【正文】 特性 。 超臨界和超超臨界火電技術(shù)經(jīng) 過 幾十年的發(fā)展，目前已是世界上先進、成熟和達到商業(yè)化規(guī)模應(yīng)用的潔凈煤發(fā)電技術(shù)，在 不少國家推廣應(yīng)用并取得了顯著的節(jié)能和改善環(huán)境的效果。同時 由于 各國 環(huán)保要求的不斷提高，配置了煙氣凈化裝置的超臨界燃煤發(fā)電技術(shù)已經(jīng)被公認為一種 潔凈 煤發(fā)電技術(shù)。自 50 年代以來，國外火電機組始終以提高蒸汽參數(shù)和增大單機功率為發(fā)展重點，目前300MW 的火電機組通常采用亞臨界參數(shù)， 600MW 等級及以上容量的機組已普遍采用了超臨界參數(shù)。 77 附表 6 我國已開展的超臨界鍋爐關(guān)鍵技術(shù)研究 76 附表 5 日本電力超超臨界發(fā)電技術(shù)發(fā)展計劃 73 附表 3 高溫高壓部件材料牌號 71 附表 1 近期日本大功率超臨界和超超臨界機組的主要 業(yè)績（ 19892020） 66 七、 結(jié)論 66 5. 小結(jié) 63 3. 科研院所的支撐作用 61 2. 工業(yè)界的支撐作用 61 1. 政府支撐條件 59 六、 發(fā)展我國超超臨界發(fā)電技術(shù)的必要支撐條件 59 6. 小結(jié) 57 5. 污染控制關(guān)鍵技術(shù) 53 2. 超超臨界汽輪機研究開發(fā)關(guān)鍵技術(shù) 53 1. 超超臨界鍋爐研究開發(fā)關(guān)鍵技術(shù) 39 2. 實現(xiàn)我國超超臨界發(fā)電技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的有利條件和存在問題 41 3. 推進我國超超臨界發(fā)電技術(shù)裝備產(chǎn)業(yè)化的原則及政策建議 45 4. 我國發(fā)展超超臨界發(fā)電技術(shù)的戰(zhàn)略 37 四、 發(fā)展我國超超臨界發(fā)電技術(shù)的技術(shù)路線 33 VI 4. 小結(jié) 30 2. 我國燃煤發(fā)電技術(shù)研發(fā)平臺的現(xiàn)狀 30 1. 發(fā)展超超臨界發(fā)電技術(shù)是國民經(jīng)濟發(fā)展的客觀需求 29 三、 我國發(fā)展超超臨界發(fā)電技術(shù)的可行性 27 7. 小結(jié) 18 4. 發(fā)展超超臨界發(fā)電技術(shù)是我國潔凈煤發(fā)電技術(shù)的必然選擇 22 5. 超超臨界機組的布局 16 3. 我國潔凈煤發(fā)電技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀 14 1. 我國電力工業(yè)的發(fā)展狀況 13 二、 我國發(fā)展超超臨界發(fā)電技術(shù)的必要性 11 6. 小結(jié) 4 4. 主要發(fā)達國家超超臨界發(fā)電技術(shù)發(fā)展趨勢 2 3. 主要發(fā)達國家超臨界和超超臨界發(fā)電技術(shù)發(fā)展及現(xiàn)狀 1 2. 超臨界及超超臨界發(fā)電 技術(shù)的發(fā)展過程 以技術(shù)創(chuàng)新為紐帶，以用戶為主導(dǎo)，其他科技部門參與，組織國內(nèi)優(yōu)勢力量，進行公共單元技術(shù)突破，研究和開發(fā)具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的超超臨界發(fā)電機組的鍋爐、汽輪機、電站系統(tǒng)以及與之 IV 相適應(yīng)的污染物排放控制技術(shù)，完成系統(tǒng)集成的原型機，提高我國超超臨界機組的設(shè)計、制造能力，使我國在高參數(shù)大容量機組方面形成系統(tǒng)集成能力和產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢，為我國實現(xiàn)超超臨界發(fā)電 技術(shù)上的突破和未來電力工業(yè)可持續(xù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。 科研院所的保障作用為：從 事超超臨界發(fā)電技術(shù)公共技術(shù)的研發(fā)工作和工程項目的勘察設(shè)計，促進企業(yè)的技術(shù)升級，完成國家技術(shù)進步的任務(wù)；進行超超臨界關(guān)鍵技術(shù)和系統(tǒng)技術(shù)的研究攻關(guān)，融入設(shè)備制造企業(yè)的產(chǎn)品開發(fā)中，利用市場對資源的最佳配置，參與商業(yè)機型的技術(shù)研究與開發(fā)；把握超超臨界技術(shù)發(fā)展方向，進行必要的工程技術(shù)咨詢，完成從工程設(shè)計到工程實施的技術(shù)服務(wù)，起到發(fā)電企業(yè)和設(shè)備制造企業(yè)之間的橋梁和紐帶作用。設(shè)備制造業(yè)的支撐作用為：加強對超超臨界機組關(guān)鍵設(shè)備設(shè)計技術(shù)與制造技術(shù)的研發(fā)；加大對研發(fā)投入的力度；建立制造設(shè)計技術(shù)的研發(fā)體系；加強材料的研發(fā)和生產(chǎn)應(yīng)用。 政府的主導(dǎo)作用為：制定和完善法律法規(guī)，保證潔凈煤發(fā)電技術(shù)的發(fā)展；制定各種政策，促進潔凈煤發(fā)電技術(shù)的發(fā)展；實施科技計劃和產(chǎn)業(yè)化計劃的有機結(jié)合；創(chuàng)造超超臨界發(fā)電技術(shù)發(fā)展的有利環(huán)境。 發(fā)展超超臨界燃煤發(fā)電機組的關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)當包含：由于參數(shù)提高所帶來的技術(shù)問題；由于容量增大所帶來的技術(shù)問題；電站系統(tǒng)的公用技術(shù)三個方面，其主要關(guān)鍵技術(shù)是： ? 超超臨界鍋爐的設(shè)計技術(shù)、水冷壁傳熱與水動力特性、耐熱新鋼種的應(yīng)用和制造工藝技術(shù)等； ? 超超臨界汽輪機設(shè)計技術(shù)、高溫部件的材料、熱加工及冷加工工藝研究、汽輪機末級長葉片等研究； ? 與超超臨界機組配套的 大型水泵、蒸汽閥門、高壓加熱器、旁路系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備、 大型風機等 輔機關(guān)鍵技術(shù)； ? 超超臨界機組電站 設(shè)計與運行關(guān)鍵技術(shù)； III ? 與超超臨界機組配套的燃煤污染物排放控制關(guān)鍵技術(shù)。形成從研究開發(fā)、生產(chǎn)制造、材料生產(chǎn)和運行維護的完整的科技體系。 第二步，開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的關(guān)鍵技術(shù)，進行完善化研究，達到整機設(shè)備國產(chǎn)化和部分關(guān)鍵材料的國產(chǎn)化，同時進行參數(shù)和技術(shù)升級的研究開發(fā)工作。為了實現(xiàn)戰(zhàn)略目標，我國發(fā)展超超臨界技術(shù)要分三步走： 第一步，以我國企業(yè)為總承包的，引進國外技術(shù)，國內(nèi)企業(yè)與國外聯(lián)合制造超超臨界發(fā)電技術(shù)的成套裝備；掌握超超臨界燃煤電廠的設(shè)計與運行技術(shù)，完成示范電廠的設(shè)計和開工建設(shè)。超超臨界發(fā)電技術(shù)在國際上已經(jīng)成熟、在進行超臨界機組國產(chǎn)化的同時發(fā)展超超臨界發(fā)電技術(shù)，既能提升電力工業(yè)的水平，實現(xiàn)向超超臨界發(fā)電技術(shù)的跨越，又能充分利用已有的設(shè)計制造能力，保持設(shè)備制造工業(yè)發(fā)展的持續(xù)性。總的來看，在我國發(fā)展超超臨界發(fā)電技術(shù)是可行而且必要的，這項工程的實施將會帶動電力行業(yè)、設(shè)備制造業(yè)和材料工業(yè)的發(fā)展和提升，促進我國電力工實現(xiàn)跨越式發(fā)展。我國“十五” 863 計劃已經(jīng)設(shè)立了關(guān)于“超超臨界燃煤發(fā)電技術(shù)”的課題，并正在建立了百萬等級的示范工程 。通過分析我國電力行業(yè)及其相關(guān)行業(yè)的現(xiàn)狀，可以看出，我國三大動力設(shè)備制造集團等目前已經(jīng)具備了一定的技術(shù)基礎(chǔ)和加工制造超超臨界機組的能力。調(diào)查分析 主要發(fā)達國家 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 ，研究其中主要的技術(shù)問題，學(xué)習(xí)并借鑒國外發(fā)展超臨界及超超臨 界技術(shù)的經(jīng)驗，對于發(fā)展我國的超臨界及超超臨界發(fā)電技術(shù)無疑具有重要的現(xiàn)實意義。通過對幾種潔凈煤技術(shù)的比較，結(jié)合我國的具體國情， 可以得到如下結(jié)論：配有煙氣污染控制技術(shù)的超超臨界燃煤發(fā)電技術(shù)不僅在技術(shù)上具有先進性、成熟性，在經(jīng)濟上具有良好的效益，而且也有較好的環(huán)保特性，是一種在國際上成熟的高效、低污染的燃煤發(fā)電技術(shù)，也是我國目前最有條件發(fā)展的一項先進發(fā)電技術(shù)，具有很強的市場競爭力，在我國具有廣闊的發(fā)展前景。 國家十五“ 863”計劃能源技術(shù)領(lǐng)域潔凈煤技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略研究 發(fā)展超超臨界潔凈燃煤發(fā)電技術(shù)的 戰(zhàn)略研究報告 潔凈煤技術(shù)主題專家組 2020 年 10 月 I 摘 要 我國電力工業(yè)經(jīng)過幾十年的發(fā)展已經(jīng)取得了長足的進步，但是應(yīng)該看到還存在著一些亟待解決的問題。今后三十年我國電力需求將持續(xù)增長，為了確保國民經(jīng)濟的健康增長和社會的可持續(xù)發(fā)展，我國電力工業(yè)尤其是火電行業(yè)必須進行技術(shù)升級，以適應(yīng)不斷增加的用電需求和日益嚴格的環(huán)保標準。 國外在發(fā)展超臨界和超超臨界發(fā)電技術(shù)方面已經(jīng)走過了近半個世紀的歷程，積累了很多成功的經(jīng)驗和失敗的教訓(xùn)。 隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，我國已經(jīng)具備了發(fā)展超超臨界燃煤發(fā)電技術(shù)的經(jīng)濟基礎(chǔ)。但同時應(yīng)該看到，我國在一些設(shè)計技術(shù)、制造工藝和系統(tǒng)優(yōu)化上與發(fā)達國家的差距還很大，尤其是電站機組材料方面更為突出，還有很多工作需要做。目前超超臨界機組在國內(nèi)開始建設(shè)的 600MW、 1000MW 等級的總裝機容量已超過 10000MW。 我國發(fā)展超超臨界發(fā)電技術(shù)的戰(zhàn)略目標 我國到 2020 年發(fā)電總裝機容量預(yù)計達到 9 億 kW，其中煤電為6 億，這樣煤電每年必須 3000 萬千瓦的速度增長，根據(jù)我國的資源 II 情況，超超臨界發(fā)電技術(shù)應(yīng)在新增裝機容量的一半以上，才能保證煤炭，交通運輸、電力生產(chǎn)、環(huán)境保護協(xié)調(diào)和可持續(xù)發(fā)展 。發(fā)展超超臨界發(fā)電技術(shù)應(yīng)從高起點起步，在引進技術(shù)的基礎(chǔ)上進行研究、開發(fā)和創(chuàng)新。同時建成超超臨界發(fā)電 技術(shù)的研發(fā)平臺，為引進技術(shù)的消化吸收和相關(guān)技術(shù)研究開發(fā)提供技術(shù)保障。 第三步，以自主知識產(chǎn)權(quán)技術(shù)為主，實現(xiàn)更高參數(shù)的超超臨界發(fā)電技術(shù)，形成我國自有的超超臨界發(fā)電裝備品牌，在國際市場具有一定的競爭力。 在具體參數(shù)的選擇上首先采用 25～ 27MPa、 600℃等級超超臨界發(fā)電機組并進行示范工程的設(shè)計和開工建設(shè)；研究開發(fā) 30MPa、650℃等級超超臨界發(fā)電機組；以研究開發(fā) 35MPa、 700℃等級及以上參數(shù)超超臨界發(fā)電機組為最終目標。 在超超臨界燃煤發(fā)電技術(shù)的發(fā)展過程中，離不開各個方面的大力支持和協(xié)作，需要政府的政策支持、工業(yè)界之間的密切配合以及科研院所的技術(shù)支撐。 電力工業(yè)的支撐作用為：建成技術(shù)先進、結(jié)構(gòu)合理、運行靈活、安全可靠、高效低耗的一流電網(wǎng)； 建立健全管理體制，調(diào)整經(jīng)營方式，適應(yīng)市場經(jīng)濟需求；增加新技術(shù)科研經(jīng)費投入，建立健全有效的科技進步機制；逐步建立以電力工業(yè)為主體的潔凈煤發(fā)電技術(shù)研究開發(fā)體系；示范機組的落實、推廣應(yīng)用。材料工業(yè)的支撐作用為 :應(yīng)配合設(shè)備制造企業(yè)和發(fā)電企業(yè)對引進的材料進行性能研究；開發(fā)一部分超超臨界機組所用的新材料；研究開發(fā)未來一代超超臨界機組需要的材料。 科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新的推動作用為：推動制造工藝和設(shè)計技術(shù)的進步，繼而推動產(chǎn)品的升級與換代，最終發(fā)展超超臨界發(fā)電技術(shù)的成套設(shè)備，完成由超臨界向超超臨界的技術(shù) 跨越；推動制造企業(yè)技術(shù)的更新?lián)Q代，推動輔機制造業(yè)的升級換代，關(guān)鍵技術(shù)、新材料也會應(yīng)用在其它行業(yè)和技術(shù)領(lǐng)域，產(chǎn)生新的技術(shù)和產(chǎn)品，最終推動相關(guān)企業(yè)的技術(shù)進步，調(diào)整我國的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。 V 目 錄 一、 主要 發(fā)達國家 超超臨界發(fā)電技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢 1 1. 概述 7 5. 主要發(fā)達 國家發(fā)展超超臨界發(fā)電技術(shù)的計劃 14 2. 我國電力工業(yè)目前存在的主要問題 26 6. 發(fā)展超超臨界發(fā)電技術(shù)的經(jīng)濟、社會、環(huán)保效益 31 3. 我國設(shè)備制造業(yè)、電力工業(yè)的現(xiàn)有基礎(chǔ) 39 1. 超超臨界發(fā)電技術(shù)在我國未來電源結(jié)構(gòu)中的戰(zhàn)略地位 49 5. 小結(jié) 52 五、 發(fā)展我國超超臨界發(fā)電技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù) 55 3. 超超臨界輔機研究開發(fā)關(guān)鍵技術(shù) 57 4. 電廠設(shè)計與運行關(guān)鍵技術(shù) 65 4. 科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新的推動作用 68 VII 致 謝 72 附表 2 近期其它（西門子為主）大功率超臨界機組主 要業(yè)績 74 附表 4 日本三菱高溫材料的應(yīng)用統(tǒng)計表 78 附表 7 我國已開展的超臨界汽輪機關(guān)鍵技術(shù)研究 79 附表 8 我國已開展的電站用材技術(shù)研究成果 80 附表 9 哈爾濱電站設(shè)備集團公司主要國際合作業(yè)績和 主要生產(chǎn)裝備表 81 附表 10 上海電氣（集團）總公司主要國際合作業(yè)績和 主要生產(chǎn)裝備表 87 附表 11 東方電氣集團公司主要國際合作業(yè)績和主要生 產(chǎn)裝備表 95 1 一、 主要 發(fā)達國家 超超臨界發(fā)電技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢 1. 概述 火力發(fā)電廠的熱經(jīng)濟性隨著蒸汽初參數(shù)的提高而上升，提高機組熱效率是火電機組發(fā)展的目標之一。新設(shè)計的機組多采用變壓運行，可適應(yīng)帶中間負荷和調(diào)峰的需要，運行的靈活性大為提高。隨著火電機組的蒸汽參數(shù)的進一步提高，機組進入了超超臨界（ UltraSupercriticial）的參數(shù)范圍， 根據(jù)中國電力百科全書定義，主蒸汽壓力大于等于 27MPa或主蒸汽壓力大于等于 24MPa，且主蒸汽溫度大于等于 580℃（主蒸汽溫度大于等于 580℃，或 /和再熱蒸汽溫度大于等于 580℃）為超超臨界參數(shù)。當前，在實際應(yīng)用中機組的主蒸汽壓力最高已達到了 31MPa， 主蒸汽溫度最高已達到了 610℃ ，容量等級在 300MW～ 1300MW 內(nèi)均有業(yè)績。 超超臨界機組配備脫硫和脫硝裝置后效率和環(huán)保指標可與 整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)（ Integrated Gasification Combined Cycle，簡稱 IGCC）相媲美。另外，一個很重要的因素是，相對于其它潔凈煤發(fā)電技術(shù)（ IGCC、增壓流化床 燃燒 聯(lián)合循環(huán)（ Pressurized Fluidized Bed Combustion Combined Cycle，簡稱PFBCCC） 和燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán) ） ，超超臨界發(fā)電技術(shù)有良好的技術(shù)繼承性。 2. 超臨界及超超臨界發(fā)電 技術(shù)的發(fā)展過程 機組蒸汽參數(shù)的提高和容量的增大 ，不僅與 應(yīng)用于高參數(shù) 機組材料的開發(fā) 有關(guān)，而且與 設(shè)計技術(shù)和制造工藝的進步 密不可分。初期技術(shù)發(fā)展的起步參數(shù)就是超超臨界參數(shù)。汽輪機由 通用 公司 （ GE） 生產(chǎn)，鍋爐由 Bamp。 1959年， Eddystone電廠 1 號機投產(chǎn)，容量為 325MW，蒸汽壓力為 ，蒸汽溫度為 649℃ /565℃ /565℃ 的二次中間再熱機組，熱耗率為 8630kJ／kWh，由 燃燒工程公司（ CE） 和 西屋 公司 （ WestingHouse） 設(shè)計制造。在經(jīng)歷了初期過高的超臨界參數(shù)后，從上世紀 60 年代后期開始 ， 美國超臨界機組大規(guī)模發(fā)展時期所采用的參數(shù)均 降低到常規(guī)超臨界參數(shù)。 第二階段 從 20 世紀 80