超超临界压力锅炉的发展及应用

超超临界压力锅炉的发展及应用
节约一次能源，加强环境保护，减少有害气体的排放，降低地球的温室效应，已越来越受到国内外的高度重视。我国电力总装机容量已逾3 亿KW，但火电机组平均单机容量不足10 万kW，平均供电煤耗达399g／（kW·h），比国外先进水平高70～80g／（kW·h），高出25％以上，资源浪费太大，废气排放严重。从目前世界火力发电技术水平来看，提高火电厂效率的方法除整体煤气化联合循环（IGCC）、增压流化床联合循环（PFBC）外，还有超超临界压力技术（USC）。我国已经把大幅度提高发电效率、加速发展洁净煤技术的超超临界机组作为我国可持续发展、节约能源、保护环境的重要措施。
1 超超临界压力锅炉的发展
世界上第一台实验性的超临界锅炉是西门子公司根据捷克人马克·本生1919 年的专利方案制造的。超超临界机组并不是按步就班由22．2MPa、538℃／538℃向上发展的，蒸汽参数经历高—低—高的过程。1949 年原苏联安装了第一台超超临界试验机组，直流锅炉出口参数为29．4MPa、600℃（12t／h），经节流至15MPa 后通入汽轮机，以后又生产了29．4MPa、650℃型号为P—100—300 的100MW 机组，作为改造中压机组的前置级。1956 年西德投运
1 台参数为34MPa、610℃／570℃／570℃、容量为88MW 的机组。
美国在50 年代末投运了2 台具有代表性的超超临界机组，菲罗电厂6 号机组，容量为125M
W、参数为31MPa、621℃／566℃／538℃；艾迪斯顿电厂1 号机组，参数为34．3MPa、
649℃／566℃／566℃、容量为325MW。费城电力公司的这台艾迪斯顿1 号机从1960 年开
始按设计参数运行8 年，后因出现一些故障，主要是材料问题，1968 年起参数降为31MPa、610℃／557℃／557℃。美国一开始就试制这样高参数的超超临界机组，不可避免地频繁发生事故，故不得不降低参数运行。在开发初期，过高的蒸汽参数超越了当时的技术水平。以后将蒸汽降至24．1MPa、538℃～566℃，并逐步完善，这种蒸汽参数保持了20 余年。日本引进美国的技术并结合欧洲的适合变压运行的本生式直流炉，成功地开发了超超临界机组。在1989 年和1991 年成功地投运2 台700MW、31MPa、566℃／566℃／566℃的机组，运行情况良好，可用率水平很高。1998 年投运主蒸汽和再热蒸汽温度均为600℃的原町2 号1000MW 机组，该机组实测发电机端效率达44．7％。
欧洲在1995～1999 年间至少投运9 台蒸汽压力28．5MPa～31．0MPa、温度545℃～58
7℃的超超临界机组，在建的还有10 台，并将蒸汽温度提高至600℃以上。其中丹麦已投运的2 台超超临界机组的热效率可达47％～49％。
2 蒸汽参数的选择
机组的蒸汽参数是决定机组热经济性的重要因素。一般，压力是16．6～31．0MPa、温
度在535℃～600℃的范围内，压力每提高1MPa，机组的热效率上升0．18％～0．29％；
新蒸汽温度或再热蒸汽温度每提高10℃，机组的热效率就提高0．25％～0．3％；如果采用二次再热的机组就比一次再热机组的热效率高1．5％～2．0％。现在常规的超临界机组采用的蒸汽参数为24．1MPa、538℃／566℃。超超临界机组一般采用二次再热，其参数为：31．0MPa、566℃／566℃／ 566℃或31．0MPa、593℃／593℃／593℃或34．5 MPa、64
9℃／593℃／593℃。超超临界机组的供电端效率见表1 所示。