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来源：职称驿站所属分类：电力论文 发布时间：2016-03-14浏览：31次
本文是一篇电力工程师职称论文，文章针对2×1000MW超超临界机组进行选型论证。机组选型将从超超临界机组的发展过程、经济性、实际投运情况、容量选择、参数选择、国内制造技术装备和能力等因素进行论证，提出1000MW超超临界机组主机配置的推荐意见。
【摘 要】超超临界机组技术始于上世纪50年代，当前是超超临界机组快速发展的阶段，欧洲、日本和美国均在加紧开发压力超过34MPa、温度超过700℃和二次中间再热的超大容量超超临界发电技术，可以预见当前的技术参数会在较短的时间内得到突破。
【关键词】1000MW蒸汽参数,材料,电力工程师职称论文
一、技术发展情况及趋势
1.超超临界机组的发展
我国1000MW超超临界机组技术发展迅速，从提高蒸汽参数、增加抽汽级数及再热次数等方面进行研究，发展成为新一代高效超超临界技术，实现了将汽轮机进汽参数提高至27MPa/600℃/620℃、采用9级回热抽汽系统、采用二次再热系统等技术创新，并基本解决了技术、制造、材料等方面存在的问题，降低了机组热耗，提高了总体经济性，故高效超超临界机组是我国1000MW机组发展的必然方向。
2.超超临界机组的经济性
当新蒸汽初温不变仅提高初压时,一定范围内可提高机组热效率。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%。在经济性方面，压力提高使得机组热耗率有所降低，但是压力提高后锅炉所有承压部件、主蒸汽管道、汽轮机高压缸及很多辅机等设备的壁厚都要增加，投资要随压力的增加而增加。
在超超临界机组参数范围的条件下，主汽温度每提高10℃，热效率约可相对提高0.25%-0.30%;再热蒸汽温度每提高10℃，热效率约可相对提高0.15%-0.20%。即600℃/600℃方案较580℃/580℃方案的热效率约可相对提高0.92%;较580℃/600℃方案的热效率约可相对提高0.56%;600/620℃方案较600℃/600℃方案的热效率约可相对提高0.52%。提高温度对提高机组热效率的效果非常显著。
高效超超临界机组可将汽轮机进汽参数提高至28MPa/600℃/620℃，从而进一步提高机组热效率。
二、主机选型
机组参数的选择
1.国际及国内同类型机组参数情况
日本于1989年在穿越(Kawagoe)电厂投运了两台高效超临界机组，机组的参数为31.0MPa/566/566℃，容量为700MW。但近年来日本各公司都转为生产24.1～25MPa、593～610℃、一次中间再热的超超临界机组。
欧洲的丹麦和德国在1995～1999年间也投运了9台28.5～31.0MPa、545～583℃的超临界机组。近年来在建的1000MW机组参数为26～29MPa、545～619℃。
从近年来国外高效超超临界机组的蒸汽参数来看，并不是一味地追求高压力，而是从高效超超临界机组的高效性入手，尽量提高蒸汽温度以其最大限度地“用足”现有材料的耐温特性，以最低的制造成本获得最大的经济利益。
2.蒸汽压力的选择
随着蒸汽压力的提高，其所获得的热效率的增加趋于平缓。如从亚临界压力提高到常规超临界压力，增加了2%～2.5%，而从超临界压力提高到超超临界压力，仅增加0.5～1%。与此不同的是，提高蒸汽温度所获得的热效率的提高却基本保持相同的水平。也就是说，在超临界参数向超超临界参数的过渡中，提高蒸汽温度所增加的热效率比提高蒸汽压力来得明显，而且经济性也更好。而压力提高后锅炉所有承压部件、主蒸汽管道、汽轮机高压缸及很多辅机等设备的壁厚都要增加，投资也相应增加。是而近年来，国外超超临界机组的蒸汽压力大多采用比常规超临界机组稍高的压力，国内采用引进技术生产的已投运或在建项目机组初压也都选择25～28MPa.之间。
从节约投资及国产化机型的设计及运行情况考虑，本工程选择主汽压力为28MPa。
3.蒸汽温度的选择
在超超临界组参数范围的条件下，主蒸汽温度每提高10℃，热效率约可提高0.25%～0.3%，再热汽温每提高10℃，热效率可相对提高0.15%～0.20%。但参数的提高意味着对材料要求更加严格。
对于主蒸汽温度，目前超超临界锅炉过热器常用的材料为HR3C和TP347HFG，在主蒸汽的压力参数下，该材料的安全使用极限温度为630℃和615℃，有实际运行业绩的运行温度为600℃。根据相关研究表明：可尽可能提高主蒸汽温度以其最大限度地“用足”现有材料的高温强度性能，在温度的选择上应着眼于先进性和成熟性，取在600℃左右为宜。对于管道材料P91和P92而言，600℃左右的温度已经是其许用应力快速下降的区间。主蒸汽温度提升5℃增加的材料比压力增加1MPa多出一倍以上，且随着温度上升，每提升1℃导致的壁厚增加都比前1℃要更多，兼顾流通内径后，会使得材料量大大增加。因此，主蒸汽600℃参数水平的机组在现有的材料体系下，不建议采用提升过热蒸汽温度的方式来提高机组效率，故本工程现阶段推荐主蒸汽温度为600℃。
一般而言，再热蒸汽因为压力低，其温度可选择较主蒸汽温度高10℃～30℃。经过咨询主机厂，再热蒸汽温度是否能提高到620℃，关键影响因素有以下三个方面：汽轮机新的锻件和铸件材料选用;锅炉再热器受热面材料的选用;再热蒸汽温度偏差的控制手段。
对于汽轮机来说，国内600℃的超超临界机组汽轮机较多采用了日本研发的高温转子材料，不过当再热蒸汽温度提高到620℃后，汽轮机高温部件(如中压转子、中压内缸、中压联合、中压高温段隔板等)的材料需要采用高温性能更好的FB2和CB2。FB2和CB2材料在620℃与现有材料在600℃强度性能相当。FB2和CB2是欧洲COST522计划中研制的两种用于620℃等级的转子和铸件材料，历时5年时间完成，共有16个欧洲国家参与。这两种材料已经应用到日本和德国部分电厂中。所以，对于汽轮机来说，使用新的锻件和铸件材料后，可以满足再热蒸汽提高到620℃的设计要求。
对于锅炉来说，国内600℃超超临界机组再热器高温部分受热面使用的材料可以满足620℃的使用条件。
目前，成熟的锅炉材料中可用于超超临界参数的集箱和管道的大口径钢管基本上只有四种铁素体不锈钢，如P91,P92、P911和P122，这些材料特别是P92/T92管材在600℃等级超超临界锅炉中都有过较多的使用业绩，是否继续适用于623℃等级超超临界锅炉，是623℃等级超超临界参数锅炉最关键的材料问题。
ASME规范规定P92/T92管材最高使用温度为650℃，而国内《蒸汽锅炉安全监测规程》修订其使用温度不超过630℃。当再热蒸汽温度提高到623℃，如果仍选用P92/T92材料，根据《蒸汽锅炉安全监测规程》材料的温度安全裕量只有6～7℃，而按照ASME规范材料的温度安全裕量为23℃左右，目前锅炉厂的P92/T92材料的最高使用温度都参考ASME规范。锅炉高温再热蒸汽出口蒸汽温度提高到623℃后，虽然用于联箱及联箱接头的P92/T92材料安全裕量偏小，但是也是在安全范围之内，因此锅炉能否安全运行的关键是再热器出口蒸汽温度偏差能否控制在合理范围内。
综合国内三大锅炉厂的相关设计、制造经验，在目前的材料结构下，三大锅炉厂均确认再热蒸汽温度提高到623℃后，通过优化锅炉本体设计、合理的汽温调节手段，从而能够严格控制温度偏差，保证锅炉的安全运行，能满足再热蒸汽温度从603℃提高至623℃时联箱及接头P92/T92材料具有足够的安全裕量。
因此，从技术角度来说，再热蒸汽温度从603℃提高至623℃是可行的。
三、结论
我国超超临界火电机组发展迅速，装机数量不断增加。据不完全统计，接至2011年5约，全国投运的1000MW级超超临界火电机组已达37台，且运行情况良好。1000MW容量主机设备均已实现国产化，设备设计、制造技术成熟可靠。
高效超超临界机组可将汽轮机进汽参数提高至28MPa/600℃/620℃，从而进一步提高机组热效率，且从技术方面而言，再热蒸汽参数提高至28MPa/600℃/620℃是可行的。
综上所述，1000MW超超临界机组汽轮机进汽参数推荐采用28MPa/600℃/620。
《发电设备》电力论文投稿，创刊于1987年，系由国家科委批准、上海市经济委员会主管、上海发电设备成套设计研究所、中国动力工程学会编辑出版工作委员会和机械工业发电设备情报网共同主办的国内外公开发行的科技期刊。其办刊宗旨是为全国电力事业发展和发电设备行业的技术进步服务。《发电设备》杂志以报道国内外锅炉技术、涡轮机技术、发电机技术、电站辅机、核电技术、环境保护等技术领域中的最新科研成果及其新技术应用，展现了热力发电设备行业的最新发展动态和先进技术>与研究水平。其发行范围覆盖全国机械与电力系统企业发电设备制造、设计、实验研究和运行等单位科研人员和有关大专院校的能源与动力工程专业。
《电力工程师职称论文1000MW超超临界机组主机选型》
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