700℃超超临界发电技术开发进展概况
国外关于超超临界技术现状和发展趋势
国外关于超超临界技术现状和发展趋势宋明蔚，郝志信（华能营口电厂，辽宁营口 115007）摘要：文中简述国外发展超超临界火电机组的现状、发展趋势，超超临界机组与超临界机组、亚临界机组运行经济性效益比较，及我国发展超超临界机组的必要性。
关键词：超临界；超超临界；（USC）0概述首先我们要先了解一下超超临界的概念。
火力发电厂的工质是水蒸汽，在常规条件下水经加热温度达到给定压力下的饱和温度时，将产生相变，水开始从液态变成汽态，出现一个饱和水和饱和蒸汽两相共存的区域。
当蒸汽压力达到22.129MPa时，汽化潜热等于零，汽水比重差也等于零，该压力称为临界压力。
水在该压力下加热至374.15℃时即被全部汽化，该温度称为临界温度。
水在临界压力及超过临界压力时没有蒸发现象，即变成蒸汽，并且由水变成蒸汽是连续的，以单相形式进行。
蒸汽压力大于临界压力的范围称超临界区，小于临界压力的范围称亚临界区。
从水的物理性能来讲，只有超临界和亚临界之分，超超临界是我国人为的一种区分，也称为优化的或高效的超临界参数。
目前超超临界与超临界的划分界限尚无国际统一的标准，一般认为蒸汽压力大于25MPa蒸汽温度高于580℃称为超超临界。
超超临界燃煤发电技术(USC)由于超超临界燃煤发电技术(USC)仍是基于常规发电系统的渐进技术，所以发展USC技术是最具有现实意义的，而且和其它技术相比极具竞争力，由于超超临界机组与常规火电机组相比，超临界机组的可用率与亚临界机组相当，效率比亚临界机组约提高2%。
超超临界机组效率可比超临界机组再提高约2%～3%，若再提高其主汽压力到28MPa以上，效率还可再提高约2个百分点。
因此它具有明显的高效、节能和环保优势，已成为当今世界发达国家竞相采用和发展的新技术，目前一些经济发达国家都开始采用USC发电机组。
1超超临界火电机组国外现状1.1 美国美国是发展超临界机组最早的国家，世界上第一台超临界机组1957年在Philo电厂（6#）投运，容量为125MW，参数为31MPa/621℃／566℃／560℃，该机组由B&W和GE公司设计制造；1958年，第二台超临界机组在Eddystone电厂（1#）投运，容量为325MW，机组的参数为34.4MPa／649℃／566℃／566℃，该机组由CE和WH公司设计制造；迄今为止，它们是最高参数的超超临界机组。
超超临界汽轮机技术进展
超超临界汽轮机技术进展超超临界汽轮机技术发展42091022 赵树男1.超超临界汽轮机的参数特征超临界汽轮机(supercritical steam turbine)有明确的物理意义。
由⼯程热⼒学中⽔蒸汽性质图表知道: ⽔的临界点参数为: 临界压⼒p c=22.129MPa, 临界温度t c=374.15℃ , 临界焓h c=2095.2kJ/ kg, 临界熵s c=4.4237kJ/(kg·K),临界⽐容v c= 0.003147m3/kg。
⼯程上, 把主蒸汽压⼒p0p c的汽轮机称为超临界汽轮机。
在国际上, 超超临界汽轮机(Ultra Supercritical Steam Turbine)与超临界汽轮机的蒸汽参数划分尚未有统⼀看法。
有些学者把蒸汽参数为超临界压⼒与蒸汽温度⼤于或等于593℃称为超超临界汽轮机, 蒸汽温度593℃可以是主蒸汽温度,也可以是再热蒸汽温度; 有些学者把主蒸汽压⼒⼤于27. 5MPa 且蒸汽温度⼤于580℃称为超超临界汽轮机。
1979 年⽇本电源开发公司(EPDC) 提出超超临界蒸汽参数( Ultra Supercritical Steam Condition)的概念, 简写为USC, 也称为⾼效超临界或超级超临界。
⽬前, 超超临界汽轮机的提法已被⼯程界⼴泛接受和认可, 在传统的超临界蒸汽参数24. 2MPa/ 538℃/538℃的基础上,通过提⾼主蒸汽温度、再热蒸汽温度或主蒸汽压⼒改善热效率。
国外提⾼超临界机组的蒸汽参数有两种途径: ⼀种途径是⽇本企业的做法, 通过把主蒸汽和再热蒸汽的温度提⾼到593℃或600℃,实现了供电热效率的提⾼, ⽣产出超超临界汽轮机; 另⼀种途径是欧洲⼀些企业的做法, 把蒸汽参数提⾼到28MPa 和580℃,也实现了供电热效率的提⾼, ⽣产出超超临界汽轮机。
国外投运⼤功率超超临界汽轮机⽐较多的国家有⽇本和丹麦, ⽣产⼤功率超超临界汽轮机台数⽐较多的企业有东芝、三菱、⽇⽴、阿尔斯通(德国MAN)和西门⼦。
国家成立700℃超超临界燃煤发电技术创新联盟
超临界发电技术 的经验 ， 通过借鉴 国外开发经验 ， 国内在镍基高温合 金材料方 面可以取得突破 ， ７０℃超 超临 界燃 煤 在 ０ 发 电技术的发展中实现赶 超是 可能 的。“ 目前 国内也 已经启动部分研究课题 ， 开展 了高温材料和生产能力调研工作。 ” 为 了整合研发资 源和力量 ， 国家能源局 提出了创建 “ 国家 ７ ０℃超超 临界燃煤发 电技术创新 联盟 ” ０ 的工 作思路。 目 前 已经完成组建方案 和技术路线顶层设计等工作 ， 一步将按 照计划 目标开展研 究工作 ， 下 争取 到“ 十二五” 末期具备 建
尽 可能 不 出现 导 线换 盘 ， 利 于 保证 各 子 导线 的 有 张力不 变 。 ３ 导线在经 过 大跨越 临 近一 档 区 域 时 ， ） 不得
５ 注意收集线路途经地区相关气 象资料 ， ） 掌 握 当月风 速资料 ， 在施 工条件 允许 情况 下 ， 尽量 避 免在 风力 较大 时段施 工 。 ６ 在 山区无交 叉跨 越 物 ， 跨 越 档 中 间区域 ） 大 有 凸起 点情 况下 ， 导线 展放 时可 降低 放线 张力 ， 将 导线 控制在 离地 面 １５ｍ 的距 离 ， 利 于人 员地 ． 有 面操作 。
者采访时表示 ， 煤的低碳化利用 ， 以及提高洁净燃煤发电技 术的效率并 降低其排放 ， 是发电设备未来 的技术 发展趋势 。 将
在洁净燃煤 发电技术 中， 提高蒸汽参数是提 高效率幅度最大 、 为基本 的发展 方 向， 最 而以奥 氏体和 镍基合金材 料为基础
的高超超临界能 大幅度提高经济性 ， 降低 Ｃ ： Ｏ 排放 ， 成为世界发 电装备业关注的重点。 据了解 ， 目前我国超临界和超 超临界发 电技术 比发 达 国家起 步晚 了十年 ， 利用 国内电力市 场提供 的 巨大 实践舞 但
超超临界燃煤发电技术
超超临界燃煤发电技术作者：白龙来源：《科技视界》2015年第13期【摘要】中国是世界上能源消费以煤为主的国家，中国未来电力工业可持续发展的首要任务是要解决煤电的可持续发展问题。
超超临界发电技术是高效利用燃料资源的一项技术，其水蒸气工质的压力、温度均超过以往任何参数的机组，可大幅度提高机组热效率。
它把高效、大容量、清洁、节水等技术结合在一起，已成为目前燃煤火电机组发展的主导方向，是满足中国电力可持续发展的重要发电技术。
【关键词】超超临界；燃煤发电；发展0 引言我国一次能源结构决定了发电以煤电为主，当前国内火力发电行业需要解决的两大突出问题是高能耗和严重的环境污染。
2013年全国发电机组平均供电煤耗321g/（kW·h），距国际先进水平还有一定差距 [1]。
大力发展新型高效节能性火力发电技术，对进一步提高我国火力发电机组的发电效率，减少燃煤大气污染物排放具有十分重要的意义[2]。
超临界机组是指主蒸汽压力大于水的临界压力的机组，即压力大于等于 22.12MPa。
发达国家正积极发展更高参数的超超临界火力发电技术（600℃/700℃），我国也把“超（超）临界燃煤发电技术”列入“863计划”。
可以预见，在我国电力事业的发展中，会把发展更高参数的超临界技术作为火电建设的主要方向。
1 超超临界技术的发展现状近 10 多年来，发达国家积极开发应用高效超临界参数发电机组。
美国和前苏联是超临界机组最多的国家，而发展超超临界技术领先的国家主要是日本、德国和丹麦。
国际上超超临界机组的参数已经达到27～32MPa，蒸汽温度为566℃～600℃，热效率可以达到45%～47% [3]。
20世纪90年代以来，我国先后从国外引进了容量为350MW、600MW、900MW的超临界机组，同时引进了一些设计制造技术。
国内有关研究院所和高等院校等单位在超临界和超超临界火电技术方面亦进行过多年跟踪研究，建立了一批相当规模的试验研究基地和试验装置；在诸如气液两相流和超临界压力传热研究、高效污染新型燃烧器研究、煤燃烧特性和炉膛选型等方面开展了许多试验和研究工作。
超临界燃煤发电技术
研发超超临界燃煤发电技术走持续发展之路来源：今日五金发布时间：2008-7-30 10:29:51能够获得2007年度国家科学技术进步奖一等奖，“超超临界燃煤发电技术的研发和应用”可谓当之无愧。
正是由于该项目的成功应用，使得我国大型发电设备的制造技术达到了超超临界等级，也使得我国发电装备制造水平及发电厂的运行技术进入国际先进行列。
该项目于2002年被列为“十五”时期国家863项目，由中国华能集团公司等电力企业牵头，与我国三大动力设备制造企业和设计、研究院所、高校等23个单位联合攻关完成。
项目首次提出了我国发展超超临界火电机组的技术选型方案；完成了三种不同型式1000MW 超超临界锅炉、汽轮机的设计开发、制造软件包研制和材料加工性能研究；完成了全套超超临界电站设计和运行技术的研究，形成了我国完整的超超临界电站设计和制造体系。
作为该项目的依托工程，中国华能集团公司浙江玉环电厂2台1000MW机组是当今国际上容量最大、同比效率最高的超超临界机组。
经过近一年的运行考核，机组运行稳定，各项指标达到预期目标；供电煤耗为282.6克/千瓦时，比2006年全国平均煤耗低80多克/千瓦时；NOx排放量270毫克/立方米，二氧化硫排放量17.6毫克/立方米，远远低于国家标准。
该项目更加值得称赞的是，玉环电厂的投运实现了我国燃煤发电技术的多项新突破：从60万千瓦级跨入了百万千瓦级，从超临界跨入了超超临界，并实现了机组设备国产化。
作为中国发电技术进步的一个最新标志，超超临界燃煤发电技术的研发和应用，对于中国电力工业乃至装备制造业的发展均具有重大意义。
新一代发电技术的现实选择煤炭在我国一次能源结构中具有资源优势，这决定了煤电在电源结构中的基础地位在一定时期内难以改变。
据统计，截至2006年，全国火电装机已达4.84亿千瓦，占全国装机总容量的78%。
发电用煤占煤炭产量的一半以上，火电装机的增长带动煤炭需求不断增长。
长期以来，我国燃煤发电存在煤耗高、环境污染严重和装机结构不合理等问题，并越来越受到煤炭供应、环境容量、交通运输能力等多重约束。
发展超超临界发电机组若干技术问题探讨
发展超超临界发电机组若干技术问题探讨摘要：总结国外超临界和超超临界机组的进展现状及趋势，探讨超超临界机组技术选型的若干问题，提出了我国进展超超临界机组的进展思路。
0 前言我国在以后相当长的时期内电力生产仍是以煤为主的格局。
为保证电力工业可连续进展，加快电力结构调整的步伐，最现实、最可行的途径确实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，IGCC等技术仍处于试验或示范时期，在大型化方面还有专门长的路要走，而超临界和超超临界机组的进展已日趋成熟，其可用率、可靠性、运行灵活性和机组寿命等方面已接近亚临界机组。
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。
适应上又将超临界机组分为2个层次：①常规超临界参数机组，其主蒸汽压力一样为24MPa左右,主蒸汽和再热蒸汽温度为540～560℃；② 高效超临界机组，通常也称为超超临界机组或高参数超临界机组，其主蒸汽压力为25～35MPa及以上，主蒸汽和再热蒸汽温度为580 ℃及以上。
理论和实践证明常规超临界机组的效率可比亚临界机组高2%左右，而关于高效超临界机组，其效率可比常规超临界机组再提高4%左右。
1 国外超临界机组的进展状况与打算1.1 进展现状大型超临界机组自20世纪50年代在美国和德国开始投入商业运行以来，随着冶金工业技术的进展，提供了发电设备用的碳素体钢、奥氏体钢及超合金钢。
到今天超临界机组已大量投运，并取得了良好的运行业绩。
近十几年来，发达国家积极开发应用高效超临界参数发电机组。
美国（169台）和前苏联（200多台）是超临界机组最多的国家，而进展超超临界技术领先的国家要紧是日本、德国和丹麦。
德国是进展超超临界技术最早的国家之一，在早期追求高参数，但后来蒸汽参数降低并长期稳固在25 MPa/545 ℃/545 ℃的水平上，其后蒸汽参数逐步提高。
2003年投产的Niederaussen电厂参数为965MW26MPa/580 ℃/600℃，设计热效率为44.5%。
新型二次再热超超临界锅炉机组技术开发
低温过热器
二级喷水减温
高温过热器
到汽轮机
低温再热器
微量喷水减温
卜卜高温再热器
低温再热器
微量喷பைடு நூலகம்减温
高温再热器
方 案 实 施——塔式锅炉
卜卜
总 体 方 案——塔式锅炉
卜卜
提
纲
一、工程背景 二、二次再热特点及重点解决问题 卜卜 三、主要技术指标 四、总体方案与实施 五、材料与工艺 六、小结
边界条件
卜卜
31~35MPa.a/600/620/620℃的汽机参数，给水温度为BMCR工 况下~314℃。
总 体 方 案
的特点（不同煤种）进行锅炉的方案设计。
总体方案
针对不同用户对不同炉型的偏好，结合二次再热参数特点和国内煤炭市场
塔式锅炉+挡板调温方案 П锅炉方案
卜卜
T型锅炉方案
方 案 实 施——塔式锅炉
背
景
工程背景
上锅超超临界燃煤发电技术发展路线：
第一阶段：材料基础不变，优化参数，优化系统，挖掘潜力，提高综合利用效率 第二阶段：材料基础提升，优化参数，优化系统，提高综合利用效率。 先进的700 ℃二次再热超超临界机组
36.65Mpa/705℃/723℃ / 723℃ 先进的700 ℃超超临界机组 36.65Mpa/705℃/723℃ 先进的600 ℃二次再热超超临界机组 34.21Mpa/605℃/613℃/613 ℃ 先进的600 ℃1200MW超超临界机组 29Mpa/605℃/623℃
卜卜
二次再热相对一次再热：过热蒸汽出 口压力提高、再热蒸汽出口温的提高、给 水温度提高。 材料结构不变的情况下，需要进行更
合金钢
合理的选材来满足压力、温度提升后受热 面的安全性需求。
700℃，锅炉主再热汽温的下一个目标
700℃，锅炉主再热汽温的下一个目标700℃级别超超临界发电技术所谓的700℃级别超超临界发电技术是指主蒸汽温度和再热蒸汽温度达到700℃及以上的高参数超超临界燃煤发电技术。
参考其他国际的研究计划，蒸汽温度达到700℃以上水平，那么其主蒸汽压力也相应的会达到 36MPa 左右。
随着超超临界机组蒸汽参数的提高，其热效率也响应增大。
根据热力循环分析得知，在超超临界范围内，锅炉主蒸汽温度每增加10 ℃ ，可使其热耗率降低大约0.25 个百分点；锅炉主蒸汽压力每增加1MPa，其热耗率可相应降低大概0.3 个百分点；再热蒸汽温度每提高10℃，可使机组热耗率减少 0.2个百分点左右。
目前，郎肯循环蒸汽动力机组的效率随蒸汽参数的提高而不断上升，如表 1-1 所示。
亚临界机组效率比常规超临界机组效率低 2 个百分点，而常规超临界机组效率比超超临界机组效率还要低 4 个百分点.通过计算估测，容量为 600MW 级别的700℃先进超超临界锅炉发一度电煤耗约210g，比容量为600MW 级别的600℃水平的超超临界机组减少 25g 左右标准煤。
1 国外研究现状700℃超超临界燃煤发电技术的推进会全方位促进燃煤发电设备的设计和制造能力，进一步推动能源电力产业的经济性发展。
为此，欧盟、日本和美国均采取由政府组织电力用户、毛坯和原材料供应商及设备制造公司联合开发的方式，制定了长期的700℃超超临界发电技术和设备产业的发展计划，使超超临界机组参数不停留于现状，而是奔着更高参数的技术路径发展。
目前，世界上研发700℃超超临界燃煤发电技术的主要路线有以下三个：欧洲 AD700 的 17 年规划(1998-2014)；美国的AD760 的15 年计划(2001-2015)；日本的 A-USC 的 9 年计划(2008-2016)。
(1) 欧盟的 AD700 规划研发动态早在 1998 年 1 月，欧洲联盟已部署了AD700 超超临界发电技术研究计划，其目标是建造35MPa/700℃/720℃、50 万千瓦级别的示范电厂，并采用提高给水焓、锅炉余热利用、改善管路阻力特性、降低背压等技术方法，将机组效率提高到50%以上。