700等级先进超超临界发电技术研发现状及国产化建议
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2024年超临界CO2发电机市场分析现状简介超临界CO2发电技术是一种基于超临界CO2工质的发电方式。
它与传统的燃煤发电和核能发电相比,在效率、环保性等方面具有显著的优势。
本文将对超临界CO2发电机市场的现状进行分析,并探讨其发展前景。
市场规模与趋势超临界CO2发电机市场近年来呈现良好的增长态势。
据市场研究机构预测,未来几年超临界CO2发电机市场规模将持续扩大。
这主要得益于超临界CO2发电技术的高效性和环保性,以及全球对于减少碳排放的需求增加。
竞争格局目前,超临界CO2发电机市场上主要存在着几家主要的厂家和供应商。
这些厂家和供应商之间的竞争相对较为激烈,主要体现在技术创新、产品质量和价格等方面。
同时,这些厂家和供应商也积极开拓国内外市场,争夺更多的市场份额。
技术发展超临界CO2发电技术的发展一直以来都非常活跃。
目前,超临界CO2发电机的关键技术主要包括CO2工质循环系统、燃烧系统和蒸汽循环系统等。
各个厂家和供应商都在不断进行技术改进和创新,提升超临界CO2发电机的效率和可靠性。
市场驱动因素超临界CO2发电机市场的增长得益于多个市场驱动因素。
首先,全球范围内对于减少碳排放的需求逐渐增加,超临界CO2发电技术具有更低的碳排放量,因此备受关注。
其次,超临界CO2发电机在能源转型方面具有重要的意义,能够为可再生能源的接入提供支持。
此外,超临界CO2发电技术还可以有效提高电力系统的效率,降低燃料消耗和能源成本。
市场挑战与前景尽管超临界CO2发电机市场前景广阔,但也面临一些挑战。
首先,超临界CO2发电技术的成本相对较高,需要进一步降低才能更好地竞争市场。
其次,与传统发电技术相比,超临界CO2发电技术还处于发展初期,有待更多实践经验和数据的积累。
然而,随着技术进步和市场需求增加,超临界CO2发电机市场有望进一步扩大,并在未来的能源转型中发挥更重要的作用。
结论超临界CO2发电机市场目前呈现出良好的增长态势,有望在未来几年继续扩大规模。
超临界CO2发电机市场前景分析引言超临界CO2发电机作为一种新型的发电技术,具有高效、环保等优点,在近年来受到越来越多的关注。
本文旨在对超临界CO2发电机的市场前景进行分析,帮助读者更好地了解该技术的发展潜力。
超临界CO2发电机的工作原理超临界CO2发电机是利用超临界CO2流体作为工质,在高温和高压的条件下运行,实现发电的一种设备。
其工作原理主要包括CO2循环、控制系统和发电机组等。
市场需求分析1.环保因素:超临界CO2发电机工作过程中排放的CO2减少,对环境污染的影响较小,符合低碳经济的发展趋势。
2.能源需求增加:随着工业化进程的加快和电力需求的增长,对新能源技术的需求也随之增加,超临界CO2发电机作为一种高效率的发电技术,有望得到广泛应用。
3.国际合作推动:各国对于减少温室气体排放的承诺,将促进超临界CO2发电机的研发和应用。
国际间的合作将为市场的发展提供良好的机遇。
市场竞争格局分析1.技术壁垒:超临界CO2发电机的研发和制造需要较高的技术水平和资金投入,技术壁垒相对较高,能够有效限制竞争对手的进入。
2.市场份额:目前市场上超临界CO2发电机的供应商相对较少,市场份额主要由少数几家大型企业垄断,但随着技术的发展和市场的扩大,竞争格局可能会发生变化。
市场发展趋势展望1.技术优化提升:随着对超临界CO2发电机技术的不断研究和改进,其性能将逐步提高,效率更高、排放更少。
2.产业链完善:超临界CO2发电机的发展将推动相关产业链的完善,如CO2捕集和储存技术、高温材料等领域的发展。
3.国际市场扩张:随着其他国家对于减排目标的提出和可再生能源的需求的增加,超临界CO2发电机有望在国际市场上获得更广泛的应用。
总结超临界CO2发电机作为一种新兴的发电技术,具有环保、高效等优势。
在当前的能源转型和环保意识提高的环境下,其市场前景广阔。
然而,市场竞争格局和技术的改进仍然是该技术发展的主要挑战。
通过不断优化技术、完善产业链,以及国际合作,超临界CO2发电机有望成为未来能源领域的重要组成部分。
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。
国内超超临界机组存在的问题及建议山东电力集团公司电力科学研究院电源技术中心张忠文一、山东电科院研究现状超超临界(USC)机组已是国际上发展比较成熟的先进发电技术,进入21世纪,国内超超临界机组出现了迅猛的发展,2006年11月,首台1000MW机组投入运行后,在短短两年多时间,运行的1000MW超超临界机组有10台,截止目前,国内在运的百万千瓦超超临界机组已达48台,标志着我国超超临界发电技术达到国际先进水平。
山东省是国内首批建设USC机组的地区,自2006年12月华电邹县发电股份有限公司相继投运两台1000MW USC机组后,华能威海发电厂的两台600MW USC业已运行,华电莱州发电厂的两台1000MW USC已有一台开始运营。
USC机组发展的关键技术是锅炉蒸汽压力及温度参数提高后所需采用的高蠕变强度耐热钢的选择、制造和安装过程中的焊接及热处理工艺研究、运行后的组织性能变化以及金属部件损坏后的修复技术研究。
USC锅炉大量采用了最新研究的高蠕变强度耐热钢,如T/P23、T/P91、T/P92、E911、P122铁素体耐热钢和TP347HFG、Super304H、HR3C奥氏体耐热钢等,这些钢采用了控轧控冷技术,具有晶粒小,杂质含量低,多元微合金的复合强韧化等特点,使其具备高热强韧性、高热稳定性、高的抗高温蒸汽氧化性等,但它们的连接方式主要依靠焊接,焊接接头很难实现控轧控冷等技术,因此焊接接头的性能低是一个普遍存在的问题。
山东电科院至2005年既开始对USC机组用的新型耐热钢焊接进行研究,根据当时的有关资料,探讨了新型耐热钢的特点和焊接监督【1】;针对邹县电厂安装两台1000MW超超临界机组,开展了T/P92、Super304H和HR3C钢的工艺性研究,分析了焊接接头的组织和性能【2】~【11】。
机组投入运行后,苦于监督数据不充分,相继开展新型耐热钢焊接接头时效组织和性能变化规律研究,找出了时效脆化机理和蠕变强度降低的原因【12】~【21】。
超超临界发电机组的改造与升级方案分析随着能源需求的不断增长和环境保护意识的提高,超超临界发电技术成为了当前燃煤发电的研究热点之一。
超超临界发电机组相比于传统的超临界发电机组,在效率、节能、减排等方面具有明显的优势。
然而,随着技术的发展,超超临界发电机组也面临着技术改造和升级的问题。
本文将对超超临界发电机组的改造与升级方案进行分析,以期提升其性能和适应未来能源发展的需要。
一、改造与升级目标超超临界发电机组的改造与升级目标主要包括提高发电效率、降低燃料消耗、减少排放物等。
具体目标如下:1. 提高发电效率:通过改进燃烧系统、优化热力循环等方式,提高发电机组的热效率,减少能量的浪费,提高发电效率。
2. 降低燃料消耗:通过改进燃料供给系统、烟气脱硫脱硝系统等,降低燃料的消耗量,减少燃料成本。
3. 减少排放物:通过升级燃烧系统、引入先进的脱硫脱硝技术等,减少燃烧产生的二氧化硫、氮氧化物等有害物质的排放,减少对环境的污染。
二、改造与升级方案超超临界发电机组的改造与升级方案主要包括改进燃烧系统、优化热力循环、引入先进的环保技术等。
具体方案如下:1. 改进燃烧系统:通过优化燃烧器设计、改进燃料供给系统等方式,改进燃烧系统的稳定性和燃烧效率。
同时引入燃烧控制系统,实现燃烧过程的精确控制,提高燃烧效率和稳定性。
2. 优化热力循环:通过改善锅炉和汽轮机的工作参数,如高温高压蒸汽温度与压力的提升,提高热力循环效率,从而提高发电效率。
3. 引入先进的环保技术:通过引入先进的脱硫脱硝技术,降低燃烧过程中产生的二氧化硫、氮氧化物等有害物质的排放。
例如,可以采用湿法脱硫和选择性催化还原(SCR)技术,有效减少排放。
4. 采用高效节能设备:在发电机组中采用高效输电、水泵、风机等设备,降低能耗,提高发电效率。
5. 应用智能控制技术:引入智能控制技术,实现对发电机组的远程监控和精确控制,提高发电效率和稳定性,减少能源的浪费。
三、改造与升级方案的影响超超临界发电机组的改造与升级方案将对能源发电领域产生重要影响:1. 提升能源利用效率:通过改进燃烧系统和优化热力循环等手段,提高发电效率,降低燃料的消耗量,提升能源利用效率,为经济可持续发展提供保障。
国家700℃超超临界燃煤发电技术卓有成效国家700℃超超临界燃煤发电技术研发计划正式启动以来,围绕联盟机制建设、课题组织和技术研发开展了卓有成效的工作,为全面展开和深入推进700℃研发计划打下了坚实基础。
目前,国家700℃超超临界燃煤发电技术创新联盟的组织架构和组成已基本确定。
通过联盟第一次理事会及技术委员会会议成立了联盟理事会,理事长由国家发改委副主任、国家能源局局长刘铁男担任,讨论通过了国家700℃超超临界燃煤发电技术创新联盟章程和技术委员会工作规则。
联盟理事会下设秘书处和技术委员会,经秘书处办公会讨论,细化和完善了秘书处组织体系和工作规则,建立了联盟内部文件流转体系;技术委员会下设置了系统及工程方案、锅炉、汽轮机和材料四个专项工作组,负责组织推进各项技术研发。
700℃计划研发工作成效显著。
一是通过广泛征求相关领域专家意见,确定了我国700℃计划研发技术路线和总体研发计划,并细化形成总体方案设计、耐热合金研发、关键部件研制、试验验证平台建设和示范工程建设五个分项计划,拟利用10年左右时间,全面掌握核心技术,建成我国700℃发电示范工程。
二是申报了“国家700℃超超临界燃煤发电关键技术与设备研发及应用示范”(国家能源局发布)和“700℃超超临界燃煤发电主要设备关键技术研究”(科技部发布)两个科研项目,其中国家能源局安排的项目已经签订合同,并拨付首批经费。
三是启动并有序推进耐热材料和机组初参数研究工作。
通过对700℃机组耐热材料的筛选、开发、评定和优化总体方案研究,划分了高温部件温度范围,初步确定了部分备选材料和耐热材料重点研发内容。
通过对我国700℃机组的初参数、容量和主要设备总体方案专题研讨,初步确定我国700℃计划示范机组容量采用600MW等级,压力和温度参数为35MPa/700℃/720℃,机组采用紧凑型布置,再热方式按照一次再热和二次再热两种方案开展研究,最终参数和方案将根据研究进展和技术经济论证确定。
大型超超临界火电机组现状和发展趋势摘要:本文简述了上海发展超超临界火电机组的战略意义、国内外现状、关键技术和经济效益。
1. 超超临界的概念火力发电厂的工质是水,在常规条件下水经加热温度达到给定压力下的饱和温度时,将产生相变,水开始从液态变成汽态,出现一个饱和水和饱和蒸汽两相共存的区域。
当蒸汽压力达到22.129MPa时,汽化潜热等于零,汽水比重差也等于零,该压力称为临界压力。
水在该压力下加热至374.15℃时即被全部汽化,该温度称为临界温度。
水在临界压力及超过临界压力时没有蒸发现象,即变成蒸汽,并且由水变成蒸汽是连续的,以单相形式进行。
蒸汽压力大于临界压力的范围称超临界区,小于临界压力的范围称亚临界区。
从水的物性来讲,只有超临界和亚临界之分,超超临界是人为的一种区分,也称为优化的或高效的超临界参数。
目前超超临界与超临界的划分界限尚无国际统一的标准,一般认为蒸汽压力大于25MPa、且蒸汽温度高于580℃称为超超临界。
2. 发展超超临界火电机组的战略意义2003年7月中国机械联合会根据对我国能源结构、国家能源政策和未来发电用能源供应状况的分析,在充分考虑水电、天然气、核电和新能源资源的开发基础上,再考虑煤电的开发,经过分析、测算,推荐的全国发电能源需求预测方案见表1。
表1 全国电能源构成项目单位2000实际2020预测全国总装机容量万千瓦31932.09 90000 比重% 100 100 1、水电万千瓦7935.22 22000比重% 24.9 24.4 2、火电万千瓦23746.96 63500比重% 74.4 70.6 其中:煤电万千瓦23223.96 58000 比重% 72.7 64.4 气电万千瓦511.8 5500项目单位2000实际2020预测比重% 1.6 3690 3、核电万千瓦210 4.1比重% 0.7 800 4、其他万千瓦39.91 90000比重% 0.12 100 可以看出,虽然煤电所占比重从2000年到2020年在逐年下降(从72.7%下降到64.4%),但煤电在电源结构中的主导地位没有改变。
2024年超临界CO2发电机市场环境分析1. 概述超临界CO2发电技术是一种基于超临界二氧化碳工质的发电机系统。
该技术由于其高效能、低排放和可持续性的特点,在近年来得到了广泛的关注和应用。
本文将对超临界CO2发电机市场环境进行分析,探讨其市场前景、竞争状况和发展趋势。
2. 市场前景超临界CO2发电技术具有多种优势,如高效能、低排放、可替代性等。
随着全球对环境保护和可持续能源的需求不断增加,超临界CO2发电技术将逐渐替代传统的火力发电和化石能源发电。
预计未来几年内,超临界CO2发电机市场将保持稳定增长,并有望达到数十亿美元的规模。
3. 竞争状况目前,超临界CO2发电技术市场存在一些主要竞争企业。
这些企业在技术研发、产品性能和市场份额方面具有一定的优势。
然而,在市场规模和全球布局方面,超临界CO2发电技术市场尚处于初级阶段,竞争相对较弱。
因此,在市场发展的早期阶段,企业有机会加强技术创新和市场开拓,争夺更大的市场份额。
4. 发展趋势随着技术的不断进步和投资的增加,超临界CO2发电技术将迎来更广阔的发展机遇。
未来几年内,预计超临界CO2发电技术将呈现以下几个发展趋势:•技术创新:企业将加大研发投入,改善超临界CO2发电机的效率和性能,提高整个系统的可靠性和稳定性。
•市场拓展:企业将加强市场开拓,寻找更多的项目机会和合作伙伴,以扩大超临界CO2发电机的市场份额。
•政策支持:各国政府将出台更多的环保政策和能源政策,为超临界CO2发电技术提供更好的政策环境和市场保障。
•国际合作:企业将加强国际合作,开展技术交流和合作研发,共同推动超临界CO2发电技术的全球应用和推广。
5. 总结超临界CO2发电机市场具有良好的市场前景和发展潜力。
在竞争状况相对较弱的情况下,企业有机会加强技术创新和市场开拓,争夺更大的市场份额。
未来几年内,随着技术的不断进步和政策的支持,超临界CO2发电技术将取得更广阔的发展,并成为可持续能源领域的重要组成部分。
222006年第10期观 点Opinion电气制造1 引言电力装备的生产能力和技术水平决定着电力工业的运行效率和质量。
近年来,伴随我国国民经济的快速发展,电力需求量猛增,我国电力建设脚步加快,截至2005年年底,全国发电装机总量达到50 841万kW,同比上年增长14.9%。
与此同时,电力装备制造业迎来了前所未有的高速发展,不仅产量上实现了大幅度增加,技术创新和自主化也不断取得突破,有力地保障了电力工业发展需要。
为了支持国内电力装备制造业加快发展,近来年,国家有关部门结合重点电力建设项目,鼓励并组织国内企业同国际著名跨国公司联合投标、合作设计、合作制造、引进关键技术,消化吸收再创新,取得了明显成效。
目前,我国电力装备制造业已形成具有相当规模、门类齐全的产业体系。
2004年发电设备产量达到7 130万kW,2005年达到9 000万kW。
目前全国发电装机容量中,80%以上为国产机组。
“水、火、气、核、风”五大发电设备联动,主机、辅机、输变电设备同步跨越,电力装备制造业的发展和进入了新的历史时期。
2 火电设备方面经过多年努力,我国30万kW、60万kW亚临界火电机组已经实现国产化,成为我国电力工业的主力产品。
国际上,发达国家已普遍采用了超临界和超超临界技术,超临界一次再热机组热效率达到40%,供电耗煤耗300g/kW时,比同等容量的亚临界机组热效率提高2%~3%,超超临界参数机组热效率更可高达43%~45%。
在国家发改委的组织协调下,依托河南沁北、江苏常熟60万kW超临界机组,浙江玉环、山东邹县、江苏泰州100万kW超超临界机组,四川白马30万kW循环流化床锅炉等国家重点项目,国内制造企业与国外合作制造,目前60万kW超临界火电机组已经实现批量生产和投运,100万kW超超临界机组自主化工作正在顺利实施。
3 水电设备方面哈电、东电坚持自主开发与技术引进相结合,在三峡左岸14台70万kW混流式水电机组国际招标中,中外企业组成联合体,主投标人为外方,中方分包,联合设计、合作制造、技术引进,前12台以外方为主,中方制造比例逐步提高,后2台由国内制造、外方监制。
2024年超超临界机组市场前景分析1. 引言超超临界机组是目前发电领域的一种高效能设备,具有较高的发电效率和较低的环境污染排放。
本文将对超超临界机组市场前景进行分析,并探讨其未来发展趋势。
2. 超超临界机组的定义和特点超超临界机组指的是以超超临界技术为核心的发电机组。
其主要特点包括以下几个方面:•高效能:超超临界机组能够提高发电效率,与传统的发电机组相比,其发电效率提高了约10%左右。
•低污染排放:由于超超临界机组采用先进的燃烧技术和煤粉燃烧优化技术,其排放的大气污染物含量较低,符合环保要求。
•资源节约:超超临界机组可以利用低质煤等燃料进行发电,提高燃料利用率,节约能源资源。
3. 超超临界机组市场前景根据市场研究数据显示,超超临界机组市场目前呈现出良好的发展态势,并具有广阔的发展前景。
3.1 国内市场中国作为全球最大的煤炭消费国,对于超超临界机组的需求量巨大。
近年来,中国政府出台了一系列促进清洁能源发展的政策,使得超超临界机组在国内市场上逐渐得到推广和应用。
未来,随着环保意识的不断提升,超超临界机组在中国市场的需求将进一步增加。
3.2 国际市场除了中国市场外,其他一些发展中国家和地区也在逐渐采用超超临界机组进行发电。
这些地区由于能源需求强劲,且对环境保护有一定的要求,对超超临界机组的需求也在逐渐增加。
因此,除了国内市场,超超临界机组在国际市场上也具有很大的市场潜力。
3.3 技术发展随着技术的不断进步,超超临界机组也在不断创新和升级。
例如,超超临界机组的燃烧控制系统、燃烧器设计和先进的燃料供应系统等方面都有了新的突破。
这些技术的突破将进一步提高超超临界机组的效率和性能,增加其在市场中的竞争力。
4. 发展趋势根据当前市场和技术发展的情况,可以预见超超临界机组的发展将呈现以下趋势:•高效能:超超临界机组将进一步提高发电效率,通过技术创新降低燃料消耗,提高能源利用效率。
•低排放:超超临界机组将继续优化燃烧控制和污染治理技术,进一步降低污染物排放,实现更清洁的发电过程。
国家能源应用技术研究及工程示范项目“国家700℃超超临界燃煤发电关键技术和设备研发及应用示范”申报指南一、指南说明随着全世界温室效应的日趋加重和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和减少CO2排放成为全社会愈来愈关注且亟待解决的问题。
提高机组参数是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要紧方向。
700℃超超临界燃煤发电技术能够大幅提高机组的发电效率,大幅降低污染物及CO2等温室气体的排放。
目前,美国、日本、欧洲等国家和地域已开展了该领域的研究和示范工作。
在我国,煤炭仍然是能源结构的基础,在以后一段时刻内仍将以燃煤发电为主,因此在我国进展700℃超超临界燃煤发电技术具有更为重要的战略意义。
依据《“十二五”国家能源进展计划》和《“十二五”能源科技进展计划》,设立“国家700℃超超临界燃煤发电关键技术和设备研发及应用示范”重点项目。
围绕700℃超超临界燃煤发电机组的整体方案设计、高温材料的服役特性及国产化、锅炉的设计制造技术、汽轮机的设计制造技术、关键部件验证平台的成立及运行、示范电站的工程可行性研究等方面开展研究。
本项目涉及的研究领域普遍,且具有较强的前瞻性,需要集合电力企业、制造企业、研究机构、高校等各方的优势资源开展研究。
综合考虑本项目的特点,决定本项目委托“国家能源煤清洁低碳发电技术研发(实验)中心”作为项目组织单位,编写项目申报书。
符合申报条件的单位可申请本项目的课题,关于具有三个以上优势单位的课题,通过专家论证确信课题的承担单位。
项目论证和课题论证同时进行。
二、指南内容1、项目名称国家700℃超超临界燃煤发电关键技术和设备研发及应用示范2、项目整体目标本项目的整体目标是开发700℃超超临界燃煤发电关键技术和装备,在现有发电技术的基础上大幅度提升发电效率,大幅度降低温室气体与污染物的排放。
该项目关于完成我国火电结构优化和技术升级,实现我国火力发电行业的跨越式进展具有重要意义。
我国超超临界燃煤机组现状和发展趋势【摘要】我国是煤炭生产与消费大国,随着社会市场经济的发展,社会的电力需求在不断增大,作为耗煤量高、能源利用率低的典型航呀,发电行业在运行的过程中,由于大量煤炭的燃烧,对环境造成非常严重的污染,积极提升燃煤发电机组的能源利用率非常的必要,本文就主要对我国超超临界燃煤机组的现状及发展趋势进行简单分析。
【关键词】超超临界燃煤机组;发展现状;发展趋势发电行业与人们的日常生活息息相关,在社会发展过程中发挥着非常重要的作用,但是在火力发电厂运行过程中,伴随着巨大的能量消耗,这不仅会加剧我国的能源危机,还会带来严重的环境污染问题,积极提升超超临界燃煤机组的能源利用率、减少污染物的排放非常的重要,本文就主要针对此予以简单分析研究。
1超超临界燃煤机组的简单介绍首先对超超临界的参数概念进行简单分析,通常会将水蒸气参数值超过临界状态点的参数值称作超临界参数,并且当水蒸气参数值超出水蒸气参数值,并且升高到一定数值时,就达到了超超临界参数范围中,我国的相关标准中,超超临界状态主要是指,蒸汽压力值大于27兆帕的状态,国内外的大多数发电企业及动力设备制造企业,认为机组的主蒸汽参数满足下列条件之一时,可以将其称之为超超临界机组:(1)机组的主蒸汽压力大于等于27兆帕;(2)机组的主蒸汽压力大于等于24兆帕,并且蒸汽的温度值≥580e。
超超临界机组与普通的燃煤机组相比,其水蒸气的温度、压力等明显提升,这对于机组的热效率的提升具有非常重要的作用,与亚临界机组的效率相比,超临界机组能够提升2%~3%,而超超临界机组的效率能够在超临界机组的基础上,再提升2%~4%,但是在机组使用寿命、运行灵活性、可靠性、可用率等方面与亚临界机组相比没有明显的差别,在二氧化硫、二氧化碳的排放量、能源利用率等方面,超超临界机组是明显优于普通的超临界机组及亚临界机组的。
将超超临界发电技术与其他相关的洁净煤发电技术进行对比分析,其具有这样的优势:(1)超超临界机组的单机容量能够达到1000MW及以上,这与电力工业的大容量机组需求相符;(2)超超临界发电技术具有很高的发电效率,并且其应用高效的除尘技术、低二氧化氮技术及烟气脱硫技术,能够有效降低污染物的排放量,与其他发电技术相比,具有非常好的环保性能,并且其具有很高的可靠性水平;(3)超超临界机组已经实现大规模、批量化的应用于电力工业中,具有非常好的应用效果。
700℃等级先进超超临界发电技术研发现状及国产化建议纪世东,周荣灿,王生鹏,姚惠珍西安热工研究院有限公司,陕西西安 710032 700℃超超临界发电技术是指主蒸汽温度和再热蒸汽温度达到或超过700℃的先进超超临界燃煤发电技术。
按照当今世界上主要发达国家的700℃计划,相对应的主蒸汽压力约为35~38.5MPa。
从技术上,提高火电机组主、再热蒸汽参数是提高其热效率的最有效途径,也是火电技术核心的研究和发展方向。
700℃等级先进超超临界发电技术的核心优势在于高效、低污染,但其主要技术瓶颈在于耐高温高压金属材料的研制、加工制造工艺的研发以及如何使造价降到商业应用可接受的范围内。
欧盟、美国和日本等发达国家基于其自身的技术、经济状况以及能源结构和环保要求,已相继启动了700℃等级先进超超临界机组发展计划,确定了较详细的目标和发展步骤,组织了实力雄厚的科研和制造企业开展研究,并已取得了一些重要成果。
我国是以煤炭为主要能源的国家,煤炭储量占化石能源的96%,煤炭消费占一次能源的70%左右。
在电力生产上,近10年来火电装机容量占全国总装机容量的73%以上,火力发电量(其中主要为煤电)占全国总发电量的80%以上,电煤消费占全国煤炭消费总量的47%以上。
因此,发展700℃等级先进超超临界机组,提高发电效率,实现火电技术重大升级,对我国节能减排和可持续发展具有重大意义。
应高度重视,加快组织开展700℃先进超超临界技术的研发、示范及装备的国产化。
1 700℃等级先进超超临界技术的优势从理论上讲,超超临界机组蒸汽参数越高,热效率也越高。
热力循环分析表明,在超超临界机组参数范围内,主蒸汽压力提高1MPa,机组热耗率可降低0.20%~0.32%;主蒸汽温度每提高10℃,机组热耗率可降低0.25%~0.30%;再热蒸汽温度每提高10℃,机组热耗率可降低0.15%~0.20%。
700℃先进超超临界机组的设计发电效率可达到50%左右。
资料显示,欧盟700℃先进超超临界机组净效率目标是50%~53%(LHV)、美国与日本是48%~50%(LHV)。
据测算,600MW的700℃先进超超临界机组供电煤耗约260g/(kW·h),可比同容量等级的先进水平的600℃超超临界机组降低约25g/(kW·h)。
按年利用7 000h计算,每台机组每年可节约标准煤10.5万t,直接减排二氧化碳近29万t(按每t标准煤生成2.74t二氧化碳);若与2010年全国火电机组平均供电煤耗335g/(kW·h)相比,每台机组每年可节约标准煤31.5万t,直接减排二氧化碳约86万t。
此外,发展700℃超超临界发电提高了未来进行大规模二氧化碳捕集与封存(CCS)的可行性。
其原因是:(1)700℃先进超超临界机组发电煤耗率比600℃等级机组显著降低,单位发电量的二氧化碳排放量大大降低,从而降低了CCS成本;(2)采用全流量的CCS通常使机组净效率降低8%~10%,照此计算,对于700℃先进超超临界机组,按实际运行的净热效率47%估算,采用全流量CCS后,净效率降为37%~39%,折算供电煤耗为315~332g/(kW·h),仍优于2010年火电机组平均供电煤耗。
2 700℃等级先进超超临界技术的国内外研发现状在600℃等级超超临界发电技术成熟后,欧盟、美国和日本先后启动了700℃及以上的先进超超临界发电技术研究计划,为下一代火电装备的更新提供技术,以进一步降低机组的煤耗,减少温室气体和其它污染物排放。
2.1 欧盟“AD700”计划欧盟于1998年1月启动“AD700”先进超超临界发电计划,其目标是建立500MW、700℃/720℃/35MPa等级的示范电站,结合烟气余热利用、降低背压、降低管道阻6力、提高给水温度等技术措施,使机组效率达到50%(LHV)以上。
拟通过示范电站的运行和技术完善,在2020年左右实现机组商业化运行。
该计划主要分四个阶段,第一阶段(可行性研究和材料基本性能试验)、第二阶段(材料验证和初步设计)已于2004年底完成,第三阶段(部件验证)已于2009年底完成,第四阶段(示范电站建设)由于材料方面的原因已推迟。
2.2 美国760℃先进超超临界(USC)技术研发计划美国于2001年启动先进超超临界发电技术研究计划,研发目标是开发蒸汽参数达到760℃/760℃/38.5MPa的火电机组,效率达到46%~48%(HHV)以上。
美国主要的锅炉制造商和汽轮机制造商均参与了该计划,由美国电力研究院(EPRI)和俄亥俄能源行业协会(EIO)负责项目的管理。
目前美国已完成锅炉材料和汽轮机材料两个项目的研究。
原计划2008年开始示范电站筹建,2016年左右投运,但目前计划延迟。
2.3 日本“A USC”计划日本于2000年开始“700℃级别超超临界发电技术”可行性研究,2008年8月正式启动“先进的超超临界压力发电(A-USC)”项目的研究。
A-USC计划的目标是开发700℃级燃煤发电机组,已确定机组参数先实现700℃/720℃/720℃/35MPa,最终将再热蒸汽温度提高到750℃,机组净热效率达到46%~48%(HHV)。
日本A-USC计划的管理由日本经济产业省(METI)负责,主要的锅炉和汽轮机制造商都参与了A-USC计划:锅炉的研发由IHI、Babcock-Hitachi和三菱重工承担;汽轮机的研发由三菱重工、东芝、日立和富士电力系统公司承担;耐高温材料的研发由住友负责、日本国家材料科学研究院负责材料的分析评估。
A-USC计划9年完成,分为系统设计,锅炉、汽轮机和阀门技术开发,锅炉部件及小型汽轮机试验等几部分同步实施。
A-USC计划的材料研发、主要部件制造和测试工作预计2016年完成,目前正在开展主要部件材料的测试工作。
以上国外项目计划中以欧盟的AD700计划启动最早,研究内容最为全面,实施进度最快。
2.4 我国先进超超临界技术发展情况我国现阶段尚未正式开展700℃先进超超临界技术的研发工作,但国家科技部已将700℃等级超超临界技术的研究列入“十二五”规划。
国内相关单位通过跟踪国外研究发展动态,已启动了700℃的前期论证和初步研究。
2008年初,中国华能集团公司委托西安热工研究院开展了700℃机组关键材料预研项目。
该项目于2010年6月完成,对多种关键镍基高温合金材料进行了初步的基础性能研究,对国内高温合金研究开发和生产能力进行了调研。
目前西安热工院已经开始对Inconel 740H等最新材料进行更深入、系统的研究。
国内三大电站主机设备制造企业(上海电气、东方电气、哈电集团)也通过各种渠道对国外特别是欧盟的700℃等级先进超超临界技术开发计划进行了跟踪,中科院金属研究所和钢铁研究总院对部分镍基合金材料开始研制。
2010年7月23日,国家能源局在北京成立了“国家700℃超超临界燃煤发电技术创新联盟”,该创新联盟的宗旨是:通过对700℃超超临界燃煤发电技术的研究,有效整合各方资源,共同攻克技术难题,提高我国超超临界机组的技术水平,实现700℃超超临界燃煤发电技术的自主化,带动国内相关产业的发展,为电力行业的节能减排开辟新路径。
2011年4月29日,国家能源局在北京组织有关政府机构、国内发电集团、相关制造企业、科研院所、三大动力集团等30余家单位共同签署“超(超)临界火电机组关键阀门和四大管道联合研发协议”,以“政府、产业、科研院所和用户”相结合的模式,并落实依托工程,推进超(超)临界火电机组关键阀门和四大管道国产化。
十几年来,我国通过超临界、超超临界发电技术的研发,现已培养出一大批经验丰富、拥有较高技术水平的科研和设计专家;建设成了以上海电气、东方电气、哈电集团为主体的,具有较强实力的发电设备制造基地;截止2010年底,我国建成在运的1 000MW等级超超临界机组已达33台,已积累了丰富的电建、调试、运行经验。
我国在超超临界发电领域的整体研发、设计、装备制造、建设、运行水平已与世界先进水平接近,目前已完全具备了发展700℃等级先进超超临界技术的基础。
3 700℃等级先进超超临界技术国产化研发建议鉴于国际上700℃等级先进超超临界发电技术尚处于研发阶段,一些重大的技术风险已经初步排除,因此目前是我国发展700℃等级发电技术的最佳时机,必须尽快启动,从国家层面进行科学的部署和管理,设立国家重大科技项目,以大型发电集团为依托单位,组织科研院所、设计单位、高校、设备制造企业和冶金企业联合攻关,发挥各自技术优势,取得技术突破,形成具有核心竞争力的自有技术。
在技术方面,要重点开展耐高温材料的基础性能与工艺研究以及国产化,并进行高温材料和部件的长时现场验证;要做好机组的优化设计,合理减少高温材料的用量,节省投资;还应综合采用烟气余热利用、降低管道压损、提高给水温度、优化辅机配置选型等技术措施,提高效率。
在研发中,要充分借鉴吸收国外研究成果,在国内在一定时期内无法研制出满足要求的高温材料的情况下,对关键材料和部件应进行国际采购。
回顾我国超临界、超超临界发电技术的发展:1992年6月我国引进的首台600MW超临界火电机组在石洞口二厂顺利投产,2004年11月首台国产600MW超临界机组在华能沁北电厂顺利投产,2006年11月首台国产1 000MW超超临界机组在华能玉环电厂顺利投产,我国用十几年的时间走过了发达国家用几十年所走过的超临界和超超临界技术发展历程。
现阶段我国站在与国际先进水平相接近的起跑线上,立足自主研发,充分借鉴吸收国外研究成果,完全可以与国际最先进水平保持同步,掌握自主知识产权的700℃等级先进超超临界技术,再次实现燃煤发电技术的跨越式发展檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼。
(下接第90页) 对于ZG15Cr1Mo1V钢裂纹的补焊通常采用热敷冷焊,焊材采用ENiCrFe-2镍基焊材。
镍基焊材具有以下优点:(1)焊缝的材料成分允许变化范围较大,可减轻因焊接规范不同、焊缝稀释率对焊缝材料成分带来的影响;(2)镍基焊缝对氢不敏感,氢的溶解度大,可减轻氢对母材的有害作用;(3)镍基焊缝组织可以抑制母材中的碳扩散,减轻了由碳扩散带来的不良后果;(4)在焊接过程中,在焊缝的熔合区不易形成脆性马氏体。
镍基焊条冷焊过程主要分为预热状态下的敷焊(打底焊)和填充层焊接两部分。
通常情况下,整个敷焊层焊接完成后,立即保温缓冷,至室温后再进行填充层的焊接。
若补焊坡口的形状、位置等不允许一次完成敷焊层焊接,可采用分段(多次)进行敷焊层焊接。
焊接方法为手工电弧焊,焊材规格及焊接规范见表4。
表4 焊材规格及规范项目内容焊材规格d/mm 3.2 4.0焊接电流/A 100~120 140~160焊接电压/V 22~26 22~28极性直流反接(1)用机械方法将裂纹挖除干净,打磨露出金属光泽并形成U型焊接坡口,坡口根部的最小圆角半径为5mm,根部要圆滑过渡,不允许存在尖角。