浙江泰邦電器有限公司

3我國發(fā)展超超臨界機(jī)組的技術(shù)路線
2000年開始，原國家電力公司啟動(dòng)了超超臨界發(fā)電技術(shù)可行性的研究工作。2002年該研究獲得國家科技部支持，列入“十五”863研究計(jì)劃。該項(xiàng)目由國內(nèi)制造企業(yè)、電力公司以及科研院所等19個(gè)單位組成的課題組，圍繞我國開展超超臨界機(jī)組的應(yīng)用技術(shù)問題開展專題研究，分為5個(gè)子課題，其中子課題一為“超超臨界機(jī)組的技術(shù)選型研究”；子課題二為“超超臨界鍋爐關(guān)鍵技術(shù)研究”；子課題三為“超超臨界汽輪機(jī)關(guān)鍵技術(shù)研究”；子課題四為“大型燃煤電站煙氣凈化技術(shù)研究”；子課題五為“超超臨界機(jī)組電站設(shè)計(jì)與運(yùn)行技術(shù)研究”。
2003年11月7日，子課題一通過國家科技部組織的專家驗(yàn)收。該子課題全面、深入地調(diào)研了國外超超臨界燃煤機(jī)組的現(xiàn)狀和技術(shù)發(fā)展趨勢，并根據(jù)我國的具體國情，全面分析了超超臨界機(jī)組用鋼的現(xiàn)狀，在選用國際成熟的耐熱鋼材的前提下，分析研究了有關(guān)超超臨界參數(shù)、機(jī)組容量、機(jī)組的結(jié)構(gòu)型式、熱力系統(tǒng)、重要輔機(jī)配套、機(jī)爐參數(shù)匹配及機(jī)組運(yùn)行性能等問題。明確提出了我國近期發(fā)展超超臨界機(jī)組的有關(guān)技術(shù)選型結(jié)論，提出了煙氣凈化技術(shù)的選型建議。研究結(jié)論既考慮了國際上超超臨界機(jī)組發(fā)展的先進(jìn)成熟水平，又充分考慮了我國當(dāng)前設(shè)計(jì)和制造企業(yè)通過與國外合作迅速實(shí)現(xiàn)本地化的可能性。
在此研究過程中，在通過國際市場采購已商業(yè)化的耐熱金屬材料的條件下，用科學(xué)抽象的典型化、層次化方法，從技術(shù)可行性、設(shè)計(jì)制造模式、業(yè)績和與國外合作、經(jīng)濟(jì)性分析四個(gè)重要方面分析，抓住本質(zhì)，對(duì)繁多因素進(jìn)行歸類、分層處理，得到如下技術(shù)選型論證的結(jié)論：
1、我國發(fā)展超超臨界機(jī)組的技術(shù)參數(shù)
蒸汽參數(shù)25MPa/600℃/600℃（發(fā)電效率約44.63，發(fā)電煤耗率275g/kWh）；同時(shí)，不排除蒸汽參數(shù)28MPa/600℃/600℃（發(fā)電效率約44.99，發(fā)電煤耗率273g/kWh）的可能，提高壓力后，其熱效率提高約0.4個(gè)百分點(diǎn)，其技術(shù)經(jīng)濟(jì)性根據(jù)實(shí)際工程而定。
2、我國發(fā)展超超臨界機(jī)組的參數(shù)等級(jí)
⑴推薦1000MW容量等級(jí)機(jī)組方案和600MW容量等級(jí)機(jī)組采用超超臨界參數(shù)方案，其中600MW容量等級(jí)超超臨界機(jī)組應(yīng)做為我國電網(wǎng)中的主力機(jī)組。經(jīng)研究分析，為保證機(jī)組的技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理性，超超臨界機(jī)組的單機(jī)容量應(yīng)在350MW以上，超臨界機(jī)組的單機(jī)容量應(yīng)在300MW以上。
⑵1000MW級(jí)超超臨界機(jī)組推薦采用單軸布置。對(duì)常規(guī)背壓（4.9kPa）條件，1000MW級(jí)汽輪機(jī)可采用43～48″（1092.2～1219.2mm）末級(jí)葉片四缸四排汽結(jié)構(gòu)，其排汽損失在設(shè)計(jì)規(guī)范內(nèi)；600MW級(jí)汽輪機(jī)采用～1000mm末級(jí)葉片四缸四排汽結(jié)構(gòu)是合適的，同時(shí)可采用48″末級(jí)長葉片的兩排汽結(jié)構(gòu)。
大型超臨界煤粉鍋爐的整體布置主要采用Π型布置和塔式布置。鍋爐水冷壁型式中的螺旋管圈和垂直管屏二種型式均有運(yùn)行業(yè)績，均是可行的，但在數(shù)量上以前者為多。
⑶采用二次再熱可使機(jī)組的熱效率提高1％～2，但也造成了調(diào)溫方式、受熱面布置、結(jié)構(gòu)等的復(fù)雜性，成本明顯提高。因此，推薦一次再熱。
總的來看，這種技術(shù)選型方案具有創(chuàng)新性和世界先進(jìn)水平。我國超超臨界機(jī)組的推薦參數(shù)25MPa/600℃/600℃是日本目前所采用的方案，壓力比歐洲低，溫度比歐洲高；目前世界上還沒有該參數(shù)的1000MW單軸超超臨界機(jī)組。這個(gè)方案適合我國經(jīng)濟(jì)和電力發(fā)展需要。
28MPa/600℃/600℃參數(shù)超超臨界機(jī)組方案的技術(shù)水平略高于25MPa/600℃/600℃參數(shù)方案，但仍屬同一等級(jí)的。這個(gè)方案采用的壓力比目前日本高、溫度比目前歐洲高，該參數(shù)與1000MW級(jí)容量的組合方案具有世界先進(jìn)水平。
按照上述技術(shù)路線，哈爾濱、上海、東方等三大動(dòng)力設(shè)備廠與日立、三菱、東芝、西門子、阿爾斯通等公司進(jìn)行了技術(shù)引進(jìn)工作。
子課題二、三的研究針對(duì)已確定的機(jī)組選型參數(shù)，以制造企業(yè)為中心開展鍋爐、汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)和重要輔機(jī)的研究工作。哈爾濱鍋爐廠負(fù)責(zé)組織三家鍋爐廠、研究單位，重點(diǎn)研究水冷壁水動(dòng)力工況和奧氏體鋼的加工和焊接工藝，提出超超臨界鍋爐的方案和設(shè)計(jì)軟件。東方汽輪機(jī)廠負(fù)責(zé)組織三家汽輪機(jī)廠、研究單位重點(diǎn)研究高溫、高壓部件動(dòng)葉材料、汽輪機(jī)總體結(jié)構(gòu)及可靠性、高溫材料冷、熱加工工藝和末級(jí)長葉片技術(shù)，提出超超臨界汽輪機(jī)的方案和設(shè)計(jì)軟件。子課題四由國家電站燃燒技術(shù)中心正在研究大機(jī)組的脫硝技術(shù)，為今后自主發(fā)展煙氣脫硝技術(shù)作好準(zhǔn)備。子課題五由華能國際電力公司正組織西安熱工院和華東電力設(shè)計(jì)院研究超超臨界運(yùn)行和設(shè)計(jì)技術(shù)。這些技術(shù)將為建設(shè)國產(chǎn)超超臨界機(jī)組提供具體的方案。
4超超臨界發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用前景
根據(jù)我國現(xiàn)實(shí)及未來可能的資源條件和各種能源技術(shù)發(fā)展水平及其經(jīng)濟(jì)性，燃煤發(fā)電仍然在電力結(jié)構(gòu)中占據(jù)不可替代的地位。大力發(fā)展先進(jìn)、高效、清潔的燃煤發(fā)電技術(shù)是電力工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要手段。最近國家發(fā)改委明確要求，在缺乏煤炭資源的東部沿海地區(qū)，優(yōu)先規(guī)劃建設(shè)發(fā)電煤耗不高于275克標(biāo)準(zhǔn)煤/千瓦時(shí)的燃煤電站，這是超超臨界機(jī)組的發(fā)展政策要求。因此，超超臨界機(jī)組將會(huì)在東部得到快速發(fā)展。
今年煤炭價(jià)格大幅度上漲，從長遠(yuǎn)看，煤炭價(jià)格將會(huì)持續(xù)上漲。就目前的煤價(jià)水平，在坑口建設(shè)的超超臨界機(jī)組的電價(jià)已經(jīng)低于亞臨界機(jī)組的電價(jià)，隨著煤價(jià)上漲，超超臨界機(jī)組將會(huì)更加經(jīng)濟(jì)。隨著國家建設(shè)大型坑口煤電基地戰(zhàn)略的實(shí)施，坑口地區(qū)的電廠裝機(jī)規(guī)模會(huì)迅速增加，需要超超臨界機(jī)組提高煤炭利用效率、減少排放。
隨著超臨界火電機(jī)組的國產(chǎn)化，我國在今后新增的火電裝機(jī)結(jié)構(gòu)中必將大力發(fā)展超臨界和超超臨界機(jī)組。根據(jù)現(xiàn)已完成的研究結(jié)果表明：今后電網(wǎng)新增超臨界與超超臨界機(jī)組的需求和數(shù)量都將大幅度增加。其中超超臨界機(jī)組由于與超臨界機(jī)組相比效率將有較大幅度的提高，從而具有更高的競爭優(yōu)勢。預(yù)計(jì)2020年超超臨界機(jī)組在燃煤機(jī)組裝機(jī)總量中達(dá)到25以上。
因此，加快建設(shè)和發(fā)展超超臨界火電機(jī)組是解決電力短缺、能源利用率低和環(huán)境污染嚴(yán)重的最現(xiàn)實(shí)、最有效的途徑。超超臨界發(fā)電技術(shù)是我國電力工業(yè)升級(jí)換代，縮小與發(fā)達(dá)國家技術(shù)與裝備差距的新一代技術(shù)，在未來20~30年是我國電力工業(yè)裝機(jī)主要技術(shù)。超超臨界火電技術(shù)的發(fā)展，還將帶動(dòng)制造工業(yè)、材料工業(yè)、環(huán)保工業(yè)及其它相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，創(chuàng)造新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)，是電力工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略選擇。