超超临界机组经济性和可靠性

1、中国电力企业联合会科技服务中心中国电力企业联合会科技服务中心 全国火电机组竞赛秘书处全国火电机组竞赛秘书处 2010.11 美国是发展超美国是发展超（超超）临界火力发电技术最早的国家。世界临界火力发电技术最早的国家。世界 第一台超超临界参数机组第一台超超临界参数机组（125MW，31.03MPa、621/566/538）于于 1957年年在美国的在美国的PhiloPhilo电厂投入运行。世界第二台超超临界参数电厂投入运行。世界第二台超超临界参数 机组机组（325MW，34.3MPa/649/566/566）于于19581958年在美国的年在美国的 EddystoneEddystone电厂投入运

2、行，后来因为材质问题将参数下降为（电厂投入运行，后来因为材质问题将参数下降为（ 31.0MPa/610/577/577）运行，该机组至今仍在运行。美国在现运行，该机组至今仍在运行。美国在现 役的火电机组中，投运的超役的火电机组中，投运的超（超）（超）临界机组占大型火电机组的临界机组占大型火电机组的 30%以上，容量以以上，容量以500800 MW为主。为主。 前前 言言 1963年年，前苏联第一台，前苏联第一台300MW超临界机组投入运行，机组超临界机组投入运行，机组 参数为参数为23.5MPa/580/565。现在共有超临界机组。现在共有超临界机组200多台，多台， 占总装机容量的占总装机容

3、量的50%以上，其以上，其300MW以上容量机组全部采用超以上容量机组全部采用超 临界参数。目前，俄罗斯研制的新一代大型超超临界机组采用参临界参数。目前，俄罗斯研制的新一代大型超超临界机组采用参 数为数为2830Mpa/580600。前苏联发展超临界技术主要依靠。前苏联发展超临界技术主要依靠 本国力量，以自主开发为主，初期也走过不少弯路，但经过长期本国力量，以自主开发为主，初期也走过不少弯路，但经过长期 试验研究已具有一套比较完整的超临界技术和产品系列，但效率试验研究已具有一套比较完整的超临界技术和产品系列，但效率 普遍较低。普遍较低。 1993年后日本采用引进、仿制、创新的技术发展路线研发年

4、后日本采用引进、仿制、创新的技术发展路线研发 超（超）临界机组。目前日本的超临界机组占常规火电机组装超（超）临界机组。目前日本的超临界机组占常规火电机组装 机容量的机容量的60%以上，其以上，其450MW以上机组全部采用超临界参数，以上机组全部采用超临界参数， 最初投运的两套超超临界机组由最初投运的两套超超临界机组由三菱公司三菱公司设计，装机容量设计，装机容量 700MW、蒸汽参数、蒸汽参数34.5MPa/620/650。日本发展超超临界。日本发展超超临界 机组起步较晚，但很快由仿制过渡到应用自己的科研成果，同机组起步较晚，但很快由仿制过渡到应用自己的科研成果，同 时建立了自己的试验台，发展速

5、度很快、收效显著。时建立了自己的试验台，发展速度很快、收效显著。 19921992年年6 6月月1212日，我国首台进口超临界日，我国首台进口超临界600MWe600MWe机组在华能上机组在华能上 海石洞口二厂投入运行。该机组的汽轮机由海石洞口二厂投入运行。该机组的汽轮机由ABBABB公司制造，为公司制造，为D54D54 型四缸四排汽、一次中间再热、反动式凝汽机组。其参数为型四缸四排汽、一次中间再热、反动式凝汽机组。其参数为 24.2MPa/538/56624.2MPa/538/566。机组末级叶片长度为。机组末级叶片长度为867mm867mm，高、中、，高、中、 低压转子均为焊接结构。到目前

6、为止，该机组已经运行低压转子均为焊接结构。到目前为止，该机组已经运行1818年，运年，运 行状况总体良好。行状况总体良好。20092009年度华能上海石洞口二厂年度华能上海石洞口二厂1 1机组的供电机组的供电 煤耗为煤耗为309.90 309.90 gcegce/kWh/kWh；2 2机组的供电煤耗为机组的供电煤耗为301.90 301.90 gcegce/kWh/kWh ，供电煤耗在国内，供电煤耗在国内600MWe600MWe极超临界机组中的处于较低水平，标志极超临界机组中的处于较低水平，标志 着我国超临界机组的运行已经达到了世界先进水平着我国超临界机组的运行已经达到了世界先进水平。 此后，

7、我国先后从前苏联、日本、德国此后，我国先后从前苏联、日本、德国 等国家进口了一批等国家进口了一批300MWe300MWe以上容量的超临界以上容量的超临界 机组，分别在华能营口、华能南京、华能内机组，分别在华能营口、华能南京、华能内 蒙伊敏电厂、国华天津盘山电厂、国华绥中蒙伊敏电厂、国华天津盘山电厂、国华绥中 电厂、上海外高桥二厂、华能沁北电厂等电电厂、上海外高桥二厂、华能沁北电厂等电 厂投入运行。厂投入运行。 2001年开始，我国各电站制造公司通过技术引进、项目年开始，我国各电站制造公司通过技术引进、项目 合作的方式开始发展超临界和超超临界技术合作的方式开始发展超临界和超超临界技术。2004年

8、年4月由西月由西 门子公司制造的两台门子公司制造的两台900MW超临界机组在上海外高桥二厂投超临界机组在上海外高桥二厂投 入运行，入运行，2009年度的年度的5机组供电煤耗为机组供电煤耗为303.84 g/kWh；6 机组的供电煤耗为机组的供电煤耗为301.84 g/kWh 。 2004年年11月，哈尔滨汽轮机厂首批月，哈尔滨汽轮机厂首批2台台600MWe超临界机超临界机 组（日本进口样机）在华能河南沁北电厂正式投入运行，组（日本进口样机）在华能河南沁北电厂正式投入运行， 2009年度年度1机组的供电煤耗为机组的供电煤耗为303.9g/kWh；2机组的供电机组的供电 煤耗为煤耗为302.65g

9、/kWh 2006年年11月我国首台国产月我国首台国产1000MWe 超超临界机组在华能超超临界机组在华能 玉环电厂正式投入商业运行，其中玉环电厂正式投入商业运行，其中2009年度年度1机组的供电煤耗机组的供电煤耗 为为292.99gce/kWh；2机组的供电煤耗为机组的供电煤耗为288.43gce/kWh ，它，它 标志着我国火力发电设备的加工制造水平进入了世界的前列。标志着我国火力发电设备的加工制造水平进入了世界的前列。 2009年上海外高桥三厂的年上海外高桥三厂的7机组的供电煤耗达到了机组的供电煤耗达到了 282.49gce/kWh；8机组的供电煤耗达到了机组的供电煤耗达到了281.84

10、gce/kWh ， 它标志着我国它标志着我国1000MWe 超超临界机组的供电煤耗达到了世界的超超临界机组的供电煤耗达到了世界的 水平。水平。 目前，哈尔滨汽轮机厂有限公司、上海汽轮机厂、东方汽轮目前，哈尔滨汽轮机厂有限公司、上海汽轮机厂、东方汽轮 机厂和北重机厂和北重-ALSTOM汽轮机厂均具备了制造汽轮机厂均具备了制造6001000MWe 超超 （超）临界汽轮机的能力。（超）临界汽轮机的能力。 在在600MWe级级 超（超）临界汽轮机的制造方面，哈尔滨汽超（超）临界汽轮机的制造方面，哈尔滨汽 轮机厂有限公司采用日本三菱公司技术，东方汽轮机厂采用日立轮机厂有限公司采用日本三菱公司技术，东方汽

11、轮机厂采用日立 公司技术，上海汽轮机厂采用西门子公司和西屋公司技术，而北公司技术，上海汽轮机厂采用西门子公司和西屋公司技术，而北 重重-ALSTOM则采用则采用ALSTOM公司技术。公司技术。 在在1000MWe 超超临界汽轮机的制造方面，上海汽轮机厂采超超临界汽轮机的制造方面，上海汽轮机厂采 用西门子公司技术、哈尔滨汽轮机厂采用日本东芝公司技术、东用西门子公司技术、哈尔滨汽轮机厂采用日本东芝公司技术、东 方汽轮机厂采用日本日立公司技术方汽轮机厂采用日本日立公司技术。 大力发展超（超）临界机组是今后我国火电建设大力发展超（超）临界机组是今后我国火电建设比较成熟比较成熟 的技术路线之一的技术路线

12、之一。截止目前为止，我国已有。截止目前为止，我国已有29台（两台空冷机台（两台空冷机 组）组）1000 MWe超超临界机组投入运行，我国超超临界机组投入运行，我国2009年度年度 1000MW e超超临界机组完成供电煤耗超超临界机组完成供电煤耗290.57g/cekWh，达到，达到 了国际先进水平。到了国际先进水平。到2009年底，我国已有年底，我国已有252台台600 1000MWe级超（超）燃煤机组投入运行。国产超（超）机组的级超（超）燃煤机组投入运行。国产超（超）机组的 加工制造和运行水平已接近国际先进水平。加工制造和运行水平已接近国际先进水平。 2009年纳入统计的超（超）临界机组年纳

13、入统计的超（超）临界机组 共共252 台，装机容量之和台，装机容量之和158720MW，占，占 火电总装机容量的火电总装机容量的24.34%。 各国超（超）临界机组发展状况各国超（超）临界机组发展状况 美美 国：发展时间国：发展时间1957年、所占比例年、所占比例33%； 前苏联：前苏联：发展时间发展时间1963年、所占比例年、所占比例52%； 日日 本：本：发展时间发展时间1993年、所占比例年、所占比例61%； 中中 国：国：发展时间发展时间2004年、所占比例年、所占比例25%； 二二、 超（超）临界机组的优化设计超（超）临界机组的优化设计 20世纪世纪80年代末、年代末、90年代初世界

14、上开始了超临年代初世界上开始了超临 界机组的优化设计以及设计改进工作。世界上第一界机组的优化设计以及设计改进工作。世界上第一 个优化设计的火力发电厂是个优化设计的火力发电厂是1992年投入运行丹麦的年投入运行丹麦的 Vestkraft电厂的电厂的407MWe超临界机组（超临界机组（25.1MPa， 566/566），通过优化设计该机组的供电效率达），通过优化设计该机组的供电效率达 到了到了45.3%，供电煤耗实现了，供电煤耗实现了272gce/kWh的水平。的水平。 上海外高桥三厂上海外高桥三厂2台台1000MWe 超超临超超临 界机组界机组通过给水泵单列配置、采用弯管取通过给水泵单列配置、采

15、用弯管取 代弯头、加装脱硫低温省煤器、直流锅炉代弯头、加装脱硫低温省煤器、直流锅炉 整体加热启动等优化设计整体加热启动等优化设计的的方案实现了方案实现了 282gce/kWh 供电煤耗达到的水平。供电煤耗达到的水平。 布连电厂布连电厂2660MWe超超临界燃煤空超超临界燃煤空 冷机组冷机组采用了采用了锅炉辅机单列锅炉辅机单列配配置置、给水泵单、给水泵单 列配置等一系列列配置等一系列优化设计优化设计方案方案。设计设计供电煤供电煤 耗耗为为300gce/kWh，厂用电率，厂用电率为为5%以内，以内，发发 电耗水率为电耗水率为0.12 kg/kWh。 三、超（超）临界机组的经济性三、超（超）临界机组

16、的经济性 序号分类条件 统计 台数 供电煤耗（gce/kWh） 平均值前20%前40% 11000MWe超超临界机组010290.57- 2600MWe级超超临界机组004311.40- 3600MWe级超临界机组106 312.12303.12305.82 5俄制（东欧）机组006330.72321.00323.27 6600MWe超临界空冷机组002326.16- 超临界机组装机容量占火电总装机容量分布超临界机组装机容量占火电总装机容量分布 机组容量机组容量 机组台数机组台数 320320MWe（俄制）（俄制）4 4 500500MWe（俄制）（俄制）4 4 600600670670MWe

17、230230 800800MWe（俄制）（俄制）2 2 90090010001000MWe1212 超（超）临界机组非计划停运总体情况超（超）临界机组非计划停运总体情况 对83台超（超）临界机组可靠性进行统计 ，共发生非计划停运116次，非计划停运总时间 为7076.05小时，台年平均分别为1.39次和90.15 小时。其中持续时间超过150小时的非计划停运 共11次，前三类非计划停运即强迫停运发生88次 。 超（超）临界机组主设备非停情况超（超）临界机组主设备非停情况 三大主设备中，锅炉引起的非计划停运三大主设备中，锅炉引起的非计划停运 台年平均为台年平均为0.640.64次和次和50.51

18、50.51小时，占非计划小时，占非计划 停运总时间的停运总时间的59.41%59.41%。锅炉、汽轮机、发电。锅炉、汽轮机、发电 机三大主设备引发的非计划停运占到了全部机三大主设备引发的非计划停运占到了全部 非计划总时间的非计划总时间的87.63%87.63%。 超临界机组主设备非计划停运比重超临界机组主设备非计划停运比重 序号序号主设备主设备停运次数停运次数 （次（次/ /台年）台年） 停运时间停运时间 （小时（小时/ /台年）台年） * *百分比百分比 01锅炉锅炉0.6450.5159.41 02汽轮机汽轮机0.1323.2327.33 03发电机发电机0.040.760.89 * *百分比：占机组非计划停运时间的