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Unit 1000MW 的博客

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百万机组之863课题  

2010-11-10 22:46:04|  分类: 百万机组之论文阅 |  标签: |举报 |字号 订阅

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  题外之音

获得2007年度国家科学技术进步奖一等奖,“超超临界燃煤发电技术的研发和应用”当之无愧。正是由于该项目的成功应用,使得我国大型发电设备的制造技术达到了超超临界等级,也使得我国发电装备制造水平和发电厂的运行技术进入国际先进行列。

当我们去回顾国产百万千瓦超超临界技术的研发过程时,可以读到“两个结合”的成功:一是市场和技术的结合,二是电力行业和机械行业的结合;也可以读到“以企业为主体、市场为导向、产学研相结合”科技创新模式的成功。但我仍然存有我的疑问:是什么将这个超大规模的科技项目融合在一起,在这个常常自以为是、一盘散沙的社会中实现得如此成功?

 

百万机组之863课题

 

2000年开始,国家电力公司启动了超超临界发电技术可行性的研究工作。2002年8月获得国家科技部支持,正式立项国家863计划“超超临界燃煤发电技术”。该项目由国内制造企业、电力公司以及科研院所等19个单位组成的课题组(最后共有23个单位),对超超临界机组的研发和应用进行专题研究,共有5个子课题。

子课题一:超超临界机组的技术选型研究;

子课题二:超超临界锅炉关键技术研究;

子课题三:超超临界汽轮机关键技术研究;

子课题四:大型燃煤电站烟气净化技术研究;

子课题五:超超临界机组电站设计与运行技术研究。

 

2003年11月7日,子课题一通过国家科技部组织的专家验收。该子课题全面、深入地调研了国外超超临界燃煤机组的现状和技术发展趋势,并根据我国的具体国情,全面分析了超超临界机组用钢的现状,在选用国际成熟的耐热钢材的前提下,分析研究了有关超超临界参数、机组容量、机组的结构型式、热力系统、重要辅机配套、机炉参数匹配及机组运行性能等问题。明确提出了我国近期发展超超临界机组的有关技术选型结论,提出了烟气净化技术的选型建议。研究结论既考虑了国际上超超临界机组发展的先进成熟水平,又充分考虑了我国当前设计和制造企业通过与国外合作迅速实现本地化的可能性。 

在此研究过程中,在通过国际市场采购已商业化的耐热金属材料的条件下,用科学抽象的典型化、层次化方法,从技术可行性、设计制造模式、业绩和与国外合作、经济性分析四个重要方面分析,抓住本质,对繁多因素进行归类、分层处理,得到如下技术选型论证的结论: 

1、我国发展超超临界机组的技术参数 

蒸汽参数25MPa/600℃/600℃(发电效率约44.63%,发电煤耗率275g/kWh);同时,不排除蒸汽参数28MPa/600℃/600℃(发电效率约44.99%,发电煤耗率273g/kWh)的可能,提高压力后,其热效率提高约0.4个百分点,其技术经济性根据实际工程而定。 

2、我国发展超超临界机组的参数等级 

(1)推荐1000MW容量等级机组方案和600MW容量等级机组采用超超临界参数方案,其中600MW容量等级超超临界机组应做为我国电网中的主力机组。 

(2)1000MW级超超临界机组推荐采用单轴布置。对常规背压(4.9kPa)条件,1000MW级汽轮机可采用43~48″(1092.2~1219.2mm)末级叶片四缸四排汽结构,其排汽损失在设计规范内;600MW级汽轮机采用~1000mm末级叶片四缸四排汽结构是合适的,同时可采用48″末级长叶片的两排汽结构。 

大型超临界煤粉锅炉的整体布置主要采用Π型布置和塔式布置。锅炉水冷壁型式中的螺旋管圈和垂直管屏二种型式均有运行业绩,均是可行的,但在数量上以前者为多。 

(3)采用二次再热可使机组的热效率提高 1%~2%,但也造成了调温方式、受热面布置、结构等的复杂性,成本明显提高。因此,推荐一次再热。 

总的来看,这种技术选型方案具有创新性和世界先进水平。我国超超临界机组的推荐参数25MPa/600℃/600℃是日本目前所采用的方案,压力比欧洲低,温度比欧洲高;目前世界上还没有该参数的1000MW单轴超超临界机组。这个方案适合我国经济和电力发展需要。 

 28MPa/600℃/600℃参数超超临界机组方案的技术水平略高于25MPa/600℃/600℃参数方案,但仍属同一等级的。这个方案采用的压力比目前日本高、温度比目前欧洲高,该参数与1000MW级容量的组合方案具有世界先进水平。 

 按照上述技术路线,哈尔滨、上海、东方等三大动力设备厂与日立、三菱、东芝、西门子、阿尔斯通等公司进行了技术引进工作。 

子课题二、三的研究针对已确定的机组选型参数,以制造企业为中心开展锅炉、汽轮机、发电机和重要辅机的研究工作。哈尔滨锅炉厂负责组织三家锅炉厂、研究单位,重点研究水冷壁水动力工况和奥氏体钢的加工和焊接工艺,提出超超临界锅炉的方案和设计软件。东方汽轮机厂负责组织三家汽轮机厂、研究单位重点研究高温、高压部件动叶材料、汽轮机总体结构及可靠性、高温材料冷、热加工工艺和末级长叶片技术,提出超超临界汽轮机的方案和设计软件。

子课题四由国家电站燃烧技术中心正在研究大机组的脱硝技术,为今后自主发展烟气脱硝技术作好准备。

子课题五由华能国际电力公司组织西安热工院和华东电力设计院研究超超临界运行和设计技术。以华能玉环电厂为依托工程,2006年11月28日,华能玉环电厂首台百万千瓦超超临界机组投产。

 

课题结论

首次提出了我国发展超超临界火电机组的技术选型方案,发展超超临界机组的容量为600MW级和1000MW级,参数为25--28MPa、600℃/600℃、一次中间再热。

 

背景

2002年,我国发电装机容量为3.56亿千瓦,其中燃煤机组为2.66亿千瓦,燃煤机组的供电煤耗为379克/千瓦时,与世界先进水平315克/千瓦时相比能耗高出约17%。

超超临界燃煤发电技术是一种先进、高效的发电技术,它比超临界机组的热效率高出约4%,与亚临界发电机组高出8%。

可是,2002年,“超超临界燃煤发电技术的研发和应用”项目立项时,我国连超临界机组的示范工程都尚未开始建设,国际上也仅有德国、丹麦、日本的5个电厂投产。

 

人物:

张晓鲁,课题组长,国家电力公司科技环保部主任,后任中国电力投资集团公司副总经理。

金浪川,课题副组长,中国华能集团公司原副总经理,后任亚洲煤业执行董事兼副总裁。

杨仲明,子课题二负责人,哈尔滨锅炉厂有限责任公司副总工程师

王为民,子课题三负责人,东方汽轮机有限公司副总经理兼总工程师

董建勋,华北电力大学,

刘国跃,华能国际副总经理

李光华,中国电力投资集团总公司计划发展部副经理

苗迺金,西安热工研究院

王建录,中国东方汽轮机有限公司总经理助理、副总工程师

朱宝田,国家电力公司热工研究院汽轮机研究所副所长

陈仁杰,华东电力设计院总工程师

纪世东,后任西安热工院副院长

陈力华,东方锅炉(集团)股份有限公司副总经理

黄  瓯,上海电气电站集团副总裁

于遂影,子课题四负责人,国家电站燃烧工程技术研究中心

 

单位:

中国华能集团公司,第一完成单位。 

中国电力投资集团公司,

哈尔滨锅炉厂有限责任公司,

东方电气集团东方汽轮机有限公司,

上海电气集团总公司,

华能国际电力股份有限公司,

国家电站燃烧工程技术研究中心,

西安热工研究院有限公司,

中国电力工程顾问集团华东电力设计院

 

 

 

 

 

 

主要参考:超超临界燃煤发电技术的研究,作者,张晓鲁,2004
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