我国超临界机组的发展
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表3 我国近 10 年单机 6 000 kW 以上 机组年平均供电煤耗
年份 2001 2002 2003 2004 2005 供电煤耗 装机容量 供电煤耗 装机容量 年份 /g · （ kWh） － 1 /10 4 kW /g · （ kWh） － 1 /10 4 kW 387 383 380 376 379 33 849 35 300 39 140 44 070 50 840 2006 2007 2008 2009 2010 367 357 345 342 335 62 200 71 329 79 253 87 400 96 200
外高桥 2 期工程中锅炉的主要设计参数
再热蒸汽压力 / MPa 5． 92 再热蒸汽温度 /℃ 568 给水温度 /℃ 272． 6 设计启动方式 扩容式疏水 设计效率 /% 93． 75 炉膛截面 / m2 21． 5 2
表2
额定功率 / MW 900 额定蒸汽流量 /t · h －1 2 537 调门全开功率 / MW 980
第 27 卷第 5 期 2011 年 10 月
上
Journal
海
of
电
力
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院
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报
Pow er
Vol． 27 ，No． 5 Oct． 2011
Shanghai
UHale Waihona Puke Baiduiversity
Electric
2
900 MW 超临界机组的引进
外高桥二期工程是中国电力超临界技术发展 ［1 ］ 的第二个里程碑． 该项目的汽轮发电机岛 和锅 炉岛 分 别 由 德 国 SIEMENS 公 司 和 ALSTOM 公司负责设计与供货， 仪控岛由日本日立公司供
［2 ， 3 ］
货． 其汽轮机为单轴， 单背压、 单支点轴承， 无调节 4 缸 4 排汽， 7 级回热汽轮机． 级， 锅炉为塔式， 超临界， 一次再热， 分离器内置， 螺旋水冷壁， 滑压运行， 单炉膛四角切圆燃烧， 露 天布置， 平衡通风， 固态排渣煤粉锅炉． 锅炉和汽轮机的主要设计参数分别见表 1 和 表 2．
基于我国经济的快速发展对电力的需求和一 次能源的分布现实， 在今后较长的一段时期内， 煤 电仍将是中国电力的主流， 发展清洁、 高效的煤电 技术将是一个长期的战略任务． 因此， 不断推进超 超临界机组的高效化是一个最可行的选项 ． 本文通过列举里程碑性质的实际案例， 阐述 了中国超（ 超） 临界技术的发展历程， 重点说明了 中国超（ 超） 临界机组的优化和创新， 并指出了其 未来的发展方向． 同时， 根据我国的国情， 提出了 进一步提高火电机组效率的可行性建议 ．
7 8 量每年以 9． 0 × 10 ～ 1． 1 × 10 kW 的规模高速增
收稿日期： 2011 － 06 － 14 （ 特约稿）
1
我国超临界机组的起步
20 世纪 70 年代末， 随着改革开放和经济的 快速增长， 我国的电力工业迅猛发展． 20 世纪 80 年代， 我国从美国 WestingHouse 公司和 CE 公司 引进了亚临界 300 MW 和 600 MW 等级的技术， 并成功地进行了国产化． 此后的 20 年内， 这两个 等级的机组一直作为中国电力建设的主力机组 ， 其运行供电煤耗约在 320 ～ 340 g / kWh（ 净效率为 36． 1% ～ 38． 4% ， 不含脱硫） ．
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2011 年
相对而言， 我国超临界机组的发展起步较晚 ， 但起点较高． 大陆的第一个超临界机组项目是上 海石洞口第二发电厂的 2 × 600 MW 超临界机组， 这是我国电力超临界技术发展的第一个里程碑 ． 该项目全套引进瑞士 ABB 公司 （ 汽轮发电机 ） 、 瑞士 Sulser 公司和美国 CE 公司 （ 锅炉 ） ， 蒸汽参 数为 24． 1 MPa /538 ℃ /566 ℃ ， 汽轮机为单轴 4 缸 4 排汽， 带调节级汽轮机， 锅炉为 ∏ 型一次再 热， 四角切圆燃烧， 螺旋水冷壁， 疏水启动， 固态排 渣锅炉． 石洞口第二发电厂由美国 Sargent＆lundy 公 1988 年 6 月开工， 1992 年 6 月和 12 司总体设计， 月先后投产， 该厂的总体技术属当时国际先进水 平． 在投产后的一年内， 这两台机组多次因 DCS 系统误动导致 MFT 问题， 还因调节级叶片设计强 由于汽轮机的性 度不足导致损毁更换转子． 此外， 能试验值未达到 7 658 kJ / （ kWh） 的合同保证值， ABB 公司又更换过两个低压缸． 此后， 机组的安全性和经济性得到了根本改 善． 运行至今， 两台机组的年平均供电煤耗最优值 为 306 g / （ kWh） （ 净效率为 40． 14% ， 不含脱硫） ， 达到当时我国的最好水平， 这一纪录直到 2006 年 才被打破．
通讯作者简介： 冯伟忠（ 1954 － ） ， 男， 教授级高级工程师， 上海人， 享受国务院特殊津贴， 上海外高桥第 3 发电有限 责任公司总经理， 兼上海申能能源科技有限公司总经理 ． 主要研究方向为超超临界发电及节能技 mail： 002@ wgq3． com． 术． E-
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冯伟忠： 我国超临界机组的发展
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超临界及超超临界机组的全面发 展及成效
1995 年， 京都协议使全球的目光都 投 向 了
年关停大量的中小容量（ 200 MW 及以下） 高耗能 机组， 使得全国火电机组的容量和效率结构明显 平均煤耗逐年稳步下降． 我国近 10 年单机 改善， 6 000 kW 以上机组年平均供电煤耗如表 3 所示．
Development of China’ s Supercritical Coal Fired Power Generation Unit
FENG Weizhong
（ Shanghai Waigaoqiao No． 3 Power Generation Co． Ltd． ，Shanghai 200137 ，China）
外高桥 2 期工程中汽轮机的主要设计参数
主蒸汽压力 / MPa 23． 96 主蒸汽温度 /℃ 538 再热蒸汽温度 /℃ 566 设计背压（ 单背压） / kPa 4． 9 设计热耗 / kJ · （ kWh） － 1 7 602
该项目于 1999 年 11 月开始建设， 两台机组 在 2004 年的 4 月和 9 月先后建成投产， 其总体技
CO2 的减排． 为了大力推动节能减排和环境保护 ， 我国政府将火力发电业的产业政策调整为优先发 展 600 ～ 1 000 MW 等级的超临界和超超临界技 术． 自 20 世纪 90 年代后期， 大容量先进超超临 界机组在德国及日本等国相继建成投产， 这些机 组的运行性能得到了国际业界的普遍认可． 2004 年， 继上海外高桥第二发电厂 900 MW 超临界机 组顺利投产后， 由我国政府主导， 通过引进技术国 我国的火力发电建设的重 产化及国内自主研发， 心开始转向 600 MW 和 1 000 MW 等级的引进技 600 MW 术型国产超临界和超超临界机组 。其中， 等级机组有主、 再热汽温为 538 ℃ /566 ℃ 的超临 界和汽温为 600 ℃ /600 ℃ 的超超临界 两 种， 而 1 000 MW 等级机组的主、 再热汽 温 则 均 为 600 ℃ 的超超临界参数． 而且新建机组全部同步配套 建设脱硫系统， 并在 2007 年全部配套建设脱硝装 置． 这些超临界及超超临界机组的技术来源如下 ． 锅炉： 德国 ALSTOM； 美国 ALSTOM （ CE ） ； 日 本日立； 日 本 三 菱； 国 内 自 主 研 发 （ 600 MW 等 级） ． 汽 轮 机 和 发 电 机： 德 国 SIEMENS； 美 国 SIEMENS（ Westinghouse ） ； 日 本 日 立； 日 本 东 芝； 国内自主研发（ 600 MW 等级） ． 1 000 MW 等级的机 基于节能减排的要求， 组已成为目前我国新建燃煤机组的主流 ． 2006 年 11 月， 我国首台 1 000 MW 超超临界机组在浙江 玉环电厂建成投产． 近年来， 我国的电力总装机容
Abstract：
The development and main problems in China ’s supercritical power generation
supercritical technology are introduced． With focus on cases of several power projects，the ultrapower generation technologies and the courses of localization are demonstrated，including importing， active response to the new problems and exceeding the world most advanced level through innovations based on the digestion and absorption of the imported technology． The future s high efficient supercritical technology is previewed． development in China’ Key words： supercritical； energy saving； coal consumption； efficiency
高效率、 高可靠性和高度自动化等的高综合性能 ， 很快消除了人们对超临界机组的种种疑虑 ． 其中 两台 汽 轮 机 的 性 能 试 验 热 耗 分 别 为 7 531 kJ / （ kWh） 和 7 500 kJ / （ kWh） ， 两台锅炉的性能试验 效率分别为 94． 65% 和 94． 13% ， 均远优于合同保
［4 ］ 术水平位于当时国际最先进之列 ． 与石洞口超 临界项目不同， 这两台机组在投产初期就体现了
证值． 该机组商业运行阶段的最优年平均供电煤 耗为 299． 7 g / （ kWh ） （ 净 效 率 为 41% ， 不含脱 硫） ， 曾 于 2006 年 被 中 国 电 力 企 业 联 合 会 授 予 “中国最低煤耗奖 ” ． 自投产至今运行状况良好， 汽轮 机 从 未 发 生 大 的 问 题， 而锅炉一直运行到 2009 年 11 月才出现了一次因脱落的氧化皮局部 阻塞导致的末级过热器爆管． 总体而言， 机组的可靠性和各项性能指标均 达到较高水平．
文章编号： 1006 － 4729 （ 2011 ） 05 － 0417 － 06
我国超临界机组的发展
冯伟忠
（ 上海外高桥第三发电有限责任公司 ，上海 200137 ） 摘 要： 介绍了我国的超临界技术的发展情况及面临的主要问题 ． 通过多个电厂的案例展示了我国的超临界
技术从引进到国产化， 积极应对新问题， 在消化吸收引进技术的基础上再创新 ， 从而超越世界最先进水平的历 程． 并对我国下一阶段高效超临界技术的发展作了展望 ． 关键词： 超临界； 节能减排； 煤耗； 效率 中图分类号： TK229． 2 文献标志码： A
表1
最大连续蒸发量 /t · h －1 2 788 主蒸汽压力 / MPa 25． 7 主蒸汽温度 /℃ 542
在石洞口超临界项目之后， 我国又陆续进口 500 MW 的超临界机 了多台俄罗斯的 300 MW ， 组， 两台 800 MW 的超临界机组于 2000 年在辽宁 绥中电厂投产． 但上述俄罗斯机组的运行效率和性能均不理 想， 仪控系统尤其落后， 总体性能和效率尚不及 20 世纪 80 年代引进的美国技术的亚临界机组， 因此没能引起业界对超临界技术的充分重视 ， 这 一局面直到上海外高桥电厂二期工程2 × 900 MW 超临界机组的建设和投产才得以改观 ．
年份 2001 2002 2003 2004 2005 供电煤耗 装机容量 供电煤耗 装机容量 年份 /g · （ kWh） － 1 /10 4 kW /g · （ kWh） － 1 /10 4 kW 387 383 380 376 379 33 849 35 300 39 140 44 070 50 840 2006 2007 2008 2009 2010 367 357 345 342 335 62 200 71 329 79 253 87 400 96 200
外高桥 2 期工程中锅炉的主要设计参数
再热蒸汽压力 / MPa 5． 92 再热蒸汽温度 /℃ 568 给水温度 /℃ 272． 6 设计启动方式 扩容式疏水 设计效率 /% 93． 75 炉膛截面 / m2 21． 5 2
表2
额定功率 / MW 900 额定蒸汽流量 /t · h －1 2 537 调门全开功率 / MW 980
第 27 卷第 5 期 2011 年 10 月
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Vol． 27 ，No． 5 Oct． 2011
Shanghai
UHale Waihona Puke Baiduiversity
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900 MW 超临界机组的引进
外高桥二期工程是中国电力超临界技术发展 ［1 ］ 的第二个里程碑． 该项目的汽轮发电机岛 和锅 炉岛 分 别 由 德 国 SIEMENS 公 司 和 ALSTOM 公司负责设计与供货， 仪控岛由日本日立公司供
［2 ， 3 ］
货． 其汽轮机为单轴， 单背压、 单支点轴承， 无调节 4 缸 4 排汽， 7 级回热汽轮机． 级， 锅炉为塔式， 超临界， 一次再热， 分离器内置， 螺旋水冷壁， 滑压运行， 单炉膛四角切圆燃烧， 露 天布置， 平衡通风， 固态排渣煤粉锅炉． 锅炉和汽轮机的主要设计参数分别见表 1 和 表 2．
基于我国经济的快速发展对电力的需求和一 次能源的分布现实， 在今后较长的一段时期内， 煤 电仍将是中国电力的主流， 发展清洁、 高效的煤电 技术将是一个长期的战略任务． 因此， 不断推进超 超临界机组的高效化是一个最可行的选项 ． 本文通过列举里程碑性质的实际案例， 阐述 了中国超（ 超） 临界技术的发展历程， 重点说明了 中国超（ 超） 临界机组的优化和创新， 并指出了其 未来的发展方向． 同时， 根据我国的国情， 提出了 进一步提高火电机组效率的可行性建议 ．
7 8 量每年以 9． 0 × 10 ～ 1． 1 × 10 kW 的规模高速增
收稿日期： 2011 － 06 － 14 （ 特约稿）
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我国超临界机组的起步
20 世纪 70 年代末， 随着改革开放和经济的 快速增长， 我国的电力工业迅猛发展． 20 世纪 80 年代， 我国从美国 WestingHouse 公司和 CE 公司 引进了亚临界 300 MW 和 600 MW 等级的技术， 并成功地进行了国产化． 此后的 20 年内， 这两个 等级的机组一直作为中国电力建设的主力机组 ， 其运行供电煤耗约在 320 ～ 340 g / kWh（ 净效率为 36． 1% ～ 38． 4% ， 不含脱硫） ．
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相对而言， 我国超临界机组的发展起步较晚 ， 但起点较高． 大陆的第一个超临界机组项目是上 海石洞口第二发电厂的 2 × 600 MW 超临界机组， 这是我国电力超临界技术发展的第一个里程碑 ． 该项目全套引进瑞士 ABB 公司 （ 汽轮发电机 ） 、 瑞士 Sulser 公司和美国 CE 公司 （ 锅炉 ） ， 蒸汽参 数为 24． 1 MPa /538 ℃ /566 ℃ ， 汽轮机为单轴 4 缸 4 排汽， 带调节级汽轮机， 锅炉为 ∏ 型一次再 热， 四角切圆燃烧， 螺旋水冷壁， 疏水启动， 固态排 渣锅炉． 石洞口第二发电厂由美国 Sargent＆lundy 公 1988 年 6 月开工， 1992 年 6 月和 12 司总体设计， 月先后投产， 该厂的总体技术属当时国际先进水 平． 在投产后的一年内， 这两台机组多次因 DCS 系统误动导致 MFT 问题， 还因调节级叶片设计强 由于汽轮机的性 度不足导致损毁更换转子． 此外， 能试验值未达到 7 658 kJ / （ kWh） 的合同保证值， ABB 公司又更换过两个低压缸． 此后， 机组的安全性和经济性得到了根本改 善． 运行至今， 两台机组的年平均供电煤耗最优值 为 306 g / （ kWh） （ 净效率为 40． 14% ， 不含脱硫） ， 达到当时我国的最好水平， 这一纪录直到 2006 年 才被打破．
通讯作者简介： 冯伟忠（ 1954 － ） ， 男， 教授级高级工程师， 上海人， 享受国务院特殊津贴， 上海外高桥第 3 发电有限 责任公司总经理， 兼上海申能能源科技有限公司总经理 ． 主要研究方向为超超临界发电及节能技 mail： 002@ wgq3． com． 术． E-
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冯伟忠： 我国超临界机组的发展
419
3
超临界及超超临界机组的全面发 展及成效
1995 年， 京都协议使全球的目光都 投 向 了
年关停大量的中小容量（ 200 MW 及以下） 高耗能 机组， 使得全国火电机组的容量和效率结构明显 平均煤耗逐年稳步下降． 我国近 10 年单机 改善， 6 000 kW 以上机组年平均供电煤耗如表 3 所示．
Development of China’ s Supercritical Coal Fired Power Generation Unit
FENG Weizhong
（ Shanghai Waigaoqiao No． 3 Power Generation Co． Ltd． ，Shanghai 200137 ，China）
外高桥 2 期工程中汽轮机的主要设计参数
主蒸汽压力 / MPa 23． 96 主蒸汽温度 /℃ 538 再热蒸汽温度 /℃ 566 设计背压（ 单背压） / kPa 4． 9 设计热耗 / kJ · （ kWh） － 1 7 602
该项目于 1999 年 11 月开始建设， 两台机组 在 2004 年的 4 月和 9 月先后建成投产， 其总体技
CO2 的减排． 为了大力推动节能减排和环境保护 ， 我国政府将火力发电业的产业政策调整为优先发 展 600 ～ 1 000 MW 等级的超临界和超超临界技 术． 自 20 世纪 90 年代后期， 大容量先进超超临 界机组在德国及日本等国相继建成投产， 这些机 组的运行性能得到了国际业界的普遍认可． 2004 年， 继上海外高桥第二发电厂 900 MW 超临界机 组顺利投产后， 由我国政府主导， 通过引进技术国 我国的火力发电建设的重 产化及国内自主研发， 心开始转向 600 MW 和 1 000 MW 等级的引进技 600 MW 术型国产超临界和超超临界机组 。其中， 等级机组有主、 再热汽温为 538 ℃ /566 ℃ 的超临 界和汽温为 600 ℃ /600 ℃ 的超超临界 两 种， 而 1 000 MW 等级机组的主、 再热汽 温 则 均 为 600 ℃ 的超超临界参数． 而且新建机组全部同步配套 建设脱硫系统， 并在 2007 年全部配套建设脱硝装 置． 这些超临界及超超临界机组的技术来源如下 ． 锅炉： 德国 ALSTOM； 美国 ALSTOM （ CE ） ； 日 本日立； 日 本 三 菱； 国 内 自 主 研 发 （ 600 MW 等 级） ． 汽 轮 机 和 发 电 机： 德 国 SIEMENS； 美 国 SIEMENS（ Westinghouse ） ； 日 本 日 立； 日 本 东 芝； 国内自主研发（ 600 MW 等级） ． 1 000 MW 等级的机 基于节能减排的要求， 组已成为目前我国新建燃煤机组的主流 ． 2006 年 11 月， 我国首台 1 000 MW 超超临界机组在浙江 玉环电厂建成投产． 近年来， 我国的电力总装机容
Abstract：
The development and main problems in China ’s supercritical power generation
supercritical technology are introduced． With focus on cases of several power projects，the ultrapower generation technologies and the courses of localization are demonstrated，including importing， active response to the new problems and exceeding the world most advanced level through innovations based on the digestion and absorption of the imported technology． The future s high efficient supercritical technology is previewed． development in China’ Key words： supercritical； energy saving； coal consumption； efficiency
高效率、 高可靠性和高度自动化等的高综合性能 ， 很快消除了人们对超临界机组的种种疑虑 ． 其中 两台 汽 轮 机 的 性 能 试 验 热 耗 分 别 为 7 531 kJ / （ kWh） 和 7 500 kJ / （ kWh） ， 两台锅炉的性能试验 效率分别为 94． 65% 和 94． 13% ， 均远优于合同保
［4 ］ 术水平位于当时国际最先进之列 ． 与石洞口超 临界项目不同， 这两台机组在投产初期就体现了
证值． 该机组商业运行阶段的最优年平均供电煤 耗为 299． 7 g / （ kWh ） （ 净 效 率 为 41% ， 不含脱 硫） ， 曾 于 2006 年 被 中 国 电 力 企 业 联 合 会 授 予 “中国最低煤耗奖 ” ． 自投产至今运行状况良好， 汽轮 机 从 未 发 生 大 的 问 题， 而锅炉一直运行到 2009 年 11 月才出现了一次因脱落的氧化皮局部 阻塞导致的末级过热器爆管． 总体而言， 机组的可靠性和各项性能指标均 达到较高水平．
文章编号： 1006 － 4729 （ 2011 ） 05 － 0417 － 06
我国超临界机组的发展
冯伟忠
（ 上海外高桥第三发电有限责任公司 ，上海 200137 ） 摘 要： 介绍了我国的超临界技术的发展情况及面临的主要问题 ． 通过多个电厂的案例展示了我国的超临界
技术从引进到国产化， 积极应对新问题， 在消化吸收引进技术的基础上再创新 ， 从而超越世界最先进水平的历 程． 并对我国下一阶段高效超临界技术的发展作了展望 ． 关键词： 超临界； 节能减排； 煤耗； 效率 中图分类号： TK229． 2 文献标志码： A
表1
最大连续蒸发量 /t · h －1 2 788 主蒸汽压力 / MPa 25． 7 主蒸汽温度 /℃ 542
在石洞口超临界项目之后， 我国又陆续进口 500 MW 的超临界机 了多台俄罗斯的 300 MW ， 组， 两台 800 MW 的超临界机组于 2000 年在辽宁 绥中电厂投产． 但上述俄罗斯机组的运行效率和性能均不理 想， 仪控系统尤其落后， 总体性能和效率尚不及 20 世纪 80 年代引进的美国技术的亚临界机组， 因此没能引起业界对超临界技术的充分重视 ， 这 一局面直到上海外高桥电厂二期工程2 × 900 MW 超临界机组的建设和投产才得以改观 ．