【正文】 中國國電集團(tuán)公司 超超臨界機(jī)組設(shè)備選型對(duì)經(jīng)濟(jì)性影響專題研究 超超臨界機(jī)組主機(jī)設(shè)備選型 研究 中 國 電 力 工 程 顧 問 集 團(tuán) 華 東 電 力 設(shè) 計(jì) 院 工程設(shè)計(jì)綜合類甲級(jí) A131000025 工程勘察綜合類甲級(jí) 090001kj 2022 年 11 月 上海 超超臨界機(jī)組主機(jī)設(shè)備選型 研究 批 準(zhǔn)： 審 核： 校 核： 編 制： 文件編號(hào) 版號(hào) 0 狀態(tài) DES 本 文件歷次修改記錄 版號(hào) 日期 狀態(tài) 章節(jié) 頁碼 修改內(nèi)容摘要 ECEPDI 超超臨界機(jī)組主機(jī)設(shè)備 選型 研究 版號(hào) ： 0 第 01 頁 2022 年 11 月 本文件的知識(shí)產(chǎn)權(quán)為華東電力設(shè)計(jì)院所有，任何單位或 個(gè)人未經(jīng)許可不得復(fù)制和使用，違者將被追究法律責(zé)任 目 錄 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 前言 .......................................................................................... 1 2 超超臨界機(jī)組發(fā)展情況 ........................................................................................ 2 總述 ...................................................................................................................... 2 美國大容量超 (超 )臨界發(fā)電機(jī)組的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì) ...................................... 3 日本大容量超超臨界發(fā)電機(jī)組的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì) ......................................... 5 歐洲大容量超超臨界發(fā)電機(jī)組的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì) ......................................... 8 我國大容量超超臨界發(fā)電機(jī)組的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì) ....................................... 10 超超臨界機(jī)組二次再熱機(jī)組發(fā)展情況 ........................................................... 13 ...................................................................................... 16 鍋爐部分 ........................................................................................................... 16 汽機(jī)部分 ........................................................................................................... 20 4 國內(nèi)超超臨界機(jī)組工程實(shí)施情況 ..................................................................... 33 國內(nèi) 1000MM 等級(jí)超超臨界機(jī)組工程實(shí)施情況 ......................................... 33 國內(nèi) 600MM 等級(jí)超超臨界機(jī)組工程實(shí)施情況 ........................................... 34 ...................................................................................................... 51 二次再熱技術(shù) ................................................................................................... 51 我國二次再熱技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用 ................................................................... 52 ...................................................................... 57 鍋爐主要技術(shù)條件分析論證 ........................................................................... 57 汽輪機(jī)主要技術(shù)條件分析論證 ..................................................................... 100 發(fā)電機(jī)主要技術(shù)條件分析論證 ..................................................................... 109 9 機(jī)、爐、電容量及參數(shù)匹配 ............................................................................ 117 鍋爐和汽輪機(jī)主蒸汽、再熱蒸汽參數(shù)匹配關(guān)系分析論證 ......................... 117 鍋爐 BMCR 與汽機(jī) VWO 之間的容量匹配關(guān)系 ....................................... 125 機(jī)、爐、電參數(shù)及容量匹配原則 ................................................................. 126 ...................................................................... 128 鍋爐主要技術(shù)條件 ....................................................................................... 128 ECEPDI 超超臨界機(jī)組主機(jī)設(shè)備 選型 研究 版號(hào) ： 0 第 02 頁 2022 年 11 月 本文件的知識(shí)產(chǎn)權(quán)為華東電力設(shè)計(jì)院所有，任何單位或 個(gè)人未經(jīng)許可不得復(fù)制和使用，違者將被追究法律責(zé)任 汽機(jī) 主要技術(shù)條件 ....................................................................................... 129 汽輪發(fā)電機(jī)主要技術(shù)條件 .......................................................................... 131 ECEPDI 超超臨界機(jī)組主機(jī)設(shè)備 選型 研究 版號(hào) ： 0 第 01 頁 2022 年 11 月 本文件的知識(shí)產(chǎn)權(quán)為華東電力設(shè)計(jì)院所有，任何單位或 個(gè)人未經(jīng)許可不得復(fù)制和使用，違者將被追究法律責(zé)任 【內(nèi)容 摘要 】 根據(jù) 中國國電集團(tuán)公司 《設(shè)備選型對(duì)超超臨界機(jī)組經(jīng)濟(jì)性的影響研究》 提綱的要求 ， 對(duì)國內(nèi)外超超臨界燃煤機(jī)組主機(jī)設(shè)備的應(yīng)用業(yè)績(jī)、運(yùn)行性能指 標(biāo)、性能考核試驗(yàn)、投運(yùn)后存在的問題等 方面進(jìn)行深入廣泛地收資調(diào)研 、 對(duì)比分析 、總結(jié)出各種主機(jī)設(shè)備配置方案及設(shè)計(jì)和實(shí)際運(yùn)行的 差異， 提煉出滿足國電集團(tuán)綠色電站設(shè)計(jì)導(dǎo)則 主機(jī)設(shè)備選型 的建議 。 主機(jī)選型分析中，一方面考慮機(jī)組的參數(shù)優(yōu)化，在材料和運(yùn)行許可的范圍內(nèi)達(dá)到優(yōu)異的熱耗經(jīng)濟(jì)指標(biāo)；另一方面，結(jié)合目前國內(nèi)主機(jī)廠的設(shè)備引進(jìn)、消化、制造、投運(yùn)、煤種適應(yīng)性、以及投資等方面的實(shí)際情況，選用 指標(biāo)先進(jìn)、電廠 全壽命周期綜合收益 性最優(yōu) 、可靠性高的機(jī)組。 本 專題研究 超超臨界機(jī)組主機(jī)主要技術(shù)條件，包括爐型選擇分析、主機(jī)設(shè)備參數(shù)選擇及匹配原則等內(nèi)容進(jìn)行了全面的技術(shù)分析論證，重點(diǎn)對(duì)機(jī)爐匹配，機(jī)組功率，汽機(jī)進(jìn)汽初參數(shù)，以及工況選擇進(jìn)行了詳細(xì)分析 ；研究超超臨界機(jī)組主機(jī)設(shè)備選型對(duì)機(jī)組經(jīng)濟(jì)性的影響，將涉及超超臨界燃煤發(fā)電機(jī)組設(shè)備設(shè)計(jì)及制造、工程設(shè)計(jì)、運(yùn)行等方面內(nèi)容。通過本課題的研究，將為國電集團(tuán)公司超超臨界燃煤機(jī)組建設(shè)設(shè)備選型及系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)提供指 導(dǎo)性的參考意見，為在役機(jī)組節(jié)能技術(shù)改造提供依據(jù)。同時(shí)通過本課題研究成果的應(yīng)用，進(jìn)一步提高新建機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性、可靠性。 ECEPDI 超超臨界機(jī)組主機(jī)設(shè)備 選型 研究 版號(hào) ： 0 第 02 頁 2022 年 11 月 本文件的知識(shí)產(chǎn)權(quán)為華東電力設(shè)計(jì)院所有，任何單位或 個(gè)人未經(jīng)許可不得復(fù)制和使用，違者將被追究法律責(zé)任 2. 超超臨界機(jī)組發(fā)展 情況 總述 蒸汽動(dòng)力裝置的發(fā)展一直是沿著提高參數(shù)和發(fā)展大容量機(jī)組相結(jié)合的方向前進(jìn)，提高蒸汽參數(shù)與發(fā)展大容量機(jī)組相結(jié)合是提高常規(guī)火電廠效率及降低單位容量造價(jià)最有效的途徑。 火電機(jī)組的發(fā)展經(jīng)歷了由低壓機(jī)組、高壓機(jī)組、超高壓機(jī)組、亞臨界機(jī)組、超臨界機(jī)組到超超臨界機(jī)組的歷程，單機(jī)容量已發(fā)展到超過 1000MW。 世界上超 (超 )臨界發(fā)電技術(shù)的發(fā)展過程大致可以分成三個(gè)階段： 第一個(gè)階段，從上個(gè)世紀(jì) 50 年代開始，以美國和德國等為代表。當(dāng)時(shí)的起步參數(shù)就是超超臨界參數(shù) ，但隨后由于電廠可靠性的問題，在經(jīng)歷了初期超超臨界參數(shù)后，從 60 年代后期開始，美國超臨界機(jī)組大規(guī)模發(fā)展時(shí)期所采用的參數(shù)均降低到常規(guī)超臨界參數(shù)。直至 80 年代，美國超臨界機(jī)組的參數(shù)基本穩(wěn)定在這個(gè)水平。 第二個(gè)階段，大約是從上個(gè)世紀(jì) 80 年代初期開始。由于材料技術(shù)的發(fā)展，尤其是鍋爐和汽輪機(jī)材料性能的大幅度改進(jìn)，及對(duì)電廠水化學(xué)方面的認(rèn)識(shí)的深入，克服了早期超臨界機(jī)組所遇到的可靠性問題。同時(shí)，美國對(duì)已投運(yùn)的機(jī)組進(jìn)行了大規(guī)模的優(yōu)化及改造，可靠性和可用率指標(biāo)已經(jīng)達(dá)到甚至超過了相應(yīng)的亞臨界機(jī)組。通過改造實(shí)踐，形成了新的結(jié)構(gòu)和新 的設(shè)計(jì)方法，大大提高了機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性、可靠性、運(yùn)行靈活性。其間，美國又將超臨界技術(shù)轉(zhuǎn)讓給日本 (GE 向東芝、日立，西屋向三菱 )，聯(lián)合進(jìn)行了一系列新超臨界電廠的開發(fā)設(shè)計(jì)。這樣，超臨界機(jī)組的市場(chǎng)逐步轉(zhuǎn)移到了歐洲及日本，涌現(xiàn)出了一批新的超臨界機(jī)組。 第三個(gè)階段，大約是從 20 世紀(jì)九十年代開始進(jìn)入了新一輪的發(fā)展階段。這也是世界上超超臨界機(jī)組快速發(fā)展的階段，即在保證機(jī)組高可靠性、高可用率的前提下采用更高的蒸汽溫度和壓力。其主要原因在于國際上環(huán)保要求日益嚴(yán)格，同時(shí)新材料的開發(fā)成功和和常規(guī)超臨界技術(shù)的成熟也為超超臨界機(jī)組的發(fā)展 提供了條件。主要以日本 (三菱、東芝、日立 )、歐洲 (西門子、阿爾斯通 )的技術(shù)為主。 據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前全世界 (除中國外 )已投入運(yùn)行的超臨界及以上參數(shù)的發(fā)電機(jī)組ECEPDI 超超臨界機(jī)組主機(jī)設(shè)備 選型 研究 版號(hào) ： 0 第 03 頁 2022 年 11 月 本文件的知識(shí)產(chǎn)權(quán)為華東電力設(shè)計(jì)院所有，任何單位或 個(gè)人未經(jīng)許可不得復(fù)制和使用，違者將被追究法律責(zé)任 大約有 600 多臺(tái)。其中在美國有 170 多臺(tái)，日本和歐洲各約 60 臺(tái)，俄羅斯及原東歐國家 280 余臺(tái)。目前發(fā)展超超臨界技術(shù)領(lǐng)先的國家主要是日本、德國等。世界范圍內(nèi) (除中國外 )屬于超超臨界參數(shù)的機(jī)組大約有 60 余臺(tái)。 在中國超超臨界技術(shù)的應(yīng)用起步較晚，但發(fā)展速度迅猛。 據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，自2022 年以來中國訂貨的 1000MW 超超臨界機(jī)組已超過 100 臺(tái)，至 2022 年 1 月底已建成 投產(chǎn) 53 臺(tái)。中國已是世界上 1000MW 超超臨界機(jī)組發(fā)展最快、數(shù)量最多、容量最大和運(yùn)行性能最先進(jìn)的國家之一。 為進(jìn)一步降低能耗和減少污染物排放，改善環(huán)境，在材料工業(yè)發(fā)展的支持下，各國的超 （超） 臨界機(jī)組都在朝著更高參數(shù)的技術(shù)方向發(fā)展。 美國大容量超 (超 )臨界發(fā)電機(jī)組的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì) 發(fā)展現(xiàn)狀 上世紀(jì) 90 年代以來，美國高效火電機(jī)組的發(fā)展較為緩慢。 現(xiàn)在美國沒有任何投運(yùn)的超過 600℃ 的超超臨界機(jī)組，唯一的 A