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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 (2)

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](参见(1))

二.其它国家电站锅炉单机容量发展概况

1.日本 [16],[19]—[21](续前)

近20年来,日本电力工业发展相当快。电力工业的高速发展,确保了日本国民经济各部门的高速跃进。日本发展大机组的起步晚,但其平均发展速度超过了美国和苏联,居世界之首位。现在,日本的单机容量已上升到了100万千瓦。
日本在1964年时曾对电站锅炉单机容量的发展作过一些预测性的分折。认为,由于设计、制造和运行技术和进步和国民经济发展对电力需求量的增加,同时也为了降低每千瓦装机容量的投资费用,以及提高电站热效率等原因,日本已到了应该大力发展大机组的时候了。日本20多年电力工业发展史也证明,这个预测是非常正确的。日本全力发展大机组之日,也是大上超临界压力机组之时。关于日本这段时间的情况,前文已有阐述,在此作两点补充:

1)1965年以前,日本单机容量发展情况

日本发展大机组和超临界压力机组前已具备了一定的发展基础(图1—4和图1—5)。在第二次世界大战结朿后,有相当长的一段时间(1945—1954年),日本电站锅炉的单机容量处于停滞状态。机组容量很小,电站供电热效率也很低。当时的汽轮发电机组几乎全为4极电机,1800转/分或多或1500转/分。日本从1955年起逐渐增大单机容量,到1964年时情况便得到很大的改变,单机容量已由过去的4万千瓦增加到了37.5万千瓦。电机也全部改为2极3600转/分或3000转/分的高速电机了。1964年已投运的3600转/分的汽轮发电机组的最大容量为25万千瓦。后不久又制造了6台32.5和37.5万千瓦的机组,全部为单轴汽机。已投运的3000转/分汽轮发电机组的最大容量为26.5万千瓦。另外还制造了4台35万千瓦的双轴机组。到1963年底,日本单机容量在10万千瓦以上的机组已投运了55台,929.3万千瓦。正在建设的机组有40台,939.1万千瓦。这些机组中,已投运机组的平均单机容量达到17.8万千瓦,正在建设机组的平均单机容量为23.4万千瓦。这批新建机组绝大部分采用了亚临界压力的蒸汽参数(85%),全部采用高速电机。为日本进一步发展大机组奠定了良好的基础(表1-6)。


表1-6 日本1957—1963年新增10万千瓦以上的火电设备的台数 [12]


单机容量
(万千瓦)

汽机入口蒸汽参数

转速

压力
公斤/厘米2

温度
(℃)

3000转/分

3600转/分

总计

已投运

正建设

已投运

正建设

已投运

正建设

12.5

127

538/538

9

2

4

 

13

2

 

15.6

 

169

538/538

 

 

2

 

2

 

566/538

 

 

16

11

16

11

 

17.5

169

566/538

13

3

 

 

13

3

190

538/538

 

1

 

 

 

1

 

22

 

169

538/538

 

 

4

2

4

2

566/538

 

 

3

2

3

2

 

25

 

169

566/538

 

 

1

4

1

4

566/566

 

2

 

 

 

2

26.5

169

566/566

3

3

 

 

3

3

32.5

169

566/538

 

 

 

2

 

2

35

169

566/566

 

4

 

 

 

4

37.5

169

566/538

 

 

 

4

 

4

总计

 

 

25

15

30

25

55

40

2)1976年时单机容量的发展情况

日本到1976年时,30万千瓦以上大机组所占的比例增加到67.5%,其中绝大多数为超临界压力机组(表1-7)。

表1-7 日本在1976年时各级容量机组的构成


容量级(万千瓦)

<12.5

12.5

15.6

17.5

22

25

26.5

32.5

35

37.5

45

50

60

70

100

机组台数

 

22

40

18

12

29

8

2

33

15

13

10

14

1

3

总容量(万千瓦)

652.5

275

624

315

264

725

212

65

1156

562.5

585

500

840

70

300

容量比率(%)

9.1

3.8

8.6

4.4

3.7

10

2.9

1

16.2

7.8

8.2

7.3

11.8

1

4.2

2.苏联 [22],[23],[25],[49]-[55]

苏联电站锅炉单机容量发展较快其中一个很重要的原因是它很重视发展超临界压力机组锅炉。最大机组为120万千瓦超临界压力复合循环锅炉。该机组已于1982年正式投运,见表1-8和表1-9。


表1-8 苏联火电机组容量的发展过程


年份

1920

1930

1940

1950

1960

1970

1975—
1983

机组容量
(万千瓦)

0.3—0.6

1—2.4

2.5--5

5--10

15--20

30--80

120

表 1-9 截止1975年苏联15万千瓦以上机组的发展情况



项目

年份

1955

1960

1965

1970

1975

机组总台数

2

9

120

235

332

 

在这些
总台数

15

 

万千瓦机组
(台)

2

4

4

4

4

16

 

4

56

77

84

20

 

1

48

83

113

30

 

 

12

69

124

50

 

 

 

1

3

80

 

 

 

1

4

机组装机容量(百万千瓦)

0.3

1.44

22.76

51.52

78.54

机组发电量(亿度)

10

40

830

2300

4300

占火电发电量的比重(%)

0.7

1.7

19.4

37.5

50

平均单机容量(万千瓦)

15

16

19

22

24

3.西德 [59],[61],[81],[85],[93],[98]

西德电站锅炉的特点之一是普遍采用直流锅炉以及低倍率复合循环锅炉,在容量方面没有标准系列。近年来,由于用电量不断增加,促使各电力公司纷纷采用大容量机组。目前西德制造的锅炉中,已投运的最大燃煤机组为74万千瓦,2200吨/时(1979年)。燃褐煤的最大机组为60万千瓦,1775吨/时。燃油、气的最大机组为68万千瓦,2040吨/时。1978年时,西德的主力机组为15-30万千瓦。单机容量发展速度低于美国、苏联、和日本。从15万千瓦提高到30万千瓦用了9年的时间。从30万千瓦上升到60万千瓦又用了8年。并研制了120万千瓦机组,3600吨/时,265公斤/厘米2,540/540℃。表1-10是西德电站锅炉容量发展情况 。


表1-10 西德电站锅炉容量发展情况


单机容量
(万千瓦)

10

15

30

34—37

60—68

72

74

蒸汽量
(吨/ 时)

300—400

~500

930—1000

1080
—1100

1870
—2040

2170

2200

投运年份

1952

1957

1966

1968—1971

1973

1976

1979

4.英国 [19],[97],[98]

在电站锅炉中采用大容量、高参数机组方面,英国一直比较保守,但总体来讲,英国的单机容量也有迅速向上增加的趨势。

1)英国电站锅炉单机容量的发展历史

英国在40年代后期,曾一度用3和6万千瓦机组为标准机组。50年代的主力机组是10-25万千瓦机组。进入60年代后,单机容量进一步发展到了27.5,30,37.5,50 和55万千瓦。从1965年起,将50万千瓦机组作为标准机组。当时,英国亚临界压力机组采用处非常普遍。到1960年为止,已完成50万千瓦机组约30台。这批50万千瓦机组,尽管制造公司各异,但其汽机型式和蒸汽参数却已实现了标准化,即一律用162公公斤/厘米2,566/566℃ 。据1964年英国电气手册介绍,当时英国已有50台单轴50万千瓦汽轮发电机组已订货或正在制造。有英格兰有4台60万千瓦的机组正在制造。总容量超过2700万千瓦。此外,还有18台20—50万千瓦,约600万千瓦的机组也正在制造。以上两者总共容量超过3300万千瓦。英国人认为经济性好的容量极限为75万千瓦。表1—11是早期英国50万千瓦以上的机组 。


表1—11 截止1963年底,英国50万千瓦以上的机组


蒸汽参数

公司
名称

电站名称

单机容量x台数(万千瓦)

汽机型式

投运年

压力

温度

 

 

162(公斤/厘米2

 

 

566/566℃

 

英国
中央
电力

寿皮.马歇电站

55x2

CC8F,CC4F

1958

西伯顿电站No1

50x4

TC6F

1961

弗里桥电站No3

50x4

TC6F

1961

埃格市电站

50x4

TC6F

1961

拉特利夫电站

50x4

TC6F

1963

菲德勒.费里电站

50x4

TC6F

1963

阿伯苔夫电站No2

50x3

TC6F

1963

铁桥电站No3

50x2

TC6F

1963

538/538℃

法奥勒电站

50x4

TC6F

1963

金北电站

50x4

TC6F

1963

注:汽机型式中TC为串联,CC为并联,*F为排汽分流数(抽汽数)。

2)英国发展大机组的教训

英国的50万千瓦机组,由于未经实际运行考验就成批制造,大量投产,以致这批机组的设备缺陷较多,事故频繁,多数机组长期达不到出力。英国中央电力局曾为此拨出巨额款项,进行了大量的设备改造工作。有部分机组运行效果很差。迫使英国放慢了发展大机组的建设速度。造成英国电力工业长期处于停滞不前的状态。发展过程如表1-12所示。


表1-12 英国电站锅炉单机容量的发展过程


年份

1956

1957

1959

1961

1963

1966

1972—83

机组容量(万千瓦)

10

10

20

30

55

50

66

蒸发量(吨/ 时)

345

345

615

935

1705

1550

2020

蒸汽压力
公斤/厘米2

110

110

172

169

169

169

169

蒸汽温度(℃)

568

526

568

568

568

568

568

再热汽温(℃)

 

513

540

568

568

568

568