超臨界鍋爐的發(fā)展概況.ppt

1、超臨界機(jī)組發(fā)展概況,國(guó)外發(fā)展超超臨界機(jī)組的概況,1957年在美國(guó)投運(yùn)第一臺(tái)試驗(yàn)性超超臨界125MW機(jī)組（31MPa，621/566/538）,1959年在美國(guó)投運(yùn)第二臺(tái)超超臨界325MW機(jī)組（34.4 MPa, 649/566/566）。單機(jī)容量最大為1300MW。,1953年前蘇聯(lián)首期5臺(tái)超臨界300MW機(jī)組投運(yùn)； 1967年和1968年相繼投運(yùn)500MW和800MW機(jī)組 ，1981年單軸1200MW投運(yùn)。 日本、德國(guó)和丹麥相繼于70和90年代迅速發(fā)展超（超）臨界機(jī)組,已成為當(dāng)今世界發(fā)展超超臨界發(fā)電技術(shù)領(lǐng)先的國(guó)家。,超（超）臨界機(jī)組的主要運(yùn)行參數(shù)變遷,國(guó)外超超臨界機(jī)組發(fā)展中的主要問題,蒸汽參

2、數(shù)的選擇與金屬材料發(fā)展的匹配 50年代： 1949年原蘇聯(lián) 29.4MPa,600 , 12t/h; 1956年德國(guó) 34MPa,610/570/570 , 88MW ; 1957年美國(guó) 31MPa,621/566/538 , 125MW; 1959年美國(guó) 34.3，649/566/566 , 325MW 60年代： 降為24MPa,538-566 。 當(dāng)時(shí)生產(chǎn)的奧氏體綱熱膨脹系數(shù)大、導(dǎo)熱系數(shù)低、抗應(yīng)力腐蝕差及加工能力差等，其零部件高溫腐蝕、焊接不良、疲勞裂紋、高壓轉(zhuǎn)子熱裂紋等。設(shè)計(jì)、制造質(zhì)量問題較多；超臨界參數(shù)下300MW機(jī)組容量較小，汽輪機(jī)效率低；鍋爐不能變壓運(yùn)行，負(fù)荷適應(yīng)性和靈活性差 。

3、,80年代：新型鐵素體耐鋼熱開發(fā)應(yīng)用和改進(jìn)奧氏體綱，及環(huán)保的日趨嚴(yán)格。 90年代：末期蒸汽溫度提高到580600,相應(yīng)的電廠成功投入了商業(yè)運(yùn)行。 現(xiàn)在：新型鐵素體-馬氏體耐鋼熱（6-12%Cr）開發(fā)應(yīng)用 未來的510年：主蒸汽溫度可達(dá)610630。 今后的1020年：現(xiàn)代化電廠將是650的機(jī)組，運(yùn)行效率50%左右。那時(shí)的上限溫度預(yù)計(jì)為700，效率5255%。,超臨界機(jī)組概況,國(guó) 家,美 國(guó),前蘇聯(lián),日 本,首臺(tái)機(jī)組,1957年,125MW,31.03MPa,621/565,/538,總?cè)萘浚菏澜绲谝唬?982年166臺(tái),112898MW,主力機(jī)組500800MW,參數(shù)：24MPa,538/53

4、8為主,蒸氣參數(shù)最高：費(fèi)城電力公司艾迪斯頓,電廠NO.1 機(jī)34.4MPa,649/566/566,單機(jī)容量最大：91300MW（雙軸）,1953年,300MW,300MW，幾乎全為超臨界機(jī)組,最大容量機(jī)組：1200MW（單軸）,1989年222臺(tái)，占火電裝機(jī)50%,主力機(jī)組 250MW800MW,蒸氣參數(shù)：25.2MPa,545/545,1967年,600MW,1985年77臺(tái)，占火電裝機(jī)51%,蒸氣參數(shù)：24.12MPa,538/566,復(fù)合變壓運(yùn)行,450MW， 全為超臨界機(jī)組,概 況,超臨界機(jī)組概況（續(xù)）,國(guó) 家,首臺(tái)機(jī)組,12500MW,1992年,600MW,現(xiàn)在運(yùn)行與在建各12臺(tái)

5、。,(300MW,500MW,600MW，800MW，900MW),石洞口電廠 2600MW,南京、營(yíng)口電廠 4300MW,伊敏、盤山電廠 4500M,綏中電廠 2800MW,阜陽電廠 2600MW,外高橋電廠 2900MW,王曲電廠 2600MW,陡河電廠 2600MW 沁北電廠 2600MW（國(guó)產(chǎn)化示范） 玉環(huán)電廠800-1000MW（超超臨界機(jī)組）,概 況,韓 國(guó),意大利,中 國(guó),22600MW,我國(guó)現(xiàn)運(yùn)行的超臨界機(jī)組,我國(guó)在建的超臨界機(jī)組,世界上已投運(yùn)的超超臨界電廠,從2002年開始，美國(guó)能源部開始了一個(gè)用于燃煤電廠超臨界和超超臨界機(jī)組的高溫高強(qiáng)度合金材料研究項(xiàng)目。主要研究用于燃煤電廠

6、超臨界和超超臨界機(jī)組的高溫高強(qiáng)度合金材料。該研究項(xiàng)目的五個(gè)主要目標(biāo)是: 確定哪些材料影響了燃煤電廠的運(yùn)行溫度和效率: 定義并實(shí)現(xiàn)能使鍋爐運(yùn)行于760的合金材料的生產(chǎn)、加工和涂層工藝; 參與ASME的認(rèn)證過程并積累數(shù)據(jù)為成為ASME規(guī)范批準(zhǔn)的合金材料做好基礎(chǔ)工作: 確定影響運(yùn)行溫度為871的超超臨界機(jī)組設(shè)計(jì)和運(yùn)行的因素: 與合金材料生產(chǎn)商、設(shè)備制造商和電力公司一起確定成本目標(biāo)并提高合金材料和生產(chǎn)工藝的商業(yè)化程度。,日本電力(J-Power，原為EPDC)在日本通商產(chǎn)業(yè)省支持下，從政府得到50%的補(bǔ)助金，與其它單位共同組織超超臨界技術(shù)的開發(fā)。第一階段目標(biāo)是:第一步用鐵素體鋼達(dá)到593C，第二步用奧

7、氏體鋼達(dá)到649。第二階段目標(biāo)是用新型鐵素體鋼達(dá)到630。日本三大設(shè)備制造公司對(duì)轉(zhuǎn)子、汽缸、法蘭、螺栓等主要部件進(jìn)行了相應(yīng)參數(shù)下的實(shí)物中間試驗(yàn)，5OMW功率的中間實(shí)驗(yàn)機(jī)組己經(jīng)投運(yùn)。,國(guó)內(nèi)發(fā)展超超臨界機(jī)組的條件和基礎(chǔ),1 國(guó)內(nèi)制造能力 己建設(shè)成一支以哈爾濱、上海、東方三大制造集團(tuán)為主體的、具有相當(dāng)規(guī)模、水平和實(shí)力的發(fā)電設(shè)備制造基地，形成了一支經(jīng)驗(yàn)豐富、素質(zhì)較高的科研、設(shè)計(jì)和制造的隊(duì)伍，擁有一批制造工藝和裝備較先進(jìn)、生產(chǎn)廠房條件好的制造企業(yè)，尤其通過對(duì)300MW、600MW亞臨界火電機(jī)組的技術(shù)引進(jìn)和消化吸收、國(guó)產(chǎn)化研制和優(yōu)化設(shè)計(jì)，同時(shí)相關(guān)制造企業(yè)進(jìn)行了大規(guī)模的技術(shù)改造，目前已形成了自主設(shè)計(jì)、制造1

8、5000MW/年大機(jī)組的生產(chǎn)能力。,我國(guó)300MW、600MW亞臨界機(jī)組產(chǎn)品水平和制造企業(yè)的裝備水平已與世界先進(jìn)水平相接近，現(xiàn)配300MW、600MW亞臨界機(jī)組的大型鍛件 (汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子）、大型鑄件 (汽缸)基本上可以做到由國(guó)內(nèi)供給。 在耐熱鋼研發(fā)和生產(chǎn)方面，我國(guó)對(duì)電站用鋼研究很少，目前發(fā)電設(shè)備用鋼的30%需要從國(guó)際上采購(gòu)。即國(guó)內(nèi)的耐熱鋼研發(fā)和生產(chǎn)尚不能滿足發(fā)展超超臨界機(jī)組的需求，其水平遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于電力工業(yè)的發(fā)展和需要。 目前從國(guó)際市場(chǎng)采購(gòu)先進(jìn)和成熟的材料是發(fā)展我國(guó)超超臨界發(fā)電技術(shù)最現(xiàn)實(shí)的途徑。但為了保證設(shè)備部件的制造加工性能以及考慮到機(jī)組安全運(yùn)行和維護(hù)的需要，還應(yīng)當(dāng)對(duì)材料的工藝性能和

9、服役性能(蠕變、疲勞、腐蝕、氧化性能等)開展相關(guān)的試驗(yàn)和研究工作。,從制造百萬千瓦級(jí)超超臨界機(jī)組的制造裝備上看，我國(guó)三大發(fā)電設(shè)備制造企業(yè)已接近世界先進(jìn)水平，對(duì)于制造超臨界、超超臨界機(jī)組來說還需要進(jìn)行一些工藝技術(shù)攻關(guān)和添置部分專用設(shè)備。如鍋爐對(duì)采用的熱強(qiáng)度高、抗高溫腐蝕的600等級(jí)材料(如9%一12%Cr鋼)的焊接、異種鋼的焊接；汽輪機(jī)對(duì)與高溫有關(guān)的涂層和特大型鐵合金葉片加工等?？梢哉f，通過國(guó)家的技術(shù)攻關(guān)項(xiàng)目的支持和實(shí)施，我國(guó)就將基本具備制造超超臨界機(jī)組的能力。,2 國(guó)內(nèi)科研開發(fā)能力 我國(guó)超臨界技術(shù)研究工作起步較早，但對(duì)超臨界技術(shù)的科研開發(fā)的深度和資金投入與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比差距較大。一些研究機(jī)構(gòu)

10、和高等院校一直在從事超臨界機(jī)組的臺(tái)架試驗(yàn)和小型工業(yè)裝置的試驗(yàn)，也進(jìn)行過多次的600MW超臨界機(jī)組方案設(shè)計(jì)，由于技術(shù)基礎(chǔ)工作還做得不扎實(shí)和制造廠還不具備充足的條件，一直末能進(jìn)入工程實(shí)施。,首先通過對(duì)亞臨界300MW、600MW機(jī)組引進(jìn)技術(shù)的消化吸收、優(yōu)化和創(chuàng)新，比較扎實(shí)地掌握了最新的大機(jī)組設(shè)計(jì)方法，為自主開發(fā)大容量超臨界、超超臨界機(jī)組奠定了良好的基礎(chǔ)； 其次，引進(jìn)了一批超臨界機(jī)組設(shè)備，同時(shí)帶進(jìn)了一些設(shè)計(jì)制造技術(shù)，基本掌握了超臨界機(jī)組的電廠設(shè)計(jì)、安裝調(diào)試和運(yùn)行維修技術(shù)； 第三，加強(qiáng)了中外制造企業(yè)的技術(shù)合作，充分利用國(guó)外已開發(fā)的技術(shù)成果，實(shí)現(xiàn)了跨越式發(fā)展； 第四，國(guó)家加大了對(duì)制造廠的投入，更新了一批關(guān)鍵性設(shè)備。在超臨界機(jī)組的設(shè)計(jì)、制造方面已打下了一定的基礎(chǔ)，但在超超臨界機(jī)組的設(shè)計(jì)和開發(fā)能力上仍有一定的差距。,3 我國(guó)發(fā)展超超臨界機(jī)組的技術(shù)路線 根據(jù)我國(guó)的現(xiàn)實(shí)情況，實(shí)現(xiàn)超臨界、超超臨界機(jī)