1、项目来源
为了填补哈尔滨“三大动力”这一全国最大的发电设备制造基地没有亚临界300 MW火电机组的空白，经原哈尔滨电站设备成套公司向国家申请，原机械工业部和水利电力部于1986年9月12日以(86)机电函联字第1445号文‘关于哈尔滨地区三十万千瓦火电机组设计方案的批复》批准哈尔滨动力设备股份有限公司（现名）开发亚临界300 MW火电机组。
2、研制过程
2.1 300 MW火电机组技术准备阶段(1986～1990年)
2.1.1容量等级
针对当时用户有的要求上亚临界300 MW、有的要求上亚临界350 MW两种方案，经过公司与电力部东北电力设计院进行全国范围的调查，得出结论是上300 MW为佳。因为上300 MW比上350 MW辅机问题容易解决，而且从300 MW改为350 MW容易办到，所以容量定为300 MW。
2.1.2容量匹配
机、炉、电三大主机之间容量匹配将影响电站总体最佳经济性，如何使容量匹配合理，使机组既能在额定工况有较高的效率，又能在一定范围内满足电网负荷变动时要求机组具有一定的调峰能力，这是成套方案设计的关键问题。本项目在成套方案设计中，改进了过去200 MW大电机组容量匹配方式，采用国际上先进的容量匹配方式：汽轮机设计时把额定工况(300 MW)作为保证工况，而通流部分按105%额定功率设计，并且允许超压到105%额定压力下长期运行，此时机组能发110%额定功率，即机组最大功率为330 MW，锅炉和发电机容量同时满足额定功率和最大功率(超压5%)的要求。
2.1.3参数选择
(1)主蒸汽温度和再热蒸汽温度的选择：本项目虽然是亚临界参数机组，但考虑到电站长期运行的安全、材料的合理采购，采用了国际上多数同类机组的蒸汽温度，540．±5℃为锅炉出口蒸汽温度，汽轮机进汽温度为537℃，即温降3℃比原来温降5℃先进。
(2)主蒸汽压力的选择：对于亚临界强制循环锅炉主蒸汽压力与国际通行的参数（锅炉主蒸汽出口压力为177 kg/cm2，汽轮机进汽压力为170 kg/cm2) -致，但对于自然循环汽包炉采用国际上通行的压力参数，涉及锅炉安全问题，难度很大，当时国内没有成熟经验。但为了赶上国际先进水平，本项目经过严格计算和精心设计，对自然循环汽包炉同样采用了上述压力参数。
(3)发电机参数的选择：由于引进的美国西屋电气公司的发电机性能不是很先进，而我国发电机设计水平已经接近国际前沿，所以本项目发电机方案设计瞄准了国际先进水平：发电机额定功率300 MW，最大功率330 MW，发电机效率98.7%（高于引进技术的美国西屋公司发电机效率98.6%）。
2.1.4机型选择
(1)汽轮机机型选择：按照两部的批复，
汽轮机保持美国西屋电气公司的300 MW汽轮机机型（反动式）不变。但是由于西屋的汽轮机效率不算太好，而我们也掌握了国际上的先进技术，所以对通流部分进行了改进设计，目的是提高汽轮机效率。
(2)锅炉炉型选择：按照两部的批复，哈尔滨300 MW亚临界锅炉除了引进美国燃烧工程公司的强制循环炉型以外，可以上自然循环汽包炉炉型，但为了取得出力、参数的一致，要求自然循环汽包炉炉型必须具有超压5%的能力。本项目经过严格的科学计算、合理的结构设计、必要的试验检验，完成了这一炉型的开发任务。
(3)发电机机型选择：引进技术的美国西屋300 MW发电机性能不理想，效率偏低、结构复杂、重量偏大。按照两部批复，必须予以改进。本项目采用了气隙取气、水一氢一氢冷却方式，发电机效率设计值为98.7%。
2.2首批300 MW火电机组投产阶段(1991～1997年电厂考核试验结束)
机组成套方案设计完成并经两部批准以后，公司首先与广州珠江电厂和深圳妈湾电厂两个用户签订了供货合同，使哈尔滨300 MW火电机组成套技术第一次转换成成套商品，走向市场。这两个电厂先后采购了8套300 MW机组，我们称之为首批机组。
2.2.1 首批300 MW火电机组设计
(1)机组主要性能和技术指标见表。
(2)汽轮机性能参数
额定功率，300 MW;最大计算功率，326MW;主汽阀前额定压力，16.67 MPa;主汽阀前额定汽温，537℃；再热阀前额定汽温，537℃；凝汽器压力，6.37 kPa;额定功率主蒸汽流量，911 t/h;最大保证工况热耗，7 997kj/kWh。
(3)锅炉性能参数
(4)发电机参数
额定功率，300MW;最大连续出力，330 MW:功率因数，0.85；额定电压，20 kV:短路比，0.65;额定氢压，0.3 MPa;额定频率，50 Hz;额定转速，3 000 r/min;瞬变电抗Xd，l9.6%；负序能力12，10%/22t 10 s：噪音水平，90 dB (A);电压响应比>2.0。
2.2.2首批机组在电厂的运行效果和试验结果
2.2.2.1运行效果
(1)机组投产以来，年等效可用系数都大于85%;
(2)机组能够达到额定出力300 MW，连续稳定运行：
(3)机组具有良好的调节能力，负荷变动率可达每分钟3%额定负荷；
(4)机组有良好的安全可靠性，能够经受频繁调峰的考验，机组起、停、调峰性能好，振动水平和噪音水平可以控制在设计值内；
(5)机组具有良好的经济性，厂用电可以控制在设计值5.2%以内；
(6)机组大修期可达4年；
(7)整个机组除热控系统、旁路系统，应用户要求的特殊阀门和特别重要的零、部件外，其余均采用国产设备，国产化率达到90%，性能满足要求；
(8) 由于这8套机组是哈尔滨首批300 MW火电机组，主、辅机都还有不足之处，需要公司和工厂认真对待并加以改进。
2.2.2.2 试验结果
(1)锅炉性能试验结果
a．锅炉最大连续蒸发量为1029.8 t/h，达到了保证值1 025 t/h:
b．锅炉效率试验两次测得的结果分别为92.57%和92.6%，达到保证值92.5%（低位发热值）；
c．MCR工况下，空气预热器漏风试验结果为：漏风率A侧17.49%，B侧8.89%，保证值为8%:
d． 无油助燃稳定运行最低负荷308 t/h，电厂接受这一指标合格；
e．锅炉过热蒸汽温度、再热蒸汽温度在保证值范围540±5℃之内。
(2)汽轮机试验结果
a．出力问题已经得到解决。6阀全开工况，不超压时出力设计值为316.189 MW，改进后达到323.705MW;超压5%工况出力设计值为330.719MW，改进后达到338.16MW。
b．热耗降低，热经济性提高。5阀全开工况，改进后热耗为7 999.2 kj/kWh;6阀全开工况，改进后热耗为7 998 kj/kWh，300 MW出力时热耗为l 910.7 kcal/kWh。
(3)汽轮发电机试验结果
a．汽轮发电机性能考核的主要指标是出力问题，从汽轮机的试验报告中得到结论，已经达到了最大出力330 MW (cos （cosθ=0.85)。
b．发电机效率在深圳妈湾发电总厂试验中超过了设计值98.8%，比国家考核机组发电机效率98.6%还高。
c．哈尔滨电机厂还按照GB7064-86“汽轮发电机通用技术条件”的规定，按“七·五”科技攻关75-50-02-03要求进行了相应测试，得到了包括用户在内的各方专家的认可。
2.2.3 首批机组与石横电厂300 MW考核机组的比较
按照两部批复，哈尔滨300 MW火电机组性能不能低于300 MW考核机组性能．
石横电厂乙站1号汽轮机是上海汽轮机厂引进美国西屋电气公司技术生产的第1台机组（即国家考核机组），1987年7月12日正式投产。1988年对其进行了性能考核试验，试验结果如下：
(1)汽轮机试验工况下的实际热耗率
5阀全开8 465.37 kj/kWh;6阀全开8 397.80 kj/kWh。
经系统和参数修正后汽轮机热耗率为8182.7 kj/kWh;经老化修正后的最终汽轮机热耗率为8 096.0 kj/kWh。说明修正后的汽轮机热耗率达到保证值l 930 kca/kWh（在测量误差范围内）。
(2)机组实际运行时的最大连续出力为315.853 MW，修正后的汽轮机最大出力可达326.411 MW，说明修正后的汽轮机达到了最大出力326MW。
而按前述，哈尔滨300 MW汽轮发电机最大出力338.16 MW，热耗为1 910.7 kcal/kWh。说明哈尔滨300 MW汽轮机的性能高于国家考核机组的水平。
2.3 批量生产的300 MW火电机组的成套技术改进（1997～1999年）
2.3.1汽轮机技术改进
首批机组中汽轮机的设计是应用可控涡设计方法，采用了子午面型线喷嘴、静叶反扭控制涡、部分弯扭静叶片等新技术，但由于加工工艺误差较大，影响了出力。对已出厂的汽轮机在现场对通流部分进行了修整：对未出厂的汽轮机在厂内对通流部分进行了修改，使汽轮机出力都达到了设计值。经现场实测，额定功率300 MW，最大功率330 MW;汽轮机热耗为1910.7 kcal/kWh，超过了引进美国技术的国家考核机组水平。为进一步提高汽轮机效率，采用全三维设计准则，即把气流流动按实际三维空间流动来编制设计程序，该程序由哈尔滨汽轮机厂有限责任公司和中国科学院热物理研究所联合编制，并采用全三维工艺加工弯扭叶片。公司从美国引进3台五轴四联动叶片加工数控机床，两台已投入生产，一台正在进货，还有20台单轴数控叶片加工机床，保证了叶片型线的加工精度。整个汽轮机高、中、低压缸全部静叶片和部分动叶片采用弯扭叶片。又对汽封结构进行改进，减少漏汽损失。经过这些改进，使汽轮机热耗降低到1 875 kcal/kWh（投标保证值），大大提高了汽轮机效率，达到了国际先进水平。
2.3,2锅炉技术改进
首批机组经电厂运行和试验检测以后，锅炉效率达到92.5%，为了进一步提高效率，采用了新型燃烧器，提出了新的配风参数，能使锅炉效率达到93%（烟煤、低位），为当前国际先进水平。由于首批机组中空气预热器漏风率稍偏大，对预热器漏风进行了改进，主要是对漏风控制系统进行了较大改进，并且采用了双密封结构，使预热器漏风率达到了设计值。经铁蛉电厂、德州电厂、哈三电厂对空气预热器的试验检测，改进后的空气预热器的漏风率在6%k右，低于7.5%设计保证值。
哈尔滨锅炉厂有限责任公司除了亚临界烟煤300 MW锅炉以外，还开发了无烟煤、贫煤、褐煤等炉型，扩大了煤种适用范围，而且技术性能和参数都达到了国际先进水平。
2.3.3发电机技术改进
首批机组经电厂运行和试验检测以后，发电机性能完全达到设计值。但为了扩大发电机的通用性，又对发电机的结构进行了新的方案设计，使发电机额定功率可以达到350 MW，最大功率可达到380 MW，还增加了转子用铜量，使发电机效率达到98.92%。
3、项目的技术进步点
3.1锅炉技术进步点
(1)编制了适用于亚临界参数的水循环计算标准。为防止亚临界参数下水冷壁传热恶化，出现停滞、倒流、核态沸腾等不安全工况，必须进行精确的水循环计算，要用电子计算机对每个回路、甚至每根管子的热负荷特性、流量分配、回路阻力及DNB进行校核，哈尔滨锅炉厂有限责任公司编制了这个新的水循环计算标准，解决了上述问题。经过计算，最大负荷时总循环倍率为4.4左右，考虑到汽包凝汽率后的实际循环倍率约为3.5，各回路重量流速为11000～1200 m/s。
(2)水冷壁采用内螺纹管。加大水冷壁管径．采用较大的下降管引出管与上升管间的截面比。
(3)增加汽包长度和汽水分离器数量，
采用美国燃烧工程公司先进的汽水分离器。
采取以上措施后，锅炉在额定工况下汽包压力可以达到190 kg/cm2，机组电负荷为300 MW;并可以超压5%，即汽包压力可以达到200kg/cm2，机组电负荷为330 MW。这是目前世界上自然循环锅炉汽包压力的最高值，使其具有与国际上同类机组完全相同的出力、参数和性能。该性能的亚临界300MW自然循环汽包炉在国内是首次采用的。
三门峡富通新能源销售的生物质锅炉主要燃烧木屑颗粒机压制的生物质颗粒燃料，如下所示：
3.2汽轮机技术进步点
哈尔滨300 MW汽轮机设计采用可控涡设计方法，使汽轮机热耗达到1 910.7 kcal/kWh，又采用全三维设计方法、全三维工艺、全三维叶片使汽轮机热耗降低到1875 kcal/kWh（投标保证值）。这两种先进的设计方法都是哈尔滨汽轮机厂有限责任公司自己开发的。
3.3发电机技术进步点
定子绕组改为水内冷、转子气隙取气通风方式，即水一氢一氢冷却方式，降低了定子绕组温升。定予绕组由单支路改为双支路，降低了每根线棒的电动力，改善了电磁参数，使结构大大简化，扩大了容量范围，最大出力为330MW，略做改进额定出力可达350 MW，最大出力可达380 MW，转子用铜量由4.9 t增加到6.5 t，使发电机效率从98.7%提高到98.92%。
4、项目的应用、推广情况
300 MW火电机组已经获得广泛应用，截止1999年年底，锅炉已签订合同53台，投入运行32台；汽轮机已签订合同48台，投入运行30台；发电机已签订合同52台，投入运行34台。随着国家电力工业的发展，特别是国家开发西部战略的实施以及外国公司与中国公司合作机会的增加，300 MW火电机组继续推广应用的前景乐观。
为了进一步推广应用，公司将在经营上加大力度，瞄准国际市场，尽快把哈尔滨的300 MW火电机组成套地推向国际市场，为国家做出更大贡献。
5、结论
综上所述，哈尔滨300 MW火电机组是在引进技术基础上自主、优化开发的，技术有较多创新，是采用国际标准的高新技术成果。三大主机性能达到了机械工业部、水利电力部下达的性能指标要求，高于引进技术考核机组水平，达到了国际90年代先进水平。
辅机配套立足于国内，辅机性能满足运行要求，国产化率达到90%。
哈尔滨300MW火电机组（成套技术）已经推广应用，形成批量生产，成为国家电力工业中的主力机组及哈尔滨电站行业主导产品，为国家、为地区、为公司、为工厂取得了巨大的经济效益和社会效益。哈尔滨300 MW火电机组成套技术、成套商品、成套工程的开发是成功的。
