超700℃超超临界发电技术的未来展望-张忠孝

超700℃超超临界发电技术的未来展望张忠孝上海交通大学1.燃煤火力未来的判断中国城市化率进程：2050年5亿人口城镇化，人均能源消费增加3倍;“十八”大提出2020年“收入倍增计划”目标，未来需要大量煤炭发电支撑国家目标中国能源供应安全至今没有大问题-----“有煤”，过去、现在和未来没有任何能源可以替代它在中国能源结构中的主导地位到2012年，发电装机容量10.6亿千瓦，占总装机容量的73.44%到2020年，我国火力发电仍然有3-4亿千瓦的缺口高效、节能、低污染仍然是燃煤发电的主题1.燃煤火力未来的判断1.燃煤火力未来的判断2.超700℃超超临界发电候选材料与研究状况合金名义成分发展商用途ASMEHaynes23057Ni-22Cr-14W-2Mo-LaHaynesP&SH/RH2063INCO7405ONi-2SCr-2OCo-2Ti-2Nb-V-AlSpecialMetalsP&SH/RHCCA61755Ni-22Cr-0.3W-8Mo-llCo-AlVDMP&SH/RHHR6W43Ni-23Cr-6W-Nb-Ti-BSumitomoSH/RHSuper304H18Cr-8Ni-W-Nb-NSumitomoSH/RHSave1212Cr-W-Co-V-Nb-NSumitomoPT929Cr-2W-Mo-V-Nb-NNipponSteelVWVTubes2179T232.25Cr-1.5W-VSumitomo\NWTubes2199GH2984宝钢舰船2.超700℃超超临界发电候选材料与研究状况2.超700℃超超临界发电候选材料与研究状况Borum-Content:

A617: 0ppm

A617B: 20-50ppm2.超700℃超超临界发电候选材料与研究状况3.德国曼海姆KGM电厂实验台架PressurereductionstationsStaticloadThick-walledpipeCyclicload“Combustionchamber”SuperheaterFeedwaterFeedwaterFeedwaterHS3SteamColdReheatSteamHS4SteamPartIPrimarystationaryloadSuperimposedsecondarynonstationaryloadPartIIPrimaryloadandthermalcyclicloadPartIIIValvesPartIVWeldingPartVMaterialandcomponentmodelingHP-bypass3.2013拟建的ENCIO–700°C实验台架TESTLOOP122.000hagedA617Btakenfrom

COMTES700TestRig.Three

weldingtechnologiesandseveral

weldingprocedurestested625617B617BOCC617BOCC617BOCC617BOCC625C625C617B617B617BTESTLOOP2HIPedcomponentsTESTLOOP3Newmaterialsfor

costreductionand

improvedplant

reliabilityand

flexibilityTESTLOOP4Castedcomponentsinviewof

turbineapplicationsTESTLOOP5Creeplifemonitoring617B617BOCCOCC263263625C617BOCCHR6WHR6WFusinaProvidesvaluablevalidationoffiresidecorrosionandsteam-sideoxidationattemperaturesupto760°C.3.美国在Alabama超760℃实验台架3.日本J-Power超720℃新进展已经成功制作镍基---HR6W720°C.大管件3.EUOverviewofResearchActivities201020122014Year20162018600°CPowerPlant~46%EsbjergTestRig...........720°CTestRigENCIO.............................700°CTestFacility700°CTestFacilityCOMTES700.............725HWTGKMI..........725°CTestRig725°CTestRig725HWTGKMII....................MaterialInvestigationNextGenPower.....................MaterialInvestigationMACPLUS.........................250bar/540°C/560°C 280bar/600°C/620°C 360bar/700°C/720°CFerrite/Martensite100%Ferrite/Martensite80%Austenite20%Ferrite/Martensite56%Ni-Basis29%Austenite15%3.成本也是制约700℃发展的瓶颈4.我国700℃超超临界热部件实验4.我国700℃超超临界热部件实验4.我国700℃超超临界关键热部件研制∏型直流锅炉时的布置方案高置轴系机组低置轴系机组塔式直流锅炉时的布置方案高置轴系机组低置轴系机组4.700℃超超临界发电高低位布置方式

温度超临界蒸汽循环过程省煤器蒸发受热面过热器再热器过长的主蒸汽/再热管道去汽轮机汽轮机高压缸汽轮机低压缸至冷凝器返回锅炉锅炉房汽机房~160米4.700℃超超临界发电高低位布置方式优点镍基材料可由29%降低到15%左右！！4.700℃超超临界发电高低位布置降低成本4.我国700℃超超临界锅炉热分配难点4.700℃超超临界发电基础科学问题

气固多相燃烧、汽液多相流水动力的理论

高效汽轮机内部复杂非定常流动机理及其系统优化

镍基合金氧化、腐蚀产生的热阻影响燃烧与水动力耦合传热的机理汽液多相流水动力镍基合金钢热阻特性及热效率煤中矿物质演变和灰阻特性700℃汽轮机内部复杂非定常流动热功转换过程模拟和系统优化气固多相流燃烧1

.研究700℃超超临界热功转换规律中的关键科学问题，获得煤粉非均相气固多相流燃烧热释放规律、汽液多相流水动力驱动机制、热阻发展及演变规律、700℃汽机热力系统特性。2.建立700℃超超临界极端热力参数下高效热质、热功传递、转换科学体系，为我国700℃超超临界发电技术提供支撑，推进700℃超超临界发电技术跨越式发展。5.新疆煤700℃超超临界发电设想1.山西、内蒙后煤炭主要来源新疆2.输煤，还是输电？？3.空冷、水冷？干态？还是液态+综合利用？5.新疆煤700℃超超临界发电问题5.新疆煤700℃超超临界有希望解决结渣和沾污5.新疆煤700℃超超临界有希望解决结渣和沾污

700℃高温镍基合金材料已取得突破进展。

欧、美、日小口径管，大口径管材已有可提供制造的型材。欧洲至少要在2018年以后进行工程示范，美、日随后跟进，主要是针对中国市场。2.700℃发电技术应尽快滚动支持，建设一个现场中试平台，对下列技术进行30000万小时以上验证：

1）大口径管径联箱、弯头、管道及喷水、喷蒸汽减温调温方法考核

2）安全阀、调节阀的研制和考核

3）冷做、热做封头持久热态试验

4）高