【正文】 執(zhí)行。 第 11 頁 規(guī)程或規(guī)范的要求 根據中華人民共和國電力行業(yè)標準《火力發(fā)電廠汽水管道設計技術規(guī)定》DL/T50541996 第一章總則的規(guī)定，該規(guī)定適用于火力發(fā)電廠范圍內主蒸汽參數為27MPa、 550oC（高溫再熱蒸汽可達 565oC）及以下機組的汽水管道設計。對于相同的汽機入口參數，由于主蒸汽管道阻力的變化，鍋爐出口所需的蒸汽參數也隨之發(fā)生變化。以下是按上述匹配原則對 900MW 超超臨界機組（汽機入口參數 MPa/600/600oC）匹配的實例。 機爐電容量匹配的原則 對于國產化超超臨界機組，我們認為按照《火力發(fā)電廠設計技術規(guī)定》DL50002020 中的規(guī)定確定機爐電容量的匹配仍是合適的。鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量是屬于其峰值，兩值允許相差 ~1%，否則當鍋爐滿發(fā)時，汽輪機調節(jié)汽門開足，再也沒有活動余地了，但這一建議現在還不容易被接受。 現在也有主張鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量允許小于汽輪機最大計算進汽量 1%的，以節(jié)省鍋爐的投資費用。 VWO 工況下的進汽量為額定進汽量的 倍，且作為保證流量。 隨著對外交往與接觸增多，對美國大容量機組各項出力的定義有了進一步的認識。當時由于對美國大容量汽輪發(fā)電機組出力的定義不甚熟悉，認為只要機組在冬季和夏季（循環(huán)水進水溫度為33oC）能達到銘牌功率就達到要求，沒有考慮機組在 TMCR、 VWO 或 VWO+5%OP 工況下還可以超出銘牌功率運行的可能。 根據美國 EPRI、 CS4092 對日本大容量機組的統計，鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量比汽輪機 VWO 工況時的進汽量僅約大 0~%不等，因為日本的機組通常是在銘牌功率或TMCR功率下運行，以 VWO 工況作為計算最大出力。發(fā)電機的出力以及鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量（ BMCR）分別與汽輪機的計算最大出力以及最大進汽量相匹配，不再另加裕量。這種運行方式比通常在額定壓力下運行，可增加機組通流能力5%，亦可比 VWO 工況下的功率再增大約 %，考慮超壓 5%后可適應鍋爐機組較大范圍內的壓力波動，但整個電站的投資費用會因此而增大。結合國內火力發(fā)電機組的發(fā)展現狀，我們認為現階段發(fā)展國產化超超臨界機組的容量宜選擇額定功率600~1000MW 比較合適。目前國外最大的單軸 3000 r/min 全速發(fā)電機的最大容量也僅達到 1025MW（ Niederaussem K）。因為發(fā)電機轉子及護環(huán)鍛件材料的強度， 使得發(fā)電機的轉子不能成比例的增大。 發(fā)電機容量 超超臨界火電機組的汽輪發(fā)電機與亞臨界機組、常規(guī)超臨界機組以及核電機組第 8 頁 是一樣的，與超超臨界參數的選用沒有關系。目前運行的最大的 8臺超臨界直流爐是美國的 1300MW 機組，鍋爐蒸發(fā)量達到 4433 t/h。從近期國外大功率超超臨界機組發(fā)展的情況來看也是如此，當機組容量大于 700MW 以后，絕大部分選用的機組容量均在 900MW~1000MW。典型的例子如，對按同樣進出口參數，同為單流程的亞臨界 300MW 與 600MW 機組，其高壓缸效率因流量相差一倍，分別為 85%和 %，要相差 3%以上。 汽輪機容量與經濟性的關系 汽輪機容量涉及高、中、低壓缸的形式，出于軸系特征對轉子軸向長度的限制，單流程的高、中壓合缸最大不超過 700MW，大于該容量高中壓缸為雙流程，即高、中壓缸必須分缸。 機組型號 轉速 r/min 汽缸數 發(fā)電機數 設備總重 t 末級葉片長度 mm 設備成本 % TC4F980 3000 4 1 1776 980 100 TC4F1050 3000 4 1 1842 1050 CC4F980 3000/1500 4 2 1952 980 CC4F1050 3000/1500 4 2 2028 1050 注： TC為單軸， CC為雙軸。但低壓部分體積大，重量重，造價也隨之增加。 汽輪機布置型式（單軸和雙軸） 從單軸、雙軸以及全速（ 3000 轉 /分）和半速（ 1500轉 /分）的組合情況來看，各 類百萬千瓦等級的汽輪發(fā)電機組在布置型式上有如下幾種： (1) 單軸，全速（ 3000 轉 /分）； (2) 雙軸，高中壓缸和低壓缸均為全速（ 3000 轉 /分）； (3) 雙軸，高中壓缸為全速（ 3000 轉 /分）、低壓缸為半速（ 1500 轉 /分）； (4) 單軸，半速（ 1500 轉 /分）（用于核電機組） 早期由于單機功率的增長發(fā)展很快，但受到當時末級葉片高度（包括材料）以第 7 頁 及軸系長度（同一軸上汽缸數不宜過多）的限制，在百萬千瓦等級的大功率汽輪機組上多數采用了雙軸布置。目前新的全速 3000r/min 大功率機組中已普遍采用高度1000mm~1200mm，排汽面積達 9m2~11m2左右的長葉片，如三菱公司 50Hz 的 1218mm長葉片（排汽面積 ）以及西門子公司 60Hz 的 1067mm（相當于 50Hz 的 1280mm）長鈦合金葉片。從軸系長度限制的角度，目前單軸汽輪機有業(yè)績的汽缸總數也僅為 5個，即一般最多采用 3個低壓缸。根據 50Hz 機組的統計，在末級長葉片 的出汽角范圍內， 20 oC冷卻水水溫對應的 的背壓，每 100MW的末級排汽面積一般在 5m2~（見下表）。第一階段先提高蒸汽溫度至 580~600oC，第二階段再逐步提高蒸汽壓力。但是從蒸汽管道的分析結果中可以看出，管道重量還是增加的，增幅約 2~3%/MPa。同樣 將 蒸 汽 溫 度 由 ，機組效率分別提高 %和 %，也就是主汽和再熱蒸汽每提高 10oC機組效率共提高約 %，而主汽壓力每提高 1MPa 僅約 %左右。由此可見，提高蒸汽參數對于提高機組效率的效果是非常明顯的。 圖 31 蒸汽參數提 高與效率增加的關系 如圖所示，以蒸汽參數 ，當蒸汽參數提高到 ，則機組效率提高 %；若蒸汽參數繼續(xù)提高25MPa/600/ 600oC和 30MPa/600/600oC，則機組效率還將分別增加 %和 %。 機組參數與經濟性 根據不同廠商的測算，采用常規(guī)超臨界參數的機組比亞臨界參數的機組其凈熱耗率約可下降 ~%，而超超臨界機組，根據不同的參數，則比常規(guī)超臨界機組再下降 ~%。經過一段時間的運行之后，我國已積累了常規(guī)超臨界機組較好 的運行經驗。 我國自八十年代開始也陸續(xù)引進并投運了一批超臨界機組，如已投運的華能石洞口二廠 2 600MW、華能南京熱電廠 2 300MW、華能營口電廠 2 300MW、綏中電廠 2 800MW 以及將于 2020 年底投產的外高橋電廠二期 2 900MW 等發(fā)電廠。 此外，超超臨界參數往往與大容量機組聯系在一起，例如日本的超超臨界機組容量大都在 700MW~1000MW，歐洲近年來的機組容量也大都在 900MW 以上。 、 566oC 兩次再熱機組的制造成本也顯著提高，缺乏市場競爭力。為了避免汽輪機末級蒸汽濕度過高，故采用了兩次再熱。在這一點上，日本的發(fā)展過程最為明顯。rket 2 丹麥 412 Nordiylland 3 丹麥 410 29/582/580/580 1998 Boxberg 2 德國 900 Avedoere 2 丹麥 416 Lippendorf 2 德國 920 Bexbach 2 德國 750 Niederraussem K 德國 960 Frimmersdorf 德國 1025 從日本和歐洲近期成功投運的超超臨界機組的情況來看，都已很好地解決了早期的磨損、泄漏、材質、水動力等問題，機組的可靠性有了很大的提高，幾乎與亞臨界機組不相上下。rb230。日本及歐洲近期超超臨界機組的應用業(yè)績分別見下面二表。 3) 第三階段， 90年代新一輪超超臨界參數的發(fā)展階段 第 3 頁 隨著常規(guī)超臨界機組技術的成熟及新型馬氏體、奧氏體合金鋼的開發(fā)，在環(huán)保及提高經濟性目標的驅動下，從 90 年代開始，世界又進入了以日本和歐洲為中心的新一輪超超臨界機組的發(fā)展階段。同時經過不斷的完善，美國早期超臨界機組發(fā)生的可靠性問題得到了徹底解決，到 1985 年，美國超臨界機組的運行可靠性已達到亞臨界機組相同的水平。這個時期，美國的超臨界機組總數達到 170余臺。 由于電廠可靠性及材質的問題，經歷了初期超超臨界參數后，從 60 年代后期開始至 70 年代，美國超臨界機組大規(guī)模發(fā)展時期所采用的蒸汽參數均降低到常規(guī)超臨界參數：壓力 3500psi（ ）、溫度 1000 oF/1050 oF（ 538 oC/566 oC）。該機組目前仍在運行。 ? 1957 年世界上首臺超超臨界機組投運，機組容量 125MW，蒸汽壓力 31MPa、蒸汽溫度 621 oC。屆時，汽機調節(jié)閥全開。 閥門全開功率（ VWO） 閥門全開功率（ VWO）是指 汽輪機在調節(jié)閥全開時的進汽量以及上述 TMCR 定義條件下發(fā)電機端輸出的功率。 最大連續(xù)功率（ TMCR） 最大連續(xù)功率是指在 額定功率條件下，但背壓為考慮年平均水溫等因素第 2 頁 確定的背壓（設計背壓），補給水率為 0%的情況下，制造廠能保證在壽命期內安全連續(xù)在額定功率因數、額定氫壓（氫冷發(fā)電機）下發(fā)電機段輸出的功率。在所述額定功率定義條件下的進汽量稱為額定進汽量。超超臨界機組也稱為高效超臨界機組（ High Efficiency Supercritical）。目前常規(guī)的超臨界機組蒸汽參數一般為 。 本報告即針對這一問題，對國產化大容量超超臨界機組的機 、爐、電的參數匹配進行分析論證。發(fā)展大容量超超臨界機組是火力發(fā)電提高發(fā)電效率、節(jié)約一次能源、改善環(huán)境、降低發(fā)電成本的必然趨勢。 “十五”國家重點科技攻關計劃項目 課題名稱：超超臨界燃煤發(fā)電技術 （ 2020AA526010） 子課題 1：超超臨界發(fā)電機組技術選型研究 （ 2020AA526011） 編號： 密級 ： 機組參數匹配研究 與 四大管道選材研究 子課題 1 技術報告之 附件四 華東電力設計院 2020 年 5 月 超超臨界燃煤發(fā)電技術 子課題 1：超超臨界發(fā)電機組技術選型研究 子課題 1 研究報告 ? 第一部分：機組參數匹配研究 ? 第二部分：四大管道選材研究 批 準： 陳仁杰 審 核： 趙瑞陽 校 核： 陸 勤 編 寫： 武春霖 第一部分： 機組參數匹配研究 批 準： 陳仁杰 審 核： 趙瑞陽 校 核： 陸 勤 編 寫： 武春霖 目 錄 1 前言 ...................................................................................................... 1 2 定義 ...................................................................................................... 1 超超臨界機組 ....................................................................................................... 1 汽輪發(fā)電機組的功率 ............................................................................................ 1 3 機組容量和參數 ................................................................................... 2 超超臨界機組的發(fā)展 ........................................................................................... 2 機組參數與經濟性 ............................................................................................... 5 機組容量 ............................................................................................................... 6 4 機爐電容量的匹配 ................................................................................ 8 各國在機爐電匹配上的一些差別 .....................................