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中国国电集团公司超超临界机组设备选型对经济性影响专题研究超超临界机组主机设备选型研究中国电力工程顾问集团华东电力设计院工程设计综合类甲级A131000025工程勘察综合类甲级090001-kj2012年11月上海超超临界机组主机设备选型研究批准：审核：校核：编制：文件编号版号0状态DES本文件历次修改记录版号日期状态章节页码修改内容摘要ECEPDI超超临界机组主机设备选型研究版号：0第01页2013年11月本文件的知识产权为华东电力设计院所有，任何单位或个人未经许可不得复制和使用，违者将被追究法律责任目录错误!未定义书签。前言..........................................................................................12超超临界机组发展情况........................................................................................22.1总述......................................................................................................................22.2美国大容量超(超)临界发电机组的发展现状及趋势......................................32.3日本大容量超超临界发电机组的发展现状及趋势.........................................52.4欧洲大容量超超临界发电机组的发展现状及趋势.........................................82.5我国大容量超超临界发电机组的发展现状及趋势.......................................102.6超超临界机组二次再热机组发展情况...........................................................133.国内超超临界机组特点......................................................................................163.1锅炉部分...........................................................................................................163.2汽机部分...........................................................................................................204国内超超临界机组工程实施情况.....................................................................334.1国内1000MM等级超超临界机组工程实施情况.........................................334.2国内600MM等级超超临界机组工程实施情况...........................................347.二次再热机组......................................................................................................517.1二次再热技术...................................................................................................517.2我国二次再热技术的发展及应用...................................................................528.超超临界机组主机技术分析论证......................................................................578.1锅炉主要技术条件分析论证...........................................................................578.2汽轮机主要技术条件分析论证.....................................................................1008.3发电机主要技术条件分析论证.....................................................................1099机、炉、电容量及参数匹配............................................................................1179.1锅炉和汽轮机主蒸汽、再热蒸汽参数匹配关系分析论证.........................1179.2锅炉BMCR与汽机VWO之间的容量匹配关系.......................................1259.3机、炉、电参数及容量匹配原则.................................................................12610.主机主要技术条件的选择总结......................................................................12810.1锅炉主要技术条件.......................................................................................128ECEPDI超超临界机组主机设备选型研究版号：0第02页2013年11月本文件的知识产权为华东电力设计院所有，任何单位或个人未经许可不得复制和使用，违者将被追究法律责任10.2汽机主要技术条件.......................................................................................12910.3汽轮发电机主要技术条件..........................................................................131ECEPDI超超临界机组主机设备选型研究版号：0第01页2013年11月本文件的知识产权为华东电力设计院所有，任何单位或个人未经许可不得复制和使用，违者将被追究法律责任【内容摘要】根据中国国电集团公司《设备选型对超超临界机组经济性的影响研究》提纲的要求，对国内外超超临界燃煤机组主机设备的应用业绩、运行性能指标、性能考核试验、投运后存在的问题等方面进行深入广泛地收资调研、对比分析、总结出各种主机设备配置方案及设计和实际运行的差异，提炼出满足国电集团绿色电站设计导则主机设备选型的建议。1.前言主机选型分析中，一方面考虑机组的参数优化，在材料和运行许可的范围内达到优异的热耗经济指标；另一方面，结合目前国内主机厂的设备引进、消化、制造、投运、煤种适应性、以及投资等方面的实际情况，选用指标先进、电厂全寿命周期综合收益性最优、可靠性高的机组。本专题研究超超临界机组主机主要技术条件，包括炉型选择分析、主机设备参数选择及匹配原则等内容进行了全面的技术分析论证，重点对机炉匹配，机组功率，汽机进汽初参数，以及工况选择进行了详细分析；研究超超临界机组主机设备选型对机组经济性的影响，将涉及超超临界燃煤发电机组设备设计及制造、工程设计、运行等方面内容。通过本课题的研究，将为国电集团公司超超临界燃煤机组建设设备选型及系统优化设计提供指导性的参考意见，为在役机组节能技术改造提供依据。同时通过本课题研究成果的应用，进一步提高新建机组的经济性、可靠性。ECEPDI超超临界机组主机设备选型研究版号：0第02页2013年11月本文件的知识产权为华东电力设计院所有，任何单位或个人未经许可不得复制和使用，违者将被追究法律责任2.超超临界机组发展情况2.1总述蒸汽动力装置的发展一直是沿着提高参数和发展大容量机组相结合的方向前进，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。火电机组的发展经历了由低压机组、高压机组、超高压机组、亚临界机组、超临界机组到超超临界机组的历程，单机容量已发展到超过1000MW。世界上超(超)临界发电技术的发展过程大致可以分成三个阶段：第一个阶段，从上个世纪50年代开始，以美国和德国等为代表。当时的起步参数就是超超临界参数，但随后由于电厂可靠性的问题，在经历了初期超超临界参数后，从60年代后期开始，美国超临界机组大规模发展时期所采用的参数均降低到常规超临界参数。直至80年代，美国超临界机组的参数基本稳定在这个水平。第二个阶段，大约是从上个世纪80年代初期开始。由于材料技术的发展，尤其是锅炉和汽轮机材料性能的大幅度改进，及对电厂水化学方面的认识的深入，克服了早期超临界机组所遇到的可靠性问题。同时，美国对已投运的机组进行了大规模的优化及改造，可靠性和可用率指标已经达到甚至超过了相应的亚临界机组。通过改造实践，形成了新的结构和新的设计方法，大大提高了机组的经济性、可靠性、运行灵活性。其间，美国又将超临界技术转让给日本(GE向东芝、日立，西屋向三菱)，联合进行了一系列新超临界电厂的开发设计。这样，超临界机组的市场逐步转移到了欧洲及日本，涌现出了一批新的超临界机组。第三个阶段，大约是从20世纪九十年代开始进入了新一轮的发展阶段。这也是世界上超超临界机组快速发展的阶段，即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。其主要原因在于国际上环保要求日益严格，同时新材料的开发成功和和常规超临界技术的成熟也为超超临界机组的发展提供了条件。主要以日本(三菱、东芝、日立)、欧洲(西门子、阿尔斯通)的技术为主。据统计，目前全世界(除中国外)已投入运行的超临界及以上参数的发电机组ECEPDI超超临界机组主机设备选型研究版号：0第03页2013年11月本文件的知识产权为华东电力设计院所有，任何单位或个人未经许可不得复制和使用，违者将被追究法律责任大约有600多台。其中在美国有170多台，日本和欧洲各约60台，俄罗斯及原东欧国家280余台。目前发展超超临界技术领先的国家主要是日本、德国等。世界范围内(除中国外)属于超超临界参数的机组大约有60余台。在中国超超临界技术的应用起步较晚，但发展速度迅猛。据不完全统计，自2007年以来中国订货的1000MW超超临界机组已超过100台，至2013年1月底已建成投产53台。中国已是世界上1000MW超超临界机组发展最快、数量最多、容量最大和运行性能最先进的国家之一。为进一步降低能耗和减少污染物排放，改善环境，在材料工业发展的支持下，各国的超（超）临界机组都在朝着更高参数的技术方向发展。2.2美国大容量超(超)临界发电机组的发展现状及趋势2.2.1发展现状上世纪90年代以来，美国高效火电机组的发展较为缓慢。现在美国没有任何投运的超过600℃的超超临界机组，唯一的AEPTurk电厂25MPa/601/610℃超超临界机组正在建造。目前美国拥有9台世界上单机容量最大的1300MW超临界双轴机组，见表2-1。这些机组均为上世纪70年代至90年代初投入运行的，虽然机组容量为