超超临界燃煤发电技术

【摘 要】中国是世界上能源消费以煤为主的国家，中国未来电力工业可持续发展的首要任务是要解决จ煤电的可持续发展问题。超超临界发电技术是高效利用燃料资源的一项技术，其水蒸气工质的压力、温度均超过以往任何参数的机组，可大幅度提高机组热效率。它把高效、大容量、清洁、节水等技术结合在一起，已成为目前燃煤火电机组发展的主导方向，是满足中国电力可持续发展的重要发电技术。

【关键词】超超临界；燃煤发电；发展

0 引言

1 超超临界技术的发展现状

20世纪90年代以来，我国先后从国外引进了容量为350MW、600MW、900MW的超临界机组，同时引进了一些设计制造技术。国内有关研究院所和高等院校等单位在超临界和超超临界火电技术方面亦进行过多年跟踪研究，建立了一批相当规模的试验研究基地和试验装置；在诸如气液两相流和♡超临界压力传热研究、高效污染新型燃烧器研究、煤燃烧特性和炉膛选型等方面开展了许多⚥试验和研究工作。

2 超超临界发电技术发展存在的问题

2.1 高温高压高强度材料研制和加工

600℃等级新型耐热钢尚未实现国产化，超超临界机组的大型铸锻件和关键原材料目前还依赖进口，对新型耐高温材料的加工工艺性能和应用性能还未完全掌握。与欧盟、日本和美国等先进国家相比，我国缺乏自主产权的高温材料基础数据，成为约束超超临界发电技术发展的瓶颈。虽然近年来，在国内钢铁生产公司、锅炉制造企业及相关研究院所的联合攻关下，在模拟国外高温材料的基础上，基本实现锅炉用高温材料的国产化，但与欧盟、日本和美国等先进国家相比，材料研究的差距仍很大[4]。试验研究装置和技术落后，不能满足超超临界高端产品的要求。相对国外由政府组织各制造公司、毛坯、原材料制造厂和电力公司联合进行大规模高温部件的工艺及材料性能试验研究模式，国内目前存在着各自分散研究、相互保密等问题，无相关组织联合的方式很难完成如此大规模超超临界技术的研究。

2.2 超超临界机组的关键单元设计

目前超超临界机组仍须由国外厂商进行性能设计，国内制造企业按图生产。1000MW级超超临界锅炉、汽轮机和发电机是超超临界发电技术的三大关键单元，这些关键单元的设计，我国对于国外还存在很大的依赖度。

在超超临界锅炉方面，国内尚未掌握超超临界锅炉水冷壁的传热和水动力特性、过热器和再热器热偏差特性、超厚壁大口径受压元件及刚性梁结构设计关键核心技术。超超临界压力锅炉由于参数本身的特点只能采用直流锅炉。一般直流炉较易产生局部超温（水冷壁），因直流炉中间点温度（上辐射或水冷壁出口）较难控制，这些都影响了超超临界锅炉水循环系统的安全性。超超临界锅炉蒸汽温度变化具有更大惯性，直流锅炉中没有汽包，蒸发与过热受热面之间没有固定的分界线，给水量或燃料量变化都会引起蒸发量、汽温和汽压的同步变化，相互牵制，关系密切，这些都给运行控制增添了复杂性和困难[5]。

在超超临界汽轮机方面，汽轮机的气动设计、冷却技术、强度与振动研究、末级长叶片设计和热力系统优化等设计核心技术未开展相应的自主研究。通过对高温高压部件结构特性、汽流激振、轴系稳定性、高温部件冷却技术研究，通流部分和末级长叶片设计优化，解决超超临界汽轮机关键核心技术，提高设计自主化水平，这是我国在超超临界汽轮机设计方面亟待解决的问题。这些都将为继续开展先进叶型开发及通流部分优化技术，700℃等级超超临界汽轮机技术预研究等高超超临界燃煤火力发电技术提供一定的技术支持[6]。

2.3 整体机组的设计标准

关键ฆ共性技术研究体系尚不完善，各发电设备制造企业引进的超超临界技术来源不同，形成了不同的技术流派。对关系到行业技术发展的共性技术尚未有效地组织起开发体系，核心技术自主创新能力不足，缺乏共性技术研究平台，在超超临界机组的高温高强度材料研发、超超临界锅炉和汽轮机关键共性技术未能组织起有效的试验研究。

3 超（超）临界燃煤发电技术的发展前景

随着超临界火电机组的国产化，我国在近期以及今后新增的火电装机结构中必将以超临界和超超临界机组为主，其中超超临界机组由于与超临界机组相比效率有较大幅度的提高，从而具有更大的竞争优势。预计到2020年，我国超超临界机组的装机容量在燃煤发电机组总装机容量中将达到25%以上的份额。因此，加快建设和发展超（超）临界火电机组是解决电力短缺、能源利用率低和环境污染严重的最现实、最有效的途径[7]。超（超）临ส界发电技术是我国电力工业升级换代，缩小与发达国家技术与装备差距的新一代技术，在未来20～30年是我国电力工业装机主要技术。超（超）临界火电技术的发展还将带动制造工业、材料工业、环保工业及其他相关产业的发展并创造新的经济增长点，是我国电力工业可持续发展的战略选择。