大型超临界机组关键技术

中核

大型超临界机组关键技术
        一、技术概述        
        大型超临界火电机组已成为世界发达国家电力设备的主导产品，机组容量指600MW及以上，超临界压力指蒸汽压力从亚临界参数过渡到超临界参数，即主蒸汽压力从17Mpa提高到24~25Mpa；主蒸汽温度从530℃提高到540℃，由一级中间再热改进为两级中间再热，使温度再提高到566℃及以上；供电煤耗小于300克／千瓦时，机组效率比同容量亚临界机组提高2~2．4％。以60万千瓦机组为例，超临界机组比亚临界机组，每年可节省约2．5万吨标准煤。  
        大型超临界机组的研制需解决一批重大的关键技术，包括设计技术、生产工艺、材料技术、自动化技术、运行技术。        
        二、现状及国内外发展趋势        
        纵观国内外火电设备技术发展态势，其最主要的特点和要求是：不断提高供电效率和可靠性、降低能耗、减少环境污染；发电设备的技术结构从最初的小容量中压机机组，逐步发展到中等容量的高压机组和超高压机组，乃至近代水平的大型容量亚临界机组，及现代超临界机组和多种联合循环机组，供电效率从初期水平25％提高到现代水平40％以上。  
        从全世界电力工业的构成分析、火电仍是主要构成部分，只有少数国家如法国和北欧几个国家的核电、水电已成为该国电力工业的主体。近三十年来，世界发电机组的发展上已达到了很高水平，而且在制造、运行和可靠性上与亚临界火电机组相当或更佳，积累了丰富的经验。在欧洲一些国家和日本已开始研制超临界参数火电机组。  
        我国火电技术与当今世界火电技术的发展趋势是基本一致的。我国已引进并掌握了亚临界300MW，600MW机组技术。进口的超临界火电机组已投入运行。当前应抓紧落实超临界机组的依托工程项目，采取引进技术，技贸结合等方式，攻克超临界机组的关键技术，加快超临界机组的研制。        
        三、“十五”目标及主要研究内容        
        1．目标  
        根据我国目前电力工业的实际情况和国民经济发展的需要，“十五”期间或至2010年将是一个很好的结构调整时期。应以攻关关键技术、发展大型超临界机组为重点来发展和加强发电装备工业。预计2005年前攻克主要关键技术、国产大型超临界机组试制完成投入运行，并使其具有商品化生产能力，机组参数为600MW，压力24．2MPQ、温度538／566℃。  
        （1）考虑我国电力工业的现状和今后发展需要，为了做好大型超临界机组开发研制，原机械部、电力部组织专家曾进行过多次论证研究，对超临界机组的容量系列有一明确的意见。其系列为600MW级、900MW级、1200MW级三个档次。选择600MW机组为起步容量，主要是国内已有二台进口机组投入运行，有运行及维护经验可借鉴，可靠性较高。另一方面与亚临界600MW机组的容量类同，在主机制造上较为有利；并可采用现有的辅机配套，有利于减少其成套设备的研制。  
        （2）900MW和1200MW大型超临界机组作为中、长期即2005年后发展的目标，在600MW大型超临界机组取得成功经验，并批量生产、形成主力机组后再予以发展，避免低水平的重复。要尽早进行技术准备工作，重点研究900MW机组采用单轴、单炉膛的问题，并对1200MW机组采用双轴技术方案作综合分析，以便与单轴的900MW机组作比较。  
        （3）大型超临界机组的发展对辅机提出更高的要求，在引进600MW超临界机组过程中，国内已承担过部分辅机的制造任务。超临界机组辅机国产化重点是解决给水泵、高压阀门、水处理设备等研制问题和仪表与自控系统软件的开发；选择最佳的控制系统与方式。  
        （4）国内对亚临界机组钢材国产化已进行过许多工作，为超临界机组材料国产化打下了基础。超临界机组系统进口初参数为24．2Mpa、538／556℃或24．2Mpa、566／566℃，因此要抓紧有关材料国产化的开发工作，如过热器，再热器，主汽管和高温集箱用钢管；高、中压缸用钢铸件、转子锻件；“超纯”低压转子钢锻件和钛合金长叶片。  
        2．主要研究内容  
        （1）超临界机组系列选型及系统配置的研究：包括超临界机组锅炉、汽轮机、发电机、主要辅机等系列选型；超临界机组热力系统优化设计；超临界机组汽机旁路系统选型。  
        （2）大型超临界锅炉关键技术研究：包括超临界锅炉炉型及燃烧系统配置方式；关键受压部件结构优化设计和寿命管理。  
        （3）大型超临界汽轮机关键技术研究：包括超临界机组转子动力特性；固体颗粒冲蚀特性和防护措施；末级长叶片振动应力和疲劳寿命；高温高压部件温度场、应力场和蠕变疲劳寿命。  
        （4）大型超临界单轴900MW（百万kw级）机组汽轮发电机关键技术研究：包括发电机转子装配结构件应力水平、配合要求及材料选择；发电机转子通风选择；励磁方式；轴系、振动及汽轮机－发电机联接的分析；定、转子绝缘结构。  
        （5）超临界机组材料的国产化研究：包括超临界汽轮机高温材料和锻件材料；超临界锅炉过热器、再热器材料；国产P91钢管性能试验及管件。  
        （6）超临界机组自动控制关键技术研究：包括超临界机组仪表和自动控制系统；超临界机组关键仪表。  
        （7）超临界机组主要辅机设备研制：包括超临界机组锅炉给水泵组；超临界机组锅炉再循环水泵；超临界机组高压阀门国产化。  
        （8）超临界机组运行技术研究：包括超临界机组合理运行方式；超临界机组动态特性；超临界机组安全经济在线监测诊断技术；超临界汽轮机末级长叶片变负荷时流场和动应力及调峰性能；超临界机组汽水品质控制和停机保养技术。   

sunlike

以下是引用中核在2005-6-10 19:37:43的发言：
因此要抓紧有关材料国产化的开发工作，如过热器，再热器，主汽管和高温集箱用钢管；高、中压缸用钢铸件、转子锻件；“超纯”低压转子钢锻件和钛合金长叶片。  

期待早日摆脱对进口材料的依赖

huabeizhan

国内基础材料还远远不过关啊。
天之道，损有余而补不足。是故虚胜实，不足胜有余。其意博，其理奥，其趣深，天地之象分，阴阳之候列，变化之由表，死生之兆彰，不谋而遗迹自同，勿约而幽明斯契，稽其言有微，验之事不忒，诚可谓至道之宗，奉生之始矣。－《九阴真经》

xiaofeid101

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