杨富完善℃开发℃超超临界机组用国产新型耐热钢PPT学习教案

5.1 欧盟AD700超超临界技术开发项目
欧盟1998年启动700℃级先进蒸汽参数的超超临界技术开发项目“AD700计划”， 该项目的目标是：
(1)研发、设计和示范先进蒸汽参数超超临界煤粉炉技术，使蒸汽参数达到 37.5MPa/700/720℃；
(2)AD700超超临界机组的净效率要达到52-55%，在当前最先进的超超临界机组效 率的基础上（30.0MPa/600/600℃，净效率47%）实现更进一步降低标准煤耗 和CO2排放各15%的目标；
的高度。
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截止到2010年底，在运行的1000MV超超临 界机组已达33台，中国已经成为世界上拥有 超超临界机组最多的国家。也因此是积累 超超临界机组的设计、制造、安装和运行 经验丰富的国家。
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虽然我国超超临界机组取得了举世瞩目的 发展，但国内制造企业技术创新的瓶颈仍 然明显，主要表现在超超临界机组用高温 高强度材料国产化研制和应用性研究工作 薄弱，超超临界机组600℃等级新型耐热钢 尚未完全实现国产化，目前部分还依赖进 口，价格居高不下和货源紧缺制约超超临 界机组发展。
表三 超临界和超超临界煤粉炉采用的高温耐热材料的比较
项目
超临界使用的材料 超超临界可用的最新技术材料 AD700所需材料
蒸汽参数 25Mpa、
25-28Mpa、600℃/620℃
560℃/560℃
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四、完善600℃USC机组的关键技术——新型耐热钢的开发、 焊接及热处理
USC机组就是通过提高火电机组锅炉蒸汽温 度、压力参数提高机组效率，特别是温度 参数对效率的影响更为显著，而提高蒸汽 参数遇到的主要关键技术是金属材料的耐 高温、高压及焊接和热处理问题。
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我国正在建设的USC机组大量采用的新型铁 素体耐热钢为SA213-T23、T91、T92； SA335-P91、P92、P122及新型奥氏体耐热钢 为A213M-S30432(SUPER304H)、 TP310HCbN(HR3C)。SC/USC锅炉承压部件 用钢选择。如表一
单位 MWe ℃/MPa ℃/MPa kPa ℃ ℃ ℃ kJ/kWh % MWe %
冷水塔冷却 1000 700/35.0 720/6.9 4.0 16.5 335.0 20 6426 95.00 70.00 53.50
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பைடு நூலகம்
海水冷却 1000 700/35.0 720/6.9 2.5 10.0 335.0 10 6355 95.00 70.00 55
A213M-S30432(SUPER304H)
TP347H
P91
P92/P122/E911
Al672B70CL32
A691Cr1-1/4CL22
再热热段 给水管道
P91 WB36
P91/P92 WB36
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为了更好的发展SC、USC机组，在大量引进 国外先进的新型耐热钢的过程中，要加快 国产新型耐热钢的开发，为了确保USC机组 的稳步发展，应开展以下几方面的试验研 究工作。
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(1).开展新型耐热钢合金化机理、力学性能、强韧化机理、高温持久强度、抗烟 气腐蚀、抗蒸汽氧化及寿命评估方面的研究工作。
(2).开展新型耐热钢，经过长期高温运行后，钢材显微组织及性能变化规律的研 究。
(3).开展新型耐热钢异种钢焊接接头早期失效机理研究。 (4).进一步研究和掌握P91钢管的合金化、强韧性强化机理和生产制造、热处理
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二、USC机组是我国火电发展的必然趋势
电力是一种应用广泛，使用方便的清洁能 源。电力是二次能源，它是由煤炭、石油、 天然气、水利、核能以及风力等转换而成 的。电力在终端能源总构成中所占的比例 已成为衡量一个国家现代化程度的重要标 志。
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我国一次能源结构的特点是:“富煤、贫油、 少气”，我国能源以煤碳为主，我国煤炭 消费占一次能源的70%，远高于世界平均约 30%的水平。预计全国发电装机容量到2020 年为18亿千瓦，其中火电将从目前占总容量 的75%左右，下降为66%，水电占22.7%， 核电、风电等新能源约占11.3%。
杨富完善℃开发℃超超临界机组用国产 新型耐热钢
会计学
1
一、概述
我国是全球除美国以外的第二大电力生产 国与电力消费国。2010年，我国用电量持续 增长，电力规模继续增大，结构有所改善， 质量和技术水平进一步提高，节能减排成 效显著。截至2010年底，全年全国发电量 41413亿千瓦时，发电装机容量达到9.6亿千 瓦；其中，火电装机容量7.07亿千瓦，水电 装机容量2.13亿千瓦，核电装机容量1082万 千瓦，风电并网装机容量3107万千瓦。
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根据我国的现实情况，实现超超临界机组 技术再创新，增强国内制造业的核心竞争 力仍是当务之急。应在消化吸收引进技术 的同时，加强国内自主创新的支持力度， 重点解决新型耐热钢的国产化等核心技术 问题，逐步形成具有我国特色的、具有自 主知识产权的超超临界成套设备设计制造 技术，具备产品自主优化和自主升级能力。
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优化发展煤电，提高火电机组效率、减少 污染的洁净煤发电技术有：循环流化床 （CFBC）、增压流化床（PFBC）、整体煤 气化联合循环（IGCC）及超临界（SC）与 超超临界（USC）。但是，CFBC、PFBC、 IGCC等技术处于试验或示范阶段，在我国 近期广泛发展是不现实的。
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我国在运的33台1000MWUSC机组的实践， 已充分证明了，我国大力发展USC机组的必 然性和正确性
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三、我国超超临界机组的发展现状
超超临界火电机组是世界上成熟先进的发 电技术，目前主蒸汽/再热气温度为600℃ 的超超临界机组供电效率可达44~45%，在 经济发达国家中广泛应用并得到了显著的 节能和减少污染的效果，并且正进一步向 更高参数方向发展。
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表二为欧盟AD700 1000MWe超超临界机组 设计参数。由表可见，该项目有冷水塔冷 却和海水冷却两个方案，如果采用欧洲北 海的只有10℃的海水冷却，则净效率可达 55%。
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表二 欧盟AD700 1000MWe超超临界机组设计参数
参数 总功率 主蒸汽参数 再热蒸汽参数 冷凝器压力 冷却水温度 最后给水温度 环境空气温度 汽轮机热耗 发电机效率 辅机电耗 电厂净效率
(3)开发出合格的适合于AD700机组蒸汽参数的先进镍基锅炉和汽轮机材料并改进 现有的奥氏体和铁素体钢。
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(4)镍基合金的研发，目标是700℃、105h的蠕 变强度大于100Mpa。700℃-750℃条件下进 行的新材料试验，包括强度、蠕变特性、 脆性、抗氧化性能等。
目前AD700计划已经进入工业试验阶段，预 计在2020年前，700℃参数超超临界机组将 投入商业运行。
工艺，使国产P91钢管质量稳定，完善管径、壁厚、品种、规格，形成批量 生产。
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(5)开展T/P92钢材的国产化的基础研究，生产 制造工艺的试验。尽快实现国产化。
(6)加速A213M-S30432（Super304H）、 TP310HCbN(HR3C)钢国产化的生产制造和 挂炉试用工作。
从技术难度和现实性看，SC和USC配以常规 的烟气净化装置已公认是一种洁净煤发电 技术，是优化煤电结构的主要方向。符合 当前中国的实际情况。所以超（超）临界 机组是我国火电机组的主要发展方向。
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国家科技部863计划“超超临界燃煤发电技 术”课题研究结论：推荐现阶段我国发展 超超临界机组，其参数为P=25MPa~28MPa， T＝600℃ /600℃ ，一次再热。
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从2003年起，我国发电设备制造企业与国外
制造商合作，引进大型超超临界火电机组
技术。上海、哈尔滨和东方三大动力集团
分别从西门子、三菱以及日立公司等引进
了超超临界技术。2006年11月、12月采用引
进技术生产的1000MV超超临界火电机组分
别在玉环电厂、邹县电厂成功投运，标志
着我国电力设备的制造水平跨上了一个新
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我国电力发展的基本方针是:提高能源效率， 保护生态环境，加强电网建设，大力开发 水电，优化发展煤电，安全、高效发展核 电，适度发展天然气发电，鼓励新能源发 电。优化发展煤电，主要是提高燃煤发电 机组的效率和减少污染物的排放。
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发展燃煤发电机组，烟气排放中会有更多 的SOx、 Nox和CO2，并排出大量的灰渣和 污水。给人类带来四大环境问题：温室效 应、酸雨、臭氧层破坏和大气污染。
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进入21世纪，中国加大了超超临界发电技术 的开发力度，加快了超超临界发电机组的 建设步伐。原国家电力公司在2000年针对当 时国际上燃煤发电技术的发展趋势，并结 合我国的具体国情提出“超超临界燃煤发 电技术”课题。
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课题研究的目的是：在立足于通过国际市 场采购已商业化的耐热金属材料的基础上 确定我国建设超超临界机组的技术路线， 推动我国发电行业的技术升级。该项目获 得了国家科技部和国家发改委的支持，科 研项目被列入国家“十五”高科技计划 （863计划）。华能玉环工程被列为依托工 程。
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表一 SC/USC锅炉承压部件用 钢
承压部件 超临界
超超临界
水冷壁
T1, T2, T11
T1, T2, T11；T23/T24
过热器 再热器
主汽 再热冷段
T12, T22,T23, T91, T12,T22,T23, T91,T92,TP310HCbN(HR3C)、
TP304H,
(7)同时开展与T/P91、T/P92、A213M-S30432 （Super304H）、TP310HCbN(HR3C)钢相 匹配的焊接材料的国产化开发工作。
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(8) 焊接及热处理是保证火电建设质量和发电设备安全运行的重要基础专业，目 前我国已开始大力发展的SC、USC火力发电机组，所采用的新型耐热钢与 传统的低合金耐热钢有质的区别。广大电站焊接工作者必须转变几十年来 焊接传统的低合金耐热钢形成的观念。需要对这种新型耐热钢的强化机理、 焊接性、焊接工艺、热处理工艺、检验方法、焊工培训及焊接管理等方面 进行深入的研究和实践，加大电站焊接科研力度，加大对焊接及相关专业 人员的技术培训，进一步提高专业技术素质，以保证我国电力发展目标的 实现。
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从以上电源结构发展情况可以看出，火电 比重随核电、可再生能源比重的增加而减 少，但到2020年前，我国以火电为主的电源 结构不会发生根本改变，火电将在相当长 时期内占据主导地位。
由于我国一次能源以煤炭为主，所以我国 的能源发展政策是煤为主体，电为中心， 保障社会经济的可持续发展。
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五、开展对700℃超超临界新型耐热钢的研究
虽然目前我国600℃超超临界发电技术和建 成的机组均达到国际水平，但我们必须注 意的是，我国超超临界发电技术比发达国 家起步晚十年，目前世界发达国家的超超 临界技术正在向更高水平发展。日本、美 国及欧洲等工业发达国家制订了一系列的 超超临界火电技术的中长期发展计划，积 极开发34.3MPa/650℃以及40MPa/700℃新钢 种系列，使超超临界机组朝着更高参数的 技术方向发展。 第26页/共47页
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电力装机容量和全年发电量均占世界第二 位，这标志着我国电力工业上了一个新台 阶。我国电力工业取得了举世瞩目的成就， 有力地支撑了国民经济快速健康发展对电 力的需求。
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2010年，全国在运百万千瓦超超临界火电机组已经达到33台。其中宁夏灵武 电厂二期工程百万千瓦机组是世界上首个百万千瓦超超临界空气冷却发电机 组项目，将促进我国富煤、贫水地区电力工业的可持续发展。虽然我国USC 机组的发展取得了举世瞩目的发展，但USC机组用高温高强度钢材国产化研 制和应用性能研究工作薄弱，因此，完善600℃、开发700℃超超临界机组用 钢及其性能随温度、使用时间、变化规律的研究，已成为发展 USC技术的关 键。