18－国外超超临界火电机组技术特点的分析－48.doc

国外超超临界火电机组技术特点的分析 肖俊峰 朱宝田 (西安热工研究院有限公司 陕西省 西安市 710032) 摘 要：在分析国外超超临界火电机组的技术发展历程、现状及发展趋势的基础上，从机组容量、参数、材料、本体结构、运行业绩、技术沿革等方面对代表国外主要技术流派的超超临界火电机组的技术特点进行了研究、分析和对比，对我国发展超超临界火电技术具有参考意义。 关键词：超超临界；火电机组；汽轮机； 锅炉；技术 1 前言 我国自上世纪80年代以来已有发展大功率亚临界火电技术的经验和引进超临界机组的实践，先后引进16台大容量超临界机组共计有0MW，并陆续投运。九五”重大装备国产化项目 2004年10月和12月，国产化首批超临界机组—华能沁北电厂我国超超临界燃煤火力发电机组的研制工作也已经开始,国家计委在2002 年国家“863”项目中将超超临界燃煤火电机组立为专项针对玉环电厂00MW超超临界火电机组依托工程,开展技术选型研究和关键技术研究,。超超临界机组的最高热效率已达到47 分析发达国家超临界和超超临界发电技术的发展历程、现状及趋势[1]，大致可得到如下结论： 上世纪50年代末以美国为代表，注重提高初压（30MPa或以上）并采用两次再热，使结构与系统趋于复杂，运行控制难度趋于提高，机组可用率下降。因此，美国到上世纪80年代，参数又降低到超临界水平。上世纪80年代末，日本以（川越电厂）31 MPa /654℃/566℃/566℃超超临界为代表，由引进到自主开发，有步骤有计划的发展超超临界。上世纪90年代始，日本由31 MPa /654℃/566℃/566℃的超超临界参数，调整为压力24MPa～25MPa，温度由566℃/593℃向600℃/600℃稳步发展，取得了显著的成功。德国等欧洲国家（丹麦除外）超超临界机组的为压力在25MPa～28MPa范围，温度也上升为580℃/600℃及600℃/600℃。 采用二次再热的超超临界机组，除了早期美国的三台机组外，只有日本川越两台（1989年）和丹麦的机组。采用两次再热可使机组的热效率提高1％～2％，但也造成了调温方式、受热面布置等的复杂性，成本明显提高。因此，除早期投运的少数超超临界机组机组外，无论是日本还是欧洲都趋向于采用一次再热。 锅炉布置型式按各公司传统，有Π型布置及半塔型布置。日本超超临界锅炉全部采用П型布置，德国、丹麦全部采用塔式布置，这主要是各自的传统技术所决定的。 燃烧方式按各公司传统，有切圆燃烧和对冲燃烧。日本IHI、日立公司制造的超超临界П型炉均采用了前后墙对冲燃烧方式，三菱重工的锅炉燃烧方式全为八角双切园燃烧方式，两种燃烧方式都是为了减少炉膛出口烟温偏差。欧洲的超超临界塔式炉不存在烟温偏差问题，燃烧方式既有四角切园燃烧，又有对冲燃烧，还有个别的八角双切园燃烧和八角单切园燃烧。 水冷壁型式早期为垂直管屏，90年代后，除日本三菱公司采用内螺纹垂直管外，其余全部采用螺旋管圈。 已投运的1000MW级超超临界机组以双轴机组居多，但目前国外大容量等级的超超临界机组的开发及百万千瓦等级机组倾向于采用单轴方案。为减少排汽缸数，大容量机组的发展更注重大型低压缸的开发和应用， 3000r/min大功率机组中已普遍采用高度为1000mm～1200mm（排汽面积在9m2～11m2左右）的长叶片。 在超临界和超超临界机组材料方面，从上世纪80年代开始，美国、日本及欧洲都分别开展了各自的材料研发计划，针对不同级别参数的机组如（580℃、600℃、620℃等）开发了新的耐热材料，并进行了大量的实验室和实机验证，目前，新高温铁素体-马氏体9%-12%Cr材料已可用于压力为31MPa、温度为610℃/625℃的参数等级。 国外超超临界机组发展的近期目标为1000MW级机组，参数为31MPa,600℃/600℃/600℃,并正在向更高的水平发展。一些国家和制造厂商已经公布了发展下一代高效超临界机组的计划，蒸汽初温将提高到700℃，再热汽温达720℃，相应的压力将从目前的30MPa左右提高到35 MPa -40MPa,机组的供电效率可达到50%-55%。 3 国外主要技术流派的超超临界火电机组的技术特点 国外主要的动力制造厂商经过多次的并购和整合，在超超临界火电机组设计制造方面，主要以欧洲（Siemens、Alstom）、日本（东芝、三菱、日立）为代表，形成了不同的技术流派。 3.1 发达国家超临界汽轮机技术特点 3.1.1 Siemens公司Siemens公司共生产超临界机组45台（包括700MW的机组）。Siemens公司超临界及超超临界汽轮机的发展业绩[2]。 表1 Siemens公司超临界及超超临界汽轮机的发展业绩（1990年后） 电厂 所在国 容量（MW） 投运年份 压力（MPa） 温度