国内外超超临界汽轮机发展.pdfVIP

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Ultrasupercritical(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,

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