国外700℃超超临界燃煤发电技术发展介绍
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700℃超超临界燃煤发电机组发展情况概述(一)目前,在整个电网中,燃煤火力发电占70%左右,电力工业以燃煤发电为主的格局在很长一段时期内难以改变。
但是,燃煤发电在创造优质清洁电力的同时,又产生大量的排放污染。
为实现2008年G8(八国首脑高峰会议)确定的2050年CO2排放降低50%的目标,提高效率和降低排放的发电技术成为欧盟、日本和美国重点关注的领域。
洁净燃煤发电技有几种方法,如整体煤气化联合循环(IGCC)、增压流化床联合循环(PFBC)及超超临界技术(USC)。
目前,超超临界燃煤发电技术比较容易实现大规模产业化。
超超临界燃煤发电技术经过几十年的发展,目前已经是世界上先进、成熟达到商业化规模应用的洁净煤发电技术,在不少国家推广应用并取得了显著的节能和改善环境的效果。
据统计,目前全世界已投入运行的超临界及以上参数的发电机组大约有600余台,其中美国约有170台,日本和欧洲各约60台,俄罗斯及原东欧国家280余台。
目前发展700℃超超临界发电技术领先的国家主要是欧盟、日本和美国等。
700℃超超临界机组作为超超临界机组未来发展方向,本文对其发展情况进行概述,供参考。
一、概念燃煤发电机组是将煤燃烧产生的热能通过发电动力装置(电厂锅炉、汽轮机和发电机及其辅助装置等)转换成电能。
燃煤发电机组主要由燃烧系统(以锅炉为核心)、汽水系统(主要由各类泵、给水加热器、凝汽器、管道、水冷壁等组成)、发电系统(汽轮机、汽轮发电机)和控制系统等组成。
燃烧系统和汽水系统产生高温高压蒸汽,发电系统实现由热能、机械能到电能的转变,控制系统保证各系统安全、合理、经济运行。
燃煤发电机组运行过程中,锅炉内工质都是水,水的临界点压力为22.12MPa,温度374.15℃;在这个压力和温度时,水和蒸汽的密度是相同的,就叫水的临界点。
超临界机组是指主蒸汽压力大于水的临界压力22.12 MPa的机组,而亚临界机组是指主蒸汽压力低于这个临界压力的机组,通常出口压力在15.7~19.6 MPa。
700℃高效超超临界火力发电技术发展的概述徐炯;周一工【摘要】论述了700℃高效超超临界技术的发展状况,700℃高效超超临界技术在高效超超临界火力发电中的应用具有巨大的节能减排效益及市场前景,是极具竞争力的新一代装备.欧洲、日本和美国的高效超超临界计划均已大规模开展,并且取得了丰硕的成果.结合我国的国情,电力行业仍然以燃煤发电为主,并且具有丰富的超超临界机组设计运行经验,这些都使得我国发展高效超超临界技术具有更为重要的战略意义.同时,分析了我国发展700℃超高温技术的瓶颈,提出了合理的发展建议.【期刊名称】《上海电气技术》【年(卷),期】2012(005)002【总页数】5页(P50-54)【关键词】700℃高效超超临界;镍基耐热合金;奥氏体钢【作者】徐炯;周一工【作者单位】上海电气电站集团,上海201199;上海电气电站集团,上海201199【正文语种】中文【中图分类】TK229.2随着全球温室效应的日益加剧以及煤炭等化石燃料的日渐紧缺,如何进一步提高燃煤电站效率,减少二氧化碳(CO2)排放成为全社会越来越关注且亟待解决的问题。
火力发电行业目前面临两方面的压力,一方面市场竞争的加剧需要降低发电成本,提高发电效率;另一方面社会对全球环境问题日益关注,要求电厂降低二氧化硫(SO2)、氮氧化物(NOx)、CO2 等的排放,满足环保要求。
发展洁净煤发电技术是解决这些问题的关键,主要可以通过两个方法得以实现:其一是开发利用新的高效发电技术,如整体煤气化联合循环(Integrated Gasification Combined Cycle,IGCC)发电等;其二是基于常规的发电系统,提高机组的蒸汽参数,使机组达到超超临界(Ultra Supercritical,USC),发展高经济性、高效率的高参数大容量机组,到目前为止超超临界机组在国际上已相当普及。
提高机组参数成为常规燃煤电站增效减排的重要途径,也是燃煤发电技术创新和产业升级换代的主要方向[1]。
超超临界燃煤发电技术的发展历程从上个世纪50年代开始,世界上以美国和德国等为主的工业化国家就已经开始了对超临界和超超临界发电技术的研究。
经过近半个世纪的不断进步、完善和发展,目前超临界和超超临界发电技术已经进入了成熟和商业化运行的阶段。
世界上超临界和超超临界发电技术的发展过程大致可以分成三个阶段:第一个阶段,是从上个世纪50年代开始,以美国和德国等为代表。
当时的起步参数就是超超临界参数,但随后由于电厂可靠性的问题,在经历了初期超超临界参数后,从60年代后期开始美国超临界机组大规模发展时期所采用的参数均降低到常规超临界参数。
直至80年代,美国超临界机组的参数基本稳定在这个水平。
第二个阶段,大约是从上个世纪80年代初期开始。
由于材料技术的发展,尤其是锅炉和汽轮机材料性能的大幅度改进,及对电厂水化学方面的认识的深入,克服了早期超临界机组所遇到的可靠性问题。
同时,美国对已投运的机组进行了大规模的优化及改造,可靠性和可用率指标已经达到甚至超过了相应的亚临界机组。
通过改造实践,形成了新的结构和新的设计方法,大大提高了机组的经济性、可靠性、运行灵活性。
其间,美国又将超临界技术转让给日本(GE向东芝、日立,西屋向三菱),联合进行了一系列新超临界电厂的开发设计。
这样,超临界机组的市场逐步转移到了欧洲及日本,涌现出了一批新的超临界机组。
第三个阶段,大约是从20世纪九十年代开始进入了新一轮的发展阶段。
这也是世界上超超临界机组快速发展的阶段,即在保证机组高可靠性、高可用率的前提下采用更高的蒸汽温度和压力。
其主要原因在于国际上环保要求日益严格,同时新材料的开发成功和和常规超临界技术的成熟也为超超临界机组的发展提供了条件。
主要以日本(三菱、东芝、日立)、欧洲(西门子、阿尔斯通)的技术为主。
这个阶段超超临界机组的发展有以下三方面的趋势:1)蒸汽压力取得并不太高,多为25MPa左右,而蒸汽温度取得相对较高,主要以日本的技术发展为代表。
700℃先进超超临界燃煤机组系统设计及配套辅机发展趋势综述摘要:700℃先进超超临界技术还处在本体材料的突破阶段,在系统方面研究较少,国内外仅有部分理论研究。
根据现有的研究开发情况,提前对700℃高超超临界机组的系统设计、布置及配套辅机的发展趋势进行论述,为今后700℃高超超临界机组的设计作理论铺垫。
关键词:700℃;燃煤发电;系统设计;机组布置0引言:2020年我国提出中国二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和。
我国能源转型要实现碳达峰、碳中和其中一个重要工作是构建清洁低碳安全高效的能源体系。
700℃先进超超临界燃煤机组技术若能成功排放[1],在夯实煤电在能源体系中的商运,将进一步提高燃煤发电效率,降低CO2安全性作用同时,进一步降低燃煤机组的碳排放。
因此有必要对700℃先进超超临界燃煤机组系统设计、布置及配套辅机选型等进行提前研究。
1.机组容量:关于700℃先进超超临界技术未来应用于哪一个容量等级的火电厂,目前国内外均还没有相关定论。
欧洲预期建立的示范电厂为500MW容量,各大厂商也多以400MW、500MW容量进行研究。
但是这只是试验研究、示范阶段的初步研究应用,而700℃先进超超临界技术成熟和商业化后,考虑到镍基材料的价格,该技术应用于660MW容量以下这个等级机组显然是不合适的。
目前我国火力发电1000MW级机组成为主力和带基本负荷机组,因此以后700℃先进超超临界技术要在我国应用一般应在百万兆瓦及以上容量机组上,预计可能将应用到1300MW以上机组。
商业化时间:目前欧洲的700℃先进超超临界技术研究开展最早,预计2018年建立起示范电厂。
但是,据了解,近年欧洲在相关方面的研究放慢了脚步,可能是因为镍基材料特性没有完全掌握,部分试验材料的焊缝有裂纹产生,因此从时间上来说,即使今后几年700摄氏度技术发展顺利,也很难在短期内实现商业化。
700℃技术用到镍基材料,而镍基材料十分昂贵。
700℃超超临界发电技术进展张勇;甄静【摘要】The ultra-supercritical unit has great advantages in efficiency and environmental protection, it has become the mainstream of applications and in-depth researches of modern power generation technology at home and abroad. Introduces the development of 700 ℃ ultra-supercritical technology, evaluates the ultra-supercritical unit from various aspects, analyzes existent problems and concludes that the 700 ℃ ultra-supercritical generation technology is the dominant development direction of coal-fired power generation units in China.%超超临界机组在高效和环保方面有很大的优势,已成为国内外现代发电技术应用与深入研究的主流。
介绍了700℃超超临界技术及其发展情况,从多方面对超超临界机组进行评价,对存在的问题进行分析,指出700℃超超临界发电技术是我国燃煤发电机组的主导方向。
【期刊名称】《化工装备技术》【年(卷),期】2014(000)006【总页数】4页(P61-64)【关键词】超超临界技术;火力发电;发电机组;环保;汽轮机【作者】张勇;甄静【作者单位】陕西科技大学机电工程学院;陕西科技大学机电工程学院【正文语种】中文【中图分类】TM622011年美国能源情报署(EIA)发布的《2011年国际能源展望》中指出:到2035年,世界能源使用量将增长53%,化石燃料仍将占据世界能源的78%[1]。
国外超超临界机组技术的发展状况一、超超临界的定义水的临界状态点:压力 22.115MPa,温度374.15℃;蒸汽参数超过临界点压力和温度称为超临界。
锅炉、汽轮机系列(通常以汽轮机进口蒸汽初压力划分等级):次中压2.5 MPa,中压3.5 MPa,次高压6.5 MPa,高压9.0MPa,超高压13.5 MPa ,亚临界16.7 MPa,超临界24.1 MPa。
超超临界(Ultra Super-critical)(也有称高效超临界High Efficiency Supercritical))的定义:丹麦人认为:蒸汽压力27.5MPa是超临界与超超临界的分界线;日本人认为:压力>24.2MPa,或温度达到593℃(或超过 566℃)以上定义为超超临界;德国西门子公司的观点:从材料的等级来区分超临界和超超临界;我国电力百科全书:通常把蒸汽压力高于27MPa称为超超临界。
结论:其实没有统一的定义,本质上超临界与超超临界无区别。
二、国外超超临界技术发展趋势(一)超超临界机组的发展历史超超临界机组发展至今有50年的历史,最早的超超临界机组于1957年投产,建在美国俄亥俄州(Philo电厂6#机组),容量为125MW,蒸汽进汽压力31MPa,进汽温度621 / 566 / 566 C(二次再热)。
汽轮机制造商为美国GE公司,锅炉制造商为美国B&W公司。
世界上超超临界发电技术的发展过程一般划分为三个阶段:第一阶段(上世纪50-70年代)以美国为核心,追求高压/双再的超超临界参数。
1959年Eddystone 电厂1#机组,容量为325MW,蒸汽压力为34.5MPa,蒸汽温度为 649 / 566 / 566 C(二次再热),热耗为8630kJ/kWh,汽轮机制造商美国WH 公司,锅炉制造商美国CE公司。
其打破了最大出力、最高压力、最高温度和最高效率的4项记录。
1968年降参数(32.2MPa/610/560/560 C)运行直至今,但至今仍是世界上蒸汽压力和温度较高的机组。