一、技術(shù)概述
大型超臨界火電機(jī)組已成為世界發(fā)達(dá)國(guó)家電力設(shè)備的主導(dǎo)產(chǎn)品，機(jī)組容量指600MW及以上，超臨界壓力指蒸汽壓力從亞臨界參數(shù)過(guò)渡到超臨界參數(shù)，即主蒸汽壓力從17Mpa提高到24~25Mpa；主蒸汽溫度從530℃提高到540℃，由一級(jí)中間再熱改進(jìn)為兩級(jí)中間再熱，使溫度再提高到566℃及以上；供電煤耗小于300克／千瓦時(shí)，機(jī)組效率比同容量亞臨界機(jī)組提高2~2．4％。以60萬(wàn)千瓦機(jī)組為例，超臨界機(jī)組比亞臨界機(jī)組，每年可節(jié)省約2．5萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤。
大型超臨界機(jī)組的研制需解決一批重大的關(guān)鍵技術(shù)，包括設(shè)計(jì)技術(shù)、生產(chǎn)工藝、材料技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、運(yùn)行技術(shù)。
二、現(xiàn)狀及國(guó)內(nèi)外發(fā)展趨勢(shì)
縱觀國(guó)內(nèi)外火電設(shè)備技術(shù)發(fā)展態(tài)勢(shì)，其最主要的特點(diǎn)和要求是：不斷提高供電效率和可靠性、降低能耗、減少環(huán)境污染；發(fā)電設(shè)備的技術(shù)結(jié)構(gòu)從最初的小容量中壓機(jī)機(jī)組，逐步發(fā)展到中等容量的高壓機(jī)組和超高壓機(jī)組，乃至近代水平的大型容量亞臨界機(jī)組，及現(xiàn)代超臨界機(jī)組和多種聯(lián)合循環(huán)機(jī)組，供電效率從初期水平25％提高到現(xiàn)代水平40％以上。
從全世界電力工業(yè)的構(gòu)成分析、火電仍是主要構(gòu)成部分，只有少數(shù)國(guó)家如法國(guó)和北歐幾個(gè)國(guó)家的核電、水電已成為該國(guó)電力工業(yè)的主體。近三十年來(lái)，世界發(fā)電機(jī)組的發(fā)展上已達(dá)到了很高水平，而且在制造、運(yùn)行和可靠性上與亞臨界火電機(jī)組相當(dāng)或更佳，積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。在歐洲一些國(guó)家和日本已開始研制超臨界參數(shù)火電機(jī)組。
我國(guó)火電技術(shù)與當(dāng)今世界火電技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)是基本一致的。我國(guó)已引進(jìn)并掌握了亞臨界300MW，600MW機(jī)組技術(shù)。進(jìn)口的超臨界火電機(jī)組已投入運(yùn)行。當(dāng)前應(yīng)抓緊落實(shí)超臨界機(jī)組的依托工程項(xiàng)目，采取引進(jìn)技術(shù)，技貿(mào)結(jié)合等方式，攻克超臨界機(jī)組的關(guān)鍵技術(shù)，加快超臨界機(jī)組的研制。
三、“十五”目標(biāo)及主要研究?jī)?nèi)容
1．目標(biāo)
根據(jù)我國(guó)目前電力工業(yè)的實(shí)際情況和國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，“十五”期間或至2010年將是一個(gè)很好的結(jié)構(gòu)調(diào)整時(shí)期。應(yīng)以攻關(guān)關(guān)鍵技術(shù)、發(fā)展大型超臨界機(jī)組為重點(diǎn)來(lái)發(fā)展和加強(qiáng)發(fā)電裝備工業(yè)。預(yù)計(jì)2005年前攻克主要關(guān)鍵技術(shù)、國(guó)產(chǎn)大型超臨界機(jī)組試制完成投入運(yùn)行，并使其具有商品化生產(chǎn)能力，機(jī)組參數(shù)為600MW，壓力24．2MPQ、溫度538／566℃。
（1）考慮我國(guó)電力工業(yè)的現(xiàn)狀和今后發(fā)展需要，為了做好大型超臨界機(jī)組開發(fā)研制，原機(jī)械部、電力部組織專家曾進(jìn)行過(guò)多次論證研究，對(duì)超臨界機(jī)組的容量系列有一明確的意見。其系列為600MW級(jí)、900MW級(jí)、1200MW級(jí)三個(gè)檔次。選擇600MW機(jī)組為起步容量，主要是國(guó)內(nèi)已有二臺(tái)進(jìn)口機(jī)組投入運(yùn)行，有運(yùn)行及維護(hù)經(jīng)驗(yàn)可借鑒，可靠性較高。另一方面與亞臨界600MW機(jī)組的容量類同，在主機(jī)制造上較為有利；并可采用現(xiàn)有的輔機(jī)配套，有利于減少其成套設(shè)備的研制。
（2）900MW和1200MW大型超臨界機(jī)組作為中、長(zhǎng)期即2005年后發(fā)展的目標(biāo)，在600MW大型超臨界機(jī)組取得成功經(jīng)驗(yàn)，并批量生產(chǎn)、形成主力機(jī)組后再予以發(fā)展，避免低水平的重復(fù)。要盡早進(jìn)行技術(shù)準(zhǔn)備工作，重點(diǎn)研究900MW機(jī)組采用單軸、單爐膛的問(wèn)題，并對(duì)1200MW機(jī)組采用雙軸技術(shù)方案作綜合分析，以便與單軸的900MW機(jī)組作比較。
（3）大型超臨界機(jī)組的發(fā)展對(duì)輔機(jī)提出更高的要求，在引進(jìn)600MW超臨界機(jī)組過(guò)程中，國(guó)內(nèi)已承擔(dān)過(guò)部分輔機(jī)的制造任務(wù)。超臨界機(jī)組輔機(jī)國(guó)產(chǎn)化重點(diǎn)是解決給水泵、高壓閥門、水處理設(shè)備等研制問(wèn)題和儀表與自控系統(tǒng)軟件的開發(fā)；選擇最佳的控制系統(tǒng)與方式。
（4）國(guó)內(nèi)對(duì)亞臨界機(jī)組鋼材國(guó)產(chǎn)化已進(jìn)行過(guò)許多工作，為超臨界機(jī)組材料國(guó)產(chǎn)化打下了基礎(chǔ)。超臨界機(jī)組系統(tǒng)進(jìn)口初參數(shù)為24．2Mpa、538／556℃或24．2Mpa、566／566℃，因此要抓緊有關(guān)材料國(guó)產(chǎn)化的開發(fā)工作，如過(guò)熱器，再熱器，主汽管和高溫集箱用鋼管；高、中壓缸用鋼鑄件、轉(zhuǎn)子鍛件；“超純”低壓轉(zhuǎn)子鋼鍛件和鈦合金長(zhǎng)葉片。
2．主要研究?jī)?nèi)容
（1）超臨界機(jī)組系列選型及系統(tǒng)配置的研究：包括超臨界機(jī)組鍋爐、汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)、主要輔機(jī)等系列選型；超臨界機(jī)組熱力系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)；超臨界機(jī)組汽機(jī)旁路系統(tǒng)選型。
（2）大型超臨界鍋爐關(guān)鍵技術(shù)研究：包括超臨界鍋爐爐型及燃燒系統(tǒng)配置方式；關(guān)鍵受壓部件結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)和壽命管理。
（3）大型超臨界汽輪機(jī)關(guān)鍵技術(shù)研究：包括超臨界機(jī)組轉(zhuǎn)子動(dòng)力特性；固體顆粒沖蝕特性和防護(hù)措施；末級(jí)長(zhǎng)葉片振動(dòng)應(yīng)力和疲勞壽命；高溫高壓部件溫度場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)和蠕變疲勞壽命。
（4）大型超臨界單軸900MW（百萬(wàn)kw級(jí)）機(jī)組汽輪發(fā)電機(jī)關(guān)鍵技術(shù)研究：包括發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子裝配結(jié)構(gòu)件應(yīng)力水平、配合要求及材料選擇；發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子通風(fēng)選擇；勵(lì)磁方式；軸系、振動(dòng)及汽輪機(jī)－發(fā)電機(jī)聯(lián)接的分析；定、轉(zhuǎn)子絕緣結(jié)構(gòu)。
（5）超臨界機(jī)組材料的國(guó)產(chǎn)化研究：包括超臨界汽輪機(jī)高溫材料和鍛件材料；超臨界鍋爐過(guò)熱器、再熱器材料；國(guó)產(chǎn)P91鋼管性能試驗(yàn)及管件
（6）超臨界機(jī)組自動(dòng)控制關(guān)鍵技術(shù)研究：包括超臨界機(jī)組儀表和自動(dòng)控制系統(tǒng)；超臨界機(jī)組關(guān)鍵儀表。
（7）超臨界機(jī)組主要輔機(jī)設(shè)備研制：包括超臨界機(jī)組鍋爐給水泵組；超臨界機(jī)組鍋爐再循環(huán)水泵；超臨界機(jī)組高壓閥門國(guó)產(chǎn)化。
（8）超臨界機(jī)組運(yùn)行技術(shù)研究：包括超臨界機(jī)組合理運(yùn)行方式；超臨界機(jī)組動(dòng)態(tài)特性；超臨界機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)在線監(jiān)測(cè)診斷技術(shù)；超臨界汽輪機(jī)末級(jí)長(zhǎng)葉片變負(fù)荷時(shí)流場(chǎng)和動(dòng)應(yīng)力及調(diào)峰性能；超臨界機(jī)組汽水品質(zhì)控制和停機(jī)保養(yǎng)技術(shù)。
