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1、超临界机组发展概况超临界机组发展概况国外发展国外发展超超临界机组的概况超超临界机组的概况 n19571957年在美国投运第一台试验性超超临年在美国投运第一台试验性超超临界界125MW125MW机组（机组（31MPa31MPa，621/566/538621/566/538）,1959,1959年在美国投运第年在美国投运第二台超超临界二台超超临界325MW325MW机组（机组（34.4 34.4 MPaMPa,649/566/566649/566/566）。）。单机容量最大为单机容量最大为1300MW1300MW。n19531953年前苏联首期年前苏联首期5 5台超临界台超临界300MW300MW
2、机组机组投运；投运；19671967年和年和19681968年相继投运年相继投运500MW500MW和和800MW800MW机组机组 ，19811981年单轴年单轴1200MW1200MW投运。投运。n日本、德国和丹麦相继于日本、德国和丹麦相继于7070和和9090年代迅年代迅速发展超（超）临界机组速发展超（超）临界机组,已成为当今世已成为当今世界发展超超临界发电技术领先的国家。界发展超超临界发电技术领先的国家。时时 间间压力（压力（bar)温度（温度（）耐高温钢材耐高温钢材7080年代年代亚、超临界亚、超临界540560 Mo或或Cr-Mo90年代初年代初250560X20CrMoV121或
3、或T2290年代末期年代末期275290580600P91/T91(9Cr1Mo)20002005300 310600P92/T92(CrMoW)2005 2010320 350610 630T/P122(CrMoWCuNb)2005 2010350 400650 奥氏体钢奥氏体钢中合金马氏体新钢种中合金马氏体新钢种超（超）临界机组的主要运行参数变迁超（超）临界机组的主要运行参数变迁国外国外超超临界机组发展中的主要问题超超临界机组发展中的主要问题 蒸汽参数的选择与金属材料发展的匹配蒸汽参数的选择与金属材料发展的匹配 50年代年代：1949年原苏联年原苏联 29.4MPa,600,12t/h;,
4、12t/h;1956 1956年德国年德国 34MPa,610/570/570,88MW ;34MPa,610/570/570,88MW ;1957 1957年美国年美国 31MPa,621/566/538,125MW;31MPa,621/566/538,125MW;1959 1959年美国年美国 34.334.3，649/566/566,325MW 649/566/566,325MW 6060年代年代：降为降为24MPa,538-566 24MPa,538-566。当时生产的奥氏体纲热膨胀系数大、导热系数低、抗应当时生产的奥氏体纲热膨胀系数大、导热系数低、抗应力腐蚀差及加工能力差等，其零部件
5、高温腐蚀、焊接不良、力腐蚀差及加工能力差等，其零部件高温腐蚀、焊接不良、疲劳裂纹、高压转子热裂纹等。疲劳裂纹、高压转子热裂纹等。设计、制造质量问题较多；设计、制造质量问题较多；超临界参数下超临界参数下300MW300MW机组容量较小，汽轮机效率低；锅炉不机组容量较小，汽轮机效率低；锅炉不能变压运行，负荷适应性和灵活性差能变压运行，负荷适应性和灵活性差 。8080年代年代：新型铁素体耐钢热开发应用和改进奥氏：新型铁素体耐钢热开发应用和改进奥氏体纲，及环保的日趋严格。体纲，及环保的日趋严格。9090年代：年代：末期蒸汽温度提高到末期蒸汽温度提高到580580600,600,相应相应的电厂成功投入了
6、商业运行。的电厂成功投入了商业运行。现在现在：新型铁素体：新型铁素体-马氏体耐钢热（马氏体耐钢热（6-12%Cr6-12%Cr）开开发应用发应用未来的未来的5 51010年年：主蒸汽温度可达：主蒸汽温度可达610610630630。今后的今后的10102020年：年：现代化电厂将是现代化电厂将是650650的机组，的机组，运行效率运行效率50%50%左右。那时的上限温度预计为左右。那时的上限温度预计为700700，效率，效率525255%55%。超临界机组概况超临界机组概况国国家家美美国国前苏联前苏联日日本本首台机组首台机组1957年年125MW31.03MPa621/565/538总容量：世
7、界第一，总容量：世界第一，1982年年166台台112898MW主力机组主力机组500800MW参数：参数：24MPa,538/538为主为主蒸气参数最高：费城电力公司艾迪斯顿蒸气参数最高：费城电力公司艾迪斯顿电厂电厂NO.1机机34.4MPa,649/566/566单机容量最大：单机容量最大：91300MW（双轴）双轴）1953年年300MW300MW，几乎全为超临界机组几乎全为超临界机组最大容量机组：最大容量机组：1200MW（单轴）单轴）1989年年222台，占火电装机台，占火电装机50%主力机组主力机组250MW800MW蒸气参数：蒸气参数：25.2MPa,545/5451967年年6
8、00MW1985年年77台，占火电装机台，占火电装机51%蒸气参数：蒸气参数：24.12MPa,538/566复合变压运行复合变压运行450MW，全为超临界机组全为超临界机组概概况况超临界机组概况（续）超临界机组概况（续）国国家家首台机组首台机组12500MW1992年年600MW现在运行与在建各现在运行与在建各1212台。台。(300MW,500MW,600MW(300MW,500MW,600MW，800MW800MW，900MW)900MW)石洞口电厂石洞口电厂 2600MW2600MW南京、营口电厂南京、营口电厂 4300MW4300MW伊敏、盘山电厂伊敏、盘山电厂 4500M4500M
9、绥中电厂绥中电厂 2800MW 2800MW 阜阳电厂阜阳电厂 2600MW2600MW外高桥电厂外高桥电厂 2900MW2900MW王曲电厂王曲电厂 2600MW2600MW陡河电厂陡河电厂 2600MW2600MW沁北电厂沁北电厂 2600MW2600MW（国产化示范）国产化示范）玉环电厂玉环电厂800-1000MW800-1000MW（超超临界机组超超临界机组）概概况况韩韩国国意大利意大利中中国国22600MW我国现运行的超临界机组我国现运行的超临界机组 机机 组组投运年投运年出力出力P主汽主汽t主汽主汽t再热再热备注备注 MWbar石洞口二厂石洞口二厂#1、21991/921991/9
10、2600600242242538538566566ABB-ABB-CE/SULZERCE/SULZER华能南京电厂华能南京电厂#1、219941994300300250250545545545545俄罗斯俄罗斯华能营口电厂华能营口电厂#1、219961996300300250250545545545545俄罗斯俄罗斯绥中电厂绥中电厂#1、220002000800800250250545545545545俄罗斯俄罗斯华能伊敏电厂华能伊敏电厂#1、21998/991998/99500500250250545545545545俄罗斯俄罗斯盘山电厂盘山电厂#1、21995/961995/9650050
11、0250250545545545545俄罗斯俄罗斯蓟县电厂蓟县电厂#1、2500500250250545545545545俄罗斯俄罗斯我国在建的超临界机组我国在建的超临界机组 机机 组组计划投产计划投产年份年份出力出力P主汽主汽t主汽主汽t再热再热备注备注 MWbar河南沁北电厂河南沁北电厂#1、220052005600600242242571571571571国产化依托工程国产化依托工程上海石洞口二厂二期上海石洞口二厂二期900900250250538538538538阿尔斯通阿尔斯通上海外高桥电厂二期上海外高桥电厂二期2003/042003/049009002502505385385605
12、60福建华阳后石电厂福建华阳后石电厂600600254254542542568568日本三菱重工日本三菱重工台山电厂台山电厂#1、2660660国家国家电厂电厂功率功率/MW燃料燃料容量容量t/h参数参数MPa锅炉制造厂锅炉制造厂投运日投运日期期日日本本川越川越700液化天液化天然气然气215031/566/566/566三菱三菱1989.1990三隅三隅1000烟煤烟煤290024.5/600/600三菱三菱1998原町原町1000烟煤烟煤289024.5/600/600BW-日立日立1998七尾大田七尾大田700烟煤烟煤212024.1/593/593石川岛播磨石川岛播磨1998苓北苓北7
13、00烟煤烟煤212024.1/593/593三菱三菱1999桔湾桔湾1050烟煤烟煤/油油300025.0/600/600石川岛播磨石川岛播磨2000敦贺敦贺700烟煤烟煤212024.1/593/593三菱三菱2000碧南碧南1000烟煤烟煤305024.1/593/593石川岛播磨石川岛播磨2001丹丹麦麦Skarbk415天然气天然气97229/582/580/580FLSmilj1997Nordiyland415烟煤烟煤/油油97229/582/580/580FLSmilj1998Avedre400天然气天然气/油油106730.5/582/600FLSmilj2001德国德国Lipp
14、endorf933褐煤褐煤242026.7/554/583Alstom1999NiederauBem1012褐煤褐煤266826.9/580/600Alstom2000美国美国第一台试验性第一台试验性超临界超临界12531MPa621/566/5381957第二台超临界第二台超临界32534.4MPa,649/566/5661956世界上已投运的超超临界电厂世界上已投运的超超临界电厂 从2002年开始，美国能源部开始了一个用于燃煤电厂超临界和超超临界机组的高温高强度合金材料研究项目。主要研究用于燃煤电厂超临界和超超临界机组的高温高强度合金材料。该研究项目的五个主要目标主要目标是:n确定哪些材料
15、影响了燃煤电厂的运行温度和效率:n定义并实现能使锅炉运行于760的合金材料的生产、加工和涂层工艺;n参与ASME的认证过程并积累数据为成为ASME规范批准的合金材料做好基础工作:n确定影响运行温度为871的超超临界机组设计和运行的因素:n与合金材料生产商、设备制造商和电力公司一起确定成本目标并提高合金材料和生产工艺的商业化程度。日本电力(J-Power，原为EPDC)在日本通商产业省支持下，从政府得到50%的补助金，与其它单位共同组织超超临界技术的开发。第一阶段目标是:第一步用铁素体钢达到593C，第二步用奥氏体钢达到649。第二阶段目标是用新型铁素体钢达到630。日本三大设备制造公司对转子、
16、汽缸、法兰、螺栓等主要部件进行了相应参数下的实物中间试验，5OMW功率的中间实验机组己经投运。国内发展超超临界机组的条件和基础国内发展超超临界机组的条件和基础1 国内制造能力国内制造能力n己建设成一支以哈尔滨、上海、东方三大制造集团为主体的、具有相当规模、水平和实力的发电设备制造基地，形成了一支经验丰富、素质较高的科研、设计和制造的队伍，拥有一批制造工艺和装备较先进、生产厂房条件好的制造企业，尤其通过对300MW、600MW亚临界火电机组的技术引进和消化吸收、国产化研制和优化设计，同时相关制造企业进行了大规模的技术改造，目前已形成了自主设计、制造15000MW/年大机组的生产能力。n我国300
17、MW、600MW亚临界机组产品水平和制造企业的装备水平已与世界先进水平相接近，现配300MW、600MW亚临界机组的大型锻件(汽轮机转子、发电机转子）、大型铸件(汽缸)基本上可以做到由国内供给。n在耐热钢研发和生产方面，我国对电站用钢研究很少，目前发电设备用钢的30%需要从国际上采购。即国内的耐热钢研发和生产尚不能满足发展超超临界机组的需求，其水平远远落后于电力工业的发展和需要。目前从国际市场采购先进和成熟的材料是发展我国超超临界发电技术最现实的途径。但为了保证设备部件的制造加工性能以及考虑到机组安全运行和维护的需要，还应当对材料的工艺性能和服役性能(蠕变、疲劳、腐蚀、氧化性能等)开展相关的试
18、验和研究工作。从制造百万千瓦级超超临界机组的制造装备上看，我国三大发电设备制造企业已接近世界先进水平，对于制造超临界、超超临界机组来说还需要进行一些工艺技术攻关和添置部分专用设备。如锅炉对采用的热强度高、抗高温腐蚀的600等级材料(如9%一12%Cr钢)的焊接、异种钢的焊接；汽轮机对与高温有关的涂层和特大型铁合金叶片加工等。可以说，通过国家的技术攻关项目的支持和实施，我国就将基本具备制造超超临界机组的能力。2 2 国内科研开发能力国内科研开发能力 我国超临界技术研究工作起步较早，但对超临界技术的科研开发的深度和资金投入与工业发达国家相比差距较大。一些研究机构和高等院校一直在从事超临界机组的台架
19、试验和小型工业装置的试验，也进行过多次的600MW超临界机组方案设计，由于技术基础工作还做得不扎实和制造厂还不具备充足的条件，一直末能进入工程实施。n首先通过对亚临界300MW、600MW机组引进技术的消化吸收、优化和创新，比较扎实地掌握了最新的大机组设计方法，为自主开发大容量超临界、超超临界机组奠定了良好的基础；n其次，引进了一批超临界机组设备，同时带进了一些设计制造技术，基本掌握了超临界机组的电厂设计、安装调试和运行维修技术；n第三，加强了中外制造企业的技术合作，充分利用国外已开发的技术成果，实现了跨越式发展；n第四，国家加大了对制造厂的投入，更新了一批关键性设备。在超临界机组的设计、制造方面已打下了一定的基础，但在超超临界机组的设计和开发能力上仍有一定的差距。3 3 我国发展超超临界机组的技术路线我国发展超超临界机组的技术路线 根据我国的现实情况，实现超临界、超超临界机组设备制造国产化，要在充分利用国际上已有的先进和成熟技术的基础上，通过依托工程引进国外技术，并对引进技术进行研究、消化、吸收；同时加强国内技术攻关的力度，并把攻关的重点放在一些关键部件、关键技术的研究和开发上；逐步形成我国自已特色的、具有自主知识产权的超超临界成套设计制造技术，使我国电力工业的总体水平有一个跨越性的发展。