2，10001賈核電站是我國(guó)首座百萬(wàn)千瓦級(jí)核電站，采用法國(guó)法馬通公司的核反應(yīng)堆，阿爾斯通公司的全轉(zhuǎn)速汽輪發(fā)電機(jī)組，自1994年投運(yùn)以來(lái)已取得良好的運(yùn)行業(yè)績(jī)和經(jīng)濟(jì)效益。1995年在大亞灣核電站旁動(dòng)工建造的嶺澳2，1000胃核電站基本上是大亞灣核電站的翻版，其汽輪發(fā)電機(jī)組仍采用阿爾斯通公司的百萬(wàn)千瓦全轉(zhuǎn)速機(jī)組。目前廣東正積極為后續(xù)核電項(xiàng)目嶺澳期21000核電站和廣核6，1000核電站作準(zhǔn)備工作，并展開(kāi)提高嶺澳全轉(zhuǎn)速核汽輪發(fā)電機(jī)組效率和改用半轉(zhuǎn)速汽輪發(fā)電機(jī)組的研究工作。本文擬從國(guó)外核電汽輪發(fā)電機(jī)組的發(fā)展趨勢(shì)全轉(zhuǎn)速機(jī)組和半轉(zhuǎn)速機(jī)組的綜合分析比較和國(guó)產(chǎn)化難易程度來(lái)簡(jiǎn)要說(shuō)明廣東下階段百萬(wàn)千瓦級(jí)核電站究竟應(yīng)選用何種汽輪發(fā)電機(jī)組較合適。

　　2國(guó)外核電汽輪發(fā)電機(jī)組的發(fā)展趨勢(shì)根據(jù)統(tǒng)計(jì)資料，世界早期核電機(jī)組容童較小，多采用全轉(zhuǎn)速機(jī)組，目前核電機(jī)組容量普遍在百萬(wàn)千瓦以上，多采用半轉(zhuǎn)速機(jī)組。

　　臺(tái)核電汽輪發(fā)電機(jī)組總?cè)萘窟_(dá)到104400胃，其中單機(jī)容量在600，以下亞灣和嶺澳核電站的4臺(tái)單機(jī)功率為985的機(jī)組；單機(jī)容量在1200胃以上西門(mén)子公司到目前為止共生產(chǎn)了3臺(tái)核電汽輪發(fā)電機(jī)組總?cè)萘窟_(dá)到34144胃，其中單機(jī)容量在6001賈以下的機(jī)組3臺(tái)，全部為全轉(zhuǎn)速機(jī)組；單機(jī)容量在600，99之間的機(jī)組9臺(tái)，全轉(zhuǎn)速杌組占4臺(tái)，半轉(zhuǎn)速機(jī)組5臺(tái)，最大全轉(zhuǎn)速機(jī)組是1975年訂貨1988年投人使用的燈核電站的臺(tái)單機(jī)功率為1061的機(jī)組；單機(jī)容量在1200以上的機(jī)組共19臺(tái)，全部為半轉(zhuǎn)速機(jī)組。從西門(mén)子公司火電和核電站機(jī)組的發(fā)展飛速情況來(lái)看，其火電和核電全轉(zhuǎn)速機(jī)組功率在1978年達(dá)到百萬(wàn)千瓦后便停滯不前，而更大功率的核電半轉(zhuǎn)速機(jī)組卻得到了很大發(fā)展。

　　美國(guó)西屋電氣公司日本日立公司等世界著名大公司的核汽輪發(fā)電機(jī)組的發(fā)展情況也與10肘公司和西門(mén)子公司的情況大致相同。

　　全轉(zhuǎn)速機(jī)組功率到了百萬(wàn)千瓦左右之后所以不再繼續(xù)增大，主要是受材料的限制。

　　我們知道，大容童機(jī)組需要大排汽面積與之相配，否則汽輪機(jī)效率較低，而增大排汽面積的有效辦法是采用更長(zhǎng)的末級(jí)葉片，是增加低壓缸的數(shù)量。目前世界上投人使用公司用于大亞灣核電站和嶺澳核電站汽輪機(jī)長(zhǎng)945，的末級(jí)葉片。大亞灣和嶺澳核汽輪機(jī)的功率在洱萬(wàn)千瓦，其低壓缸已是3個(gè)，如要再進(jìn)步提高功率達(dá)到或超過(guò)120萬(wàn)kW，則至少需要4個(gè)低壓缸。這不僅會(huì)給機(jī)組的軸系穩(wěn)定帶來(lái)系列問(wèn)，而且提高了汽輪機(jī)的造價(jià)。因此，目前世界上功率在百萬(wàn)千瓦以的核電機(jī)組多采用半轉(zhuǎn)速機(jī)組是必然的。但這并不意味著大容量核電全轉(zhuǎn)速機(jī)不安全或走向末日，實(shí)際上世界上許多著名大公司都在積極開(kāi)發(fā)更長(zhǎng)末級(jí)葉片，以增大全轉(zhuǎn)速機(jī)組的容量。全轉(zhuǎn)速火電機(jī)組用的長(zhǎng)葉片開(kāi)發(fā)已取得很大進(jìn)展，如丁0肘公司采用1.36，1長(zhǎng)末級(jí)葉片雙低壓缸排汽百萬(wàn)千瓦火電機(jī)組開(kāi)發(fā)工作已完成，正等待用戶(hù)定單投人生產(chǎn)。從某種意義上說(shuō)，大容量全轉(zhuǎn)速機(jī)組的技術(shù)水平更能體現(xiàn)汽輪機(jī)的發(fā)展水平。

　　3提高嶺澳核電站985賈全轉(zhuǎn)速機(jī)組效率的可能性嶺澳核汽輪發(fā)電機(jī)組1是大亞灣核電機(jī)組的翻版，是前GECALSlX3M公司設(shè)計(jì)的單機(jī)容量最大的核電全轉(zhuǎn)速機(jī)組，其汽輪機(jī)由1個(gè)雙排汽高壓缸和3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)雙排汽低壓缸構(gòu)成，所有轉(zhuǎn)子均為整鍛轉(zhuǎn)子，末級(jí)葉片長(zhǎng)度為945，運(yùn)行轉(zhuǎn)速為3000如如。

　　當(dāng)冷卻水溫為33丈，機(jī)組的額定輸出功率為900，在該冷卻水溫的最大連續(xù)輸出功率為928.9師，比額定輸出功率有3.21的富裕量；當(dāng)冷卻水溫處于大亞灣電廠的23平均水溫時(shí)，機(jī)組的最大連續(xù)輸出功率為983.8MW，未留輸出裕量D 3.1局壓缸和低壓缸內(nèi)效率提局缸內(nèi)效率的主要辦法是降低缸內(nèi)蒸汽的次流損失。嶺澳核汽輪機(jī)高壓缸采用把5動(dòng)葉片，該葉片的出汽角是很先進(jìn)的，所造成的次流損失比較小。低壓缸的內(nèi)效率在背壓為0.00750時(shí)達(dá)到89.6，已達(dá)到或接近同等級(jí)木電機(jī)組低壓缸的內(nèi)效率。

　　比如日立公司600火電機(jī)組采用33.5英寸末級(jí)葉片低壓缸的內(nèi)效率為89.6采用40英寸末級(jí)葉片低壓缸的內(nèi)效率為91；0公司600胃火電機(jī)組采用40英寸末級(jí)葉片低壓缸的內(nèi)效率為90.77.當(dāng)然如果采用人，1公司最新開(kāi)發(fā)出來(lái)的動(dòng)葉和靜葉，會(huì)進(jìn)步提高高壓缸和低壓缸效率，但損失不現(xiàn)實(shí)。

　　3.3背壓該，0.0075背壓是該機(jī)組的最佳背嚇繼續(xù)降低背壓來(lái)提高效率是不介押的株汽壓力xlOPk冷凝冷卻水進(jìn)口水，從上分析可以看出，嶺澳機(jī)組的效率在全轉(zhuǎn)速機(jī)組這特定的機(jī)型中是很高的，從大亞灣核電站的良好運(yùn)行業(yè)績(jī)可以看出，它是核電全速機(jī)中的杰出代。如果資金允許，也可以進(jìn)行適當(dāng)改進(jìn)提高效率，但改進(jìn)的效果是很有限的。

　　4嶺澳百萬(wàn)千瓦全速機(jī)的國(guó)產(chǎn)化情況嶺澳百萬(wàn)千瓦全轉(zhuǎn)速核汽輪發(fā)電機(jī)組雖然是大亞灣核汽輪發(fā)電機(jī)組的翻版，但實(shí)現(xiàn)了部份設(shè)備或部件國(guó)產(chǎn)化。

　　汽輪機(jī)國(guó)產(chǎn)化的主要內(nèi)容包括低壓內(nèi)外缸的制造，低壓45級(jí)隔板的制逄，低壓模塊裝配，高壓缸加工堆焊裝配及實(shí)驗(yàn)，高低壓閥門(mén)的加工堆焊裝配和實(shí)驗(yàn)，軸承箱軸承加工裝配及實(shí)驗(yàn)，主不會(huì)提高多少，不可能達(dá)到2，因?yàn)樗鼈兟�，主要的辦法是改變缸的結(jié)構(gòu)，如把雙流高壓缸改為單流高中壓缸，改變?cè)贌嵴羝�進(jìn)入汽缸的位置等。但這需要大童投資做許多實(shí)驗(yàn)和對(duì)原設(shè)計(jì)做重大修改，能否這樣做取決于具體項(xiàng)目的綜合經(jīng)濟(jì)分析比較。

　　3.2排汽損失降低排汽損失的有效途徑是采用更長(zhǎng)的末級(jí)葉片，增大排汽面積。945末級(jí)葉片是ALSTOM公司在其全轉(zhuǎn)速核電汽輪機(jī)中使用的最長(zhǎng)末級(jí)葉片，也是現(xiàn)在世界上已投運(yùn)片已在很多機(jī)組上使用并擁有可觀的成功運(yùn)行業(yè)績(jī)。末級(jí)葉片是汽輪機(jī)的個(gè)非常關(guān)鍵為末級(jí)葉片問(wèn)。開(kāi)發(fā)末級(jí)葉片需投入大量資金，并且在正式投人使用前必須進(jìn)行大量著名大公司設(shè)計(jì)的核汽輪機(jī)在使用新末級(jí)葉片時(shí)都十分保守。比如西門(mén)子公司在60年代開(kāi)發(fā)1971年投人運(yùn)行的長(zhǎng)度為1.32，1沒(méi)有任何變化，其，1000 1300胃等級(jí)核電機(jī)組都采用該相同的末級(jí)葉片。ALSTOM公司也不例外，在成功開(kāi)發(fā)出全轉(zhuǎn)速核汽輪機(jī)用945末級(jí)葉片并運(yùn)行良好后，便在多臺(tái)機(jī)組上直使用該末級(jí)葉片。雖然目前在火電機(jī)組中投人使用的末級(jí)葉片長(zhǎng)度已普遍達(dá)到41英寸，有的甚至已達(dá)到43英寸從510，1最新開(kāi)發(fā)出來(lái)準(zhǔn)備投人使用的火電機(jī)組末級(jí)葉片長(zhǎng)度為1.36而且火電機(jī)組低壓缸的參數(shù)與核電機(jī)組低壓缸的參數(shù)相差無(wú)幾。但火電機(jī)組的末級(jí)葉片不能輕易拿來(lái)用于核電機(jī)組，因?yàn)樗鼈兊脑O(shè)計(jì)理念完全不樣核電機(jī)組的設(shè)計(jì)要更多地考慮安全因素，其設(shè)計(jì)比火電機(jī)組的設(shè)計(jì)要嚴(yán)格和保守得多。因此，目前想通過(guò)采用更長(zhǎng)末級(jí)葉片來(lái)降低嶺澳機(jī)組排汽。aA油箱冷油器制造，預(yù)埋件制造，管系制造等，國(guó)產(chǎn)化比例已達(dá)到45；發(fā)電機(jī)國(guó)產(chǎn)化的主要內(nèi)容包括2號(hào)機(jī)外機(jī)組座和12號(hào)機(jī)輕油水輔機(jī)系統(tǒng)等設(shè)備的制造，國(guó)產(chǎn)化比例達(dá)到15.

　　因嶺澳核電站建設(shè)資金主要來(lái)源于國(guó)際金融機(jī)構(gòu)，其設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化率受到很大限制，國(guó)內(nèi)制造企業(yè)實(shí)際能達(dá)到的國(guó)產(chǎn)比例還可以擴(kuò)大很多。經(jīng)與丁0時(shí)公司專(zhuān)家反復(fù)討論和研究，對(duì)于嶺澳汽輪發(fā)電機(jī)機(jī)組，在不增加或少量投資的情況下，東方汽輪機(jī)廠轉(zhuǎn)子加工需增添1套用于銑削縱樹(shù)型葉跟槽板軸承箱高低壓閥門(mén)軸承葉片總裝等部件或設(shè)備的制造不增添任何設(shè)備就能制造；東方電機(jī)股份有限公司的發(fā)電機(jī)國(guó)產(chǎn)化比例也可達(dá)到80以上除轉(zhuǎn)子線圈加工需增加或改造銑孔設(shè)備外，其余部件或設(shè)備的加工都已具備條件。

　　另外，根據(jù)嶺澳核電有限公司與人15 101公司簽定的技術(shù)轉(zhuǎn)讓協(xié)議，國(guó)內(nèi)企業(yè)可得到嶺澳機(jī)組的仝部設(shè)計(jì)和制造技術(shù)，因此，嶺澳核汽輪發(fā)電機(jī)組在國(guó)內(nèi)全面實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化較容易。

　　5百萬(wàn)千瓦半速汽輪機(jī)和全速汽輪機(jī)的比較入沉公司向嶺澳期工程推薦的半轉(zhuǎn)速機(jī)是，1；1000型機(jī)組3.該機(jī)型是法國(guó)人0公司的第2代核汽輪機(jī)，它吸取了在法國(guó)運(yùn)行的54臺(tái)第1代。心此件；機(jī)組的運(yùn)行的寶貴經(jīng)驗(yàn)，由1500加胃的人化1500機(jī)組去掉1個(gè)低壓缸改進(jìn)而成。

　　該汽輪機(jī)采用1個(gè)單流高中壓組合汽缸和兩個(gè)雙流低壓缸，蒸汽從高壓缸出來(lái)后進(jìn)人汽水分離再熱器再熱，再熱后的蒸汽進(jìn)人中壓缸膨脹，然后直接進(jìn)人低壓缸，與傳統(tǒng)的核汽輪機(jī)有很大差別。4是1此6000型機(jī)組和嶺澳機(jī)組的蒸汽流程，從可以看出這種結(jié)構(gòu)差異；所有轉(zhuǎn)子均采用焊接結(jié)構(gòu)，末級(jí)葉片長(zhǎng)度為1430，運(yùn)行轉(zhuǎn)速為150當(dāng)背壓為0.0055肘3時(shí)，機(jī)組的額定輸出功率為1汜7.21賈1000型半轉(zhuǎn)速機(jī)組和嶺澳全轉(zhuǎn)速機(jī)組的比較來(lái)說(shuō)明全轉(zhuǎn)速機(jī)組和半轉(zhuǎn)速機(jī)組的差異。5.1半轉(zhuǎn)速機(jī)組具有增加出力的潛力入心1000型機(jī)組的出力在背壓為0.0055肘3相應(yīng)的環(huán)境溫度為23尤時(shí)比嶺澳機(jī)組多7.根據(jù)人151財(cái)公司提供的資料，人1迎6 1000型機(jī)組出力增加的主要為74.212，相對(duì)嶺澳全速機(jī)排汽面積46.9增加了58；排汽速度為2503，相對(duì)嶺澳全速機(jī)降低了17，余速損失大大減少，使出力相對(duì)提商3.5.

　　1000型機(jī)組的背壓從0.0075肘3降為0.00553，使出力相對(duì)提高1.5.。此6心000型機(jī)組通過(guò)高壓和中壓蒸汽膨脹以及排汽口的改進(jìn)，蒸汽損失降低，使出力相對(duì)提高2.

　　相對(duì)于嶺澳傳統(tǒng)的雙流高壓缸，次流損失降低，改善效率很有效。，以必；1000型機(jī)組采用單流中壓缸，使蒸汽經(jīng)汽水分離再熱器后直接進(jìn)入中壓缸膨脹，直至蒸汽壓力降3，3后進(jìn)人低壓缸，而不是按傳統(tǒng)的方3個(gè)雙流低壓缸膨脹5，也使蒸汽次流損失得到降低。從中壓缸出來(lái)的蒸汽線速度很高，次流損失很大，但36 1000型機(jī)組只有兩個(gè)低壓缸，且低壓缸的葉片能使蒸汽獲得很好的線速比，可降低3次流損失。另外，人1；化1000塑機(jī)組在高壓和中壓排汽口采用了個(gè)特殊的抽汽排汽器，使從高壓缸和中壓缸排出蒸汽的軸向流損失減少。

　　5.2半轉(zhuǎn)速機(jī)組適應(yīng)范圍廣0.0075MPa是嶺澳機(jī)組的最佳背壓，繼續(xù)降低背壓對(duì)提高效率或增大出力沒(méi)有多大幫助，因而嶺澳全轉(zhuǎn)速機(jī)組在年平均水溫度相對(duì)于大亞灣地區(qū)較低的國(guó)內(nèi)其它地區(qū)使用效率不會(huì)宥多大改善。6是心，136！的熱耗修正曲線，從可看，當(dāng)背壓由0.0055MPa降為0.0050MPa，其效率還可以增加0.2，因而人以66 1000型機(jī)組也能適應(yīng)在較寒冷的地區(qū)使用。實(shí)際上，其熱功率輸，可達(dá)到5，出，背壓可降低到3吐8，而嶺澳機(jī)組的熱功率輸出最多只能達(dá)到2900胃出，背壓不低于7.5出。

　　5.3半轉(zhuǎn)速機(jī)組的體積重童大嶺澳機(jī)組的主要部件尺寸和重量。

　　5.4半轉(zhuǎn)速機(jī)組國(guó)產(chǎn)化較難東汽和東電與兀1公司的技術(shù)人員就心以1000型機(jī)組的國(guó)產(chǎn)化進(jìn)行了廣泛而深人的研究，結(jié)果明在適當(dāng)增加加工設(shè)備的情況下，汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)的國(guó)產(chǎn)化比例也能達(dá)到80，但其投資較全轉(zhuǎn)速機(jī)組國(guó)產(chǎn)化的投資多。

　　5.5半轉(zhuǎn)速機(jī)組價(jià)格略高個(gè)常規(guī)島來(lái)估算，安裝六+如1000型機(jī)組價(jià)格略高。價(jià)格增加不多的原因主要有下面兩個(gè)型機(jī)組的汽缸比嶺澳機(jī)組的汽缸大許多，但附項(xiàng)目嶺澳機(jī)組1000型機(jī)組高中壓缸上半尺寸重量高中內(nèi)壓缸上半尺寸重量高中壓轉(zhuǎn)子尺寸重量低壓內(nèi)缸上半尺寸重量低壓內(nèi)缸下半尺寸重量低壓外缸上半尺寸重量低壓轉(zhuǎn)子尺寸重量汽輪機(jī)總長(zhǎng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子直徑1.3陽(yáng)，長(zhǎng)6隊(duì)10，1直徑約2，長(zhǎng)16奶，24，1發(fā)電機(jī)定子外徑約5叫長(zhǎng)約1陽(yáng)，40，1注缸的尺寸為長(zhǎng)寬高在識(shí)，田嶺澳機(jī)組的低壓缸是3個(gè)，而六00型機(jī)組的低壓缸只有2個(gè)，其總體長(zhǎng)度尺寸只大9，1多土建工作略增加點(diǎn)參看761000型機(jī)組和嶺澳機(jī)組的總體布置，十。建費(fèi)用略增點(diǎn)。

　　2ArabeUe00型機(jī)組的冷凝器背壓從7.513降為5.5奸3，冷凝器冷卻面積大幅度增加，但冷凝器數(shù)量以及配套輔機(jī)和抽汽系統(tǒng)由3個(gè)變?yōu)?個(gè)，其投資費(fèi)用增減相抵。

　　由�？�，半轉(zhuǎn)速發(fā)電機(jī)相對(duì)于全轉(zhuǎn)速發(fā)電機(jī)技術(shù)難度沒(méi)有增加，價(jià)格也只是略高，不是機(jī)組選型的決定因素。

　　6結(jié)論嶺澳全轉(zhuǎn)速核汽輪發(fā)電機(jī)組是百萬(wàn)千瓦級(jí)全轉(zhuǎn)速機(jī)中的杰出代，效率已達(dá)到相當(dāng)高的水平，國(guó)產(chǎn)化比較容易，且擁有良好的運(yùn)行業(yè)績(jī)，在廣東等年平均水溫較高的地區(qū)運(yùn)行非常適合。但不投人較大資金開(kāi)發(fā)采用更長(zhǎng)末級(jí)葉片以及對(duì)汽輪機(jī)整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，效率改善難以超過(guò)2.改善效率廣全國(guó)各地區(qū)，而且輸出功率很容易擴(kuò)展到1500，甚至更大，國(guó)產(chǎn)化投資雖然較高，但總體投資增加并不多。因此，如果今后是在嶺澳擴(kuò)建百萬(wàn)千瓦核電站，則繼續(xù)采用大亞灣和嶺澳期核電站全轉(zhuǎn)速機(jī)型是不錯(cuò)的選擇。如果在廣東或其他地區(qū)新建百萬(wàn)千瓦核電站，同時(shí)考慮到今后發(fā)展更大功率核電站和建造全國(guó)實(shí)用的標(biāo)準(zhǔn)型核電站，則選用諸如661000型半轉(zhuǎn)速機(jī)組較合適。

　　4結(jié)束語(yǔ)在發(fā)展我國(guó)亞臨界31評(píng)的調(diào)峰鍋爐時(shí)，根據(jù)我國(guó)現(xiàn)有情況提出的調(diào)峰技術(shù)般要求，自然循環(huán)鍋爐和控制循環(huán)鍋爐總的說(shuō)來(lái)都有能力滿(mǎn)足，國(guó)內(nèi)外大量的事實(shí)也證明了這點(diǎn)。從80年代引進(jìn)人880公司300撕6001認(rèn)亞臨界控制循環(huán)鍋爐機(jī)組設(shè)計(jì)制造技術(shù)以來(lái)，我國(guó)自行設(shè)計(jì)制造了100多臺(tái)3001識(shí)鍋爐。由于亞臨界自然循環(huán)鍋爐具有安全可麻系統(tǒng)簡(jiǎn)單運(yùn)行操作簡(jiǎn)便能適用于調(diào)峰投資和維護(hù)費(fèi)低等優(yōu)點(diǎn)，很適合中國(guó)國(guó)情，受到了中國(guó)電力市場(chǎng)的歡迎。十幾年來(lái)，國(guó)產(chǎn)300，亞樁界鍋爐訂貨中，自然循環(huán)鍋爐訂貨臺(tái)數(shù)大大起過(guò)控制循環(huán)鍋爐臺(tái)數(shù)也說(shuō)明了這點(diǎn)。調(diào)峰是對(duì)整個(gè)發(fā)電機(jī)組的要求，不僅是主機(jī)設(shè)備，還需要輔機(jī)設(shè)備以及熱力系統(tǒng)熱工控制等多方面有機(jī)配合，協(xié)調(diào)致。發(fā)電機(jī)組本身就是個(gè)龐大的系統(tǒng)，按照系統(tǒng)工程的要求，做好設(shè)計(jì)制造安裝運(yùn)行諸環(huán)節(jié)的工作，形成個(gè)協(xié)調(diào)的整體，火電機(jī)組調(diào)峰上接第85頁(yè)