文档介绍：超超临界机组参数和热力系统的优化分析
沈邱农程钧培
(上海发电设备成套设计研究所)
摘要: 本文概要叙述了国外超超临界技术的现状和发展趋势,研究各种因素对超超临界机组参数和热力系统选择的影响,对我国发展超超临界技术的可选方案和经济性作出了初步分析。
关键词: 超超临界参数热力系统经济性
1 超超临界技术的发展
二十世纪五十年代超超临界技术开发初期,由于蒸汽参数选取过高,超越了当时的材料技术水平,很大程度上影响了超超临界机组的可靠性。其后的20余年,、538/566℃的超临界水平。但是,由于全球性的节约能源和环境保护的原因,在此期间超超临界技术发展的研究一直在进行,首先重点解决的是高温高强度材料开发。八十年代欧洲以英国为中心进行了COST501项目,研制600℃级的珠光体钢。1998年开始,欧洲16个国家参加了COST522项目,启动了650℃级超超临界机组珠光体材料的开发,计划到2003年结束。日本从1981-2000年在通产省的支持下实施了珠光体钢和奥氏体钢材料研究计划,、593℃/593℃/593℃、649℃/593℃/593℃,%—%。第二阶段将汽轮机进汽参数提高到30MPa、630℃/630℃,%。
欧盟从1998年还启动了计划长达17年的700℃级超超临界参数的开发项目“AD700计划”(THERMIE PROGRKAM)。目标是开发先进蒸汽参数的超超临界火电机组,将供电效率提高到55%(深海水冷却)或52%(内陆电厂),并且使厂房结构更加紧凑,降低燃煤电厂的投资。“AD700计划”的核心技术是通过镍基超级合金材料的开发和应用,使汽轮机的主蒸汽温度由目前的600℃提高到700℃。为了在将来的超超临界机组中减少使用价格昂贵的镍基超级合金,同时还确立相同温度等级奥氏体钢和铁素体钢的发展计划。“AD700计划”的战略意义是使欧盟成员,因为欧盟各成员国拥有大量亚临界机组到2010年运行寿命接近40年,采用700℃等级的超超临界机组替换老机组,可明显提高热效率。另外欧盟各成员国已批准了《联合国气候变化框架公约》京都议定书,大规模采用高效率的超超临界机组可以使CO2的减排满足“京都议定书”的要求。上述研究计划虽然还没有如期实现,但正在向目标前进,在超超临界机组参数选择、机组设计制造以及运行方面已经取得了阶段成果。
新材料的开发始终是超超临界技术发展的关键。国外超超临界技术的发展轨迹十分清楚,上世纪50年代已具有生产蒸汽参数达600℃~650℃机组的材料,但材料技术不成熟,且价格昂贵,影响了超超临界机组的可靠性,因而不得不降低温度参数。直到80年代研究出适用于600~650℃蒸汽参数的9% -12% Cr钢,成本远低于最初用的奥氏体钢和高温合金,且其物理性能与工艺性能都比奥氏体钢优越,给再度生产蒸汽参数为600~650℃的机组创造了条件,90年代起又开始制造超超临界参数机组。目前国外已形成600°C等级的9% -12% Cr钢的材料标准系列,新型高温铁素体-马氏体9%-12%Cr材料已用于31MPa、600°C /610°C参数的超超临界机组,经过汽轮机