发展超超临界发电机组若干技术问题探讨论文

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1、发展超超临界发电机组若干技术问题探讨论文摘要：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.freelie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

2、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30～3

3、2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。2国内超临界机组的发展状况目前我国的发电机组已进入大容量、高参数的发展阶段，近10多年来已从国外引进了7800Mo(SA213T11)、2.25Cr-1Mo(SA213T22/P22)、1Cr-Mo-V(12Cr1MoV)以及9％～12％Cr系的Cr-Mo与Cr-Mo-V钢等，其允许主汽温为538～566℃。（2）改良型9％～12％铁素体－马氏体钢。包括9Cr-1Mo（SA335，T91/P91）、NF616、HCM12A、TB9、T

4、B12等，一般用于566～593℃的蒸汽温度范围。其允许主汽温为610℃，30MPa再热汽温625℃；使用壁温：锅炉625～650℃，汽机600～620℃。（3）新型奥氏体耐热钢。包括：18Cr-8Ni系，如SA213TP304H、TP347H、TP347HFG、Super304H、TempaloyA-1等；20-25Cr系，如HR3C、NF709、TempaloyA-3等。这些材料的使用壁温达650～750℃，可用于汽温高达600℃的过热器与再热器管束，具有足够的蠕变断裂强度和很好的抗高温腐蚀性能。正是由于上述低铬耐热钢和改良型9％～12％Cr铁素体型钢的研制及使用成功，促

5、进和保证了超超临界机组的发展，并降低了超超临界机组的造价，在经济上具备竞争力。目前，这些新型钢已在欧洲和日本的电厂推广应用，主蒸汽温度最高达610℃。国外的成功运行经验为我国设计制造超超临界发电机组打下良好基础，但材料的若干技术问题还须进一步研究：在所选蒸汽参数下，锅炉、汽轮机各部件所选用材料、壁厚、用材量、造价分析，运行性能及技术经济分析；还应验证新材料的持久强度、蠕变强度、断裂韧性、低周疲劳特性、设计应用安全系数，热应力寿命损耗特性、工艺性等。3.2蒸汽参数机组的蒸汽参数是决定机组热效率，提高热经济性的重要因素。提高蒸汽参数（蒸汽的初始压力和温度）、采用再热系统、增加再

6、热次数，都是提高机组效率的有效方法。根据工程热力学原理，工质参数提高必然使得机组的热效率提高，这主要是改善热力循环系统所致。从研究成果可知，主蒸汽温度每提高10℃，热效率值可提高约0.28%；再热蒸汽温度每提高10℃，热效率可提高约0.18%。对于一次中间再热的超临界参数以上的发电机组，工质压力每提高1MPa，热效率大约可提高0.2%。因此，在同比条件下（均为一次再热），主蒸汽压力从25MPa升至31MPa，机组热效率相对只提高约1%，只有单纯将温度从566℃/566℃提高至600℃/600℃时热效率提高的一半。部分专家的分析意见认为，我国目前超超临界机组的主汽压力应取

7、在世界先进水平28～31MPa的下限，这主要是考虑到提高设备的可靠性。根据早期超超临界机组的运行情况看，机组事故的产生多是由于高压段参数所引起。另一个考虑就是降低设备的造价。主汽参数的选择对造价影响非常大，特别是在锅炉受热面和汽轮机高压缸。但对于主汽压力25MPa的情况来说，采用25MPa/600℃/600℃与相同容量常规超临界24.2MPa/566℃/566℃机组相比，除部分材料及图纸需要更改外，大部分图纸可以通用，技术继承性较好。从近年来国际上超超临界发电机组参数发展