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.     

700℃超超临界燃煤发电技术研究现状

700℃超超临界燃煤发电技术(700℃技术)能够大幅提高机组的发电效率,实现节能减排及温室气体的控制排放,具有十分重要的战略意义。本文提出并分析了发展700℃技术需要解决的关键问题,包括高温合金材料研制、锅炉和汽轮机关键高温部件的加工制造、高温阀门制造、高温材料及关键部件的实炉验证、700℃超超临界示范电站的设计、建造及运行等。目前,国内700℃技术的研发正在按照计划稳步进行,在镍基高温材料研制、关键部件的生产制造、主机方案研究、关键部件验证试验平台的建设等方面均已取得阶段性进展,通过研发掌握700℃技术,将大大推动我国的材料工业、电力工业及装备制造工业的发展。     

超超临界机组汽轮机材料发展状况

超临界或超超临界机组是未来我国火力发电机组发展的趋势。发展超临界或超超临界机组的关键之一在于高温部件材料的研制, 特别是重要高温部件材料的研制。本文详细介绍了美国、日本、欧洲等科技发达国家和地区在超超临界压力汽轮发电机组材料研究方面的历史和现状以及未来的研究趋势, 其研究成果为蒸汽温度在 650℃的汽轮发电机组的发展奠定了基础。通过分析比较后指出改善高温材料性能的措施为: 1、通过改进化学成分能提高高温部件材料的组织稳定性; 2、改进化学成分能改善高温部件材料的疲劳性能; 3、采用先进的冶炼技术(VCD、ESR)能使改进成分材料中杂质的含量保持在最低水平, 从而提高了材料的高温综合性能。     

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.     

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。     

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。     

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。     

700℃超超临界机组锅炉过热器选材分析

介绍了700℃超超临界机组锅炉过热器候选新材料Sanicro25更高强度奥氏体钢小口径管、HR6W铁镍基合金小口径管、617mod镍基合金小口径管、740H镍基合金小口径管等材料性能,分析了Super304H、TP310HCb N、Sanicro25、HR6W、617mod、740H管子制造700℃超超临界机组锅炉过热器的适用温度范围,提出了700℃超超临界机组锅炉过热器选材建议。     

700 ℃超超临界机组主蒸汽管道候选材料特性与服役性能研究现状

主蒸汽管道具有服役温度较高、壁厚较大等特点，其不仅要求管道具有良好的持久强度及抗氧化性能，而且对管道候选材料的加工、焊接、疲劳强度等性能提出了较高的要求。国内外相关机构开发以Inconel740H、GH984G、CCA617、Haynes282、HR6W等合金为代表的新型镍基与镍铁基高温合金因其优异的高温持久强度与抗氧化性能，被认为是先进超超临界燃煤发电机组关键部件的主要候选材料。本文考虑主蒸汽管道的尺寸特点、应用环境等因素，详细综述了5种合金材料的成分与组织、持久性能、抗蒸汽氧化性能、抗疲劳性能、应力松弛、焊接性能与加工性能。综合分析得出:Inconel740H合金虽然已经用于火电机组高温部件，但是其焊接填充材料的问题仍需要进一步研究；Haynes282合金的热膨胀系数较低，焊接性能优于Inconel740H合金，是比较有潜力的主蒸汽管道候选材料；对于700 ℃超超临界机组主蒸汽管道候选材料，在实际投产前仍需要进行大量实验研究。     

“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     

欧洲700℃先进超临界技术

介绍了于1998年启动的欧洲＂运行温度为700 ℃的先进超临界燃煤电厂技术＂（AD700）的发展计划,包括可行性研究、准备工作、部件示范以及目前在材料研究方面的进展.研究表明,现有相关技术是经济可行的,但需同时开展设计与制造方面的研究,以减少材料用量,降低造价.目前正在计划建设示范电厂.     

欧洲700℃先进超临界技术发展计划概况

介绍了于1998年启动的欧洲“运行温度为700℃的先进超临界燃煤电厂技术”(AD700)的发展计划,包括可行性研究、准备工作、部件示范以及目前在材料研究方面的进展。研究表明,现有相关技术是经济可行的,但需同时开展设计与制造方面的研究,以减少材料用量,降低造价。目前正在计划建设示范电厂。     

我国700℃关键部件验证试验平台方案设计及建设试运相关问题研究

700℃先进超超临界燃煤发电技术能够大幅提高机组的发电效率,并减少污染物及温室气体排放,具有非常重要的意义。而利用700℃关键部件验证试验平台对高温材料和部件进行实炉验证,是700℃技术走向实际工程应用必不可少的一个关键技术环节。文中介绍了我国首个700℃试验平台的研发情况,对材料选择、关键参数、出口边界条件、系统方案设计、关键部件的制造加工、安装调试等方面情况进行了简要介绍。700℃试验平台已顺利实现了投运,并达到了设计参数。未来,将开展长周期的试验验证研究工作。     

超超临界火电机组高旁主阀阀座的修复技术

详细阐述了对1 000 MW超超临界燃煤发电机组高压旁路管道（简称高旁）主阀阀座的修复过程,通过执行严格的修复工作程序,采用热丝氩弧焊和镍基高温合金材料过渡等工艺方法,并利用六轴联动焊接机械手臂的柔性,克服了高旁主阀高温和主阀阀腔狭小等恶劣环境条件进行堆焊的困难,确保堆焊层质量能够满足阀座密封面的各项性能要求。同时,彻底消除了阀体材料为SA182-F91/F92的主蒸汽高旁阀门阀座的开裂和吹损等缺陷,保证了发电机组的设备可靠性和经济性,亦为解决超超临界燃煤发电机组的高温高压蒸汽阀门内漏问题提供了思路和方法。     

超（超）临界燃煤发电技术发展与展望

高效燃煤发电技术一直是能源高效利用的先锋。当前主流的超（超）临界燃煤发电技术发展经历了3个阶段,技术在全球范围内逐渐成熟;在材料工业发展的支持下,朝着700 ℃等级先进超超临界技术的方向发展;并已逐步解决商业化应用的关键技术难题,迈向第 4个重要发展阶段。受制于如钢材和加工等基础工业领域的薄弱条件,中国在高效燃煤发电技术研发方面长期落后于发达国家;但经过长期追赶,当前已逐渐接近世界先进水平,且在700 ℃等级先进超超临界技术研发方面,也取得了可喜成绩。在高效燃煤发电技术应用等方面,中国近40年来发展迅猛,当前中国的煤电机组煤耗水平已达到欧洲诸国的先进水平。进一步发展材料等基础工业,从主机设备、系统布置等方面进行设计创新,仍然是高效燃煤发电技术发展的关键。     

模拟燃用高硫煤锅炉烟气环境中Haynes 282合金的腐蚀行为

为了研究先进超超临界候选合金在燃用我国典型煤种的烟气/煤灰条件下的腐蚀行为和机理,本文以700℃先进超超临界机组锅炉关键部件候选材料镍基合金Haynes 282为研究对象,在模拟燃用国产高硫煤的650、700、750℃烟气/煤灰腐蚀环境中进行烟气腐蚀试验,通过腐蚀动力学曲线、X射线衍射、扫描电镜、X射线能谱研究了其高温烟气腐蚀行为及腐蚀产物生成机理。结果表明:在650℃时腐蚀速率最低,机理以高温氧化为主,腐蚀产物主要为Cr_2O_3;700、750℃时,合金均发生一定程度第二类硫酸盐型热腐蚀,腐蚀产物均呈内外双层结构,外层富O、Ni、Co,内层富O、Cr、S、Mo;700℃时腐蚀速率最快,低熔点共晶盐挥发程度加剧导致了750℃时腐蚀速率略有下降,650℃时腐蚀速率最低。     

630～650℃参数机组锅炉关键材料分析

提高燃煤发电机组效率是我们不懈的追求,国内正在研发630～650℃超超临界机组(ultra supercritical,USC),而蒸汽参数的提高离不开材料技术。本文对国内外超超临界燃煤机组锅炉耐高温材料的现状以及材料发展的沿革进行了回顾,分析了现有材料对机组参数进一步提高的限制因素,并对国内外研发中的新材料进行了分析介绍,对630～650℃超超临界机组锅炉关键耐高温材料进行了分析。     

欧洲700℃发电机组研发及617合金研究进展

介绍了欧洲AD700项目启动以来的欧洲700℃燃煤发电技术开发活动、现状以及锅炉高温部件用合金617研究进展情况,可给国内正在开展的700℃燃煤发电技术开发活动提供一定借鉴。     

700℃等级先进超超临界发电技术研发现状及国产化建议

700℃超超临界发电技术是指主蒸汽温度和再热蒸汽温度达到或超过700℃的先进超超临界燃煤发电技术。按照当今世界上主要发达国家的700℃计划,相对应的主蒸汽压力约为35～38.5MPa。     

超音速火焰喷涂制备NiCr金属陶瓷涂层的抗高温硫腐蚀与冲蚀磨损性能

为解决燃用高硫煤的超临界、超超临界机组锅炉受热面发生的高温硫腐蚀与冲蚀磨损,采用超音速火焰喷涂技术,喷涂自主开发的NiCr金属陶瓷涂层,研究该涂层的抗高温硫腐蚀性能以及冲蚀磨损性能,并通过现场挂片试验,考察涂层经过8 000 h服役后的剥落情况。喷涂态NiCr金属陶瓷涂层孔隙率为0.55%。在700℃环境中的高温硫腐蚀试验结果表明NiCr金属陶瓷涂层具有比2Cr13高的抗高温硫腐蚀能力,同时该涂层具有较高的抗冲蚀磨损性能。该研究利用超音速火焰喷涂的NiCr金属陶瓷涂层在贵州某燃用硫含量为2.81%的高硫煤火电厂中经8000h现场挂片服役后,涂层表面完好,结果表明该NiCr金属陶瓷涂层可有效提高超临界、超超临界机组受热面的抗高温硫腐蚀和磨损性能。