超臨界鍋爐-相關(guān)知識-樊泉桂

樊泉桂超臨界機組

(1)-相關(guān)知識2023/2/52023/2/52023/2/52023/2/52023/2/52023/2/52023/2/52023/2/52023/2/52023/2/5凝汽器GCCPCBP頂棚包墻低過屏過高過IPHPLP316LPB361分離器儲水罐除氧器給水泵高加低加低加水冷壁省煤器后墻前墻CBAEDF啟動油槍暖磨煤粉燃燒器CCP頂棚包墻低過屏過高過低再高再GG汽輪機排汽2023/2/5

超臨界機組的熱效率與煤耗超臨界機組的可靠性和受影響的部國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀與水平超臨界機組的容量和參數(shù)5.超臨界機組的水汽品質(zhì)內(nèi)容簡介超臨界機組（1）2023/2/5超臨界機組的相關(guān)知識

超臨界機組是指發(fā)電機組的蒸汽參數(shù)達到臨界壓力以上的機組。目前，世界上超臨界機組的蒸汽參數(shù)以24MPa、540℃/540℃為基礎(chǔ)。為了追求發(fā)電機組的高效率，降低發(fā)電煤耗，充分利用能源，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)，超臨界機組正在逐步向更高參數(shù)的方向發(fā)展。將來有可能將蒸汽參數(shù)提高到40MPa、700℃/720℃的水平，這類機組稱為超超臨界機組或高效超臨界機組。2023/2/5熱力學(xué)中水和水蒸汽的狀態(tài)轉(zhuǎn)變有一個條件。即在臨界壓力以下，水可以由液態(tài)經(jīng)過加熱蒸發(fā)和過熱過程，變?yōu)闇囟雀哂趯?yīng)壓力下的沸點溫度，從而能滿足汽輪機要求并推動汽輪機作功的過熱蒸汽。而在臨界壓力以上，由水變?yōu)樗羝蜎]有沸騰過程了。雖然在不同壓力和溫度下水和水蒸汽的密度還在變化，但是在相同壓力和溫度下水和水蒸汽的密度相同。即水可以直接轉(zhuǎn)變?yōu)樗羝?，中間不需要經(jīng)過飽和沸騰過程。所謂“超臨界”就是指水或水蒸汽的壓力達到了“臨界壓力以上”。超臨界機組就是在熱機中水和水蒸汽工作壓力超過臨界壓力的機組。

什么是超臨界機組？2023/2/5水和水蒸汽的壓力由亞臨界壓力狀態(tài)過渡到超臨界壓力狀態(tài)，中間必然經(jīng)過一個“臨界”狀態(tài)。根據(jù)熱力學(xué)理論，水和水蒸汽的“臨界”狀態(tài)是由壓力決定的，即所謂“臨界壓力”。

水的臨界壓力是22.129MPa、對應(yīng)的溫度是374.15℃。這一溫度是蒸汽機組的鍋爐工質(zhì)所能達到的最高的飽和溫度。

壓力低于臨界壓力的水可以發(fā)生飽和沸騰相變過程，且對應(yīng)一個壓力下存在一個飽和溫度；而壓力高于臨界壓力的水則直接轉(zhuǎn)變成“干蒸汽”，中間不發(fā)生飽和沸騰相變過程。什么是臨界壓力？2023/2/5

STP2P1PljP2＞P1水蒸汽性質(zhì)的Ｔ—Ｓ圖2023/2/5s2023/2/5超臨界機組的鍋爐和汽輪機與亞臨界機組有何不同？

超臨界機組的蒸汽參數(shù)大于臨界壓力，蒸汽和水的密度基本相同，首先受影響的是鍋爐的水冷壁。鍋爐水冷壁不能采用自然循環(huán)方式，必須采用強制流動方式。即以直流鍋爐為主，也可采用復(fù)合循環(huán)方式，水冷壁的工作特性也不同于亞臨界機組鍋爐。

2023/2/5亞臨界機組鍋爐即可采用自然循環(huán)方式，也可采用直流鍋爐形式。超臨界機組的汽輪機隨蒸汽溫度和壓力的提高，熱應(yīng)力和脹差將增大，需要采用新金屬材料或新技術(shù)。但汽輪機的工作特性與亞臨界機組汽輪機基本相同。2023/2/52023/2/5超臨界機組直流鍋爐的工作原理

2023/2/5直流鍋爐水冷壁管內(nèi)工質(zhì)流量隨負荷呈線性變化。低負荷時流量過低，水冷壁冷卻不足，成為影響安全運行的主要因素。直流鍋爐水冷壁管內(nèi)工質(zhì)流動阻力比較大，需要用給水泵的壓頭來克服。例如，蒸汽參數(shù)為25MPa/540℃/540℃的600MW超臨界鍋爐水冷壁的流動壓降在額定負荷時為1.84MPa，而過熱器的總壓降為1.52MPa，省煤器的總壓降為0.23MPa?？梢姡浔诘牧鲃幼枇s占汽水流程總阻力的50%以上，需要提高給水泵的總壓頭。因此，不但要求提高給水泵的設(shè)計水平和制造工藝，而且增加運行電耗。直流鍋爐的主要問題

2023/2/5復(fù)合循環(huán)鍋爐的工作原理

復(fù)合循環(huán)鍋爐的工作原理2023/2/5復(fù)合循環(huán)鍋爐的特點

鍋爐負荷35%0100%水冷壁工質(zhì)流量直流工況循環(huán)流量采用復(fù)合循環(huán)，鍋爐在低負荷運行時，水冷壁中的工質(zhì)流量增加。2023/2/5

復(fù)合循環(huán)鍋爐的特點(1)復(fù)合循環(huán)鍋爐的主要技術(shù)是：直流鍋爐系統(tǒng)＋復(fù)合循環(huán)泵。解決了直流鍋爐低負荷運行時，水冷壁中因工質(zhì)流量降低導(dǎo)致管子冷卻不足和水動力不穩(wěn)定的問題。(2)鍋爐低負荷運行過程中，水冷壁出口的汽水混合物通過汽水分離器，分離出的水由循環(huán)泵加壓后送入位于省煤器前或省煤器后的混合器，與給水混合后進入水冷壁，增加了水冷壁管內(nèi)的工質(zhì)流量。(3)鍋爐負荷達到70％MCR以上時，循環(huán)泵停止工作，鍋爐進入純直流運行。循環(huán)管路中無工質(zhì)通過。(4)負荷變化時，水冷壁管內(nèi)工質(zhì)流量變化不大，工作可靠性顯著提高。2023/2/5復(fù)合循環(huán)鍋爐的特點(5)水冷壁的重量流速可按循環(huán)泵切除時的負荷選取，與直流鍋爐相比，水冷壁的重量流速降低，一般為1100～1500kg/(m2s)，僅為直流鍋爐的1/2左右，因而流動阻力小，可降低給水泵的能量消耗。(6)啟動系統(tǒng)的容量小，可減小啟動過程中的工質(zhì)損失和熱量損失。鍋爐的最低負荷可降低到10％MCR，啟動熱損失僅為直流鍋爐的15％～25％。(7)低負荷范圍內(nèi)運行時，工質(zhì)流量變化小，溫度變化幅度小，減小了熱應(yīng)力。有利于提高鍋爐的變負荷性能。(8)鍋爐出力很低時就可啟動汽輪機，可以不設(shè)置保護再熱器的低壓旁路系統(tǒng)，并提高機組低負荷運行的經(jīng)濟性。(9)復(fù)合循環(huán)鍋爐也可在全負荷范圍內(nèi)使水冷壁中有再循環(huán)工質(zhì)通過，采用這種循環(huán)方式的鍋爐稱為低倍率循環(huán)鍋爐。2023/2/5G△Pab單相氣單相液2023/2/5超臨界機組的熱效率與煤耗2023/2/5

1.1超臨界機組的熱效率日本、美國、俄羅斯、丹麥、韓國、德國等國家都十分注重發(fā)展超臨界和超超臨界機組。例如，丹麥的一臺411MW純凝汽式機組蒸汽參數(shù)為285bar/580℃/580℃/580℃，循環(huán)熱效率達到47％。據(jù)推算發(fā)電煤耗約為255g/kw.h。

國內(nèi)亞臨界機組的循環(huán)熱效率為37%，發(fā)電煤耗約為340g/kw.h。與世界目前及未來先進水平的熱效率相差10~18%，多消耗燃料量25~30%以上，污染物的總排放量也相應(yīng)增加了25~30%以上。石洞口、綏中、盤山等電廠的10臺超臨界機組發(fā)電煤耗約為320g/kw.h。

2023/2/51.2

蒸汽參數(shù)及再熱對熱效率的影響

據(jù)ABB公司和日本東芝公司的研究:一次中間再熱機組，蒸汽溫度提高20℃，循環(huán)熱效率大約可提高1％；蒸汽壓力每提高10bar，循環(huán)熱效率大約可提高0.2％。二次中間再熱與一次再熱相比，熱效率大約可提高2％。

蒸汽參數(shù)條件由180bar/540℃/540℃提高到300bar/600℃/600℃時，相對熱效率大約可提高6％。2023/2/51.4蒸汽參數(shù)和熱效率的關(guān)系2023/2/51.5煤耗與熱效率的統(tǒng)計關(guān)系2023/2/51.3

凝汽器壓力和給水溫度對熱效率的影響(1)GEC-ALSTHOM改進型汽輪機凝汽器背壓由2.3KPa降低到2.1KPa，熱效率提高0.3%。(2)GEC同臺機組給水溫度由275℃提高到300℃，給水泵功率下降6%，熱效率提高2%。(3)ABB改進型汽輪機凝汽器背壓由4.6KPa降低到3.7KPa，熱效率提高0.7%。(4)ABB同臺機組給水溫度提高10℃，汽輪機相對效率提高0.6%；高壓加熱器由2臺增加到3臺，汽輪機相對效率提高0.15%；低壓加熱器由4臺增加到5臺，汽輪機相對效率提高0.1%。

2023/2/5汽輪機葉片和汽封以及閥門技術(shù)GEC-ALSTHOM公司的技術(shù)(1)高壓缸采用可控渦葉型，與徑向葉片相比高壓缸效率提高1.2%，中壓缸效率提高0.8%；(2)采用復(fù)合傾斜式葉型，提高透平級效率0.1%；(3)低壓缸采用超音速葉片型，效率提高2.7%；(4)采用新長葉片，增大出口環(huán)形面積，降低出口流速以減少排汽損失,出口流速由290m/s降低到210m/s，馬赫數(shù)由0.76降低到0.55，排汽損失由22kJ/kg降低到12kJ/kg,汽輪機效率提高0.8%。2023/2/5SIEMENS公司技術(shù)

(1)采用微反動式葉片。SIEMENS公司為外高橋電廠提供的900MW汽輪機高中壓缸采用全三維，各級采用優(yōu)化的變反動度，并帶一定傾斜度的葉片，降低了葉型損失及二次流損失，能大幅減少超音速流動在葉片背弧引發(fā)的沖擊波所造成的損失，其綜合內(nèi)效率可提高2%。第一級以后的各級葉片的反動度在30％～60％。(2)末級長葉片。上海汽輪機有限公司與西門子公司合作設(shè)計制造的玉環(huán)電廠參數(shù)為26.25MPa/600C/600C以及外高橋參數(shù)為27MPa/600C/600C的1000MW汽輪機組，采用三種長葉片977mm、1146mm、1430mm。(3)外高橋電廠900MW超臨界機組汽輪機末級為1146mm長葉片，SIEMENS公司為解決濕汽沖蝕葉片問題，在空心的末級靜葉內(nèi)通入較高溫度的三級抽汽蒸汽，使靜葉片表層水膜被加熱而逐步蒸發(fā),避免了動葉受水膜脫落產(chǎn)生的大水滴的沖蝕。同時也避免了由于水滴大都會撞向動葉背側(cè)而導(dǎo)致的蒸汽動能消耗，因而也相應(yīng)提高了級效率。2023/2/52023/2/52023/2/5汽封、單流中壓缸技術(shù)

(1)GEC-ALSTHOM采用可調(diào)間隙的汽封結(jié)構(gòu)，可提高高壓缸級效率0.2%；

(2)采用單流中壓缸，降低進口部位的端部損失，中壓缸效率提高2%；(3)俄羅斯新一代汽輪機采用新葉型和可調(diào)間隙的汽封結(jié)構(gòu)。(4)外高橋電廠900MW超臨界機組汽輪機高中壓缸的第一級靜葉無葉頂間隙及漏氣損失，同時與采用沖動式動葉，減少動葉壓降相結(jié)合的措施，提高了高中壓部分的級效率。低壓級采用獨特的推桿技術(shù)，減小了動、靜之間的間隙，提高了低壓部分的級效率。2023/2/5汽輪機進汽調(diào)節(jié)閥門補汽技術(shù)玉環(huán)電廠1000MW超超臨界機組汽輪機配置2個主調(diào)門和3個小流量補汽閥。通過補汽閥的蒸汽是主調(diào)節(jié)閥前的新蒸汽，約占進汽量的5％～10％。經(jīng)補汽閥后溫度降低30℃。這部分蒸汽通入高壓第5級動葉。全周進汽具有葉片應(yīng)力低，無附加汽隙激振，滑壓運行經(jīng)濟性和安全可靠性高的特點。補汽閥技術(shù)在保持全周進汽的優(yōu)勢的同時，使全周進汽滑壓運行額定工況的進汽壓力提高到額定壓力，從而提高機組經(jīng)濟。補汽閥開啟時，機組由滑壓運行轉(zhuǎn)變?yōu)槎▔哼\行，閥門全開時，汽輪機進汽量是額定工況的108%，補汽閥流量為8%，熱耗下降23kJ/(kWh)左右。2023/2/52個電廠采用汽輪機補汽技術(shù)的熱耗值。從圖3的數(shù)據(jù)可以看到，采用補汽技術(shù)的機組，雖然在整體上因為在高負荷階段轉(zhuǎn)變?yōu)槎▔哼\行和無節(jié)流損失，因而運行經(jīng)濟性隨負荷增加而提高，但在特定工況下，隨著補汽量增加，機組熱耗略有增加，經(jīng)濟性略有下降。例如，兩電廠1000MW超超臨界機組的補汽量分別為8.03%和3%，機組負荷大于90%后熱耗比補汽量為0％時相應(yīng)增加47kJ/(kWh)和20kJ/(kWh)。2023/2/52023/2/5圖

汽輪機補氣時熱耗隨負荷的變化725073007350740074507500755076007650770010001500200025003000蒸汽流量t/h熱耗kJ/(kWh)玉環(huán)電廠外高橋電廠2023/2/5

1.6超臨界鍋爐的給水和主汽壓力2023/2/5

1.8鍋爐壓降損失對循環(huán)熱效率的影響蒸汽壓力提高1MPa，循環(huán)熱效率提高0.2%。但是蒸汽參數(shù)相同的超臨界機組，循環(huán)熱效率未必相同，除了汽輪機的技術(shù)因素外，影響熱效率的主要因素在于鍋爐的壓降損失。其中水冷壁壓降損失阻力約占50%。石洞口600MW鍋爐的壓降損失100%負荷時約為4MPa，而同參數(shù)綏中電廠800MW鍋爐的壓降損失100%負荷時約為6MPa。比亞臨界600MW鍋爐大2~4MPa。2023/2/5蒸汽參數(shù)相同的超臨界機組，循環(huán)熱效率未必相同，除了汽輪機的技術(shù)因素外，影響熱效率的主要因素在于鍋爐的壓降損失。其中水冷壁壓降損失阻力約占鍋爐總壓降損失的50%以上。例如Q電廠600MW超臨界機組鍋爐水冷壁的流動壓降在額定負荷時為1.84MPa，而過熱器的總壓降為1.52MPa，省煤器的總壓降為0.23MPa。2023/2/5采用內(nèi)螺紋管結(jié)構(gòu)，降低質(zhì)量流速，其中主要降低了最大質(zhì)量流速。根據(jù)采用內(nèi)螺紋管的數(shù)量，最大質(zhì)量流速多數(shù)維持在2150~2412kg/m2s。流動阻力有所降低，但因為降低質(zhì)量流速減小的阻力被內(nèi)螺紋管增加的阻力部分抵消了。某電廠600MW超臨界機組鍋爐內(nèi)螺紋管水冷壁的阻力仍然保持在1.83MPa，比石洞口電廠600MW超臨界機組鍋爐光管螺旋管圈水冷壁僅低0.01MPa。2023/2/5玉環(huán)電廠1000MW超超臨界機組鍋爐在降低水冷壁系統(tǒng)阻力方面采取了卓有成效的技術(shù)措施。即在爐內(nèi)采用內(nèi)螺紋管垂直管屏水冷壁，低質(zhì)量流速設(shè)計，在BMCR時的設(shè)計質(zhì)量流速為1840Kg/(m2.s)。而采用內(nèi)螺紋管垂直管屏水冷壁的600MW超超臨界鍋爐在BMCR時的設(shè)計質(zhì)量流速為1800Kg/(m2.s)。啟動階段的質(zhì)量流速約為450Kg/(m2.s)2023/2/5頂棚和尾部煙道包墻系統(tǒng)采用二種旁路系統(tǒng)，第一個旁路系統(tǒng)是頂棚管路系統(tǒng)，第二個旁路為包墻管系統(tǒng)的旁路，包墻管旁路管上裝有電動旁路閥。在70%BMCR時旁路閥打開，在70%~100%BMCR范圍內(nèi)，旁路閥的開度由0線性變化到50％。包墻管旁路系統(tǒng)可使水冷壁阻力降低1MPa，相當(dāng)于汽水側(cè)總阻力的28％。而鄒縣電廠1000MW超超臨界機組鍋爐內(nèi)螺紋管螺旋管水冷壁的阻力為1.52MPa，從省煤器進口至分離器的壓降僅為1.74MPa。2023/2/5降低凝汽器背壓和提高給水溫度

5.1凝汽器背壓對熱效率的影響(1)GEC-ALSTHOM改進型汽輪機凝汽器背壓由2.3KPa降低到2.1KPa，熱效率提高0.3%。(2)ABB改進型汽輪機凝汽器背壓由4.6KPa降低到3.7KPa，熱效率提高0.7%。(3)采用二次再熱可提高效率，但主要是考慮排汽濕度降低影響汽輪機長期可靠運行。例如，丹麥某電站汽輪機背壓為2.1KPa，采用二次再熱，可使排汽濕度降到8％；不采用二次再熱，排汽濕度為15％。(4)汽輪機背壓與機組容量和末級葉片長度以及排汽口數(shù)量有密切關(guān)系。對于單軸汽輪機，如采用4缸4排汽方式，背壓過低時，排汽比容過大，致使機組容量受限。同時較低的背壓要求有冷卻效果良好的深海水源。2023/2/55.2凝汽器雙背壓與單背壓的影響北侖港電廠的東芝600MW亞臨界機組采用雙背壓、單流程，凝汽器為串聯(lián)運行方式。其特點是：循環(huán)水流量?。谎h(huán)水溫升大于10℃時，兩個凝汽器中的平均溫度低于單背壓運行時的溫度，故可提高平均真空度，降低汽輪機的冷源損失。據(jù)資料介紹，汽輪機熱耗可降低0.2~0.3%。當(dāng)然，選用雙背壓的設(shè)備投資相應(yīng)增大，尤其是需要增加凝結(jié)水泵投資。石洞口電廠的ABB600MW超臨界機組采用單背壓、雙流程、雙進雙出凝汽器，并聯(lián)運行方式。其特點是：在相同真空度下，循環(huán)水流量大、溫升小，汽輪機熱耗較大。但設(shè)備投資較小。玉環(huán)電廠1000MW超超臨界機組選用了單背壓型式。雙背壓和單背壓選擇需要根據(jù)燃料價格、氣候環(huán)境、冷卻水源、再熱蒸汽參數(shù)、設(shè)備投資等綜合性條件進行評估，沒有絕對的優(yōu)劣之分。2023/2/55.3給水溫度對熱效率的影響(1)GEC-ALSTHOM的研究：給水溫度由275℃提高到300℃，給水泵功率下降6%，熱效率提高2%。(2)ABB的的研究：給水溫度提高10℃，汽輪機相對效率提高0.6%；高壓加熱器由2臺增加到3臺，汽輪機相對效率提高0.15%；低壓加熱器由4臺增加到5臺，汽輪機相對效率提高0.1%。(3)對于1000MW超臨界機組，鍋爐給水溫度下降10℃，將使汽機熱耗上升20kJ左右。對于采用單列高加系統(tǒng)，如果高加系列將解列，鍋爐進水溫度將大約從294.4℃降低到189.6℃，降低了104.8℃，汽機熱耗上升209.6kJ左右。若采用雙列高加，一列高加解列，另一列高加繼續(xù)運行，鍋爐進口水溫度僅降為244.1℃，鍋爐給水溫度下降51.3℃。采用單列高加汽耗要比雙列高加大100kJ/(kWh)左右【5】。玉環(huán)電廠1000MW超超臨界機組和外高橋電廠900MW超臨界機組即采用雙列高加系統(tǒng)。2023/2/52023/2/52023/2/5變壓運行一臺600MW超臨界機組不同運行方式的熱效率數(shù)據(jù)表明：機組在70％以下的低負荷范圍內(nèi)采用變壓運行方式可獲得比較高的熱效率。超臨界機組在不同運行方式時熱耗變化值，數(shù)據(jù)表明完全滑壓方式比部分滑壓運行方式具有降低熱耗的優(yōu)勢。采用變壓運行對于超臨界機組在低負荷運行時的發(fā)電效率影響較大。其中對給水泵消耗功率的影響最大。600ＭＷ超臨界機組在50％額定負荷變壓運行時，給水泵電耗只有額定負荷的45％～50％，圖8給出600MW超臨界機組在定壓運行和變壓運行時的給水泵消耗功率的比較。實際上，采用變壓運行對機組發(fā)電效率的影響不僅限于給水泵，能夠使鍋爐和汽輪機在低負荷運行階段及早的并網(wǎng)發(fā)電是變壓運行的又一優(yōu)勢所在。但完全滑壓運行方式使機組調(diào)頻能力受到限制。2023/2/526.25MPa（105％）25MPa2023/2/52023/2/52023/2/52023/2/52023/2/5

日本廣野600MW機組1950t/h、24MPa、540/540℃機組負荷（%）運行時數(shù)熱效率節(jié)約燃料Kg定壓變壓1001040.640.675439.939.519924050338.637.426584825733.832.25586812023/2/56輔機及其它因素6.1輔機特別值得注意的是優(yōu)化輔機配置，降低輔機能耗等措施對于整體提高超臨界和超超臨界機組發(fā)電效率也起著至關(guān)重要的作用。我國電站鍋爐輔機容量的裕量偏大。主要表現(xiàn)在：(1)配煤品質(zhì)比較復(fù)雜，煤質(zhì)特性變化比較大，由此引發(fā)磨煤機選型需要留有較大的裕量。(2)回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器漏風(fēng)量變化較大，致使一次風(fēng)機、二次風(fēng)機、引風(fēng)機設(shè)計選型裕量偏大。國內(nèi)運行情況表明，空氣預(yù)熱器漏風(fēng)率在新機組投產(chǎn)1年內(nèi)保證值為10％以內(nèi)，但運行1年以后，漏風(fēng)率一般在20％左右，以后漏風(fēng)率繼續(xù)增加，最大可達50％。(3)季節(jié)變化導(dǎo)致的空氣容積流量變化。(4)煤質(zhì)變化和受熱面污染程度變化導(dǎo)致的排煙溫度變化，引起煙氣容積流量變化。(5)過量空氣控制導(dǎo)致的空氣容積流量和煙氣容積流量變化。2023/2/5漏風(fēng)率又是最大的可變因素。一次風(fēng)機的容量和功率也需要與磨煤機和漏風(fēng)率相匹配，一般設(shè)計40％的裕量加溫度裕量。二次風(fēng)機一般也要求設(shè)計留有50％的裕量。由此進而導(dǎo)致引風(fēng)機設(shè)計裕量偏大，輔機運行效率降低，電耗增加。如果能夠控制空氣預(yù)熱器的漏風(fēng)在10％以內(nèi)，其它幾項因素的影響大約只有7％～10％，那么，風(fēng)機裕量可以設(shè)計為17％～20％。其運行經(jīng)濟性就會顯著提高?？梢?，空氣預(yù)熱器的漏風(fēng)是制約電站輔機投資成本和運行經(jīng)濟性的首要因素。以引風(fēng)機為例，玉環(huán)電廠1000MW機組的引風(fēng)機裕量設(shè)計為17％再加10℃溫度的容積裕量，引風(fēng)機裕量的設(shè)計也沒有得到考驗。而外高橋電廠900MW超臨界機組的引風(fēng)機裕量設(shè)計為15％再加15℃溫度的容積裕量。2023/2/52.超臨界機組的可靠性和受影響的部件2023/2/5

2.1超臨界機組的可靠性70年代早期以前，超臨界機組的可靠性明顯的低于亞臨界機組，主要表現(xiàn)為鍋爐水冷壁爆管頻繁。由于當(dāng)時沒有認識到超臨界壓力下管內(nèi)工質(zhì)存在著類似于亞臨界壓力下的膜態(tài)沸騰現(xiàn)象，同時，因為耐高溫高壓的金屬材料數(shù)量少，價格高，性能差。80年代以后，隨著耐高溫高壓金屬材料的生產(chǎn)水平不斷提高和超臨界機組技術(shù)逐步趨于成熟，其可靠性與亞臨界機組接近，可達80%以上。國際先進水平可達90%。2023/2/5

2.2亞臨界轉(zhuǎn)變?yōu)槌R界時受影響的部件鍋爐壓力部件與啟動系統(tǒng)：水冷壁、過熱器、集汽聯(lián)箱、內(nèi)置式分離器；汽輪機特高壓缸：汽缸、轉(zhuǎn)子、主汽閥等；機爐間的聯(lián)結(jié)管道：主蒸汽管、高壓旁路；給水管道--高壓加熱器；給水泵及其驅(qū)動機；凝結(jié)水精處理裝置--化學(xué)水處理。

2023/2/5

2.3不受影響的部件發(fā)電機與輔機及輸配電系統(tǒng)與亞臨界機組相同；汽輪機低中壓缸模塊、凝汽器、低壓加熱器所用鋼材與亞臨界機組相同；輸煤、制粉系統(tǒng)、除塵設(shè)備與亞臨界機組相同。2023/2/52.4超臨界機組的投資

丹麥?zhǔn)访芩鼓吕展镜墓浪悖号c相同功率的亞臨界機組相比，超臨界機組的投資增加5%。德國的統(tǒng)計數(shù)據(jù)為：鍋爐價格提高5~10%，機組價格提高2~3%。

ABB公司比較了650MW亞臨界機組和超臨界機組單位KW的總投資增加3.33%，相對熱效率提高5.755%：蒸汽參數(shù)180/540/540270/580/600投資預(yù)算750美金/KW775美金/KW熱效率41.744.12023/2/5

(1)技術(shù)問題：采用二次再熱可提高效率，但主要是考慮排汽濕度降低影響汽輪機長期可靠運行。例如，丹麥S.N電站汽輪機背壓為2.1KPa，采用二次再熱，可使排汽濕度降到8％；不采用二次再熱，排汽濕度為15％。

(2)投資影響：德國HESSLER電站700MW機組(27MPa/580℃/600℃)，若采用二次再熱，投資需提高6％。(德國電站投資較高，資料介紹為1500～1800美金/kw)

2.5二次再熱技術(shù)及其對投資的影響2023/2/53.國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀與水平2023/2/561628123624223366554284862023/2/5

3.1國內(nèi)超臨界機組的發(fā)展動向

為了實現(xiàn)高效利用能源和控制污染物總排放量的可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)，國電公司計劃在全國范圍內(nèi)發(fā)展和推廣高效超臨界機組。外高橋電廠二期2×900MW超臨界機組，由SIEMENS提供汽輪機，由ALSTOMEVT提供鍋爐，蒸汽參數(shù)為25MPa/538℃/566℃。機組熱效率為42%。另有沁玉環(huán)、沁北、王曲等90多個電廠正在籌建200多臺超臨界機組。2023/2/53.2國外的研究現(xiàn)狀與水平

日本三菱公司和瑞士蘇爾壽、美國燃燒工程公司正在合作研究垂直管屏水冷壁的變壓運行技術(shù)。歐洲幾個國家正在研究蒸汽壓力達到40MPa，蒸汽溫度達到700℃的超超臨界機組，循環(huán)熱效率將超過55%，發(fā)電煤耗將進一步降低。

ABB公司、東芝公司等正在研制超超臨界汽輪機。2023/2/53.3國外超臨界機組發(fā)展目標(biāo)年份 1998 200120052015高壓蒸汽壓力 290 305 335400高壓蒸汽溫度582 582 610 700再熱蒸汽壓力 80 74 93 112再熱蒸汽溫度 580 600630 720蒸汽循環(huán)效率47 49 >50 55

2023/2/54國內(nèi)80年代運行的超臨界參數(shù)機組2023/2/54