超超临界燃煤发电技术研究(二)

从2000年开始，原国家电力公司开始了超超临界发电技术的可行性研究。2002年，该研究得到科技部支持，列入“十五”863研究计划。本项目由19单位组成，包括国内制造企业、电力公司和科研院所。分为五个子课题，其中第一个子课题为“超超临界机组技术选型研究”；子课题2为“超超临界锅炉关键技术研究”；子课题3为“超超临界汽轮机关键技术研究”；子课题4为“大型燃煤电站烟气净化技术研究”；子课题5为“超超临界机组电站设计与运行技术研究”。

2003年6月7日，165438+子项目1通过了科技部组织的专家验收。该子项目全面深入地调研了国外超超临界燃煤机组的现状和技术发展趋势，并结合我国具体国情全面分析了超超临界机组用钢的现状。在选用国际成熟耐热钢的前提下，对超超临界参数、机组容量、机组结构型式、热力系统、重要辅机匹配、机炉参数匹配、机组运行性能进行了分析研究。明确提出了我国近期开发的超超临界机组技术选型的结论，并提出了烟气净化技术的选型建议。研究结论既考虑了世界超超临界机组发展的先进成熟水平，也充分考虑了设计制造企业通过与国外合作在国内快速国产化的可能性。

在本研究过程中，在通过国际市场购买商品化耐热金属材料的条件下，运用科学抽象的典型化和分层的方法，从技术可行性、设计制造模式、性能、对外合作、经济分析等方面进行分析，把握本质，对各种因素进行分类分层，得出以下技术选型论证结论:

1.我国发展超超临界机组的技术参数

蒸汽参数为25MPa/600℃/600℃(发电效率约为44.63%，发电煤耗率为275g/kWh)；同时不排除蒸汽参数为28MPa/600℃/600℃(发电效率约为44.99%，发电煤耗率为273g/kWh)的可能性。提高压力后，其热效率提高约0.4个百分点，其技术经济性取决于实际工程。

2.我国超超临界机组参数等级

⑴推荐1000MW容量等级机组和600MW容量等级机组采用超超临界参数方案，其中600MW容量等级超超临界机组应是我国电网的主体机组。通过研究分析，为保证机组的技术经济合理性，超超临界机组单机容量应在350MW以上，超临界机组单机容量应在300MW以上。

⑵1000 MW超超临界机组推荐单轴布置。1000MW汽轮机在常规背压(4.9kPa)条件下，末级可采用43 ~ 48 ″( 1092.2 ~ 1219.2mm)四缸四排汽结构，排汽损失在设计规范范围内。600MW汽轮机宜采用~ ~1000mm末级叶片、四缸四排汽管结构，同时可采用48”末级长叶片两排汽结构。

大型超临界煤粉锅炉总体布置主要采用π型布置和塔式布置。螺旋盘管和垂直管屏这两种锅炉水冷壁都有运行性能，都是可行的，但数量比前者多。

⑶采用二次再热可提高机组热效率1% ~ 2%，但也导致调温方式、受热面布置和结构复杂，成本明显增加。所以建议再加热一次。

总的来说，这种技术选择方案在国际上是创新和先进的。我国超超临界机组推荐参数为25MPa/600℃/600℃，日本目前采用，压力比欧洲低，温度比欧洲高。目前世界上还没有该参数的1000MW单轴超超临界机组。该方案适合中国的经济和电力发展。

28MPa/600℃/600℃参数超超临界机组方案的技术水平略高于25MPa/600℃/600℃参数方案，但仍属于同一水平。该方案采用的压力和温度高于目前日本和欧洲的水平，该参数与1000MW容量的组合方案达到了世界先进水平。

按照上述技术路线，哈尔滨、上海、东方等三家电力设备厂先后向日立、三菱、东芝、西门子、阿尔斯通等公司引进技术。

子课题2和3的研究重点是以制造企业为中心的锅炉、汽轮机、发电机和重要辅机。哈尔滨锅炉厂负责组织三个锅炉厂和科研单位，重点研究水冷壁水动力条件和奥氏体钢加工焊接技术，提出超超临界锅炉的方案和设计软件。东方汽轮机厂负责组织三家汽轮机厂和科研单位，重点研究高温高压部件、汽轮机整体结构和可靠性、高温材料冷热加工技术和末级长叶片技术，提出超超临界汽轮机方案和设计软件。子项目4:国家电厂燃烧技术中心正在研究大机组脱硝技术，为将来自主开发烟气脱硝技术做准备。子项目5:华能国际电力公司正在组织Xi安热工研究院和华东电力设计院研究超超临界运行和设计技术。这些技术将为国产超超临界机组的建设提供具体的解决方案。

超超临界发电技术的应用前景

根据中国的现实和未来可能的资源条件、各种能源技术及其经济的发展水平，燃煤发电在电力结构中仍占有不可替代的地位。大力发展先进、高效、清洁的燃煤发电技术是电力工业可持续发展的重要手段。近日，国家发改委明确要求，在煤炭资源缺乏的东部沿海地区，优先规划建设煤耗不高于275g标准煤/千瓦时的燃煤电站，这是超超临界机组的发展政策要求。因此，超超临界机组将在东方迅速发展。

今年煤价大幅上涨，长期来看，煤价还会继续上涨。就目前的煤价水平而言，坑口建设的超超临界机组的电价低于亚临界机组。随着煤价的上涨，超超临界机组会更经济。随着国家建设坑口大型煤电基地战略的实施，坑口地区电厂装机规模将快速增加，需要超超临界机组提高煤炭利用效率，减少排放。(注册安全工程师，考试大学)

随着超临界火电机组的国产化，未来我国将在新增火电安装结构中大力发展超临界和超超临界机组。根据已完成的研究成果，未来电网中新建超临界和超超临界机组的需求和数量将大幅增加。其中，超超临界机组由于其效率相对于超临界机组会有很大提高，因此会有更高的竞争优势。预计2020年超超临界机组将占燃煤机组总装机容量的25%以上。

因此，加快超超临界火电机组的建设和发展，是解决电力短缺、能源利用率低、环境污染严重的最现实、最有效的途径。超超临界发电技术是提升我国电力工业、缩小与发达国家技术装备差距的新一代技术。它将是未来20至30年中国电力行业的主要安装技术。超超临界火电技术的发展还将促进制造业、材料工业、环保工业等相关产业的发展，创造新的经济增长点，是电力工业可持续发展的战略选择。