国际700℃燃煤超超临界发电技术研发进展
超超临界( USC) 燃煤机组
～0. 29
4 428 (2003 年核定价) 4 835 (2000 年核定价)
～0. 35
5 564 (1999 年编制价) 6 371 (1999 年编制价)
第 25 卷嘉兴电厂 5 、ຫໍສະໝຸດ 号机 2005 (计划) 600
16. 67/ 537/ 537 4. 9 7 739 93. 68 42. 27 基准
我国自 20 世纪 80 年代引进了 300～600 MW 亚
临界机组设计制造技术以来 ,到 2003 年底累计投产 300 MW 级机组 218 台 ,600 MW 机组 12 台 ,已为发 展更高参数 、更大容量机组作好技术储备 。投产机 组的良好表现 ,也使使用方提高了对国产机组质量 的信任 。
USC 机组的设备采购 ,采取国内制造厂投标 ,国 外有业绩的制造厂提供技术支持 。对于国内当前还 不能制造或质量不能过关的部件或材料 ,则从国外 进口 ,以保证整套设备的质量 。通过若干台套的合 作生产 ,逐步掌握全套技术 ,提高本地化产品率 。
USC 机组电厂设计 , 已有外高桥二期 900 MW 机组可供借鉴 。其系统设计与常规的 SC 机组基本 相同 ,主要特点是采用滑压运行 ,内置式起动分离 器 ,低负荷再循环系统 。与 20 世纪 80 年代美国 SC 机组的定压运行方式相比 ,减少了起动阀的磨损 ,降 低了变工况时机组的温差热应力 ,缩短起动时间 ,提 高负荷变化速率 ,降低了最低稳燃负荷率 。优化蒸 汽循环 ,采用高于再热点的给水加热器 ( HARP) ,以 提高循环效率 。采用加氧的炉水处理 (OWT) 方式 , 与过去的全挥发炉水处理 (AVT) 方式相比 ,减少了 水冷壁管内结垢 ,减少酸洗次数 。采取以上措施后 , 现代的 SC 和 USC 机组的可用率 ,已与亚临界机组基 本持平 。
700℃超超临界燃煤发电机组发展情况概述
700℃超超临界燃煤发电机组发展情况概述（一）目前，在整个电网中，燃煤火力发电占70%左右，电力工业以燃煤发电为主的格局在很长一段时期内难以改变。
但是，燃煤发电在创造优质清洁电力的同时，又产生大量的排放污染。
为实现2008年G8（八国首脑高峰会议）确定的2050年CO2排放降低50%的目标，提高效率和降低排放的发电技术成为欧盟、日本和美国重点关注的领域。
洁净燃煤发电技有几种方法，如整体煤气化联合循环（IGCC）、增压流化床联合循环（PFBC）及超超临界技术（USC）。
目前，超超临界燃煤发电技术比较容易实现大规模产业化。
超超临界燃煤发电技术经过几十年的发展，目前已经是世界上先进、成熟达到商业化规模应用的洁净煤发电技术，在不少国家推广应用并取得了显著的节能和改善环境的效果。
据统计，目前全世界已投入运行的超临界及以上参数的发电机组大约有600余台，其中美国约有170台，日本和欧洲各约60台，俄罗斯及原东欧国家280余台。
目前发展700℃超超临界发电技术领先的国家主要是欧盟、日本和美国等。
700℃超超临界机组作为超超临界机组未来发展方向，本文对其发展情况进行概述，供参考。
一、概念燃煤发电机组是将煤燃烧产生的热能通过发电动力装置（电厂锅炉、汽轮机和发电机及其辅助装置等）转换成电能。
燃煤发电机组主要由燃烧系统（以锅炉为核心）、汽水系统（主要由各类泵、给水加热器、凝汽器、管道、水冷壁等组成）、发电系统（汽轮机、汽轮发电机）和控制系统等组成。
燃烧系统和汽水系统产生高温高压蒸汽，发电系统实现由热能、机械能到电能的转变，控制系统保证各系统安全、合理、经济运行。
燃煤发电机组运行过程中，锅炉内工质都是水，水的临界点压力为22.12MPa，温度374.15℃；在这个压力和温度时，水和蒸汽的密度是相同的，就叫水的临界点。
超临界机组是指主蒸汽压力大于水的临界压力22.12 MPa的机组，而亚临界机组是指主蒸汽压力低于这个临界压力的机组，通常出口压力在15.7～19.6 MPa。
700℃超超临界发电技术开发进展概况
Advanced Austenitic Alloys (Super 304H, 347HFG, NF709, etc.)
700
o
Average Temperature for Rupture in 100,000 hours ( C)
25
Stress (ksi)
Minimum Desired Strength at Application Temperature
Source: Saarschmiede
7
1. 欧洲 AD700计划
热挤成型的镍基合金 263管子 （ I.D. 310 x 67 mm）
310 x 67 mm Extrusion by Wyman & Gordon, Livingstone, Scotland
8
1. 欧洲 AD700计划
阀门锻件
Average Temperature for Rupture in 100,000 hours ( F)
500 1100 1200 1300 1400 70 Inconel 740 300 CCA617 Std. 617
o
Nickel-Based Alloys
Haynes 282
50
Stress (MPa)
Ferritic steel
17
1. 欧洲 AD700计划
Thermie 1000 MW DR: IP Turbine 汽轮机中压缸
10 % Cr steel
Ni base alloy
18
1. 欧洲 AD700计划
1.6 示范机组方案
• 蒸汽压力 • 蒸汽温度 • 再热蒸汽温度 35.0 MPa 700 ℃ 720 ℃
700℃超超临界火力发电机组高温压力管道用材研究进展
700℃超超临界火力发电机组高温压力管道用材研究进展赵远;岳庚新【摘要】介绍了美国、日本及欧洲等国家700℃超超临界火力发电机组及压力管道高温用材的开发现状,并对目前国际上700℃超超临界火力发电机组较有竞争力的几种镍基合金候选材料进行了对比分析.结合我国在相关领域的研究情况,分析了目前我国700℃超超临界火力发电机组研究中存在的问题.指出Inconel 740H镍基合金的持久强度和抗腐蚀性能最好,但其焊接接头的高温长时性能研究尚不成熟,电站高温合金材料的选择和研发尚未完全解决,该问题仍将是世界各国的研究重点.%In this article, it introduced 700℃ ultra-supercritical coal-fired power unit of USA, Japan and Europe and other countries, as well as the development status of high temperature pressure pipe material. It also conducted comparative analysis for several competitive nickel-based alloys materials of 700 ℃ ultra-supercritical coal-fired power unit. Combined with research situation in the relevant field, it analyzed the existing problems in 700 ℃ ultra-supercritical coal-fired power unit in China. It pointed that the enduring strength and corrosion resistance of Inconel 740H nickel-based alloy are the best, but the high temperature long time performance research of its welded joint is immature, the selection, research and development of power station high temperature alloy material has not yet been completely solved, the problem will continue to be a research focus in various countries in the world.【期刊名称】《焊管》【年(卷),期】2016(039)009【总页数】5页(P26-29,33)【关键词】管道;700℃超超临界;A-USC;高温合金材料【作者】赵远;岳庚新【作者单位】天津诚信达金属检测技术有限公司, 天津 300384;天津诚信达金属检测技术有限公司, 天津 300384【正文语种】中文【中图分类】TG113.2随着国民经济的迅速发展，社会生活对电力的需求越来越大，而现代科技水平对绿色能源的开发远不能满足日益增长的能源需求。
能源技术革命创新行动计划(2016年~2030)
能源技术革命创新行动计划(2016–2030年）能源是人类生存和文明发展的重要物质基础，我国已成为世界上最大的能源生产国和消费国，能源供应能力显著增强，技术装备水平明显提高。
同时，我们也面临着世界能源格局深度调整、全球应对气候变化行动加速、国家间技术竞争日益激烈、国经济进入新常态、资源环境制约不断强化等挑战。
为积极应对挑战，党中央、国务院审时度势，在中央财经领导小组第六次会议上作出了推动能源消费、供给、技术和体制革命，全方位加强国际合作的战略部署。
党的十八届五中全会进一步明确建设清洁低碳、安全高效的现代能源体系。
科技决定能源的未来，科技创造未来的能源。
能源技术创新在能源革命中起决定性作用，必须摆在能源发展全局的核心位置。
为贯彻落实党的十八届五中全会和中央财经领导小组第六次会议精神，围绕可能产生重大影响的革命性能源技术创新和对建设现代能源体系具有重要支撑作用的技术领域，明确今后一段时期我国能源技术创新的工作重点、主攻方向以及重点创新行动的时间表和路线图，特制订本行动计划。
【一】能源科技的发展形势1）世界能源科技发展趋势：当前，新一轮能源技术革命正在孕育兴起，新的能源科技成果不断涌现，正在并将持续改变世界能源格局：非常规油气勘探开发技术在北美率先取得突破，页岩气和致密油成为油气储量及产量新增长点，海洋油气勘探开发作业水深记录不断取得突破；主要国家均开展了700℃超超临界燃煤发电技术研发工作，整体煤气化联合循环技术、碳捕捉与封存技术、增压富氧燃烧等技术快速发展。
燃气轮机初温和效率进一步提高，H级机组已实现商业化，以氢为燃料的燃气轮机正在快速发展；三代核电技术逐渐成为新建机组主流技术，四代核电技术、小型模块式反应堆、先进核燃料及循环技术研发不断取得突破；风电技术发展将深海、高空风能开发提上日程，太阳能电池组件效率不断提高，光热发电技术开始规模化示，生物质能利用技术多元化发展；电网技术与信息技术融合不断深化，电气设备新材料技术得到广泛应用，部分储能技术已实现商业化应用。
700℃高效超超临界火力发电技术发展的概述
700℃高效超超临界火力发电技术发展的概述徐炯;周一工【摘要】论述了700℃高效超超临界技术的发展状况,700℃高效超超临界技术在高效超超临界火力发电中的应用具有巨大的节能减排效益及市场前景,是极具竞争力的新一代装备.欧洲、日本和美国的高效超超临界计划均已大规模开展,并且取得了丰硕的成果.结合我国的国情,电力行业仍然以燃煤发电为主,并且具有丰富的超超临界机组设计运行经验,这些都使得我国发展高效超超临界技术具有更为重要的战略意义.同时,分析了我国发展700℃超高温技术的瓶颈,提出了合理的发展建议.【期刊名称】《上海电气技术》【年(卷),期】2012(005)002【总页数】5页(P50-54)【关键词】700℃高效超超临界;镍基耐热合金;奥氏体钢【作者】徐炯;周一工【作者单位】上海电气电站集团,上海201199;上海电气电站集团,上海201199【正文语种】中文【中图分类】TK229.2随着全球温室效应的日益加剧以及煤炭等化石燃料的日渐紧缺，如何进一步提高燃煤电站效率，减少二氧化碳（CO2）排放成为全社会越来越关注且亟待解决的问题。
火力发电行业目前面临两方面的压力，一方面市场竞争的加剧需要降低发电成本，提高发电效率；另一方面社会对全球环境问题日益关注，要求电厂降低二氧化硫（SO2）、氮氧化物（NOx）、CO2 等的排放，满足环保要求。
发展洁净煤发电技术是解决这些问题的关键，主要可以通过两个方法得以实现：其一是开发利用新的高效发电技术，如整体煤气化联合循环（Integrated Gasification Combined Cycle，IGCC）发电等；其二是基于常规的发电系统，提高机组的蒸汽参数，使机组达到超超临界（Ultra Supercritical，USC），发展高经济性、高效率的高参数大容量机组，到目前为止超超临界机组在国际上已相当普及。
提高机组参数成为常规燃煤电站增效减排的重要途径，也是燃煤发电技术创新和产业升级换代的主要方向[1]。
能源技术革命创新行动计划(2016–2030年)
能源技术革命创新行动计划(2016–2030年）能源是人类生存和文明发展的重要物质基础，我国已成为世界上最大的能源生产国和消费国，能源供应能力显著增强，技术装备水平明显提高。
同时，我们也面临着世界能源格局深度调整、全球应对气候变化行动加速、国家间技术竞争日益激烈、国内经济进入新常态、资源环境制约不断强化等挑战。
为积极应对挑战，党中央、国务院审时度势，在中央财经领导小组第六次会议上作出了推动能源消费、供给、技术和体制革命，全方位加强国际合作的战略部署。
党的十八届五中全会进一步明确建设清洁低碳、安全高效的现代能源体系。
科技决定能源的未来，科技创造未来的能源。
能源技术创新在能源革命中起决定性作用，必须摆在能源发展全局的核心位置。
为贯彻落实党的十八届五中全会和中央财经领导小组第六次会议精神，围绕可能产生重大影响的革命性能源技术创新和对建设现代能源体系具有重要支撑作用的技术领域，明确今后一段时期我国能源技术创新的工作重点、主攻方向以及重点创新行动的时间表和路线图，特制订本行动计划。
【一】能源科技的发展形势1）世界能源科技发展趋势：当前，新一轮能源技术革命正在孕育兴起，新的能源科技成果不断涌现，正在并将持续改变世界能源格局：非常规油气勘探开发技术在北美率先取得突破，页岩气和致密油成为油气储量及产量新增长点，海洋油气勘探开发作业水深记录不断取得突破；主要国家均开展了700℃超超临界燃煤发电技术研发工作，整体煤气化联合循环技术、碳捕捉与封存技术、增压富氧燃烧等技术快速发展。
燃气轮机初温和效率进一步提高，H级机组已实现商业化，以氢为燃料的燃气轮机正在快速发展；三代核电技术逐渐成为新建机组主流技术，四代核电技术、小型模块式反应堆、先进核燃料及循环技术研发不断取得突破；风电技术发展将深海、高空风能开发提上日程，太阳能电池组件效率不断提高，光热发电技术开始规模化示范，生物质能利用技术多元化发展；电网技术与信息技术融合不断深化，电气设备新材料技术得到广泛应用，部分储能技术已实现商业化应用。
欧洲先进超超临界火电计划(AD 700 project)
JB RISOE 20-05-2003
Emax Initiative
• The background is an expected huge need in Europe to replace plants which are more than 40 years old around 2010. • The goal is to have the AD700 technology ready for commericial plants as early after 2010 as possible.
ADV 700
375bar/700/720/720!C
Inner Diameter = 255 mm
Inner Diameter = 230 mm
Inner Diameter = 175 mm
X20CrMoV121 WT = 58 mm
P91 WT = 60 mm
Super Alloy WT = 42 mm
JB RISOE 20-05-2003
The AD 700 cycle
720°C
350 bar 700°C HP IP LP G
A8
A6 A5 A2
A4
A3
A1
40 mbar ECO 350°C A7
Net Efficiency ! 50-51%
JB RISOE 20-05-2003
Compact Design. Twin Tower Boiler by ALSTOM.
Effects of co-firing
1200 1100 1000
CO2 emission (g/kWh)
10% biom ass
100% coal
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ｐ ｌ ａ ｎ ． Ｇｒ ｅ ａ ｔ ｐ ｒ ｏ ｇ ｒ ｅ ｓ ｓ ｈ ｓ ａ ｂ ｅ ｅ ｎ ａ ｃ ｈ ｉ ｅ ｖ ｅ ｄ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｓ ｔ ｕ ｄ ｙ ｏ ｆ ｈ ｉ ｇ ｈ ｔ ｅ ｍｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ｍａ ｔ ｅ ｉ ｒ ａ ｌ ｓ ｎｄ ａ ｋ ｅ ｙ ｐ ａ ｒ ｔ ｓ ｏ ｆ ７ ０ ０￣ Ｃ ｃ ｏ ｌ ａ ｉ ｆ ｒ ｅ ｄ ｇ ｅ ｎ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ｉ ｎ
林 永 明
ＬＩ Ｎ Ｙｏ ｎ ｇ －ｍｉ ｎ ｇ
（ 广西电力 工业勘察设计研究 院 ，南 宁
５ ３ ０ ０ ２ ３ ）
（ Ｇ ｕ ａ ｎ ｇ ｘ ｉ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ Ｐ ｏ ｗ ｅ ｒ Ｉ ｎ ｄ ｕ ｓ ｔ ｒ ｙ Ｉ ｎ ｖ ｅ ｓ ｔ ｉ ｇ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ａ ｎ ｄ Ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ，Ｎ ａ ｎ ｎ ｉ ｎ ｇ ５ ３ ０ ０ ２ ３ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
摘要： ７ ０ ０ ￣ Ｃ 等级先进超超临界机组 的研发 ， 从１ ９ ９ ８年欧洲实施 Ａ Ｄ ７ ０ ０计划开始 ， 之后美 国、 Ｅ ｔ 本 等国相继实施 本国计划 ， 至今 已有 １ ４年的时间。 在７ ０ ０ ￣ Ｃ 燃煤发 电技术高温材料研究和关键部件研 制进展上 ， 日本 、 欧洲和美 国均 已取得重要 进展 。 就欧 洲、 日 本、 美 国等 国在 ７ ０ ０ ￣ Ｃ 超超临界燃煤 发电技术研发领域的最新进展情况进行 介绍 ， 以便更好地 推进 我国 ７ ０ ０ ￣ Ｃ 超超临界燃
２ ０ １ ３年第 ３ ６卷 第 ２期
Ｖｏ ｌ － ３ ６ Ｎ Ｏ． ２
广 西 电 力
ＧＵＡＮＧＸＩ ＥＩ Ｃ ＴＲＩ Ｃ Ｐ ＯＷ Ｅ Ｒ
２ １
匿 国 际 ７ ０ ０ ｃ ｊ Ｃ 燃 煤 超 超 临 界 发 电 技 术 研 发 进 展
Ｄｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｐ ｍｅ ｎ ｔ ｏ ｆ Ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｎ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ ７ ０ ０ ￣ Ｃ Ｃｏ ａ ｌ Ｆｉ ｒ ｅ ｄ Ｕｌ ｔ ｒ ａ Ｓ ｕ ｐ ｅ ｒ ｃ ｒ ｉ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ Ｇｅ ｅ ｎ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｔｅ １ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｔ ￣ ｙ
中图分类号 ： Ｔ Ｋ ２ ２ ９ ． ２ 文献标志码 ：Ａ 文章编号 ：１ ６ ７ １ — ８ ３ ８ ０ （ ２ ０ １ ３） ０ ２ — ０ ０ ２ １ — ０ ５
０ 引 言料 的主 要构
临界技术的研发工作 ，将燃煤电厂的蒸汽初参数提
煤发 电技术创新工作开展 。 关键词 ： ７ ０ ０ ￣ Ｃ 燃煤发 电机组 ； 先进超超 临界 ； 研发
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｔ ｈ ｅ ｄ ｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｐ ｍｅ ｎ ｔ ｏ ｆ ７ ０ ０￣ Ｃ ｌ ｅ ｖ ｅ ｌ ａ ｄ ｖ ａ ｎ ｃ ｅ ｄ ｕ ｌ ｔ ｒ ａ ｓ ｕ ｐ ｅ ｒ ｃ ｒ ｉ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ｕ ｎ ｉ ｔ ｈ ａ ｓ ｂ ｅ ｅ ｎ ｌ ｓｔ ａ ｅ ｄ １ ４ ｙ ｅ ａ ｒ ｓ ， ｗ ｈ ｉ ｃ ｈ ｂ ｅ ｇ ａ ｎ ｆ ｒ ｏ ｍ ｔ ｈ ｅ
ｉ ｍｐ ｌ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ Ｅ ｕ ｒ ｏ ｐ ｅ ａ ｎ ＡＤ７ ０ ０ ｐ ｌ ａ ｎ ｉ ｎ １ ９ ９ ８， ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｎ ｗ ａ ｓ ｉ ｍｐ ｌ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｅ ｄ ｂ ｙ ｔ ｈ ｅ Ｕ ｎ ｉ ｔ ｅ ｄ Ｓ ｔ ａ ｔ ｅ ｓ ， Ｊ ａ ｐ ａ ｎ ａ ｎ ｄ ｏ ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｏ ｕ ｎ ｔ ｒ ｉ ｅ ｓ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｉ ｒ ｏ ｗ ｎ
Ｊ ａ ｐ ｎ ， ａ Ｅ ｕ ｒ ｏ ｐ ｅ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ Ｕｎ ｉ ｔ ｅ ｄ Ｓ ａｔ ｔ ｅ ｓ ． Ｔ ｈ ｅ ｎ ｅ ｗ ｄ ｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｐ ｍｅ ｎ ｔ ｉ ｎ ｈｅ ｔ ｉ ｆ ｅ ｌ ｄ ｏ ｆ ７ ０ ０ ￣ Ｃ ｕ ｌ ｔ ｒ ａ ｓ ｕ ｐ ｅ ｒ ｃ ｉ ｆ ｉ ｔ ｃ ａ ｌ ｃ ｏ ｌ ａ ｉ ｆ ｒ ｅ ｄ ｇ ｅ ｎ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｙ ｇ ｉ ｎ Ｊ ａ ｐ ｎ ， ａ Ｅ ｕ ｒ ｏ ｐ ｅ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ Ｕｎ ｉ ｔ ｅ ｄ Ｓ ｔ ａ ｔ ｅ ｓ ａ ｒ ｅ ｉ ｎ ｔ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｅ ｄ ｔ ｏ ｐ ｕ ｔ ｆ ｏ ｒ ｗ ａ ｒ ｄ ｔ ｈ ｅ ｉ ｎ ｎ ｏ ｖ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｗ ｏ ｒ ｋ ｉ ｎ ｏ ｕ ｒ ｏ ｗ ｎ ７ ０ ０￣ ２ ｕ ｌ ｔ ｒ ａ ｓ ｕ ｐ ｅ ｒ ｃ ｒ ｉ ｔ ｉ ｅ ｌ ａ ｃ ｏ ｌ ａ ｉ ｆ ｒ ｅ ｄ