“700℃超超临界燃煤发电机组关键部件验证试验平台研制与应用研究”项目通过技术鉴定

正2017-10-18,由中国电机工程学会组织的"700℃超超临界燃煤发电机组关键部件验证试验平台研制与应用研究"技术鉴定会在南京召开,项目通过技术鉴定。该项目自主设计建设了我国首个700℃发电机组关键部件验证试验平台,平台设计蒸汽温度为725℃,设计蒸汽流量为10.8 t/h,其建设和运行达到国内领先、国际先进水平。700℃先进超超临界燃煤发电技术,是指主蒸汽压力超过35 MPa、主蒸汽温度超过700℃的新一代先进发电技     

1000Mw超超临界机组主蒸汽与再热汽温度的调整方法

以上海外高桥第三发电有限责任公司的2台1000MW超超临界发电机组为例,文章分析了锅炉在变负荷的条件下,通过改变“水煤比”和调节燃烧方式来保持主蒸汽温度和再热蒸汽温度稳定,是一种重要的调节方法,其对超超临界发电机组的安全、经济运行有着重要的作用。     

国际700℃燃煤超超临界发电技术研发进展

700℃等级先进超超临界机组的研发,从1998年欧洲实施AD700计划开始,之后美国、日本等国相继实施本国计划,至今已有14年的时间.在700℃燃煤发电技术高温材料研究和关键部件研制进展上,日本、欧洲和美国均已取得重要进展.就欧洲、日本、美国等国在700℃超超临界燃煤发电技术研发领域的最新进展情况进行介绍,以便更好地推进我国700℃超超临界燃煤发电技术创新工作开展.     

先进的超超临界汽轮机技术

超超临界汽轮机发电技术是高效率和低排放发电的一个选择。它的蒸汽温度和压力超过其用在传统超临界电厂中的数值。这种新的蒸汽工况对汽轮机组提出了新的要求。可以通过采用3DV^TM（可变反动度三维设计）的先进叶型和叶片通道技术、新开发的钛制末级叶片、先进的密封工艺以及能够应付高达30MPa／600℃／620℃蒸汽条件的所有高温部件材料的发展等，来应对效率增加的要求。文章对超超临界汽轮机组部件设计、密封工艺、叶片通道形式以及材料研究提出要求及设计解决方案。对未来主蒸汽和再热蒸汽达700℃时汽轮机的设计提出设想。     

超临界及超超临界机组汽轮机和锅炉蒸汽参数的匹配关系

超临界及超超临界机组汽轮机蒸汽参数和锅炉蒸汽参数间的匹配关系，与蒸汽能量损失及投资费用有关，应进行技术经济比较才能确定最佳的选择。蒸汽管道的压降造成的等焓温降和管道的散热损失，存在一个最佳分配值。对国内已运行的超临界机组和国外超临界、超超临界机组的锅炉和汽轮机的蒸汽参数匹配进行了统计和分析，并通过对不同锅炉过热器出口和汽轮机进口主蒸汽参数的压降数值和机炉的主蒸汽温降值的计算分析，推荐了我国超超临界机组不同蒸汽参数下，选择汽轮机与锅炉主蒸汽系统蒸汽参数匹配及再热系统蒸汽参数匹配的方案。     

配置双进双出磨煤机的超临界600MW机组主蒸汽温度控制

针对华能沁北发电有限公司(沁北电厂)3号、4号超临界600 MW机组投产后一直存在主蒸汽温度超温且在机组变负荷过程中主蒸汽温度无法自动控制等问题,对主蒸汽温度及分离器入口温度控制、水煤比控制等进行了调整优化。优化后,使得在机组动态/稳态工况下的主蒸汽温度及压力、机组负荷等主要运行参数均能够控制在合理的范围内,提高了机组自动控制水平。     

700 ℃先进超超临界机组概念设计方案研究

为大幅提高当前燃煤发电机组的发电效率,使700 ℃先进超超临界机组的净效率达到50%以上,对700 ℃超超临界机组概念设计方案进行了研究,分析了概念设计方案涉及的蒸汽初参数、机组容量、再热次数、主机选型方案、热力系统拟定、主要辅机选型和主厂房布置方案。结果表明:700 ℃超超临界机组概念设计方案推荐机组容量为660 MW,初参数为35 MPa/700 ℃/720 ℃的一次再热机组;锅炉拟采用超超临界参数变压运行螺旋管圈直流炉,单炉膛、一次中间再热、采用切圆燃烧方式、平衡通风、固态排渣、全钢悬吊结构塔式锅炉、露天布置;汽轮机拟采用单轴、一次中间再热、四缸四排汽;热力系统推荐采用带变频发电机的BEST小机回热系统,机组采用十二级非调整抽汽;主厂房推荐采用二列式、侧煤仓、汽轮机高位布置方案。700 ℃超超临界机组概念设计方案对我国建设更加高效和清洁的火力发电厂具有重要的参考意义。     

探讨国内600MW机组升级为超超临界参数中的技术问题

60 0MW机组将成为我国发电的主力机组 ,只有提高主力机组的效率 ,才能使全国的煤耗大幅度降低。要想实现这一目标 ,必须研究采用 6 0 0MW超超临界机组的必要性和可行性。经过分析 ,认为我国的 6 0 0MW超超临界机组主蒸汽压力起步参数宜按 2 5MPa ,主汽 /再热蒸汽温度宜按国际成熟运行业绩 6 0 0 / 6 0 0℃考虑。汽机型式宜考虑采用两缸 (或三缸 )两排汽型。有国外公司的技术支持 ,国内三大主机制造厂和设计院均可承担设计、计算和制造任务     

1000MW 机组主、再热蒸汽温度波动原因分析及其优化方案

潮州电厂3号、4号1 000 Mw 超超临界燃煤机组在运行过程中多次出现主蒸汽温度、再热蒸汽温度大幅度波动且偏离设定值的问题.为此,对机组主蒸汽温度、再热汽蒸温度波动较大的原因进行分析并提出详细的优化方案.分析结果认为中间点温度波动大、给水调节策略存在问题是主蒸汽温度波动大的主要原因;减温水调节阀投入自动时超调量大,烟...     

700℃高效超超临界火力发电技术发展的概述

论述了700℃高效超超临界技术的发展状况,700℃高效超超临界技术在高效超超临界火力发电中的应用具有巨大的节能减排效益及市场前景,是极具竞争力的新一代装备.欧洲、日本和美国的高效超超临界计划均已大规模开展,并且取得了丰硕的成果.结合我国的国情,电力行业仍然以燃煤发电为主,并且具有丰富的超超临界机组设计运行经验,这些都使得我国发展高效超超临界技术具有更为重要的战略意义.同时,分析了我国发展700℃超高温技术的瓶颈,提出了合理的发展建议.     

1 000 MW二次再热火电机组主蒸汽温度控制策略及工程应用

以具有时变特性、大惯性和非线性的二次再热机组蒸汽温度受控对象为背景,结合超超临界直流锅炉特性,分析了过热器出口主蒸汽温度的变化机理,提出了基于改进型Smith预估补偿器实现的喷水减温控制系统。结合某1 000 MW超超临界二次再热塔式锅炉,给出了控制策略的设计要点。实践证明,该系统能有效解决超超临界二次再热机组主蒸汽温度控制的大延迟和大惯性问题,提高主蒸汽温度的动态控制品质,同时降低调试难度。     

超临界600MW机组协调控制的优化

针对华能上海石洞口第二电厂1、2号超临界2×600MW机组自动发电控制(AGC)方式下的主蒸汽温度、主蒸汽压力及汽水分离器中间点温度的控制偏差较大、燃料量波动幅度大等使得AGC投入率较低的问题,结合机组的运行工况,对机组协调和主、再热蒸汽温度、给水流量等子系统的控制策略进行优化,并对优化后的控制系统进行了1.5%/min变负荷试验。在负荷变化过程中,2台机组的主蒸汽温度偏差绝对值均5℃,再热蒸汽温度偏差绝对值均10℃,汽水分离器中间点温度偏差绝对值均6℃,主蒸汽压力偏差绝对值均0.6MPa,功率偏差绝对值均2MW,表明优化后的控制系统减小了各参数的控制偏差,负荷响应快,且满足AGC要求。     

世界超超临界技术的发展现状与趋势

超超临界火电机组经过几十年的发展,已经是成熟的先进发电技术,在经济发达国家中广泛应用并得到了显著的节能和减少污染的效果,并且正进一步更高参数方向发展。目前国外超超临界一次再热机组热效率一般可达43%以上,二次再热机组的热效率达到45%以上。超超临界火电机组的可用率、可靠性和运行灵活性也都达到了亚临界机组的水平。     

700℃超超临界机组高温材料研发的最新进展

尽可能提高电厂效率,大力发展超超临界燃煤火电技术,是当前降低火电CO2排放最现实、最可行、最经济、最有效的途径。实现700℃超超临界技术的关键是开发能够在蒸汽温度700℃条件下长期安全运行的高温金属材料,这些材料必须要具有:(1)耐高温的持久强度;(2)耐烟气侧的高温腐蚀;(3)抗蒸汽侧氧化及氧化层剥落;(4)良好的抗热疲劳性能。为此,介绍了欧盟AD700和COMTES700等计划,以及美国和日本的700℃超超临界计划对高温材料研发的最新进展,其中包括材料试验、高温材料部件挂炉试验结果和示范厂计划。与此同时,还就高温金属材料用于700℃超超临界机组的制约因素的解决方案进行了探讨。     

超临界600MW机组冲转时主蒸汽温度偏高的防治措施

某超临界600 MW机组冲转时存在锅炉侧主蒸汽温度高、压力低的问题,与汽轮机要求的冲转参数不匹配.对此,提出了维持锅炉燃油量12～13 t/h、冲转时退出给水流量低保护、给水流量降至160～180 t/h、机组冲转随机投入高低压加热器、给水温度提高到200℃以上等措施,实施后,可控制主蒸汽温度为400℃,主蒸汽压力为6～8.73 MPa,锅炉水冷壁壁温在350℃以内,效果良好.解决了冲转时主蒸汽温度偏高的问题,节约了燃油,具有很好的经济性和安全性.     

我国超超临界机组技术参数与结构选型的研究

按热效率与蒸汽参数、高温材料、设计技术、制造技术、运行技术、国外业绩、技术经济、环境保护等层面的关系，对我国超超临界火电机组所涉及的主要蒸汽参数(主蒸汽压力、温度，再热蒸汽温度)、再热次数、机组容量(600MW或1000MW等级)、锅炉主要结构型式(炉型、燃烧方式、水冷壁型式)、汽轮机主要结构型式(汽缸数、排汽口数、末级叶片、单轴或双轴布置)等主要技术参数与结构选型进行了研究论证。推荐了我国发展超超临界机组的蒸汽参数((25～28)MPa／600℃／600℃)和技术选型，所推荐的方案已开始工程实施。     

700℃超超临界机组高温材料研发的最新进展

尽可能提高电厂效率,大力发展超超临界燃煤火电技术,是当前降低火电CO2排放最现实、最可行、最经济、最有效的途径。实现700℃超超临界技术的关键是开发能够在蒸汽温度700℃条件下长期安全运行的高温金属材料,这些材料必须要具有:(1)耐高温的持久强度;(2)耐烟气侧的高温腐蚀;(3)抗蒸汽侧氧化及氧化层剥落;(4)良好的抗热疲劳性能。为此,介绍了欧盟AD700和COMTES700等计划,以及美国和日本的700℃超超临界计划对高温材料研发的最新进展,其中包括材料试验、高温材料部件挂炉试验结果和示范厂计划。与此同时,还就高温金属材料用于700℃超超临界机组的制约因素的解决方案进行了探讨。     

P92主蒸汽直管的选型及建议

简述了超超临界机组主蒸汽管道确定P92管材许用应力的变化过程,以660 MW超超临界机组P92主蒸汽直管选型为例,对其依据ASME锅炉和压力容器标准委员会制定颁布的Case 2179-6和Case 2179-3规范计算进行了比较,得知当前选用的P92主蒸汽管道具有较大的安全余度,建议搜集进口P92内径管的内径偏差与壁厚偏差等数据,为优选P92内径管的壁厚及修订超超临界机组主蒸汽管设计温度与设计压力的规定提供依据。另外,提出配管时合理利用P92主蒸汽管道偏差余量的方法。     

超超临界燃煤锅炉蒸汽参数的提高

为了改善环境污染及化石燃料日趋耗尽的能源危机，日本正积极发展超超临界燃煤电厂。介绍了日本石川岛播磨工业有限公司（IHI）生产的超超临界变压再热直流锅炉（SOVR），蒸汽温度600℃，应用宽调节比燃烧器，提高可操性；应用低NOx燃烧技术和催化还原反应法，降低NOx排放；应用燃煤适应性自动调控系统，适应不同煤种的燃烧。炉管采用适用超超临界蒸汽参数的耐热钢材（ASMEP122／T122）；高温再热器的材料选用镍基合金IN617和HR6W。这些新技术的应用都取得了明显效果。目前，IHI正着手研发700℃等级超超临界机组，机组效率可获得8．5％的提高。     

600 MW超临界机组冲转时主蒸汽温度偏高原因分析及采取的措施

大唐湘潭发电有限责任公司3号600 MW超临界机组在起动调试过程中,多次出现主蒸汽温度偏高的问题,分析认为其主要原因是燃烧热负荷小、蒸汽流量小、炉膛负压低、给水温度低、减温水与主蒸汽压差偏小等。对此采取以下措施:(1)加大燃油量到(18~24)t/h,增加燃烧热负荷;(2)炉膛负压控制在-600 Pa,增加油枪的根部风;(3)锅炉总风量控制在(500~550)km3/h,改善燃烧;(4)提高给水流量至(410~450)t/h,提高给水温度至90℃以上。实施后效果良好。