大型超临界火电机组的技术与发展苗迺金，李续军（国家电力公司热工研究院，陕西西安710032）摘要：提高蒸汽参数与发展大容量机组相结合是提高常规火电厂效率及降低单位容量造价最有效的途径。目前，世界上超临界火电技术的发展已进入了成熟和实用阶段。根据我国的能源资源状况和电力技术发展的水平，当前积极发展国产化的高效、节能、环保的大型超临界火电机组就显得十分重要和紧迫。关键词：超临界机组；技术；发展从历史发展的过程来看，蒸汽动力装置的发展和进步一直是沿着提高参数的方向前进的。提高蒸汽参数与发展大容量机组相结合是提高常规火电厂效率及降低单位容量造价最有效的途径。目前，世界各国对于能源的可持续发展战略和环保的主题愈加重视，控制污染排放的标准也愈来愈高，并制订了一系列相应提高环保水平的政策和措施。因此，对于电力行业来说，积极发展清洁、高效的发电技术就显得十分必要和迫切。在此背景下，根据我国的能源资源状况和电力技术发展的水平，当前积极发展作为洁净煤发电技术之一的超临界火电技术就显得更加重要和紧迫，发展高效、节能、环保的超临界火力发电机组则势在必行。为此，国家有关部、委已经制定了相关项目的发展计划和规划，以积极支持和推动我国国产化超临界火电机组的生产及高效超临界火电机组的迅速发展。1超临界火电机组的技术特点1.1参数与效率理论上，水的临界状态点压力和温度数值分别为22.115MPa和374.15℃。通常认为蒸汽参数超过水的临界状态点压力和温度数值的机组即称为超临界机组。目前实际投运的超临界机组的蒸汽压力大多在23.5MPa以上，蒸汽温度在538℃以上。一般对于参数在30MPa、560℃以上的机组，在习惯上称之为超超临界机组或高效超临界机组。水蒸汽动力装置循环的理论分析结果表明，提高循环的蒸汽初参数和降低循环的终参数都可以提高循环的热效率。除此之外，采用再热循环和回热循环也可以提高循环的热效率。实际上，蒸汽动力装置的发展和进步就一直是沿着提高参数的方向前进的。另外，在蒸汽参数相同的情况下，机组容量增加，其热耗会有所降低。事实表明，提高蒸汽参数与发展大容量机组相结合是提高常规火电厂效率及降低单位容量造价最有效的途径。与同容量亚临界火电机组的热效率比较，在理论上采用超临界参数可提高效率2%～2.5%，采用超超临界参数可提高约4%～5%。据介绍，目前世界上先进的超临界机组效率已达到47%～49%。1.2运行灵活性与可靠性运行实践表明，目前先进的大容量超临界机组具有良好的启动性能、运行性能和调峰性能，能够满足电网负荷变动的要求，并且在较大的负荷范围内，如30%～90%额定负荷范围内，机组可以变压运行，变负荷速率多为5%/min左右[1]。美国《发电可用率数据系统》1980年的分析报告中，公布了71台超临界机组和27台亚临界机组的运行统计数据，表明这2类机组的平均运行可用率、等效可用率和强迫停运率已经没有差别。据美国EPRI的统计，容量为600～835MW具有二次中间再热的超临界机组整机可用率已达90%，1300MW二次中间再热的燃煤超临界机组整机可用率为92.3%，有的还要高一些。同时，从我们引进的几台超临界机组的运行情况来看，也说明了这一点，即：目前在运行的超临界机组的运行可靠性指标已经不低于亚临界机组的数值，有的甚至还要更高一些。1.3投资与造价考虑提高蒸汽参数将使得机组的初投资有所增加，这是因为压力提高后很多设备和主蒸汽管道的壁厚要相应增加，或者说要选用性能和价格更高一些的材料；而温度提高后则要使用更多价格昂贵的合金钢材。综合各种说法看来，一般认为超临界机组的造价比亚临界机组大约增加3%～10%。但由于世界各国的具体情况不同，同时各个电站的设计、设备价格和辅机配套方案等也有所不同，造价增加的幅度也会随着有所不同。2超临界机组的技术发展状况收稿日期：2002-05-22作者简介：苗迺金(1955-)，男，高级工程师(教授级),从事电厂热能动力工程和电站汽轮机及热力系统的性能试验研究。李续军（1963-），男，高级工程师，现任国电热工研究院电站运行技术中心汽轮机及运行优化研究所所长，从事大型汽轮机的启动调试、机组性能试验、汽轮机转子寿命研究、设备制造质量的监检以及机组安全经济性方面的研究工作。