[发明专利]汽轮机发电设备及汽轮机

说明书

本发明涉及新型高效率高温汽轮机，特别是涉及有关主蒸汽温度和再热蒸汽温度二者或其中之一高达620℃以上的汽轮机。

以往的汽轮机，蒸汽温度最高为566℃，蒸汽压力为246大气压(表压)。然而，从石油、煤等矿物燃料日益枯竭、节能和防止环境污染的观点考虑，希望火力发电厂能实现高效化。提高发电效率的最有效手段是提高汽轮机的蒸汽温度。就这类高效汽轮机所用材料而言，其转子材料已经知道的有1Cr-1Mo-1/4V铁素体低合金锻钢和11Cr-1Mo-V-N_b-N锻钢，缸体材料有1Cr-1Mo-1/4V铁素体低合金铸钢和11Cr-1Mo-V-N_b-N铸钢。特别是用作这类材料的高温强度更好的材料，在专利公报“特开昭62-180044号”和“特开昭61-23749号”中给出了奥氏体合金、“特开平4-147948号”、“特开平2-290950号”“特开平4-371551号”专利公报中列出了马氏体钢。

上述专利公报所公布的转子和缸体等材料，对于在如前所述的更高温度下运行的汽轮机及火力发电厂系统完全未加考虑。

再者，虽然在“特开昭62-248806号”专利公报中已涉及超高温高压汽轮机，但没有就发电厂整体系统全面进行考虑。

本发明的目的是通过采用铁素体耐热钢提供可在高达610-660℃的蒸汽温度下具有高热效率的汽轮机和使用这种汽轮机的发电设备。

本发明的进一步目的是，提供在610-660℃各运行温度下基本构造大致相同的汽轮机和使用这种汽轮机的发电设备。

对于高压汽轮机与中压汽轮机相连接，2台低压汽轮机串列联接的汽轮机发电设备，本发明提供的汽轮机发电设备的特点是，流入上述高压汽轮机和中压汽轮机的初级动叶的蒸汽入口温度范围为610-660℃(理想范围为615-640℃、更为理想的范围为620-630℃)，流入低压汽轮机的初级动叶的蒸汽入口温度范围为380-475℃(理想范围为400-430℃)，上述高压汽轮机和中压汽轮机在上述蒸汽入口温度下，其转子轴、动叶、静叶及缸体用Cr8-13重量％的高强度马氏体钢制成的。

进一步，对于具有转子轴、嵌装在该转子轴上的动叶、将流入蒸汽导向该动叶的静叶及支承该静叶的内缸体，流入上述动叶初级的上述蒸汽温度为610-660℃而压力为250kg/cm²以上(理想值为246-316kg/cm²)或170kg/cm²的汽轮机，本发明提供的汽轮机的特点是，上述转子轴和至少是动叶和静叶的初级是由具有Cr9.5-13重量％马氏体组织的马氏体钢制造的，在相应于各蒸汽温度(可为610℃、625℃、640℃、650℃、660℃)的温度下，其10⁵小时的抗蠕裂强度为15kg/cm²以上(理想值为17kg/mm²以上)。上述内缸体由含Cr8-9.5重量％的马氏体钢制成，在相应于上述各蒸汽温度的温度下，其10⁵小时的抗蠕裂强度为10kg/mm²以上(理想值为10.5kg/mm²以上)。

对于具有转子轴、嵌装在该转子轴上的动叶、把流入蒸汽导向该动叶的静叶及支承该静叶的内缸体的汽轮机，本发明提供的汽轮机的进一步特点是，上述转子轴和上述动叶及静叶的至少初级是由含量为C0.05-0.20％、Si0.15％以下、Mn0.05-1.5％、Cr9.5-13％、Ni0.05-1.0％、V0.05-0.35％、Nb0.01-0.20％、N0.01-0.06％、Mo0.05-0.5％、W1.0-4.0％、Co2-10％、B0.0005-0.03％及78％以上Fe的高强度马氏体钢制造的。

对具有转子轴、嵌装在该转子轴上的动叶、把流入蒸汽导向该动叶的静叶及支承该静叶的内缸体的高压汽轮机，本发明进一步特点是，上述动叶有10级以上，初级为双流式。上述转子轴的轴承中心距(L)为5000mm以上(理想值为5200-5500mm)而设置上述静叶部分的最小直径(D)为600mm以上(理想值为620-700mm)、上述(L/D)为8.0-9.0(理想值为8.3-8.7)，由含铬量为Cr9-13重量％的马氏体钢制成。