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国外超临界压力火力发电机组

江河水编译

 

目录

第一部分 国外超临界压力机组发展概况

第一章 美国


一.美国发展超临界压力机组的原因
1.超临界比亚临界压力机组具有更好的技术经济效益
2.节约能源
3.适应大机组发展的需要

.美国各个时期超临界压力机组发展概况
三.单机容量
四、蒸汽参数
五、美国超临界压力机组生产下降分折


第二章 日本

一.日本发展超临界压力机组前的准备工作
二、采用超临界压力机组的必要性和可行性研究 (2b)
三.日本超临界压力机组发展概况

第三章 苏联

一.苏联超临界压力机组发展概况
二.苏联超临界压力机组的若干特点
三.
苏联各种容量进超临界压力锅炉的特性 (3c)


第四章 西德


一、西德超临界压力机组发展概况 [57]-[61 (4a)
1. 西德电力工业发展情况
2.西德超临界压力机组的特点[60],[62

二a.西德各个时期生产的超临界压力典型机组(4b)
二b
.西德各个时期生产的超临界压力典型机组(4c)(续前)

第二部分 大机组的单机容量和蒸汽参数

第一章 单机容量

一.美国电站锅炉单机容量的发展概况
1.美国各个历史时期的发展情况
2.美国火电设备单机容量下降的原因

二.其它国家电站锅炉单机容量发展概况(包括日本、苏联、西德和英国)
三.发展大容量机组的优点
四.若干国家机组容量发展的比较

第二章 蒸汽参数

一.若干国家蒸汽参数发展历史的回顾
二.蒸汽参数发展的总趨势

第三部分 各种超临界压力锅炉的炉型特点和典型机组概况

第一章 超临界压力UP直流锅炉

一.发展历史回顾
二.设计中的若干具体问题
1.工质流程
2.炉膛结构

三.典型机组概况

第二章超临界压力复合循环锅炉

一.概述
二.主要特点
三a.设计中的若干具体问题

三b.设计中的若干具体问题(续前)
四.典型机组概况

第三章 超临界压力苏尔寿锅炉

一.发展历史回顾
二.主要设计特点
三.典型机组概况


第四章 超临界压力FW型锅炉

一.主要特点
二.典型机组概况


第五章 变压运行的超临界压力锅炉

一.对变压运行超临界压力机组的概述
二.变压运行超临界压力机组的基本技术
三.典型机组概况

第四部分 国外早期超临界压力机组的运行情况及其主要技术问题

第一章 国外早期超临界压力机组的运行情况

一、概况
二、早期机组运行不隹的征兆-可用率低
三、早期机组调峰性能差
四.早期机组啟动热量损失大,啟动时间长
五、运行费用偏高
六、发电成本高


第二章 国外早期超临界压力机组的主要技术问题

一 设计问题
二 制造工艺问题
三 钢材问题
四水处理问题
五 阀门问题


第五部分 发展超临界和亚临界压力机组的经济和技术比较

第一章 发展超临界和亚临界压力机组的经济性比较

一.经济性比较的方法和侧重点
二.燃料消耗的比较
三.基本建设费用的比较
四 发电成本的比较
五 经济比较的结论


第二章 超临界和亚临界压力机组的技术比较较

一.超临界压力机组的可靠性问题
二.技术比较的结论

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

第二部分 大机组的单机容量和蒸汽参数 (1)

1(2(3)(4)

第一章    单机容量

一.美国电站锅炉单机容量的发展概况[85]-[89],[96]-[98]

美国电力工业由私人经营,发电设备的单机容量没有固定的系列。纵观美国电站锅炉的发展史,仅就单机容量这个问题而论,有一点是非常清楚的,这就是锅炉总朝着增大单机容量方向发展。但也并非呈直线般上升。60年代时单机容量上升幅度最大。从70年代中期开始,有所减缓。现单机容量稳定在130万千瓦。

1.美国各个历史时期的发展情况

1)40年代以前
美国发展大机组的时间较早,远在1920年已有6万千瓦的机组投运。40年代主要发展10万千瓦机组。1949年已有若干台15万千瓦的机组投运。
2)50年代
从1950年开始发展20-30万千瓦机组。1952年时,美国的平均单机容量约为9万千瓦,最大机组为20万千瓦。1957年时,平均单机容量为14万千瓦,最大机组为50万千瓦。1559年12月美国首台25万千瓦的超临界压力机组,即阿逢电站的No。8机组(780吨/时)建成,同时还有一批30—40万千瓦陆续投运。
3 )60年代
这是美国电站锅炉单机容量突飞猛进发展的10年。美国从60年代起开始发展50万千瓦以上的机组。1960年7月印地安拉。密执安电力公司布里德电站的50万千瓦超临界压力机组投运。1962年田纳西流域管理局帕拉岱斯电站投运了一台65万千瓦机组。当时,受一些国际会议的鼓动,也加速了美国向大机组的发展。如1962年10月第6屆世界动力会议上倾向性的观点是发展大机组。认为,由于工资和燃料费用的增加,各国电力工业的主要研究课题和奋斗目标是寻求更经济的发电方法和选用更大单机容量的机组[1]。1962年时,美国采用亚临界压力的最大机组为联合爱迪生公司拉维斯伍德电站的100万千瓦机组。1963年时,田纳西流域管理局投运了一台110万千瓦的超临界压力机组(表1-1)。


表1—1 美国1957-1963年投运的50万千瓦以上的亚临界压力机组

蒸汽参数

公司名称

电站名称

出力(万千瓦)x台数

汽机型式

投运年

 

亚临界压力
169公斤/厘米2
538/538℃

 

田纳西流域管理局

帕拉岱斯

65x2

CC4F

59,60

维道夫.克利克

50x2

Cd2F

57,59

科尔贝尔

50x1

CC8F

59

联合爱迪生公司

拉维斯伍德

100x1

CC6F

61

国家爱迪生公司

乔利埃特

58x2

CC4F

61,62

威尔.康迪

53.2x1

CC4F

60

维亚及利亚电气动力公司

斯托姆山

54x2

CC6F

62

得克萨斯动力照明公司

斯特鲁克.克利克

50x1

TC4F

63

1963年又投运了二台70万千瓦机组。这段时间,美国已定货的大机组的容量水平正在逐步上升,各电网都加快了向大型电网发展的步伐。这些电网新增机组的容量都是50—100万千瓦机组。随着机组容量的增加,蒸汽参数也相应提高。伴随着汽机长叶片的应用和叶轮系统结构的强化,结果使得美国这段时间的最大单机容量的记录不断被更新,电站基建投资费用降低。
当然,这段时间也同时制造了一些20—30万千瓦的机组,旨在满足某些小电力公司的需要。
与此同时,发展大机组也出现了一些有待进一步研究解决的问题,如单机容量增加后,每台机组的排烟量增多,故必须采取相应措施,以减少大气污染。还有给水加热器采用两套调节设备的经济性以及燃料输送等问题。有些40万千瓦机组的运行性能不隹。当时菲利普。斯蓬电站的超临界压力机组每月要停炉一次进行捡修,而产生故障的真正原因,当时尚不完全清楚。美国这时处于大机组的完善化阶段。100万千瓦机组,经过几年调试后,已于1965年在拉维斯伍德正式投运。


Bild1
图1-1 美国1946-1978年的单机容量变化


图1—2是美国1948—1962年各种容量机组的发展情况。这段时间内,15万千瓦容量锅炉的订货逐年下降,30万千瓦锅炉到1954年已上升到顶峰,以后便开始下降。而更大机组的订货却越来越多。大于40万千瓦锅炉的订货占70%以上。这种发展大机组的倾向,在1965年的1—9月则更加明显。短短的几个月时间,便有21台超临界压力复合循环锅炉订货,共计1300万千瓦,平均单机容量达60万千瓦,占订货总量的62%。
截止1965年6月,美国有50台超临界压力机组,总容量达到2800万千瓦,平均单机容量为56万千瓦已经投运或已经莶订了订货合同。到1965年9月又有4台订货,从而使美国超临界压力机组的总容量突破3000万千瓦大关。

Bild1

 

 

 

 

 

 


图1-2 美国1948-1962年各种容量锅炉的发展情况

Bild1

图1-3 美国1954—1965年锅炉订货的容量分佈

美国1954—1965年锅炉订货的容量分佈如图1—3所示。1954年时,10万千瓦以下的小机组占29%,10—20万千瓦的占40%,20—40万千瓦的占31%。1965年时,10万千瓦以下的仅占2—3%,10—20万千瓦的也只占7—8%,,20—40万千瓦机组占27%,而大于40万千瓦的大机组占63%。
从图1—1可看出,美国1954年时最大单机容量为32万千瓦,平均单机容量为10万千瓦。到1965年时,最大单机容量为115万千瓦,平均单机容量已接近40万千瓦,即在短短的10年时间内,机组的单机容量增加了4 倍。
1966年世界动力大会认为,当时世界耗电量骤增,在发电设备方面,若干关键技术有重大突破,形势对进一步增加单机容量特别有利。会上有的论文预测了若干年后大容量化的趨势。值得指出的是,有的论文对发展大机组问题作了过于乐观的估计。如有人说,不久就可以上200万千瓦,预计1980年将投运100万千瓦机组76台,120万千瓦机组33台,150万千瓦机组28台。
实际上,这些过于乐观的大胆的设想并没有实现。1968年美国的双轴汽轮机组已投运的容量达到115万千瓦。130万千瓦机组已接受订货。正雄心勃勃地准备在1980年投运150万千瓦机组,
但未能如愿。
 
4)70年代
美国在70年代主要发展60—80万千瓦机组,也制造了一些100万千瓦左右的机组。总的来说,60年代的大机组发展势头过去了。碰到了很多原来未估计到的问题。尽管平均单机容量高于60年代,但发展是不均衡的,基本上保持50万千瓦左右。最大单机容达到130万千瓦。
根据美国国家电力委员会的调查和统计,计划在1972—1973年投运新增机组共56台,平均单机容量为51.9万千瓦,1973—1975年投运的93台设备的平均容量降为51.6万千瓦。而1975—1978年投运的94台设备的平均单机容量降低到44.2万千瓦,没有一台100万千瓦以上的机组。在1976年调查的67台新增机组中,最大单机容量为82.5万千瓦,大部分新增机组的容量为50—60万千瓦。1977年的最大机组容量为128万千瓦,平均单机容量为50万千瓦。
上述关于美国历年电站锅炉最大单机容量和平均单机容量的发展情况(图1—1),是取许多文献资料中较保守的数字绘制而成的。因为各种文献发表的数据有时差别很大,估计是由于统计机组台数和平均单机容量的具体方法不同所致。下面举几个例子:

(1)有的资料说美国1964年的平均单机容量为34万千瓦,但更多资料认为达到了37万千瓦。

(2)还有的文章说:美国1968年订货机组中平均单机容量接近60万千瓦,最大单机容量为130万千瓦。估计到1973年平均单机容量会提高到75万千瓦,1980年将达到110万千瓦,最大单机容量将达到200万千瓦。像这样的数据,经过查证和核实,实际上并没有这样多,故未作为绘制图1—1时的依据。尽管如此,对美国电站锅炉单机容量的发展情况,从上述介绍也可以知道一个概貌。美国电站锅炉单机容量发展很快的。到目前为止,美国应用大机组的水平依旧是世界上最高的。但有一点值得认真研究,就是单机容量没有继续发展,停滞在130万千瓦水平。美国历年新增机组和平均单机容量和最大单机容量基本上如图1—1所示。表1—2和表1-3是具体调节统计的结果。

表1—2 美国历年调查的新增机组的平均单机容量 [9]


调查年份

调查台数

平均单机容量(万千瓦)

计划完工投运日期

1962

34

25

1966

1964

49

37

1968

1966

70

40.3

1967—1970

1970

56

51.9

1972—1973

1972

93

51.6

1973—1975

1974

94

44.2

1975—1978

1976

67

53.2

1976—1984

表1—3 1970—1977年美国订购的最大容量锅炉 [10]


年份

蒸发量(吨/ 时)

配套单机容量(万千瓦)

燃料

制造公司

安装电站和机组号

设计确定
投运时间

1970

3284

108

 

 

煤粉

B&W

贝洛.克列克电站No1,2

1974—1975

1971

4399

130

加文电站No1,2
阿莫斯电站No3

1974—1975

1972

2887

90

 

FW

曼斯菲尔德电站No1

1975

1973

2887

90

曼斯菲尔德电站No

1976

1974

2887

90

曼斯菲尔德电站No

1978

1975

2887

90

曼斯菲尔德电站No

1979

1976

4399

128

B&W

纽黒文电站

1980

1977

2925

85

凱育加电站

1983

2.美国火电设备单机容量下降的原因 [85]、[86],[89],[90],[93]

1)燃料构成发生变化由于天然气、重油、原油等气体和液体燃料供应不足,发电设备重新回到了以煤为主要燃料的时代。所烧的煤又多为劣质煤。在锅炉中烧这种劣质煤时,炉内燃烧问题多,受热面磨损严重,大气污染也很厉害。目前,美国电力界多从经济角度出发,多倾向于要求发电设备具有更大的可用率。

2)当时大机组可用率较低 [11] 表1-4是美国大机组的可用率和事故停运率。表1-5给出了美国不同容量大机组的事故停运时间。总的来讲,大机组的可用率比一般机组稍低,但这仅是一种暂时的现象。随着设计、制造和运行经验的增加,大机组的可用率正日益接近中、小机组的可用率,有的已完全相同。

表1-4 美国大机组的可用率和事故停机率


单机容量(万千瓦)

可用率

事故停运率

39—59。5

<86%

5.6%

>60

9.3%

一般机组

>90%

<2%

3)负荷性质的变化 随着核电和水电的发展,火电机组应逐步由主要承担基本负荷变为带中间负荷。这要求发电设备具有更大的运行灵活性。美国大机组,不管是超临界参数或者是亚临界参数的机组多为带垂直管排的锅炉,调峰性能较差。


表1-5 美国不同容量大机组的事故停运时间 [11]


容量范围(万千瓦)

年事故停运时间(天)

事故停运时间百分比(%)

每年不能运行的时间(天)

可用率(%)

>60

49

12.4

79

78.5

39--9

31

8.4

68

81.5

20--38.9

18

5.0

46

87.5

13--19.9

11

3.0

37

90.0

9--12.9

11

3.0

40

89.0

6—8.9

6

1.5

31

91.5

截止1977年,美国当时已投运了5台130万千瓦机组,分别装于肯过勃兰特电站No1和2、阿莫斯电站No3、加文电站No1,相继于1972—1975年运。前三台单机容量为4398.8吨/时,后两台为4227吨。1977年又有两台130万千瓦机组订货,设计和原有的一样。