700℃以上等级超超临界汽轮机高中压转子用材探讨

yanxying · 发表于 2013-2-1 13:57:02

700℃以上等级超超临界汽轮机高中压转子用材探讨彭建强

孙福民

王梅英

哈尔滨汽轮机机厂有限责任公司
哈尔滨
150046

摘要：高中压转子是汽轮机的核心部件，需要承受高温、高应力、蒸汽氧化腐蚀等严苛的工况条件。目前，燃煤超超临界电厂的高中压汽轮机的进汽温度已经接近或略微超过600℃。使用最近开发的铁素体钢作为高中压转子可以使汽轮机的进汽温度提高到620℃，也就是这些新型9~12%Cr铁素体钢的使用温度的极限。汽轮机蒸汽参数进一步提高，需要使用高温合金作为高中压转子材料。世界各国正在进行700℃以上超超临界汽轮机高中压转子用高温合金材料的研究工作，以满足建造蒸汽温度在700℃以上的示范电厂的需要。从世界各国的研究工作可以看出，700℃以上汽轮机高中压转子材料主要解决三方面问题：i）降低材料的热膨胀系数，避免转子发生疲劳损伤；ii）提高材料的可锻性，实现大型锻件的制造；iii）解决材料的组织稳定性问题，避免转子长时高温运行后性能劣化。本文综合国外700℃以上等级汽轮机高中压转子材料研究情况，对上述三个问题进行论述，并结合我国高温合金材料的发展水平，给出我国700℃以上超超临界汽轮机高中压转子用材建议。

关键词：超超临界，高中压转子，热膨胀系数，镍基高温合金，持久强度

1引言

众所周知，由于煤在发电厂中扮演着极其重要的角色，降低CO2排放的工作必然包括寻找煤的更清洁的使用方法。在燃烧前或燃烧后去除碳的成本非常高，会大大降低燃煤发电厂的竞争力。如果总循环的效率提高，那么单位发电量所消耗的CO2就会降低。

由于大容量、高效率超超临界机组是目前火力发电设备的最佳选择，欧洲、日本和美国等都对超超临界技术进行了大量细致的研发工作，图1是其超超临界技术的具体研发项目及其时间表。目前，正在进行的700℃及以上等级先进超超临界机组的研发项目包括欧洲的Thermie AD700项目、美国的“Vision21”项目和日本的“New Sunshine”项目等。在这些项目中，主蒸汽和再热蒸汽温度将提高到700℃或更高的温度，相应的压力将从目前的30MPa左右提高到35MPa～40MPa，机组的供电效率可达到50%～55%

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