《高参数空冷式汽轮机设计关键技术及其应用》

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中国是一个水资源短缺的国家,被联合国列为十三个贫水国之一。火电厂是工业用水大户,一座大型火电厂的耗水量,相当于一个中小型城市生活用水总量。中国南方有水缺煤,北方富煤缺水,而火电厂每年消耗大量的煤炭和水资源,无论是北煤南运或南水北调,都需要付出巨大的代价。高参数空冷式汽轮机是一种节水与节能型新产品,国外无同类产品投运,中国北方地区建设火电厂急需大量高参数空冷式汽轮机。该项目经过15年自主创新和科技攻关,研究解决了自主化设计的关键技术,研制出高参数空冷式汽轮机系列新产品,主要创新成果如下:

开发出高参数空冷式汽轮机高温部件日历寿命设计的新技术和高压缸的新结构。构建了高温部件日历寿命高精度计算的理论模型,发明了低周疲劳与蠕变作用下日历总寿命设计的新技术,研究制定并应用了关键部件寿命与红套环筒形缸的设计规范,开发出高参数空冷式660MW和1000MW级汽轮机高压筒形缸,高参数空冷式汽轮机的设计日历寿命超过30年、起停低周疲劳寿命达到10000次。

研制出高参数空冷式汽轮机先进的专用末级叶片系列和配套低压缸。提出了末级叶片高度优化设计方法以及强度与振动设计判据,研究制定并应用了专用末级叶片与专用低压缸的设计规范,授权空冷汽轮机末级叶片的发明专利,自主研制出高参数空冷式汽轮机先进的770mm、863mm、910mm和1050mm专用末级叶片系列以及配套低压缸,可以满足不同功率等级、不同排汽空冷系统、不同地区的需求,已经投运的1050mm末级长叶片是全世界最长的空冷式汽轮机末级叶片。

设计开发出高参数空冷式汽轮机新产品。构建了总体性能与结构设计的技术平台,研究制定并应用了轴系动特性设计规范,在国际上率先设计并研制出进汽参数达25-28MPa/600℃/600-620℃超超临界空冷式660MW至1100MW汽轮机系列产品,授权整体产品发明专利3项,实现了节水与节能的技术效果,耗水量为湿冷机组的25%,汽轮机热耗率下降239至329kJ/kWh,热耗率下降3至4%。

授权10项发明专利,研究制定并应用了5个专用设计规范。专家鉴定意见认为,高参数空冷式汽轮机在设计关键技术方面有重大突破,属于完全自主创新,研究成果的整体性能与技术指标达到国际领先水平。

高参数空冷式汽轮机累计销售102台,新增销售额173亿元、新增利润8.6亿元。已投运14台,每年节水1.02亿吨、节约标准煤约51万吨,产生了重大经济效益与社会效益。

率先研制出超超临界高参数空冷式660W和1000MW级汽轮机系列产品,全世界首台超超临界空冷式1000MW级汽轮机已安全运行7年,全世界首台超超临界空冷式660MW和1100MW汽轮机已安全运行4年。实现了中国空冷式汽轮机的升级换代,推动了制造行业的技术进步,为中国北方地区提供了节水与节能型汽轮机新产品,成为中国电站装备从中国制造向中国创造转变的成功范例。

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