21-我国超超临界机组参数与结构选型的研究-49

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1、我国超超临界机组参数与结构选型的研究朱宝田苗廼金雷兆团李续军张心张亚夫(西安热工研究院有限公司,陕西省西安市710032)摘要：按热效率与蒸汽参数的关系、高温材料、设计技术、制造技术、运行技术、国外业绩、技术经济、环境保护等层面，对我国超超临界火电机组技术选型的几个主要问题：主要蒸汽参数（主蒸汽压力、温度、再热蒸汽温度）、再热次数、机组容量（600MW或1000MW等级）、锅炉主要结构型式（炉型、燃烧方式、水冷壁型式）、汽轮机主要结构型式（汽缸数、排汽口数、末级叶片、单轴或双轴布置）等进行了研究论证。推荐了我国发展超超临界机组的蒸汽参数：(25—28)MPa/600℃/600℃和技术

2、选型。所推荐的方案是可行的，已开始工程实施。关键词：超超临界机组；效率；蒸汽参数；锅炉；汽轮机；容量；结构；选型1前言根据我国的能源资源状况和电力技术发展的水平，积极发展作为洁净煤发电技术之一的高效、节能、环保的超超临界火电机组是迫切的和必要的。超超临界机组主要蒸汽参数与技术选型的研究是我国超超临界机组的发展中是关键的第一步。2超超临界机组主要蒸汽参数与结构选型研究的基本条件和范围基于目前国际上可采购到的成熟高温材料，研发我国超超临界发电机组。对超超临界发电机组在可行的参数范围内就以下几个主要技术问题进行分析论证:再热次数，主要蒸汽参数（主蒸汽压力、温度、再热蒸汽温度），机组容量（6

3、00MW或1000MW等级），锅炉主要结构型式（炉型、燃烧方式、水冷壁型式），汽轮机主要结构型式（汽缸数、排汽口数、末级叶片、单轴或双轴布置等。3超超临界机组再热次数及主要蒸汽参数3.1超超临界机组再热次数、主要蒸汽参数与热效率提高蒸汽参数（蒸汽的初始压力和温度）、采用再热系统、增加再热次数，都是提高机组效率的有效方法。一般，常规亚临界机组的典型参数为16.7MPa/538℃/538℃，其发电效率约为38％。常规超临界机组的主蒸汽压力一般为24MPa左右，主蒸汽和再热蒸汽温度为538℃～560℃；常规超临界机组的典型参数为24.1MPa/538℃/538℃，对应的发电效率约为41％。

4、超超临界机组的主蒸汽压力为25MPa～31MPa及以上，主蒸汽和再热蒸汽温度为580℃～600℃及以上。常规超临界机组的热效率比亚临界机组的高2%～3%左右，而超超临界机组的热效率比常规超临界机组的高4%以上。在超超临界机组参数范围的条件下，主蒸汽压力提高1MPa，机组的热耗率就可下降0.13%～0.15%；主蒸汽温度每提高10℃，机组的热耗率就可下降0.25%～0.30%；再热蒸汽温度每提高10℃，机组的热耗率就可下降0.15%～0.20%；即提高蒸汽的温度对提高机组热效率更有益。如果增加再热次数，采用二次再热，则其热耗率可下降1.4%～1.6%。134图1表示蒸汽温度参数一定时蒸

5、汽压力变化对机组热效率的影响。当压力低于30MPa时机组热效率随压力的提高上升很快，高于30MPa时上升幅度较小。图2、3分别表示一次再热、二次再热机组蒸汽温度参数一定时蒸汽压力变化对机组热效率的影响。图1不同蒸汽参数时机组热效率相对提高值图2一次再热机组热效率相对提高值134图3二次再热机组热效率相对提高值3.2再热次数（1）二次再热将进一步提高机组的热效率采用二次再热的目的是为了进一步提高机组的热效率，并满足机组低压缸最终排汽湿度的要求。在所给参数范围内，采用二次再热使机组热经济性得到提高，其相对热耗率改善值约为1.43%～1.60%。（2）二次再热使机组更加复杂有两个再热器——

6、锅炉结构复杂化；增加一个超高压缸，增加一根再热冷管与再热热管，增加一套超高压主汽、调节阀，机组长度增加，轴系趋于复杂——汽轮机结构复杂化。存在大量需要解决的技术问题。（3）近五年来新投运的超超临界机组基本上没有采用二次再热除了早期美国的三台机组外，只有日本川越电站两台700MW机组(31MPa/566℃/566℃/566℃/1989年)和丹麦二台415MW(28.5MPa,580/580/580/1998)机组采用二次再热的超超临界机组。近五年来新投运的超超临界机组没有采用二次再热。（4）二次再热机组的技术经济性较差在目前参数下，二次再热的经济性得益为1.4%—1.6%左右，但机组的

7、造价要高10%~15%，而机组的投资一般约占电厂总投资的40%~45%左右，电站投资要增加4%—6.8%。技术经济性较差。(5)采用一次再热是适宜的采用二次再热存在大量需要解决的技术问题，国外制造运行业绩少，技术经济性较差。我国在发展开始超超临界机组的阶段采用一次再热是适宜的。3.3主蒸汽温度和再热蒸汽温度（1）提高温度对提高机组热效率的效果非常显著在超超临界机组参数范围的条件下，主汽温度每提高10℃，热效率约可相对提高0.25%-0.30%；再热汽温度每