DESARROLLO DE UN DISEÑO DE TURBINA DE VAPOR EN CHINA

Fotos de otros Diseños de Turbinas de Vapor
DongFang ha desarrollado con éxito una nueva generación de turbina de vapor, los parámetros alcanzan 35MPa / 615 ℃ / 630 ℃ / 630 ℃, el consumo de calor es inferior a 6.800 kJ / kWh y la eficiencia de generación de la planta de energía supera el 50%. El objetivo es llegar a 650 ℃ y 700 ℃.
El artículo contiene extractos del documento, “El desarrollo de la tecnología de la turbina de vapor de alta eficiencia” por los ingenieros de Dong Fang presentado en la conferencia 2017 ASME Turbo Expo.
El decimotercer plan de 5 años se ha centrado en la mejora de la eficiencia de las centrales de carbón existentes. De acuerdo con el plan, el consumo de carbón de las unidades generadoras de energía activas a carbón activas que se mejorarían debe ser inferior a una media de 310 g / kWh; el consumo de carbón de 600MW o más en servicio activo (excepto las unidades de refrigeración por aire) que se transformaría, se exigirá que sea inferior a un promedio de 300 g / kWh después de 2020. Para la nueva planta de energía, el consumo de carbón de la fuente de alimentación de 1000MW la turbina no es superior a 282 (refrigeración en húmedo), 299 (refrigeración por aire) g / kWh, y para la unidad de 600MW el parámetro no es superior a 285 (refrigeración en húmedo), 302 (refrigeración por aire) g / kWh.
En los próximos diez años, se espera que las siguientes unidades se convertirá en la nueva dirección del desarrollo de la tecnología de turbina de vapor – unidad de 620 ℃  de nivel de alta potencia de doble recalentamiento; unidad de poder de 620 ℃ con el nivel bajo de contrapresión; 630 ℃ nivel de tecnología de turbina de vapor; 650 ℃ nivel de tecnología de turbina de vapor; 700 ℃ nivel de tecnología de turbina de vapor.
Al reforzar el recalentamiento, se puede mejorar la eficiencia de las unidades de carbón. La eficiencia de la unidad de recalentamiento doble puede aumentar aproximadamente un 2% en comparación con las unidades de recalentamiento único.
Después de la tecnología de 600 ℃ de la generación de energía supercrítica está bien desarrollada, muchos países han comenzado el avance de la tecnología ultra-supercrítica de generación de energía, proyecto de investigación de tecnología de 700 ℃. Materiales a base de Ni están previstos para 650 ℃, a pesar de los 700 ℃.
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El desarrollo de la tecnología de la turbina de vapor ha estado estrechamente relacionado con el material. Los parámetros de vapor de la unidad dependen en gran medida del desarrollo del material. DongFang tiene la capacidad de los cilindros y de las válvulas del bastidor del mismo con el material ZG12Cr9Mo1Co1NiVNbNB. Hasta ahora DongFang ha producido las válvulas y los cilindros en más de 200 partes con el peso total hasta 1140 toneladas. La forja pesada utiliza material 9Cr-3Co-3W-B que es desarrollado por JSW (Japan Steel Works) para 630 ℃.
En el caso de ciertos parámetros y condiciones de contorno, un mejor sistema térmico puede traer a la unidad una mayor eficiencia. Esta unidad adopta el esquema de la T-turbina que se propone en la planta de energía de 700 ℃. El esquema puede reducir en gran medida la temperatura de toda la extracción de vapor de recuperación de calor y el costo de fabricación y costo de tubería, lo que mejora la seguridad y la fiabilidad de la unidad también.
El sistema aporta las siguientes ventajas: El flujo volumétrico de vapor de recalentamiento se redujo en un 35%. El costo de la primera / segunda tubería de calefacción fue obviamente disminuido, y la seguridad y la fiabilidad de la misma aumenta; El módulo de alta presión de la turbina de vapor no tiene extracción del vapor, que aumenta la eficacia y disminuye obviamente la tensión del rotor. El sistema puede reducir la inversión inicial sin configurar el enfriador de vapor; la temperatura de entrada del calentador puede reducirse significativamente; después de la reducción del caudal, se reduce el tamaño geométrico del módulo de alta presión de la turbina de vapor. Aunque el sistema tiene muchas ventajas, también hace el sistema más complejo. El control y ajuste de las condiciones de trabajo que son variables para el sistema, necesitan una investigación adicional y una prueba de funcionamiento real.
Debido a la alta presión, DongFang ha desarrollado un nuevo tipo de cilindro que se llamó doble cilindro-cilindro. La mitad superior e inferior de las tripas internas están fijadas juntas por siete anillos
Con anillo aro el cilindro, la carcasa interior tiene mejor hermeticidad al aire. Esta estructura se ha puesto en práctica con éxito en los muchos proyectos de DongFang, tales como Anyuan (31MPa), Wanzhou (28MPa). Debido a que la presión de vapor principal se incrementa a 35 MPa, el tamaño geométrico del cilindro es más pequeño y más seguro. El cilindro interno comparte la mayor parte de la presión, sobre 22MPa, el cilindro externo solamente para soportar la presión de escape de 13MPa. Los espárragos del cilindro exterior trabajan en la temperatura más baja y el nivel de tensión más bajo, que mejora la seguridad después de la operación a largo plazo.
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DongFang ha estado utilizando el diseño del estator del flujo radial para reducir la temperatura del rotor. Con este diseño, la temperatura real de trabajo del rotor es inferior a 620 ℃.
La pérdida de la trayectoria de flujo en la turbina de vapor se deriva principalmente de la pérdida de tipo, pérdida final, fugas de vapor y otros aspectos, especialmente el módulo VHP (HP). La pérdida secundaria y la pérdida de vapor representaron la parte principal. DongFang ha desarrollado un nuevo perfil de estator altamente cargado. Para las etapas con la relación de aspecto de la lámina grande, DongFang ha desarrollado y aplicado el perfil del estator de carga muy frontal. La pérdida secundaria no domina más, y el patrón de flujo es más parecido a un flujo 2D. Por lo tanto, es razonable utilizar un perfil que tenga una pérdida de perfil más baja, mientras que una carga de cuchilla mayor disminuye el número de cuchilla.
Con el fin de mejorar aún más la eficiencia de la unidad, el módulo HP VHP utiliza el diseño de vía única. La trayectoria única tiene una hoja más larga que la trayectoria doble, y la pérdida por goteo es menor. Se espera que la eficiencia interna total de la turbina de vapor supere el 92%.
El módulo LP utiliza palas de última etapa de altura 1200mm. La hoja se ha aplicado en muchas unidades de 1000MW, como Zhou Shan, Wan zhou, Liu heng proyecto.
Dong Fang ha diseñado una nueva cuchilla de acero cuya altura es de 1400mm. El diseño del modelo LP se ha completado. El área de escape de la cuchilla de 1400mm es de 14.5m2, es adecuado para baja contrapresión de unidades de 1000MW o una unidad de potencia superior. Las palas de acero de 1400mm se utilizarán en algunas unidades de 1000MW con baja contrapresión, como el proyecto Yun cheng.
La unidad de 700 ℃ necesita mucha más investigación y desarrollo. La unidad 630 ℃ se convertirá en la tendencia principal en los próximos cinco años. En particular, después de que se mejoran los parámetros, el rendimiento económico de la unidad puede mejorarse aún más combinándose con la tecnología de recalentamiento doble. La turbina de vapor ultra supercrítica DongFang 1000MW tiene parámetros de 35MPa / 615 ℃ / 630 ℃ / 630 ℃. Con el recalentamiento doble, la tasa de calor de la turbina de vapor es menor que 6800kJ / kWh, la eficiencia de generación se espera que supere el 50%. Esta unidad que es más eficiente que la unidad de 620 grados, cuando demostrado seguro y confiable, se convertirá en una buena opción en el futuro.