国内外超超临界汽轮机发展

国内外超超临界汽轮机的发展

水的临界状态参数为22.115MPa，374.15℃，在水的参数达到该临界点时，汽化会在一瞬间完成，即在临界点时，在饱和水和饱和蒸汽之间不再有汽、水共存的二相区存在，二者参数不再有分别。当机组参数高于这一临界状态参数时，通常称其为超临界参数机组。而在我国通常把主蒸汽压力大于27Mpa或者蒸汽温度大于580℃的机组成为超超临界参数机组。而汽、水在过临界点不再有汽、水共存的二相区存在，也就决定了超临界或超超临界机组所配备的锅炉必须是直流炉。

一、国外超超临界机组的发展

1.1 超临界机组概述

在发电循环中 , 蒸汽参数是决定机组的热经济性的重要参数。同时 , 提高汽轮机的 效率对提高机组热经济性起决定性的作用 , 约占其中 85%-90% 的份额。燃煤火电机组的热力系统是按朗肯循环进行的 , 提高蒸汽的初参数 ( 蒸汽压力和温度 ), 采用再热系 统和增加再热次数都能提高循环的热效率。在一定范围内 , 新蒸汽温度或再热蒸汽温度 每提高 10 ℃ , 机组的热耗就可下降 0.25-0.3% 。如果增加再热次数 , 例如采用二次再热 , 在同样蒸汽参数下热耗可较采用一次再热下降。常规亚临界循环的典型参数为 16.7MPa/538/538 ℃ , 发电效率约为 38-39% 。当汽机进口蒸汽参数超过水临界状态点 的参数 , 即压力为 22.115MPa,374.15 ℃ , 统称为超临界机组。在 70 - 80 年代 , 一般超临界循环典型的参数为 24.1MPa 、 538/538 ℃ , 或 24.1MPa 、 538/566 ℃ , 对应的发电效率 约为 41-42% 。超超临界参数实际上是在超临界参数的基础上向更高压力和温度提高的 过程。各国、甚至各公司对超超临界参数的开始点定义也有所不同 , 例如 : 日本的定义为压力大于等于 25MPa, 或温度大于 566 ℃ : 丹麦定义为压力大于 27.5MPa: 西门子公司 的观点是应从材料的等级来区分超临界和超超临界机组 : 我国电力百科全书则将超超临界定义为蒸汽参数高于 27MPa 的机组 , 这些说法都称为超超临界机组 , 英文为 Ultra supercritical(USC)

1.2 超临界机组的发展历史

超超临界技术的发展至今已有 40 多年的历史 , 其间超超临界机组热力参数经历了 高一低一高的演变过程。在超超临界技术的发展初期 , 蒸汽参数取得比较高 , 超过了当时的材料技术发展水平 , 致使超超临界机组的可用率和可靠性都较低 , 热力参数一度被 降低到超临界水平。九十年代以来 , 由于环保及节约能源的需要 , 超超临界机组又进入 了新一轮的发展时期。世界上超超临界火电技术几十年的发展过程可划分为三个阶段 :

第一阶段 , 以美国 GE 和西屋公司为代表的超超临界参数发展起始阶段 (50-70 年 代 ) 。西屋公司于 1959 年首台制造的超超临界机组的容量为 310MW, 进汽压力为 345MPa, 进汽温度达到 649 ℃ , 该机组目前仍在运行。当时有 5 台投运的超超临界机 组温度达到 593 ℃ ,11 台机组为二次中间再热。由于机组可靠性的问题 , 在经历了初期 超超临界参数后 , 从 60 年代后期开始至 70 年代 , 美国超临界机组大规模发展时期所采 用的参数均降低到常规超临界参数 : 压力 24.1MPa, 温度 538 ℃ /566 ℃。直至 80 年代 ,美国超临界机组的参数始终稳定在这个水平。这个时期 , 美国的超临界机组总数达到 170 余台。

第二阶段 , 从 80 年代起的超临界机组优化及新技术发展阶段。该阶段仍以美国 GE 、 西屋公司为中心。从 70 年代起 , 美国 GE 及西屋公司分别将超临界技术转让给日本 (GE向东芝、日立 , 西屋向三菱 ) 和欧洲 , 超临界机组的市场从 80 年代起转移到了欧洲及 日本。经过不断完善 ,

国内外超超临界汽轮机的发展

美国常规超临界机组的可靠性问题得到解决 , 到 1985 年 , 美国超 临界机组的运行可靠性己达到亚临界相同的水平。从 80 年代起 ,GE 和西屋公司对己投 运的 170 台机组进行了大规模的优化及改造。通过改造 , 形成了一批经过验证的新设计 方法、新结构 , 大大提高了机组的经济性、可靠性、运行灵活性。与此同时 ,GE 及西屋 又将这些新的先进技术与日本日立、东芝、三菱联合进行了一系列超超临界机组的开发 设计 , 使超超临界技术的发展进入了一个新的阶段。

第三阶段 ,90 年代新一轮超超临界参数的发展阶段。随着常规超临界技术的成熟 , 在环保及提高经济性目标的驱动下 , 从 90 年代开始 , 以日本 ( 三菱、东芝、日立〉、 欧洲 ( 西门子、前 ABB 〉为中心 , 超超临界火电机组又进入了新一轮的发展阶段。在 保证机组高可靠性、高可用率条件下采用更高的温度、更高的压力是目前发展阶段的主 要特点。按压力温度和功率的不同 , 可将这个阶段超超临界机组的发展分为三个层次 :

(1) 压力在 25MPa 左右 , 采用高温参数。温度按 50F 一档划分 , 相当于 538 ℃

(1000F) ,566 ℃ (1050F),593 ℃ (1100F), 按材料的高温性能 , 产品实际应用的温度又有 600 ℃ /610 ℃ ( 其材料与 593 ℃相同 ) 一档。高温参数影响材料选用和锅炉过 热器、再热器以及汽轮机进汽段部件如阀门、进汽管、蒸汽室、叶片和转子的设计。高温、高强度材料的成功应用使投入商业运行一系列超超临界机组的温度参数不断提高 , 近期欧洲及日本新订购机组 , 不论功率大小 (375MW~1050MW), 进汽温度均提高到 580 ℃ ~600 ℃。新投运最大功率的高效超 …… 此处隐藏：6600字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……