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传统设计的二次再热机组,主蒸汽和两次再热蒸汽管道在锅炉与汽轮机房之间多次来回。对于特大型机组,锅炉越来越高,单根蒸汽管道的平均长度就达200米。其存在的问题主要有:
(1) 增加了压力较低的近200米长的高温大直径第二次再热管道,布置困难。
(2) 大直径高温蒸汽管道价格昂贵。
(3) 增加了系统阻力,降低了蒸汽的做功能力;增加了散热损失。
(4) 大大增加了系统储存的蒸汽量,汽轮机负荷调节惯性显著增加。
(5) 与一次再热机组相比,容量为1000MW的二次传统再热机组的总投资估计需增加约4.4亿元人民币。相当于提升1%效率的成本达2.2 亿元人民币。再考虑到系统的复杂性上升,其投入产出比并没有明显的优势。
为了缩短大容量二次再热机组昂贵的大直径主蒸汽和再热蒸汽管道,从而打开更高蒸汽参数以及高效二次再热超临界机组的发展瓶颈,有4个解决方案供选择:(1)卧式锅炉;(2)地下锅炉;(3)整体提高汽轮机平台;(4)高低位分轴布置。
大型汽轮机的低压缸及凝汽器模块体积庞大,且充水后的凝汽器重量惊人。尤其是循环水泵需将冷却水提升至高位机平台,所增加的水泵能耗将吞噬机组所有的效率提升额。
方案四:高低位布置
其特点是将汽轮机的高压缸和第一级中压缸布置在高位,靠近锅炉过热器和一级过热器出口联箱处,从而大大地缩短了高温主蒸汽和再热蒸汽管道的长度,二次再热机组的优势得以发挥;采用了双轴技术,单机机组容量的瓶颈被打开,按现有的锅炉和汽轮机设计技术,单机容量可达1300~1500MW,而且更具有优化机组二次再热热力学性能的潜力。
显然,前3个方案对于容量达1000MW的超超临界机组来说均是不现实的,唯一可行的方案就是汽轮发电机组分轴高低位布置方案。
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