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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 (3)

1(2(3)(4)

第一章    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( 参见(2))

三.发展大容量机组的优点[85],[87],[90],[98],[20]

全世界数十年电站发展史的实践表明,火电设备逐渐大容量化是不可抗拒的发展趨势。现已具备了各种上大机组的条件:

- 减少电站每千瓦装机容量的投资,提高热效率的呼声日益高涨;

- 减少电站占地面积,有的国家,如日本,地价高昂,买地非常困难;

- 由于冶金技术和材料试验方法的进步,大型汽轮发电机转子锻造质量提高和汽机末级叶片增长;

- 发电机冷却方式的进步;

- 锅炉炉膛设计技术的进步;

- 自动控制设备的发展;

- 焊接技术的进步;

- 给水处理技术有了较大的突破。

发展大机组的优点可综述如下:

1.降低每千瓦装机容量的基建投资[19],[58]

图1—4表示单机容量和每千瓦装机容量基建投资费用的关系。总的趨势是,随机组容量的增大,投资费用降低。在一定的范围内,机组的容量越大越经济。一般将这个范围称为容量极限。

图1-4 日本通商产业省火电发展研究会提供的
机组容量和每千瓦装机容量投资的关系



图1-5 西德提供的燃煤电站在相同设计条件下
机组容量和基建投资的关系

以15.6万千瓦燃煤机组的建设费比率为100%,同容量的燃油机组为83%。25万千瓦燃煤机组为93%,到50万千瓦时进一步下降为88%。25万千瓦燃油机组为79%,50万千瓦燃油机组下降为75%。就一般情况而论,燃油机组比燃煤机组便宜17%左右。容量每增加一倍,基建投资约降低5%。图1-5是燃煤电站在相同的设计条件下基建投资和机组容量的关系。西德提供的数据和日本提供的基本类似。但投资费用随机组容量增加而降低的数量更大一些。

2.提高电站的供电热效率 [19]—[21]

机组容量越大,电站的供电热效率也越高(图1-6)。如图所示,在15.6万千瓦以前,热效率的上升率较高。达到15.6万千瓦以后,热效率上升趨于和缓。原因在于容量在15.6万千瓦前,蒸汽参数随容量增加而提高的缘故。超过该值,均为同样的蒸汽参数。日本在1964年时已达到了亚临界压力机组供电热效率的最高水平,欲取得更高的供电热效率,只有采用超临界领域的蒸汽参数。
机组容量增大,每千瓦装机容量的建设费用降低。蒸汽参数提高,热效率变大。图1-7是美国田纳西流域管理局G.D.韦斯纳勒尔报告中提供的机组容量、电站建设费用和供电热效率的关系。
从图中可以看出:蒸汽参数为169公斤/厘米2,566/538℃,50万千瓦机组的供电热效率为38.6%。而246公斤/厘米2,538/538℃,90万千瓦机组的供电热效率则高达40.7%,与前者相比约提高2.1%。

图1-6 机组容量和设计供电热效率的关系



图1-7 机组容量、电站投资和供电热效率的关系

随着机组容量的增大,每千瓦装机容量的建设投资降低。如美国田纳西流域管理局的90万千瓦机组便比50万千瓦机组便宜10%,这充分显示了大机组的经济效果。

3.降低热耗[19]—[21]

图1-8是西德提供的燃煤电站单位热耗和机组容量的关系。以15万千瓦机组的单位热耗比率为100%,当机组容量增加到60万千瓦时,降低1.3%;由30万千瓦增加到60万千瓦时降低1.0%。由60万千瓦提高到120万千瓦时降低0.5%左右。

 

图1-8燃煤电站单位热耗和机组容量的关系



图1-9 燃煤电站单位人员需要量和机组容量的关系



图1-10燃煤电站单位发电成本和机组容量的关系

4.减少电站人员的需要量 [20]

西德的资料表明,15万千瓦机组,需0.45人/千千瓦;到30万千瓦时下降到0.27人/千千瓦;到120万千瓦时会进一步下降到0.12人/千千瓦。这表明,机组容量越大,工资支出越少(图1-9)

5.降低发电成本 [20]

图1-10 是西德资料介绍的燃煤电站单位发电成本和机组容量的关系。在燃料价格相同的情况下,机组容量越大,发电成本越低。

当然,发电成本和设备利用系数高低有直接的关系。设备利用系数越高,发电成本越低。如图1-11所示。


图1-11 燃煤电站设备利用系数和发电成本的关系



图1-12 美、苏、日、西德和中国机组容量发展的比较

四.若干国家机组容量发展的比较 [85]—[99]

从图1-12可以看出,美国、苏联和日本这三个竭力发展超临界压力机组的国家,机组容量上升得都很快,平均每5—10年机组容量增加一倍。在1956年以前,这几个国家的单机容量相差并不是很大。以后,美国扶摇直上,始终居于领先地位。

苏联和日本由于发展大容量超临界压力机组起步稍迟,比美国约晚4—5年,故在1956-1963年为段时间和美国的差距较大。1963年以后,这两个国家奋起直追,单机容量迅猛发展。现苏联、日本和美国的差距已日益缩小。
西德尽管最早发展超临界压力机组,但偏于保守,其超临界压力机组多用在少量的工业背压机组上。在公共电站上使用超临界压力机组的单机容量较少,因此,西德的单机容量的发展速度不如美国、苏联和日本。
仅从单机容量分折,中国解放50多年来,由6000千瓦机组发展到了60万千瓦,单机容量增加了100倍。粗看起来,我国的发展速度还不能说慢,但若仔细分折一下我国火电设备现有装机容量中的机组构成,就可以看出一些问题了。主要问题表现在中、小容量机组占的份额过大。最大单机容量机组仍偏小。电站主力机组单机容量也较小。大机组运行中尚存在一些技术问题,有的机组还需要进一步完善化。

 

表1—11 若干国家单机容量发展概况


美国

年份

1945

1950

1957

1960

1965

1972

1983以后

万千瓦

10

12。5

25

50

90—100

130

130

日本

年份

1953

1957

1960

1964

1968

1972

1983以后

万千瓦

5.5

12.5

26.5

35

50

60

100

苏联

年份

1951

1953

1959

1963

1967

1975

1983以后

万千瓦

10

15

20

30

50--80

120

120

西德

年份

1951

1957

1966

1967

1974

1977

1983以后

万千瓦

10

15

30

60

60

74

74

中国

年份

1949

1958

1965

1971

1973

1975

1983以后

万千瓦

6000千瓦

2.5

10

12.5

20

30

60