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2.2高低位分轴布置
冯伟忠早在2007年4月27日,申请了发明专利 “一种高低位分轴布置的汽轮发电机组”,并于2011年12月7日获得专利授权(专利号ZL200710040128.0)。同时,也于2015年获得了美国专利。
其发明的思路是采用双轴汽轮发电机技术,并将高、低轴系错落布置,显著减小了蒸汽管道系统中昂贵的高温高压蒸汽管道的长度和管道系统的压降和散热损失,提高了机组的做功能力,还降低了再热系统的储汽量和机组的调节惯性,并能使二次再热机组的经济性得以充分体现。
同一平面分的轴布置不是新鲜事物。美国最大的出力的分轴布置为8x1300MW,于1973-1984年投运,为原ABB(现为归GE)供货。1991-1992年期间,冯伟忠在崇明发电厂14号机组25+30MW双轴机组改造中,成功地解决了双轴机组启动和同步与超速控制难题(冯伟忠,《双轴汽轮发电机组的启动及同步过程分析》发表在《华东电力》2001.3);冯伟忠,《双轴汽轮发电机组的超速控制及计算分析》发表在《动力工程》1999.1)。按照冯伟忠的话说:“双轴布置最难的部分早在20多年前就解决了”。但高低位分轴布置却是新鲜事物。
2.3二次再热机组容量选择
用1350MW容量高低位分轴布置的设计,能够选择达到最佳热耗值的第二再热压力,约为2.25 MPa。
第二中压缸进汽压力和热耗的关系
若机组容量选1000MW,单轴布置。根据现有的技术,单轴的汽缸总数不能超过5个,最多只能按1个高压缸,1个第一中压缸,1个第二中压缸和2个低压缸考虑。这样,基于第二中压缸的进汽容积流量(对应首级叶片长度)的限制,其进汽压力必须远高于最佳值以控制进汽容积流量,目前上汽型的第二再热压力为3.41MPa,显然,远远偏离了最佳值2.25MPa,热耗必然上升。另外,由于常规布置1000MW机组的二次再热压力大幅上升,其第一中压缸和第二中压缸内的叶片级数的分布与1350MW高、低位布置汽轮机的叶片分布完全不同,其回热抽气口的位置也相应作调整。如此一来,常规布置1000MW机组的第一和第二中压缸的汽缸效率和回热的效益就会受到影响。因此,对于二次再热,机组容量为1000MW并非最佳选择。
1350MW高低位布置二次再热机组流通级组划分示意图
传统二次再热机组流通级组划分示意图
此外,1350MW机组的二次再热压力低,在同样的再热蒸汽温度下,其低压缸的排汽湿度低,其个别原工作于湿蒸汽区的叶片变为处于干蒸汽区,由于在干蒸汽区工作设计叶型的长叶片的效率远高于湿蒸汽区的叶片,这使得低压缸的效率上升。
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