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1、超超临界1000MW机组技术讲座水的临界状态参数为22.115MPa，374.15℃，在水的参数达到该临界点时，汽化会在一瞬间完成，即在临界点时，在饱和水和饱和蒸汽之间不再有汽、水共存的二相区存在，二者参数不再有分别。当机组参数高于这一临界状态参数时，通常称其为超临界参数机组。而在我国通常把主蒸汽压力大于27Mpa或者蒸汽温度大于580℃的机组成为超超临界参数机组。而汽、水在过临界点不再有汽、水共存的二相区存在，也就决定了超临界或超超临界机组所配备的锅炉必须是直流炉。一、国外超超临界机组的发展1.1超临界机组概述在一定范围内,新蒸汽温度或再热蒸汽温度每提高10℃,
2、机组的热耗就可下降0.25-0.3%。常规亚临界循环的典型参数为16.7MPa/538/538℃,发电效率约为38-39%。当汽机进口蒸汽参数超过水临界状态点的参数,即压力为22.115MPa,374.15℃,统称为超临界机组。在70-80年代,一般超临界循环典型的参数为24.1MPa、538/538℃,或24.1MPa、538/566℃,对应的发电效率约为41-42%。超超临界参数实际上是在超临界参数的基础上向更高压力和温度提高的过程。各国、甚至各公司对超超临界参数的开始点定义也有所不同,例如:日本的定义为压力大于等于25MPa,或温度大于566℃；丹麦定义为压
3、力大于27.5MPa；西门子公司的观点是应从材料的等级来区分超临界和超超临界机组；我国电力百科全书则将超超临界定义为蒸汽参数高于27MPa的机组,这些说法都称为超超临界机组,英文为Ultrasupercritical(USC)。1.2超临界机组的发展历史超超临界技术的发展至今已有40多年的历史,其间超超临界机组热力参数经历了高-低-高的演变过程。在超超临界技术的发展初期,蒸汽参数取得比较高,超过了当时的材料技术发展水平,致使超超临界机组的可用率和可靠性都较低,热力参数一度被降低到超临界水平。九十年代以来,由于环保及节约能源的需要,超超临界机组又进入了新一轮的发展时
4、期。世界上超超临界火电技术几十年的发展过程可划分为三个阶段:第一阶段,以美国GE和西屋公司为代表的超超临界参数发展起始阶段(50-70年代)。西屋公司于1959年首台制造的超超临界机组的容量为310MW,进汽压力为34.5MPa,进汽温度达到649℃,该机组目前仍在运行。当时有5台投运的超超临界机组温度达到593℃,11台机组为二次中间再热。由于机组可靠性的问题,在经历了初期超超临界参数后,从60年代后期开始至70年代,美国超临界机组大规模发展时期所采用的参数均降低到常规超临界参数:压力24.1MPa,温度538℃/566℃。直至80年代,美国超临界机组的参数始终
5、稳定在这个水平。这个时期,美国的超临界机组总数达到170余台。第二阶段,从80年代起的超临界机组优化及新技术发展阶段。从70年代起,美国GE及西屋公司分别将超临界技术转让给日本(GE向东芝、日立,西屋向三菱)和欧洲。经过不断完善,美国常规超临界机组的可靠性问题得到解决,到1985年,美国超临界机组的运行可靠性己达到亚临界相同的水平。从80年代起,GE和西屋公司对己投运的170台机组进行了大规模的优化及改造。通过改造,形成了一批经过验证的新设计方法、新结构,大大提高了机组的经济性、可靠性、运行灵活性。与此同时,GE及西屋又将这些新的先进技术与日本日立、东芝、三菱联合
6、进行了一系列超超临界机组的开发设计,使超超临界技术的发展进入了一个新的阶段。第三阶段,90年代新一轮超超临界参数的发展阶段。从90年代开始,以日本、欧洲(西门子、前ABB〉为中心,超超临界火电机组又进入了新一轮的发展阶段。在保证机组高可靠性、高可用率条件下采用更高的温度、更高的压力是目前发展阶段的主要特点。按压力温度和功率的不同,可将这个阶段超超临界机组的发展分为三个层次:(1)压力在25MPa左右,采用高温参数。高温、高强度材料的成功应用使投入商业运行一系列超超临界机组的温度参数不断提高,近期欧洲及日本新订购机组,不论功率大小(375MW~1050MW),进汽温
7、度均提高到580℃~600℃。新投运最大功率的高效超临界机组为日本三菱公司2000年投运的双轴(全/半速)1050MW机组,其参数达到25MPa/600℃/610℃。(2)在采用高温的同时,压力也提高到27MPa以上,如按3.445MPa为一档,超超临界压力有27.6MPa、31MPa、34.5MPa。压力参数不仅涉及有关部件的材料及强度结构设计，而且由于汽轮机排汽湿度的原因,为保证机组的正常运行,当压力提高到某一数值,必须采用更高的再热温度(如在31MPa下,温度应在600℃以上)或二次中间再热循环。在目前参数下,二次再热热效率得益1.3~15%左右,而投资将增
8、加10~1
