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1、超临界机组发展概况,国外发展超超临界机组的概况,1957年在美国投运第一台试验性超超临界125MW机组（31MPa，621/566/538）,1959年在美国投运第二台超超临界325MW机组（34.4 MPa,649/566/566）。单机容量最大为1300MW。,1953年前苏联首期5台超临界300MW机组投运；1967年和1968年相继投运500MW和800MW机组，1981年单轴1200MW投运。日本、德国和丹麦相继于70和90年代迅速发展超（超）临界机组,已成为当今世界发展超超临界发电技术领先的国家。,超（超）临界机组的主要运行参数变迁,国外超超临界机组发展中的主要问题,蒸汽参数的选择
2、与金属材料发展的匹配 50年代：1949年原苏联 29.4MPa,600,12t/h;1956年德国 34MPa,610/570/570,88MW;1957年美国 31MPa,621/566/538,125MW;1959年美国 34.3，649/566/566,325MW 60年代：降为24MPa,538-566。当时生产的奥氏体纲热膨胀系数大、导热系数低、抗应力腐蚀差及加工能力差等，其零部件高温腐蚀、焊接不良、疲劳裂纹、高压转子热裂纹等。设计、制造质量问题较多；超临界参数下300MW机组容量较小，汽轮机效率低；锅炉不能变压运行，负荷适应性和灵活性差。,80年代：新型铁素体耐钢热开发应用和改进
3、奥氏体纲，及环保的日趋严格。90年代：末期蒸汽温度提高到580600,相应的电厂成功投入了商业运行。现在：新型铁素体-马氏体耐钢热（6-12%Cr）开发应用未来的510年：主蒸汽温度可达610630。今后的1020年：现代化电厂将是650的机组，运行效率50%左右。那时的上限温度预计为700，效率5255%。,超临界机组概况,国 家,美 国,前苏联,日 本,首台机组,1957年,125MW,31.03MPa,621/565,/538,总容量：世界第一，1982年166台,112898MW,主力机组500800MW,参数：24MPa,538/538为主,蒸气参数最高：费城电力公司艾迪斯顿,电厂N
4、O.1 机34.4MPa,649/566/566,单机容量最大：91300MW（双轴）,1953年,300MW,300MW，几乎全为超临界机组,最大容量机组：1200MW（单轴）,1989年222台，占火电装机50%,主力机组 250MW800MW,蒸气参数：25.2MPa,545/545,1967年,600MW,1985年77台，占火电装机51%,蒸气参数：24.12MPa,538/566,复合变压运行,450MW，全为超临界机组,概 况,超临界机组概况（续）,国 家,首台机组,12500MW,1992年,600MW,现在运行与在建各12台。,(300MW,500MW,600MW，800MW
5、，900MW),石洞口电厂 2600MW,南京、营口电厂 4300MW,伊敏、盘山电厂 4500M,绥中电厂 2800MW,阜阳电厂 2600MW,外高桥电厂 2900MW,王曲电厂 2600MW,陡河电厂 2600MW沁北电厂 2600MW（国产化示范）玉环电厂800-1000MW（超超临界机组）,概 况,韩 国,意大利,中 国,22600MW,我国现运行的超临界机组,我国在建的超临界机组,世界上已投运的超超临界电厂,从2002年开始，美国能源部开始了一个用于燃煤电厂超临界和超超临界机组的高温高强度合金材料研究项目。主要研究用于燃煤电厂超临界和超超临界机组的高温高强度合金材料。该研究项目的五
6、个主要目标是:确定哪些材料影响了燃煤电厂的运行温度和效率:定义并实现能使锅炉运行于760的合金材料的生产、加工和涂层工艺;参与ASME的认证过程并积累数据为成为ASME规范批准的合金材料做好基础工作:确定影响运行温度为871的超超临界机组设计和运行的因素:与合金材料生产商、设备制造商和电力公司一起确定成本目标并提高合金材料和生产工艺的商业化程度。,日本电力(J-Power，原为EPDC)在日本通商产业省支持下，从政府得到50%的补助金，与其它单位共同组织超超临界技术的开发。第一阶段目标是:第一步用铁素体钢达到593C，第二步用奥氏体钢达到649。第二阶段目标是用新型铁素体钢达到630。日本三大
7、设备制造公司对转子、汽缸、法兰、螺栓等主要部件进行了相应参数下的实物中间试验，5OMW功率的中间实验机组己经投运。,国内发展超超临界机组的条件和基础,1 国内制造能力己建设成一支以哈尔滨、上海、东方三大制造集团为主体的、具有相当规模、水平和实力的发电设备制造基地，形成了一支经验丰富、素质较高的科研、设计和制造的队伍，拥有一批制造工艺和装备较先进、生产厂房条件好的制造企业，尤其通过对300MW、600MW亚临界火电机组的技术引进和消化吸收、国产化研制和优化设计，同时相关制造企业进行了大规模的技术改造，目前已形成了自主设计、制造15000MW/年大机组的生产能力。,我国300MW、600MW亚临界
8、机组产品水平和制造企业的装备水平已与世界先进水平相接近，现配300MW、600MW亚临界机组的大型锻件(汽轮机转子、发电机转子）、大型铸件(汽缸)基本上可以做到由国内供给。在耐热钢研发和生产方面，我国对电站用钢研究很少，目前发电设备用钢的30%需要从国际上采购。即国内的耐热钢研发和生产尚不能满足发展超超临界机组的需求，其水平远远落后于电力工业的发展和需要。目前从国际市场采购先进和成熟的材料是发展我国超超临界发电技术最现实的途径。但为了保证设备部件的制造加工性能以及考虑到机组安全运行和维护的需要，还应当对材料的工艺性能和服役性能(蠕变、疲劳、腐蚀、氧化性能等)开展相关的试验和研究工作。,从制造百
9、万千瓦级超超临界机组的制造装备上看，我国三大发电设备制造企业已接近世界先进水平，对于制造超临界、超超临界机组来说还需要进行一些工艺技术攻关和添置部分专用设备。如锅炉对采用的热强度高、抗高温腐蚀的600等级材料(如9%一12%Cr钢)的焊接、异种钢的焊接；汽轮机对与高温有关的涂层和特大型铁合金叶片加工等。可以说，通过国家的技术攻关项目的支持和实施，我国就将基本具备制造超超临界机组的能力。,2 国内科研开发能力 我国超临界技术研究工作起步较早，但对超临界技术的科研开发的深度和资金投入与工业发达国家相比差距较大。一些研究机构和高等院校一直在从事超临界机组的台架试验和小型工业装置的试验，也进行过多次的
10、600MW超临界机组方案设计，由于技术基础工作还做得不扎实和制造厂还不具备充足的条件，一直末能进入工程实施。,首先通过对亚临界300MW、600MW机组引进技术的消化吸收、优化和创新，比较扎实地掌握了最新的大机组设计方法，为自主开发大容量超临界、超超临界机组奠定了良好的基础；其次，引进了一批超临界机组设备，同时带进了一些设计制造技术，基本掌握了超临界机组的电厂设计、安装调试和运行维修技术；第三，加强了中外制造企业的技术合作，充分利用国外已开发的技术成果，实现了跨越式发展；第四，国家加大了对制造厂的投入，更新了一批关键性设备。在超临界机组的设计、制造方面已打下了一定的基础，但在超超临界机组的设计和开发能力上仍有一定的差距。,3 我国发展超超临界机组的技术路线 根据我国的现实情况，实现超临界、超超临界机组设备制造国产化，要在充分利用国际上已有的先进和成熟技术的基础上，通过依托工程引进国外技术，并对引进技术进行研究、消化、吸收；同时加强国内技术攻关的力度，并把攻关的重点放在一些关键部件、关键技术的研究和开发上；逐步形成我国自已特色的、具有自主知识产权的超超临界成套设计制造技术，使我国电力工业的总体水平有一个跨越性的发展。,
