超超临界技术简介

蒸汽参数和机组效率关系
蒸汽参数与机组效率的关系 主蒸汽压力提高1MPa， 机组的热耗率就可下降0.13％～0.15％； 主蒸汽温度每提高10℃， 机组的热耗率就可下降0.5％～0.30％； 再热蒸汽温度每提高10℃， 机组的热耗率就可下降0.15％～0.25％； 结论：提高蒸汽的温度对提高机组热效率更有益。
结果 早期的超超临界机组，更注重提高初压（ 30MPa或以上）,迫使采用二次再热。 使结构与系统趋于复杂，运行控制难度更 难，并忽视了当时技术水平和材料水平， 事故偏多，使机组可用率下降、维修成本 增加。 超临界机组调峰性能差，不能适应市场需 要。




第二阶段（上世纪80年代开始） 以材料技术发展为中心，超超临界机组处于调整期 锅炉和汽轮机材料性能大幅度提高 电厂水化学方面的认识的深入 美国对以投运的超临界机组进行大规模的优化和改 造，形成了新的结构和新的设计方法 超临界机组的效率平均比同容量的亚临界机组高3% 可靠性和可用率指标达到甚至超过了相应的亚临界机组 机组的低负荷运行极限由50%下降到了25%，调峰性能 大大提高 美国将超临界技术转让给日本： GE----东芝、日立 西屋 ----三菱 超临界机组的市场逐步转移到了欧洲和日本
世界上超超临界发电技术的发展过程可划分为三个阶段： 第一阶段（上世纪50-70年代） 以美国为核心，追求高压/双再的超超临界参数 1959/1960年，Eddystone 电厂，1#/2#机组： 容量 325MW 蒸汽压力 34.5MPa 蒸汽温度 649 / 566 / 566 C（二次再热） 热耗 8630kJ/kWh 汽轮机 美国WH公司 锅炉 美国CE公司 打破了最高出力、最高压力、最高温度和最高效 率的4项记录 8年后,出现过热器高温腐蚀/高压缸蠕变变形 1968年降参数（32.2MPa/610/560/560 C）运行 ，直至今日，但仍是蒸汽压力和温度最高的机组
302 126 93.66
603
297 127 93.6
主设备参数
汽轮机技术规范
- 额定功率MW - 主汽门前压力MPa - 主汽门前温度℃ 600 - 再热汽门前温度℃ 600 7366
玉环
1000 26.25 600
泰州
1000 25
外高桥
1007.8 27 600 600 7320
600
0.038 t/kW 0.183 t/kW 0.005 m3/kW
0.033 t/kW 0.1836 t/kW 0.0043 m3/kW
运行指标
主要技术经济指标
玉环
发电热效率%
供电标准煤耗g/kWh 全厂厂用电率% (包括脱硫)
泰州 外高桥
44.66
292.2 6.3 291.5 5.5
45.16 44.86
272 6.5
每万千瓦容量的发电厂人数 人/10MW(包括脱硫)
每百万千瓦容量耗水量 m3/sGW (含脱硫系统时) 年利用小时数 hr
2.5
0.1 5500 5000
2.25
0.0801 5500
2.38
0.11
第三阶段（上世纪90年代开始） 迎来了超超临界机组新一轮的发展阶段，在保证机 组高可靠性、高可用率的前提下采用更高的蒸汽温 度和压力 主要原因： 国际上环保要求日趋严格 新材料的开发成功 常规超临界技术的成熟 以日本、欧洲（德国、丹麦）为主 日本以川越电厂#1机组为代表(1989年) 700MW、 31 MPa /566℃/566℃/566℃超超临界 走的是一条从引进到自主开发，有步骤有计划的发 展之路，成为当今超超临界技术领先国家
泰州
799348万元 870702万元 3997元/kW 4354元/kW
外高桥
895128 万元 975838 万元 4476元/kW 4879元/kW
756元/kຫໍສະໝຸດ Baidu 2027元/kW
870元/kW 2265元/kW 0.029 t/kW 0.1103 t/kW 0.0032 m3/kW
$ 发电工程每千瓦设备投资 2154元/kW $ 发电工程每千瓦钢材消耗量 $ 发电工程每千瓦水泥消耗量 $ 发电工程每千瓦木材消耗量
超超临界概念

亚临界：


超临界：


超超临界 ：
锅炉的新蒸汽的压力小于临界压力 (22.064MPa)，（一般170ata、538 ℃） 锅炉的新蒸汽的压力大于临界压力 (22.064MPa)小于25MPa ， （一般 240ata、560 ℃） 锅炉的新蒸汽的压力介于25～ 31MPa ，（一般300ata，600℃ ）
主设备参数
锅炉技术规范
- 最大连续蒸发量t/h - 过热器出口压力MPa - 过热器出口温度 ℃
玉环
2953 27.56 605
泰州
2980 26.15 605
外高桥
2955 27.9 605
- 再热器出口温度℃
- 给水温度℃ - 排烟温度℃ - 锅炉效率％
603
298 121.7 93.65
603
超超临界技术
超超临界（Ultra Super-critical）（也有称高效超临界 （High Efficiency Supercritical））的定义： 丹麦认为： 蒸汽压力27.5MPa是超临界与超超临界的分界线； 日本： 将压力>24.2MPa，或温度达到593℃(也有说超过 566℃)以上定义为超超临界； 西门子的观点： 从材料的等级来区分超临界和超超临界； 我国电力百科全书中称： 通常，把蒸汽压力高于27MPa称为超超临界。 华东院结论： 没有统一的定义 压力25MPa以上且温度580 ℃以上 本质上： 超临界与超超临界无区别
- (平均)背压 kPa
4.9
4.2/5.6 4.19/5.26
- 保证热耗 kJ/kwh 7316
主设备参数
发电机技术规范 - 冷却方式 玉环 水-氢-氢 泰州 水-氢-氢 外高桥 水-氢-氢
- 额定功率MW
- 额定容量MVA - 额定电压kV - 功率因数
1000
1056 27 0.9
1000

在400MW ～ 1000MW的容量范围内均有成功业绩
已投运的大容量（>700MW）机组的进汽压力
均
不大于27.5MPa
已应用的超超临界温度的先进水平是580℃～610℃
范围内，国外在这一温度下的材料技术已经基本成 熟
超超临界机组技术特点
亚临界 效率% 37 ～38 供电煤耗g/kWh 330 ～340 CO2排放量/年.百万 470
1120 27 0.9
1000
1111 27 0.9
总指标
主要技术经济指标
玉环
$ 发电工程静态投资
$ 发电工程动态投资 $ 发电工程每千瓦(静态)投资 $ 发电工程每千瓦(动态)投资 $ 发电工程每千瓦土建投资 911162万元 994941万元 4556元/kW 4975元/kW 1116元/kW
一次再热与二次再热的比较
二次再热比一次再热： 热效率 机组的造价 电厂投资 高1.3%～1.5% 高10～15% 高4.5～7.2%
结论：双再热所带来的总体经济性并不十分明显， 但设备和系统复杂。
某电厂机组主要设计参数



主再热汽温（炉）：605 /603℃ 炉侧主再热汽压：26.15/4.85Mpa 锅炉效率：94.06%(BRL工况）93.98%(BMCR) 汽机总内效率：91.6% 机组净效率：44%左右 汽机热耗（THA工况）：7366Kj/kWh 供电煤耗： 290～300g/kWh 厂用电率：5% 设计煤种：神华煤 循环水流量：29.5m3/s(106200 T/H)

目前世界上先进的超超临界机组效率已达到47%（丹麦）

开发了530MW, 30.5MPa/582/600 ℃一次再热机组循环效 率可达49%，成为迄今为止世界上报导的热效率最高的 火电机组 背压的降低对机组效率的影响是不可忽视的（丹麦）
采用二次再热的超超临界机组，除了早期美国的三台机 组外，只有日本川越两台（1989年）和丹麦的机组。采 用两次再热可使机组的热效率提高1％～2%，但也造成 了调温方式、受热面布置等的复杂性，成本明显提高。 因此近五年来新投运机组基本上没有采用二次再热。
（万吨）
超临界 40 ～41 310 ～320 435
超超临界 44 ～47 290 ～300 400
世界先进超超临界机组效率已达 47 ～49 %(丹麦） 污染物粉尘、SOx、NOx排放大大降低 温室气体CO2排放大大降低 节约能源： 成本低、电价低：标煤价高于290元/吨时超临界机组发电 成本低于亚临界机组，目前标煤价远高于290元/吨 可靠性高：不低于亚临界机组