Trong cuối những năm 1950 các chi phí gia tăng của vật liệu nhiệt độ cao, đặc biệt là thép Austenit, xu hướng, chi phí nhiên liệu, và sẵn có thấp hơn (độ tin cậy) của các nhà máy điện với nhiệt độ hơi nước trên 1000 F (538 C) đã dẫn đến việc thông qua của 1000 F (538 C) như là một tiêu chuẩn nhiệt độ hơi. Để bù đắp sự mất mát hiệu quả sử dụng, nhiều tiện ích psig-3500 (24 115 - kPa) hơi siêu tới hạn áp lực với sự cải thiện tổng thể hiệu quả của nhà máy. Những lợi thế của 3500 psig (34 115 kPa) đã được ghi nhận trong một nghiên cứu của Dịch vụ công cộng điện và Gas (PSE & G) của New Jersey.
PSE & G đã tìm thấy rằng chi phí nguyên vật liệu Austenit 2400 psig, 1100 F/1050 F (16 536-kPa, 539 C/566 C) nhà máy không kinh tế. Nó đã được báo cáo cho một nhà máy 342-MW, hiệu quả của một psig-3500, 1000F/1000 F (24 115 kPa, 538 C/538 C) đơn vị là thực tế giống như đối với các đơn vị áp suất thấp hơn. Ngoài ra, các đơn vị áp suất cao hơn có hoạt động vốn và lợi thế chi phí thiết bị của $ 2,65 cho mỗi kilowatt năng lực.Tăng kích thước đơn vị từ 342 đến 400 MW dẫn đến một sự gia tăng gia tăng trong chi phí vốn tương đối thấp. Hơn nữa, thông qua đôi hâm nóng với nhiệt độ hơi nước 1000 F/1025 F/1050 F (538 C/552 C/566C) Tăng dần hâm nóng giảm điều hành vốn và chi phí thiết bị $ 1,31 cho mỗi kilowatt công suất so với 3500 psig, 1000 F/1000 F (24 115 kPa, 538 C/538C) đơn vị. Các đơn vị hai hâm nóng đã có một tỷ lệ nhiệt 309-
Btu/kWh thấp hơn psig-3500 (24 115 kPa) đơn hâm nóng lại đơn vị. Tỷ lệ nhiệt, nghịch đảo của hiệu quả, được định nghĩa là Qa / W, nơi nhiệt Qa là trong Btu mỗi giờ (watts) và W làm việc trong kilowatts.
Hơn 150 3500 psig (24.115 kPa) đơn hâm nóng đơn vị đã được mua tại Hoa Kỳ cũng như 26 3500 psig (24.115 kPa) đôi hâm nóng các đơn vị.Tuy nhiên, nghèo hơn sau đó độ tin cậy của các psig-3500 (24.115 kPa) đơn vị và thông qua các đơn vị nhiên liệu hạt nhân cho hoạt động cơ sở tải đã dẫn đến một sự suy giảm trong các ứng dụng-3500 psig (24.115 kPa) đơn vị. Một nhân tố chính trong độ tin cậy kém hơn là sự gia tăng nhanh chóng trong kích thước đơn vị, đặc biệt là trong psig-3500 (24.115 kPa) thiết kế. Hơn nữa, độ tin cậy nồi hơi nghèo vì sự cần thiết cho một lần thông qua các thiết kế yêu cầu hóa học của nước hạn chế hơn và phức tạp kiểm soát tốt hơn. Cuối cùng, các đơn vị 3500 psig (24.115 kPa) đã kém phù hợp.
Trong những năm gần đây, hầu hết các đơn vị đã được thiết kế cho các điều kiện hơi nước của psig-2400, 1000 F/1000 F (16.536 kPa, 538 C/538 C) và xếp hạng khiêm tốn hơn. Gần đây, những nỗ lực nghiên cứu đã được chỉ đạo tăng cường hiệu quả các nhà máy thông qua áp suất cao và nhiệt độ trong khi vẫn duy trì độ tin cậy nhanh chóng trong chi phí nhiên liệu sau đó lệnh cấm vận dầu 1974. Những nỗ lực phát triển để cải thiện hoạt động của nhà máy đã được liên quan đến thiết kế, vật liệu, hiệu quả sử dụng, và hoạt động.
THIẾT KẾ
Một khía cạnh của nỗ lực thiết kế hiện tại và tương lai, đặc biệt là cho tua bin hơi, liên quan đến những gì đã được gọi là thiết kế ruggedizea trong đó áp lực đã được tăng lên. Đối với các tua bin, trong nhiều trường hợp tỷ lệ cánh tuabin mạnh mẽ hơn. Một số LP-tuabin thiết kế mới sẽ sử dụng cánh đứng tự do trong giai đoạn gần đây, loại bỏ sự cần thiết cho sự ràng buộc. Trọn vẹn bao phủ cánh hoặc cánh tự do đã loại bỏ những hợp chất gây ô nhiễm hơi thu thập trong cánh với những tấm vải liệm gắn chặt với máy móc . Sự tích lũy các chất gây ô nhiễm thường dẫn tới khủng hoảng thành phần.
Để đạt được độ tin cậy được cải thiện ở áp suất và nhiệt độ cao hơn, điều kiện hơi khiêm tốn hơn đã được đề xuất trong gần Electric Power Viện nghiên cứu (EPRI) đề tài nghiên cứu-4500 psig, 1100 F/1050F/1050F (31000kPa, 593 C/566C/566C) và 4500psig, 1050F/1075F/1100F (31000kPa, 566C/579 C/593C) so với các đơn vị Eddystone tiên phong và Philo.EPRI hiện đang mời các đề xuất để thực hiện các chương trình nghiên cứu trong hai nghiên cứu.
Khả năng để sửa chữa cánh quạt hàn nơi thiệt hại đã xảy ra và để đạt được các tính chất vật liệu bằng hoặc vượt trội so với các vật liệu cha mẹ chỉ ra rằng có thể có ứng dụng rộng rãi hơn cánh quạt hàn chế tạo từ một loạt các đĩa.Ngoài ra, cánh quạt đơn khối LP, như trái ngược với thiết kế riêng biệt cuối cùng hàng đĩa của bị thu hẹp trên đĩa và trục trung tâm, sẽ chiếm ưu thế, việc giảm tỷ lệ của sự ăn mòn nứt căng thẳng. Việc xây dựng xây dựng rotor được minh họa trong hình 2,37
Để cải thiện khả năng tải trong khi giảm mệt mỏi chu kỳ thấp nhiệt và cải thiện hiệu quả bán tải, áp lực hoạt động trượt-ga được áp dụng trên các tua-bin nhập học một phần hồ quang (hybrid hoạt động) cùng với nồi hơi áp suất siêu tới hạn. Các nhà sản xuất nồi hơi gần đây đã phát triển thiết kế siêu tới hạn, trong đó áp lực trượt-ga thông thường có thể hoạt động như là trường hợp cho nồi hơi dưới tới hạn.
Cải thiện cánh tuabin, cao và áp suất thấp, đang được phát triển cho cả hai thiết kế tua-bin mới và trang bị thêm các ứng dụng có thể nâng cao tỷ lệ nhiệt tuabin tổng cộng 1,5 đến 2,0%, 100 đến 150 Btu / kWh (39,3 đến 44W/kW).Ngoài ra, nhiều LP cải thiện thiết kế lưỡi dao cuối cùng hàng đã tăng khả năng xả áp lực, có lợi cho cả các đơn vị có ống xả thông thường (bình ngưng) áp lực cũng như những người với áp lực xả cao hơn đáng kể. Hoạt động ở tải thấp và áp suất khí thải cao có thể dẫn đến sự rung hay đứng, đó là một sự rung động do dòng chảy xảy ra khi có tỷ lệ dòng chảy đáng trên cánh tuabin. Một số mẫu thiết kế hiện đang hoạt động đã chứng minh rằng cuối cùng hàng cánh tuabin có thể được xây dựng sẽ tránh rung gian hàng theo điều kiện thấp thể tích dòng chảy.
Vật liệu
Sự tan chảy kỹ thuật tiên tiến cho các cánh quạt nhiệt độ cao Cr-Mo-V được xác định trong phần trước và tài liệu tham khảo- cải thiện độ dẻo dai và giảm Fatt, mà sẽ cải thiện độ tin cậy của các cánh quạt với 1050 F (566 C) nhiệt độ hơi nước như đề xuất trong các nghiên cứu EPRI tài trợ. Tài liệu nghiên cứu về các thành phần rotor LP để loại bỏ hoặc làm giảm số lượng của các yếu tố Kẻ lang thang sẽ không chỉ làm giảm tính dòn tĩnh Ni-Cr-Mo-V cánh quạt và cho phép sự gia tăng nhiệt độ hơi nước đầu vào, nhưng cũng sẽ làm tăng độ dai vật. Hơn nữa, trements nhiệt đang được sử dụng kết quả trong các thế mạnh năng suất thấp hơn so với trước đây, nhưng đã được cải thiện độ dẻo dai.
Đối với nhiệt độ hơi nước 1100 F (593 C) được đề xuất trong các nghiên cứu EPRI, ferit hơn thép Austenit được sử dụng chủ yếu.Loại 422 (12% Cr) rèn thép rotor sẽ được sử dụng, cùng
với một số kỹ thuật tiên tiến của sự tan chảy như electroslag remelt, tan chảy có hàm lượng lưu huỳnh thấp, và nấu chảy lại hồ quang chân không, tương tự như các quá trình được sử dụng cho các cánh quạt Cr-Mo-V.
Vỏ bên trong và các phòng vòi phun được tiếp xúc tới 1100 F (593 C) hơi nước sẽ sử dụng một dàn ống 12% thép hợp kim Cr với rất nhiều thành phần cải tiến. Các vỏ nhiệt độ thấp hơn có lẽ sẽ sử dụng 2.1 / 4% Cr đúc. Ngược lại, loại 316 thép Austenit sẽ được sử dụng cho các cơ quan van giả mạo và đường ống tua bin hơi-đầu vào đó là tiếp xúc đến 1100 F (593 C) hơi. Vật liệu này đã đưa ra dịch vụ tốt ở 1100 và 1200 F (593 và 649 C) đơn vị đã hoạt động trong hơn 20 năm. Các vật liệu có hàm lượng carbon thấp và hàm lượng nitơ cao hơn một chút so với các ứng dụng trong quá khứ, đặc biệt để cải thiện sức mạnh từ biến. Việc sàng trên 12% vỏ chrome có thể là một 12% Cr hợp kim để có được hệ số nhiệt mở rộng cùng và do đó làm giảm bớt thư giãn tia. Các vật liệu cao-Co đã được sử dụng là dễ bị nứt áp lực ăn mòn và thép Austenit có cao hơn hệ số mở rộng nhiệt.
Để đạt được một phần hồ quang nhập học ở 1100 F (593 C), một vật liệu lưỡi mới sẽ được yêu cầu cho giai đoạn đầu tiên.Lựa chọn liên quan đến sự cân bằng giữa các vật liệu có giảm xóc và các tài liệu nội bộ với áp lực ăn mòn nứt sức đề kháng và độ mỏi cao.
Hiệu quả Chúng tôi lưu ý rằng những cải tiến cánh tuabin dự kiến sẽ làm giảm tỷ lệ nhiệt bằng 100 đến 150 Btu / kWh (các ý kiến 2.93 đến 44 W / kWh). Sự gia tăng áp lực hơi nước và nhiệt độ và chu kỳ khác và cải tiến phần cứng làm tăng hiệu quả của psig-4500, 1150 F/1.025 F/1050 F (31.000 kPa, 621 C/552 C/566 C) tiên tiến nhà máy khoảng 9,5% trong psig-3500, 1000 F/1025 F/1050 F (24.115 kPa, 538 C/552 C/566 C) cơ sở thực vật. Phạm vi rộng lớn hơn tua bin áp suất khí thải Được mô tả trong tài liệu tham khảo 6 có hiệu quả cao hơn so với người tiền nhiệm convertional xả áp lực mặc dù dự đoán trước đó rằng hiệu suất của họ sẽ nghèo. Tăng nhiệt độ nước cấp cuối cùng bằng cách thêm một nóng chiết xuất cao hơn áp lực hâm nóng lạnh có thể cải thiện tỷ lệ nhiệt bằng 0,5 đến 0,7%.Đây là thực tế khá phổ biến trong những năm 1950 và chỉ gần đây đã được xem xét một cách nghiêm túc một lần nữa.
Hoạt động Sự phát triển gần đây của lò hơi siêu tới hạn có thể trượt áp lực hơi sẽ tăng cường đáng kể khả năng tuần hoàn của áp suất cao, nhiệt độ cao các đơn vị ngoài để cải thiện hiệu quả bán tải và giảm mệt mỏi chu kỳ thấp nhiệt tuabin. Có thể đạt được tốc độ tải nhanh hơn mà không phải làm giảm tuổi thọ tuabin. Sự sẵn có của hệ thống điều khiển cho phép nhập vào đầy đủ hồ quang khởi động, cùng với khả năng áp lực trượt-ga, làm giảm xói mòn hardparticle vào giai đoạn tuabin ban đầu. Những cải thiện hệ thống kiểm soát cũng có khả năng chuyển giao trên mạng từ đầy đủ hồ quang hồ quang một phần hoạt động và ngược lại, nâng cao hiệu quả và tính linh hoạt hoạt động. Việc sử dụng hệ thống bỏ qua tuabin có thể cải thiện hơi nước kim loại phù hợp với nhiệt độ lúc khởi động, do đó làm giảm ứng suất nhiệt và giảm thời gian khởi động. Hệ thống bỏ qua nhỏ hơn là thực tế khi họ đang làm việc với các tuabin nhập vào một phần hồ quang có hệ thống điều khiển có thể chuyển đổi từ vòng cung đầy đủ để hoạt động một phần hồ quang.
CHƯƠNG 3