大型超临界机组关键技术

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