发展超超临界发电机组若干技术问题探讨

摘要：总结国外超临界和超超临界机组的发展现状及趋势，探讨超超临界机组技术选型的若干问题，提出了我国发展超超临界机组的发展思路。

关键词：超超临界 发电机组 技术选型
0　前言?

　　我国在未来相当长的时期内电力生产仍是以煤为主的格局。为保证电力工业可持续发展，加快电力结构调整的步伐，最现实、最可行的途径就是加快建设超临界机组，配备以常规的烟气脱硫系统。目前，CFB，PFBC，IGCC等技术仍处于试验或示范阶段，在大型化方面还有很长的路要走，而超临界和超超临界机组的发展已日趋成熟，其可用率、可靠性、运行灵活性和机组寿命等方面已接近亚临界机组。?
　　超临界机组是指主蒸汽压力大于水的临界压力（22.12?MPa）的机组。习惯上又将超临界机组分为2个层次：① 常规超临界参数机组，其主蒸汽压力一般为24?MPa左右,主蒸汽和再热蒸汽温度为540～560℃；② 高效超临界机组，通常也称为超超临界机组或高参数超临界机组，其主蒸汽压力为25～35?MPa及以上，主蒸汽和再热蒸汽温度为580 ℃及以上。理论和实践证明常规超临界机组的效率可比亚临界机组高2%左右，而对于高效超临界机组，其效率可比常规超临界机组再提高4%左右。?

1　国外超临界机组的发展状况与计划?

1.1　发展现状?
　　大型超临界机组自20世纪50年代在美国和德国开始投入商业运行以来，随着冶金工业技术的发展，提供了发电设备用的碳素体钢、奥氏体钢及超合金钢。到今天超临界机组已大量投运，并取得了良好的运行业绩。近十几年来，发达国家积极开发应用高效超临界参数发电机组。美国（169台）和前苏联（200多台）是超临界机组最多的国家，而发展超超临界技术领先的国家主要是日本、德国和丹麦。?
　　德国是发展超超临界技术最早的国家之一，在早期追求高参数，但后来蒸汽参数降低并长期稳定在25 MPa/545 ℃/545 ℃的水平上，其后蒸汽参数逐步提高。2003年投产的Niederaussen电厂参数为965MW26?MPa/580 ℃/600 ℃，设计热效率为44.5%。日本因能源短缺，燃料主要依赖进口，因此采用超临界发电机组（占总装机容量的60%以上）。1989年和1990年，日本的川越（Kawagoe）电厂先后投运两台参数为700?MW31?MPa/566 ℃/566 ℃/566 ℃。这是日本发展超超临界发电技术的标志性机组。近年来一批百万千瓦级超超临界发电机组相继投入运行，除达到很高可靠性外，其循环效率可达到45%左右。丹麦亦十分重视高参数超临界机组的发展，在提高机组蒸汽参数的同时利用低温海水冷却大幅提高机组效率。1998年投运的ordjylland 电厂其机组参数为400?MW28.5?MPa/580 ℃/580 ℃/580 ℃，机组效率高达47%。2001年投运的AVV2电厂一台超超临界机组，其机组效率高达49%，这是目前世界上超超临界机组中运行效率最高的机组。?
　　从各国的发展来看，自20世纪90年代初开始发展超超临界机组，到90年代末期其蒸汽温度基本都提高到了580～600 ℃，并且都有相应的电厂成功地投入了商业运行。值得注意的是国外超超临界发电机组许多建在海边，利用低温海水冷却，使机组循环效率进一步提高。?
1.2　发展计划?
　　欧盟为了发展超超临界发电技术先后制定了若干研究计划，正在执行的Thermie计划（先进的700 ℃燃煤电厂）（1998～2014），计划建设参数为37.5?MPa/700 ℃/720 ℃/720 ℃的超超临界机组，主要目标是：① 使电厂的净效率由47%提高到55%（对于低的海水冷却水温度）或52%左右（对于内陆地区和冷却塔）；② 降低燃煤电站的造价。日本进行了目标分别为31.4?MPa/593 ℃/593 ℃/593 ℃、31?MPa/630 ℃/630 ℃和34.3?MPa/649 ℃/593 ℃/593 ℃的超超临界机组研发计划。力争将发电机组设计效率提高到45%以上。美国也正在组织和支持一项发展更高参数超超临界发电机组的研究项目—“760 ℃”计划，目标是研制适合蒸汽参数为38.5?MPa/760 ℃的新合金材料，将超超临界机组的主蒸汽温度提高到760 ℃的水平，从而大大提高超超临界机组的效率。俄罗斯也设计了新一代的超超临界机组，蒸汽参数为30～32?MPa/580～600 ℃/580～600 ℃，预计电站的效率可达44%～46%。可见上述各国都将高参数超超临界发电机组作为今后的发展方向。?

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