国家863 课题“燃煤超超临界发电技术”研究结果简述

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国家863 课题“燃煤超超临界发电技术”研究结果简述
2006 年6 月7 日，由原国家电力公司、中国华能集团公司和中国电力投资集团公司牵头，三大
动力集团、电力设计院、高等院校、国家技术研究中心及行业学会等23 个单位共同承担的国家“十
五”高科技计划（863 计划）项目“超超临界燃煤发电技术”顺利通过国家科技部组织的验收。同日，
该项目还通过了由中国电机工程学会组织的专家委员会对该项目的成果鉴定。课题在取得多项重要
科研成果和17 项技术专利的同时，也培养了一批发展和推广应用超超临界发电技术的科技人才。鉴
定专家委员会认为，通过五年的攻关研究，已使我国燃煤发电技术跨入了国际先进水平的行列。
“超超临界燃煤发电技术”课题是原国家电力公司在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并决定开展研究的重大攻关项目。项目研究的目的是：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。2002 年电力体制改革后，华能集团公
司和中国电力投资集团公司联合完成了此项目。
该课题围绕我国开展超超临界机组的应用技术问题开展专题研究，分为5 个子课题，其中子课
题一为“超超临界机组的技术选型研究”；子课题二为“超超临界锅炉关键技术研究”；子课题三为“超
超临界汽轮机关键技术研究”；子课题四为“大型燃煤电站烟气净化技术研究”；子课题五为“超超临
界机组电站设计与运行技术研究”。
1 燃煤超超临界机组的技术指标
工程热力学中将水的临界状态点的参数定义为：压力22.115 MPa,压力374.15℃。当水蒸气参数
值大于临界状态点的压力和温度值时，则称其为超临界参数。而超超临界参数的概念实际为一种商
业性的称谓，以表示出发电机组具有更高的压力和温度参数，即其效率更高。鉴于各国对提高机组
效率采用的方法有区别，因此各国、甚至各公司对超超临界参数的启始点定义也有所不同，例如：
日本定义为压力大于24.2MPa,或温度达到593℃；丹麦定义为压力大于27.5 MPa；西门子公司的观
点是应从材料的等级来区分超临界和超超临界机组等等。我国电力百科全书则将超超临界定义为蒸
汽参数高于27 MPa。
超超临界机组蒸汽参数愈高，热效率也随之提高。热力循环分析表明，在超超临界机组参数范
围的条件下，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0.25～0.30%；再热蒸汽温度每提高10℃，机组的热耗率就可下降0.15～
0.20%。在一定的范围内，如果采用二次再热，则其热耗率可较采用一次再热的机组下降1.4～1.6%。
综合目前国内外电站行业的现状，亚临界机组的典型参数为16.7MPa/538℃/538℃，其发电效
率约为38％。超临界机组的主蒸汽压力通常为24MPa 左右，主蒸汽和再热蒸汽温度为538～566℃；
超临界机组的典型参数为24.1MPa/538℃/538℃，对应的发电效率约为41％。超超临界机组的主蒸
汽压力为25～31MPa，主蒸汽和再热蒸汽温度为580～610℃。一般而言，超临界机组的热效率比亚
临界机组的高2%～3%左右，而超超临界机组的热效率比超临界机组的高4%左右。
根据调查，2000 年时美国投运的超临界机组大约为170 台，其中燃煤机组占70%以上。前苏联
300MW 及以上容量机组全部采用超临界参数，全国40%电力由超临界机组供给，至今已有近230多台超临界机组投入运行。
日本的超临界机组共有60 多台，450MW 及以上的机组全部采用超临界参数，而且在提高参数
方面做了很多工作，最高压力为31MPa，最高温度已达到600/610°C。
丹麦史密斯公司研究开发的前2 台超超临界机组，容量为411MW，过热蒸汽出口压力为
29MPa，二次中间再热、过热蒸汽和再热汽温为582/580/580℃，机组效率为47%，机组净效率达45%
（采用海水冷却，汽轮机的背压为26kPa）；后开发了参数为30.5MPa，582/600℃、容量为400MW
的超超临界机组，该机组采用一次中间再热，机组设计效率为49%，从而成为迄今为止世界上报导
的热效率最高的火电机组。
德国西门子公司20 世纪末设计的超超临界机组，容量在400～1000MW 范围内，蒸汽参数为
27.5MPa, 589/600℃，机组净效率在45%以上。
欧洲正在执行“先进煤粉电厂（700℃）”的计划，即在未来的15 年内开发出蒸汽温度高达700℃
的超超临界机组，主要目标有两个： 使煤粉电厂净效率由47%提高到55%（采用低温海水冷却）或
52%（对内陆地区和冷却塔）；降低燃煤电厂的投资价格。美国则将蒸汽温度为760℃的超超临界机
组作为进一步的发展目标。
国际上超超临界机组的蒸气压力参数已经达到27-32Mpa，蒸汽温度为566-600℃，热效率可以
达到42-45%。国外机组的可靠性数据表明了超超临界机组可以同样实现高的可靠性。我国石洞口二
厂两台60 万千瓦超临界机组的可用率就高达90%以上，高于其它一些同容量亚临界机组。从环保措
施看，国外的超超临界机组都加装了锅炉尾部烟气脱硫、脱硝和高效除尘装置，可以实现较低的排
放，满足严格的排放标准。在日本，超超临界机组的排放指标可以达到SO2 30 mg/Nm3；NOx 20
mg/Nm3；粉尘10 mg/Nm3。超超临界燃煤机组甚至可以与燃用天然气机组一样实现清洁的发电。
从国际上看，超超临界燃煤发电技术已趋于成熟，在机组的可靠性、可用率、热机动性、机组
寿命等方面已经可以和亚临界机组媲美，并已具有了较多的商业运行经验。