【正文】 常重視環(huán)境保護(hù)工作，制定了一系列有利于電力與環(huán)境保護(hù)協(xié)調(diào)發(fā)展的方針，確定了“預(yù)防為主、防治結(jié)合、綜合治理”和“采用新技術(shù)，推行文明、清潔生產(chǎn)，減少有害物質(zhì)排放，防治環(huán)境污染和其它公害”的政策，使電力工業(yè)得到迅速發(fā)展的同時(shí)環(huán)境保護(hù)也取得了明顯的成效?？梢姡痣娙匀皇俏覈?guó)電力生產(chǎn)的主要部分。進(jìn)入“ 十五”以來，電力工業(yè)繼續(xù)保持快速發(fā)展勢(shì)頭，火力發(fā)電、水力發(fā)電和核電的裝機(jī)容量都有大幅度增長(zhǎng)。改革開放以來，我國(guó)電力工業(yè)快速發(fā)展，發(fā)電機(jī)組參數(shù)有所提高、容量有所增長(zhǎng)，電力工業(yè)的整體水平得到提高。調(diào)查分析 主要發(fā)達(dá)國(guó)家 超臨界及 超超臨界發(fā)電技術(shù)發(fā)展 過程、發(fā)展現(xiàn)狀 及 發(fā)展 趨勢(shì) ，分析其中主要的技術(shù)問題，學(xué)習(xí)并借鑒國(guó)外超臨界及超超臨界技術(shù)的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于發(fā)展我國(guó)的超臨界及超超 臨界發(fā)電技術(shù)無(wú)疑具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。在研究、開發(fā)、示范、工程化和產(chǎn)業(yè)化的進(jìn)程中同時(shí)得到了政府部門和企業(yè)的經(jīng)費(fèi)支持。 6. 小結(jié) 國(guó)外主要發(fā)達(dá)國(guó)家早期投運(yùn)的機(jī)組為超臨界和超超臨界機(jī)組并存，但近期歐洲和日本新投運(yùn)的機(jī)組都是超超臨界機(jī)組，主蒸汽溫度普遍達(dá)到 600℃、 進(jìn)汽壓力均不大于 、機(jī)組容量為700MW 和 1000MW 等級(jí)，并且機(jī)組參數(shù)朝著更高的方向發(fā)展 。 此外，西門子公司制定了到 2020 年的 35MPa、 650℃ 及 40MPa、 700℃ 系列產(chǎn)品的開發(fā)計(jì)劃，可使火電機(jī)組的效率達(dá)到 55% 13 以上。該項(xiàng)目從1998 年開始，分為 8 個(gè)階段，預(yù)期在 2020 年 達(dá)到研發(fā)目標(biāo) ，屆時(shí)示范電站建成運(yùn)行。該計(jì)劃的成功將顯著增加歐洲電力設(shè)備供貨商的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。 Thermie 700 計(jì)劃的戰(zhàn)略意義是使歐洲火電廠的技術(shù)水平始終處于世界領(lǐng)先，所以又被歐洲稱為先進(jìn)的超超臨界發(fā)電項(xiàng)目。 Thermie 700 計(jì)劃的目標(biāo)是使下一代超超臨界機(jī)組的蒸汽參數(shù)達(dá)到 ℃ /700℃，從而效率可達(dá) 52％ ～ 55%，（海水冷卻55％，對(duì)內(nèi)陸地區(qū)和冷卻塔 52％），使 CO2的排放降低 15%，并降低燃煤電廠投資 。 3) 歐洲 歐洲于 80 年代開始實(shí)施 “ COST 研究計(jì)劃 501” ，由電站設(shè)備和鋼鐵制造商合作分工開發(fā) 采用 奧氏體鋼 的 超 超 臨界機(jī)組，其目標(biāo)是研制可與燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)相競(jìng)爭(zhēng)的新一代化石燃料電站新材料和超 超 臨界機(jī)組，其研究成果已應(yīng)用于高參數(shù)化石燃料電站，應(yīng)用溫度高達(dá) 610℃ ～ 625℃ 。日本三大設(shè)備制造公司對(duì)轉(zhuǎn)子、汽缸、法蘭、螺栓等主要部件進(jìn)行了相應(yīng)參數(shù)下的實(shí)物中間試驗(yàn)。第二階段目標(biāo)是用新型鐵素體鋼達(dá)到630℃ ，相應(yīng)的蒸汽壓力達(dá)到 31MPa～ 35MPa。 2) 日本 日本電力（ JPower）在日本通商產(chǎn)業(yè)省支持下，從政府得到50％的補(bǔ)助金，與其它單位共同組織超超臨界 發(fā)電 技術(shù)的開發(fā)。作為新材料研究開發(fā)工作的一部分，將對(duì)新型鍋爐和汽輪機(jī)的設(shè)計(jì)及其對(duì)電廠性能和造價(jià)的影響進(jìn)行評(píng)價(jià)，目前已經(jīng)在超超臨界汽輪機(jī)和輔助設(shè)備的設(shè)計(jì)改進(jìn)方面進(jìn)行了研究。并通過 關(guān)鍵 技術(shù) 的 改進(jìn)工作，將超超臨界機(jī)組的主蒸汽溫度提高到760℃ 的水平，從而 將大幅度 提高機(jī)組效率。 1) 美國(guó) 美國(guó)能源部 于 2020年啟動(dòng) 了一個(gè)開發(fā)主蒸汽溫度為 760℃ 的燃煤電廠超 超 臨界機(jī)組的研究項(xiàng)目 ，政府資助的資金 比例 為 30%。 國(guó)外超超臨界機(jī)組 發(fā)展的近期目標(biāo)為 1000MW 等 級(jí)機(jī)組，參數(shù)為 31MPa， 600℃ /600℃ /600℃ ， 并正在向更高的水平發(fā)展。為進(jìn)一步降低能耗和減少 CO2 排放，改善環(huán)境，在材料工業(yè)發(fā)展的支持下，超超臨界機(jī)組正朝著更高參數(shù)的技術(shù)方向發(fā)展。 ? 相關(guān)技術(shù) 發(fā)展超超 臨界 發(fā)電技術(shù) 不僅是提高蒸汽參數(shù) 和新材料的研發(fā) ，還必須同時(shí)注重 其它 相關(guān)技術(shù)的研究 和 開發(fā)工作。隨著參數(shù)的進(jìn)一步提高，二次再熱將成為再熱系統(tǒng)型式選擇方案之一。 ? 機(jī)組容量 700MW 和 1000MW 等級(jí)將成為超超臨界機(jī)組容量的主要選擇 ， 1000MW 等級(jí)在經(jīng)濟(jì)性上更具有優(yōu)勢(shì)。 機(jī)組的 可靠性好，整體技術(shù)已相當(dāng)成熟。經(jīng)過鍋爐和汽輪機(jī)各高溫高壓部件近 10 多年的應(yīng)用，該材料系列已相當(dāng)成熟，并已形成標(biāo)準(zhǔn)。 10 6) 總結(jié) 新近投運(yùn)的超超臨界機(jī)組主要集中在日本和歐洲，并且主要以日本的三菱、東芝、日立和德國(guó)的西門子公司為代表。 以往 1000MW 等級(jí)的超臨界和超超臨界汽輪機(jī)，絕大多數(shù)都采用雙軸布置，但隨著近年來參數(shù)的不斷提高、更長(zhǎng)末 級(jí) 葉片的開發(fā)、葉片和轉(zhuǎn)子材料的改進(jìn)，單軸形式成為新的發(fā)展趨勢(shì) 。單軸汽輪發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)緊湊 ，設(shè)備總重輕，價(jià)格低，廠房投資小，設(shè)備零部件少，可靠性好。 但低壓部分體積大，重量重，造價(jià) 增加 。由于單機(jī)功 率的增長(zhǎng)發(fā)展很快 ， 并受當(dāng)時(shí)末級(jí)葉片長(zhǎng)度 和材料、 機(jī)組軸系不宜 過長(zhǎng)和 汽缸數(shù) 不宜 過多 的限制， 在 1000MW 等級(jí)大功率機(jī)組上有采用雙軸布置的應(yīng)用實(shí)踐 。隨著參數(shù)的進(jìn)一步提高，二次再熱將成為再熱系統(tǒng)型式選擇方案之一。隨著材料技術(shù)的不斷完善，后來出現(xiàn)的機(jī)組多為提高 蒸汽參數(shù)， 采用一次再熱循環(huán) 。 9 4) 再熱形式的選擇 在目前參數(shù)下，二次再熱將使電站投資增加 10～ 15%，而經(jīng)濟(jì)性得益僅 為 ～ %左右。 3) 機(jī)組容量的 選擇 分析 表 1 12 中發(fā)達(dá)國(guó)家超臨界及超 超 臨界機(jī)組的應(yīng)用業(yè)績(jī)可見，日本 90 年代以后投產(chǎn)的超臨界和超超臨界機(jī)組多在 600MW以上， 1000MW 等級(jí)的機(jī)組 居多。經(jīng)過鍋爐和汽輪機(jī)各高溫高壓部件多年的應(yīng)用，該材料系列已相當(dāng)成熟，并已列入標(biāo)準(zhǔn)， 附 表 3 為與部分歐美國(guó)家使用材料牌號(hào)相對(duì)照的 美國(guó)材料與試驗(yàn)協(xié)會(huì)（ ASTM） 牌號(hào)。對(duì)于超超臨界機(jī)組而言， 蒸汽 參數(shù)的提高，將涉及鍋爐和汽輪機(jī)高 、 中壓部分有關(guān)部件 ， 如高壓蒸汽管道和聯(lián)箱、高溫過熱器 /再熱器管和水冷壁 管 、汽缸、主調(diào) 節(jié) 門閥殼、再熱主調(diào) 節(jié) 門閥殼、噴嘴、轉(zhuǎn)子及調(diào)節(jié)級(jí)葉片等 部件的材料 ，必須按溫度壓力選擇相應(yīng)的材料 ， 進(jìn)行相應(yīng)的強(qiáng)度設(shè)計(jì)。因此，發(fā)展超超臨界機(jī)組的工作不僅僅是簡(jiǎn)單地提高蒸汽參數(shù)就可以實(shí)現(xiàn) 的 ，還必須同時(shí)注重 其它 相關(guān)技術(shù)的 研究和開發(fā) 工作。 另外，世界上先進(jìn)的超超臨界機(jī)組的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)表明，機(jī)組效率的提高除了由于參數(shù)提高的 原因 外，還可能來源于 其它 許多方面的因素，如：鍋爐較低的排煙溫度 和較高的燃燒效率 ；高效率的主 、輔機(jī)設(shè)備；較低的凝汽器壓力；較低的系統(tǒng) 壓力損失 ；蒸汽再熱級(jí)數(shù)的選擇等等。另 一種是蒸汽壓力和溫度同時(shí)都取較高值（ 28～ 30MPa， 600℃ 左右）的方案 ， 從而獲得更高的效率，主要以歐洲的技術(shù)發(fā)展為代表。 4. 主要發(fā)達(dá)國(guó)家超超臨界發(fā)電技術(shù)發(fā)展趨勢(shì) 1) 參數(shù)選擇 目前，國(guó)外超超臨界機(jī)組在參數(shù)選擇上表現(xiàn)出二種趨勢(shì)：一種是蒸汽壓力并不太高，多為 25MPa 左右，而蒸汽溫度相對(duì)較高（ 600℃ 左右）的方案，主要以日本的技術(shù)發(fā)展為代表。其它如芬蘭、挪威等國(guó)也相繼投運(yùn)了一批容量為 380MW～ 930MW、參數(shù)為 26MPa～ ， 554℃ ～ 593℃ 的高參數(shù)超臨界 及超超臨界 機(jī)組 ，進(jìn)一步推動(dòng)了超臨界及超超臨界 發(fā)電技術(shù)在歐洲的發(fā)展。 丹麥 是歐洲最早應(yīng)用超臨界發(fā)電技術(shù)的國(guó)家，為超臨界機(jī)組在歐洲的發(fā)展起到了示范作用。在 20世紀(jì)末設(shè)計(jì)的超超臨界機(jī)組，容量在 400MW～ 1000MW 范圍內(nèi)，蒸汽參數(shù)為 ℃ ，機(jī)組凈效率在 45%以上。同時(shí)德 7 國(guó)開發(fā)了螺圈管 圈 水冷壁的鍋爐 技術(shù) ，實(shí)現(xiàn)了鍋爐的滑壓運(yùn)行，這類 技術(shù) 目前在日本和歐洲的全滑壓運(yùn)行超臨界 和超超臨界 機(jī)組中被 廣泛采用。1972 年投運(yùn)了首臺(tái) 430MW，蒸汽參數(shù)為 、 535℃ /535℃ 的超臨界機(jī)組。 20 世紀(jì) 60 年代德國(guó)發(fā)展過小功率超臨界機(jī)組， 后來一段時(shí)期 未有進(jìn)展 。 目前俄 羅斯的列寧格勒金屬工廠和莫斯科動(dòng)力學(xué)院設(shè)計(jì)了新一代的高參數(shù) 超超 臨界機(jī)組， 主 蒸汽 壓力為 30～ 32Mpa，主蒸汽溫度和再熱蒸汽溫度為 580～ 600℃ ，給水溫度 300℃ ，當(dāng)凝汽器壓力為 ～ 時(shí)，預(yù)計(jì) 機(jī)組凈 效率可以達(dá)到 44～ 46%。 俄羅斯的超 臨界與超超 臨界機(jī)組在設(shè)計(jì)上采用了一些有別于其它國(guó)家的 特有 技術(shù)，在燃用低質(zhì)高灰 分 煤、區(qū)域供熱、汽輪機(jī)末級(jí)設(shè)計(jì) 、給水加熱 等方面有其自己的特點(diǎn)。由于大量采用超臨界機(jī)組，前蘇聯(lián)火電機(jī)組的平均供電煤耗位居世界水平的前列 。列寧格勒金屬工廠（ LMZ） 1978 年生產(chǎn)了一臺(tái) 1200MW 的 6 超 臨界 機(jī)組， 1981 年 投 入運(yùn) 行， 蒸汽 參數(shù)為℃ ，已經(jīng)運(yùn)行二十多年，仍是當(dāng)前世界上火電廠 容量 最大的單軸汽輪發(fā)電機(jī)組，但是至今只生產(chǎn)了一臺(tái)。俄羅斯生產(chǎn)的超臨界機(jī)組的蒸汽參數(shù)大多為常規(guī)超臨界參數(shù)，蒸汽壓力一般為 24MPa，蒸汽溫度一般在 545℃ ～ 565℃ 的范圍內(nèi)。 前蘇聯(lián)在 20 世紀(jì) 40 年代末就建立了小容量超臨界試驗(yàn)機(jī)組，取得一定的經(jīng)驗(yàn)后便開始生產(chǎn) 300MW 機(jī)組。 日本的超 超 臨界 發(fā)電技術(shù) 開始向更高參數(shù)發(fā)展。由于容量 450MW以上的機(jī)組全部 采用超臨界參數(shù)，超臨界機(jī)組占總裝機(jī)容量的絕大多數(shù)，使其供電煤耗居世界最低水平，總體技術(shù)水平已居世界領(lǐng)先地位。 隨著材料工業(yè)的不斷發(fā)展 、 機(jī)組設(shè)計(jì) 和 制造技術(shù)的日益完善，日本的超超臨界機(jī)組 取得了大量成功的經(jīng)驗(yàn)和良好的運(yùn)行業(yè)績(jī)， 使蒸汽參數(shù)得到進(jìn)一步提高。 至 80 年代中期超臨界機(jī)組容量占總裝機(jī)容量 50%左 右 ， 最大單機(jī)容量為 1000MW。在引進(jìn)技術(shù)的同時(shí)注重開發(fā)研制，先仿制后國(guó)產(chǎn)化，為開發(fā)大型 超超 臨界機(jī)組 進(jìn)行 了技術(shù)儲(chǔ)備。 目前，西屋 公司正在 研究 31MPa，593℃ /566℃ /566℃ 新一代的超超臨界參數(shù)機(jī)組。然而 美國(guó)技術(shù)被日本和歐洲國(guó)家廣泛引進(jìn)，促進(jìn)了日本和歐洲國(guó)家超臨界發(fā)電技術(shù)的發(fā)展。至 20 世紀(jì) 80 年代初美國(guó)的超臨界機(jī)組投運(yùn)了約 170 臺(tái)，最小 單機(jī) 容量為 125MW，最大容量達(dá) 1300MW，于 1972 年和 1973 年分別投運(yùn)一臺(tái)。 當(dāng)時(shí) 美國(guó)電力科學(xué)研究院（ EPRI） 及北美電力可靠性協(xié)會(huì)根據(jù)收集到的資料曾作出亞臨界機(jī)組的可用率 比 超臨界機(jī)組高的結(jié)論，這一看法使用戶擔(dān)心采用超臨界機(jī)組在可靠性方面會(huì)面臨較多的問題。美國(guó)早期的 超臨界機(jī)組發(fā)展很快，當(dāng)時(shí)多數(shù)超臨界機(jī)組的容量為 500MW～ 800MW，并比同容量亞臨界機(jī)組早投運(yùn) 6～ 8 年，由于當(dāng)時(shí)缺乏深入的分析研究和試驗(yàn)， 采用了過高的蒸汽參數(shù) （ ℃ /566℃ /566℃ ），因而發(fā)生了諸如腐蝕、泄漏及高溫部件損壞等較多的事故，不得不降低參數(shù)運(yùn)行。目前發(fā)展超超臨界 發(fā)電 技術(shù)領(lǐng)先的國(guó)家主要是日本、德國(guó)和丹麥等，世界范圍內(nèi)屬于超超臨界參數(shù)的機(jī)組大約有 60 余臺(tái)，近期歐洲和日本新投運(yùn)的機(jī)組都是超超臨界機(jī)組。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前全世界已投入運(yùn)行的超臨界及以上參數(shù)的發(fā)電機(jī)組大約有 600 多臺(tái)。日本幾家公司和西門子、 阿爾斯通 等在大功率機(jī)組中已開始使用末級(jí)鈦合金長(zhǎng)葉片。為盡量減少汽缸數(shù)，大容量機(jī)組的發(fā)展更注重大型低壓缸的開發(fā)和應(yīng)用。近年來，除了丹麥兩臺(tái)二次再熱機(jī)組外，提高壓力的業(yè)績(jī)主要來源于 1998 年以后西門子公司的產(chǎn)品。 ? 蒸汽壓力和溫度同時(shí)都取較高值（ 28MPa～ 30MPa， 600℃ 左右），從而獲得更高的效率，主要以歐洲的技術(shù)發(fā)展為代表。這種方案可以降低造價(jià)、簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)、增加可靠性， 主要是 通過提高溫度的手段來提高機(jī)組熱效率 。在這個(gè)階段，技術(shù)特點(diǎn)主要以日本（三菱、東芝、日立）、歐 3 洲（ 西門子 、 阿爾斯通 ）為代表，進(jìn)入了新一輪發(fā)展階段：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。超臨界機(jī)組的市場(chǎng)逐步轉(zhuǎn)移到了歐洲及日本， 并涌現(xiàn)出了一批新的超臨界機(jī)組。其間美國(guó)對(duì)已投運(yùn)的機(jī)組進(jìn)行了優(yōu)化及改造，大大提高了機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性、可靠性、運(yùn)行靈活性，其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。直至上世紀(jì) 80 年代，美國(guó)超臨界機(jī)組的參數(shù)基本穩(wěn)定在這個(gè)水平。但由于所采用的蒸汽參數(shù)超越了當(dāng)時(shí)材料技術(shù)的實(shí)際發(fā)展水平，導(dǎo)致了諸如機(jī)組運(yùn)行可靠性較差等問題的發(fā)生。W公司制造。例如，美國(guó) Philo 電廠 6 號(hào)機(jī)于 1957 年投產(chǎn)，這是世界上第一臺(tái)超超臨界機(jī)組，容量為 125MW，蒸汽壓力為 31MPa、蒸汽溫度為 621℃ /566℃ /566℃ ， 二次中間再熱。 世界上超臨界和超超臨界發(fā)電技術(shù)是同時(shí)開發(fā)和交叉發(fā)展的， 其 發(fā)展過程大致可以分成三個(gè)主要階段： 第一個(gè)階段大致從 20 世紀(jì) 50 年代到 80 年代，主要以美國(guó)、德國(guó)、俄羅斯和隨后的日本等國(guó)為技術(shù)代表。正因?yàn)槿绱耍R界發(fā)電技術(shù)越來越得到各國(guó)電力工業(yè)界的重視，發(fā)展的方向是在保持其可用率、可靠性、運(yùn)行靈活性和機(jī)組壽命等的同時(shí)，進(jìn)一步提高蒸汽參數(shù)，從而獲得更高的效率 2 和環(huán)保性能。 實(shí)際的運(yùn)行業(yè)績(jī)表明，超超臨界 機(jī)組 的運(yùn)行可靠性指 標(biāo)已經(jīng)不低于亞臨界機(jī)組，有的甚至還要更高一些。先進(jìn)的大容量超臨界和超超臨界機(jī)組具有良好的運(yùn)行靈活性和負(fù)荷適應(yīng)性 ,大大降低了污染物排放，具有顯著的環(huán)保