超超臨界機組經(jīng)濟性和可靠性

1、中國電力企業(yè)聯(lián)合會科技服務中心中國電力企業(yè)聯(lián)合會科技服務中心 全國火電機組競賽秘書處全國火電機組競賽秘書處 2010.11 美國是發(fā)展超美國是發(fā)展超（超超）臨界火力發(fā)電技術(shù)最早的國家。世界臨界火力發(fā)電技術(shù)最早的國家。世界 第一臺超超臨界參數(shù)機組第一臺超超臨界參數(shù)機組（125MW，31.03MPa、621/566/538）于于 1957年年在美國的在美國的PhiloPhilo電廠投入運行。世界第二臺超超臨界參數(shù)電廠投入運行。世界第二臺超超臨界參數(shù) 機組機組（325MW，34.3MPa/649/566/566）于于19581958年在美國的年在美國的 EddystoneEddystone電廠投入運

2、行，后來因為材質(zhì)問題將參數(shù)下降為（電廠投入運行，后來因為材質(zhì)問題將參數(shù)下降為（ 31.0MPa/610/577/577）運行，該機組至今仍在運行。美國在現(xiàn)運行，該機組至今仍在運行。美國在現(xiàn) 役的火電機組中，投運的超役的火電機組中，投運的超（超）（超）臨界機組占大型火電機組的臨界機組占大型火電機組的 30%以上，容量以以上，容量以500800 MW為主。為主。 前前 言言 1963年年，前蘇聯(lián)第一臺，前蘇聯(lián)第一臺300MW超臨界機組投入運行，機組超臨界機組投入運行，機組 參數(shù)為參數(shù)為23.5MPa/580/565?，F(xiàn)在共有超臨界機組?，F(xiàn)在共有超臨界機組200多臺，多臺， 占總裝機容量的占總裝機容

3、量的50%以上，其以上，其300MW以上容量機組全部采用超以上容量機組全部采用超 臨界參數(shù)。目前，俄羅斯研制的新一代大型超超臨界機組采用參臨界參數(shù)。目前，俄羅斯研制的新一代大型超超臨界機組采用參 數(shù)為數(shù)為2830Mpa/580600。前蘇聯(lián)發(fā)展超臨界技術(shù)主要依靠。前蘇聯(lián)發(fā)展超臨界技術(shù)主要依靠 本國力量，以自主開發(fā)為主，初期也走過不少彎路，但經(jīng)過長期本國力量，以自主開發(fā)為主，初期也走過不少彎路，但經(jīng)過長期 試驗研究已具有一套比較完整的超臨界技術(shù)和產(chǎn)品系列，但效率試驗研究已具有一套比較完整的超臨界技術(shù)和產(chǎn)品系列，但效率 普遍較低。普遍較低。 1993年后日本采用引進、仿制、創(chuàng)新的技術(shù)發(fā)展路線研發(fā)年

4、后日本采用引進、仿制、創(chuàng)新的技術(shù)發(fā)展路線研發(fā) 超（超）臨界機組。目前日本的超臨界機組占常規(guī)火電機組裝超（超）臨界機組。目前日本的超臨界機組占常規(guī)火電機組裝 機容量的機容量的60%以上，其以上，其450MW以上機組全部采用超臨界參數(shù)，以上機組全部采用超臨界參數(shù)， 最初投運的兩套超超臨界機組由最初投運的兩套超超臨界機組由三菱公司三菱公司設計，裝機容量設計，裝機容量 700MW、蒸汽參數(shù)、蒸汽參數(shù)34.5MPa/620/650。日本發(fā)展超超臨界。日本發(fā)展超超臨界 機組起步較晚，但很快由仿制過渡到應用自己的科研成果，同機組起步較晚，但很快由仿制過渡到應用自己的科研成果，同 時建立了自己的試驗臺，發(fā)展速

5、度很快、收效顯著。時建立了自己的試驗臺，發(fā)展速度很快、收效顯著。 19921992年年6 6月月1212日，我國首臺進口超臨界日，我國首臺進口超臨界600MWe600MWe機組在華能上機組在華能上 海石洞口二廠投入運行。該機組的汽輪機由海石洞口二廠投入運行。該機組的汽輪機由ABBABB公司制造，為公司制造，為D54D54 型四缸四排汽、一次中間再熱、反動式凝汽機組。其參數(shù)為型四缸四排汽、一次中間再熱、反動式凝汽機組。其參數(shù)為 24.2MPa/538/56624.2MPa/538/566。機組末級葉片長度為。機組末級葉片長度為867mm867mm，高、中、，高、中、 低壓轉(zhuǎn)子均為焊接結(jié)構(gòu)。到目前

6、為止，該機組已經(jīng)運行低壓轉(zhuǎn)子均為焊接結(jié)構(gòu)。到目前為止，該機組已經(jīng)運行1818年，運年，運 行狀況總體良好。行狀況總體良好。20092009年度華能上海石洞口二廠年度華能上海石洞口二廠1 1機組的供電機組的供電 煤耗為煤耗為309.90 309.90 gcegce/kWh/kWh；2 2機組的供電煤耗為機組的供電煤耗為301.90 301.90 gcegce/kWh/kWh ，供電煤耗在國內(nèi)，供電煤耗在國內(nèi)600MWe600MWe極超臨界機組中的處于較低水平，標志極超臨界機組中的處于較低水平，標志 著我國超臨界機組的運行已經(jīng)達到了世界先進水平著我國超臨界機組的運行已經(jīng)達到了世界先進水平。 此后，

7、我國先后從前蘇聯(lián)、日本、德國此后，我國先后從前蘇聯(lián)、日本、德國 等國家進口了一批等國家進口了一批300MWe300MWe以上容量的超臨界以上容量的超臨界 機組，分別在華能營口、華能南京、華能內(nèi)機組，分別在華能營口、華能南京、華能內(nèi) 蒙伊敏電廠、國華天津盤山電廠、國華綏中蒙伊敏電廠、國華天津盤山電廠、國華綏中 電廠、上海外高橋二廠、華能沁北電廠等電電廠、上海外高橋二廠、華能沁北電廠等電 廠投入運行。廠投入運行。 2001年開始，我國各電站制造公司通過技術(shù)引進、項目年開始，我國各電站制造公司通過技術(shù)引進、項目 合作的方式開始發(fā)展超臨界和超超臨界技術(shù)合作的方式開始發(fā)展超臨界和超超臨界技術(shù)。2004年

8、年4月由西月由西 門子公司制造的兩臺門子公司制造的兩臺900MW超臨界機組在上海外高橋二廠投超臨界機組在上海外高橋二廠投 入運行，入運行，2009年度的年度的5機組供電煤耗為機組供電煤耗為303.84 g/kWh；6 機組的供電煤耗為機組的供電煤耗為301.84 g/kWh 。 2004年年11月，哈爾濱汽輪機廠首批月，哈爾濱汽輪機廠首批2臺臺600MWe超臨界機超臨界機 組（日本進口樣機）在華能河南沁北電廠正式投入運行，組（日本進口樣機）在華能河南沁北電廠正式投入運行， 2009年度年度1機組的供電煤耗為機組的供電煤耗為303.9g/kWh；2機組的供電機組的供電 煤耗為煤耗為302.65g

9、/kWh 2006年年11月我國首臺國產(chǎn)月我國首臺國產(chǎn)1000MWe 超超臨界機組在華能超超臨界機組在華能 玉環(huán)電廠正式投入商業(yè)運行，其中玉環(huán)電廠正式投入商業(yè)運行，其中2009年度年度1機組的供電煤耗機組的供電煤耗 為為292.99gce/kWh；2機組的供電煤耗為機組的供電煤耗為288.43gce/kWh ，它，它 標志著我國火力發(fā)電設備的加工制造水平進入了世界的前列。標志著我國火力發(fā)電設備的加工制造水平進入了世界的前列。 2009年上海外高橋三廠的年上海外高橋三廠的7機組的供電煤耗達到了機組的供電煤耗達到了 282.49gce/kWh；8機組的供電煤耗達到了機組的供電煤耗達到了281.84

10、gce/kWh ， 它標志著我國它標志著我國1000MWe 超超臨界機組的供電煤耗達到了世界的超超臨界機組的供電煤耗達到了世界的 水平。水平。 目前，哈爾濱汽輪機廠有限公司、上海汽輪機廠、東方汽輪目前，哈爾濱汽輪機廠有限公司、上海汽輪機廠、東方汽輪 機廠和北重機廠和北重-ALSTOM汽輪機廠均具備了制造汽輪機廠均具備了制造6001000MWe 超超 （超）臨界汽輪機的能力。（超）臨界汽輪機的能力。 在在600MWe級級 超（超）臨界汽輪機的制造方面，哈爾濱汽超（超）臨界汽輪機的制造方面，哈爾濱汽 輪機廠有限公司采用日本三菱公司技術(shù)，東方汽輪機廠采用日立輪機廠有限公司采用日本三菱公司技術(shù)，東方汽

11、輪機廠采用日立 公司技術(shù)，上海汽輪機廠采用西門子公司和西屋公司技術(shù)，而北公司技術(shù)，上海汽輪機廠采用西門子公司和西屋公司技術(shù)，而北 重重-ALSTOM則采用則采用ALSTOM公司技術(shù)。公司技術(shù)。 在在1000MWe 超超臨界汽輪機的制造方面，上海汽輪機廠采超超臨界汽輪機的制造方面，上海汽輪機廠采 用西門子公司技術(shù)、哈爾濱汽輪機廠采用日本東芝公司技術(shù)、東用西門子公司技術(shù)、哈爾濱汽輪機廠采用日本東芝公司技術(shù)、東 方汽輪機廠采用日本日立公司技術(shù)方汽輪機廠采用日本日立公司技術(shù)。 大力發(fā)展超（超）臨界機組是今后我國火電建設大力發(fā)展超（超）臨界機組是今后我國火電建設比較成熟比較成熟 的技術(shù)路線之一的技術(shù)路線

12、之一。截止目前為止，我國已有。截止目前為止，我國已有29臺（兩臺空冷機臺（兩臺空冷機 組）組）1000 MWe超超臨界機組投入運行，我國超超臨界機組投入運行，我國2009年度年度 1000MW e超超臨界機組完成供電煤耗超超臨界機組完成供電煤耗290.57g/cekWh，達到，達到 了國際先進水平。到了國際先進水平。到2009年底，我國已有年底，我國已有252臺臺600 1000MWe級超（超）燃煤機組投入運行。國產(chǎn)超（超）機組的級超（超）燃煤機組投入運行。國產(chǎn)超（超）機組的 加工制造和運行水平已接近國際先進水平。加工制造和運行水平已接近國際先進水平。 2009年納入統(tǒng)計的超（超）臨界機組年納

13、入統(tǒng)計的超（超）臨界機組 共共252 臺，裝機容量之和臺，裝機容量之和158720MW，占，占 火電總裝機容量的火電總裝機容量的24.34%。 各國超（超）臨界機組發(fā)展狀況各國超（超）臨界機組發(fā)展狀況 美美 國：發(fā)展時間國：發(fā)展時間1957年、所占比例年、所占比例33%； 前蘇聯(lián)：前蘇聯(lián)：發(fā)展時間發(fā)展時間1963年、所占比例年、所占比例52%； 日日 本：本：發(fā)展時間發(fā)展時間1993年、所占比例年、所占比例61%； 中中 國：國：發(fā)展時間發(fā)展時間2004年、所占比例年、所占比例25%； 二二、 超（超）臨界機組的優(yōu)化設計超（超）臨界機組的優(yōu)化設計 20世紀世紀80年代末、年代末、90年代初世界

14、上開始了超臨年代初世界上開始了超臨 界機組的優(yōu)化設計以及設計改進工作。世界上第一界機組的優(yōu)化設計以及設計改進工作。世界上第一 個優(yōu)化設計的火力發(fā)電廠是個優(yōu)化設計的火力發(fā)電廠是1992年投入運行丹麥的年投入運行丹麥的 Vestkraft電廠的電廠的407MWe超臨界機組（超臨界機組（25.1MPa， 566/566），通過優(yōu)化設計該機組的供電效率達），通過優(yōu)化設計該機組的供電效率達 到了到了45.3%，供電煤耗實現(xiàn)了，供電煤耗實現(xiàn)了272gce/kWh的水平。的水平。 上海外高橋三廠上海外高橋三廠2臺臺1000MWe 超超臨超超臨 界機組界機組通過給水泵單列配置、采用彎管取通過給水泵單列配置、采

15、用彎管取 代彎頭、加裝脫硫低溫省煤器、直流鍋爐代彎頭、加裝脫硫低溫省煤器、直流鍋爐 整體加熱啟動等優(yōu)化設計整體加熱啟動等優(yōu)化設計的的方案實現(xiàn)了方案實現(xiàn)了 282gce/kWh 供電煤耗達到的水平。供電煤耗達到的水平。 布連電廠布連電廠2660MWe超超臨界燃煤空超超臨界燃煤空 冷機組冷機組采用了采用了鍋爐輔機單列鍋爐輔機單列配配置置、給水泵單、給水泵單 列配置等一系列列配置等一系列優(yōu)化設計優(yōu)化設計方案方案。設計設計供電煤供電煤 耗耗為為300gce/kWh，廠用電率，廠用電率為為5%以內(nèi)，以內(nèi)，發(fā)發(fā) 電耗水率為電耗水率為0.12 kg/kWh。 三、超（超）臨界機組的經(jīng)濟性三、超（超）臨界機組

16、的經(jīng)濟性 序號分類條件 統(tǒng)計 臺數(shù) 供電煤耗（gce/kWh） 平均值前20%前40% 11000MWe超超臨界機組010290.57- 2600MWe級超超臨界機組004311.40- 3600MWe級超臨界機組106 312.12303.12305.82 5俄制（東歐）機組006330.72321.00323.27 6600MWe超臨界空冷機組002326.16- 超臨界機組裝機容量占火電總裝機容量分布超臨界機組裝機容量占火電總裝機容量分布 機組容量機組容量 機組臺數(shù)機組臺數(shù) 320320MWe（俄制）（俄制）4 4 500500MWe（俄制）（俄制）4 4 600600670670MWe

17、230230 800800MWe（俄制）（俄制）2 2 90090010001000MWe1212 超（超）臨界機組非計劃停運總體情況超（超）臨界機組非計劃停運總體情況 對83臺超（超）臨界機組可靠性進行統(tǒng)計 ，共發(fā)生非計劃停運116次，非計劃停運總時間 為7076.05小時，臺年平均分別為1.39次和90.15 小時。其中持續(xù)時間超過150小時的非計劃停運 共11次，前三類非計劃停運即強迫停運發(fā)生88次 。 超（超）臨界機組主設備非停情況超（超）臨界機組主設備非停情況 三大主設備中，鍋爐引起的非計劃停運三大主設備中，鍋爐引起的非計劃停運 臺年平均為臺年平均為0.640.64次和次和50.51

18、50.51小時，占非計劃小時，占非計劃 停運總時間的停運總時間的59.41%59.41%。鍋爐、汽輪機、發(fā)電。鍋爐、汽輪機、發(fā)電 機三大主設備引發(fā)的非計劃停運占到了全部機三大主設備引發(fā)的非計劃停運占到了全部 非計劃總時間的非計劃總時間的87.63%87.63%。 超臨界機組主設備非計劃停運比重超臨界機組主設備非計劃停運比重 序號序號主設備主設備停運次數(shù)停運次數(shù) （次（次/ /臺年）臺年） 停運時間停運時間 （小時（小時/ /臺年）臺年） * *百分比百分比 01鍋爐鍋爐0.6450.5159.41 02汽輪機汽輪機0.1323.2327.33 03發(fā)電機發(fā)電機0.040.760.89 * *百分比：占機組非計劃停運時間的