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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

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


 

第五部分 发展超临界和亚临界压力机组的经济和技术比较 (1)

(1)2

第一章 发展超临界和亚临界压力机组的经济性比较[20],[21],[412]—[417]

一.经济性比较的方法和侧重点

发展超临界压力机组是否比发展亚临界压力机组经济,这个问题引起了普遍的重视。为了评价超临界压力机组的经济性,现找亚临界压力机组为进行比较的对象。让比较的双方处于完全或接近完全相同的条件下,通过计算,看谁的发电成本低和谁的技术问题少,并综合两者进行可行性评估。现在较通行的经济性比较方法是根据两种机组的热效率差,算出由于采用超临界压力机组后提高热效率节约的燃料费用。再根据每千瓦装机容量的基本建设费用增加额来判定该机组经济性的优劣。

到目前为止,对发展超临界压力机组或发展亚临界压力机组问题,已有许多国家和公司进行过类似的经济性分析。值得在此强调指出的是,由于各国和各个电力公司的具体情况不一样,结论也不尽相同。本文涉及到的若干国家的经济性比较结果,总的说来代表国外较多的部分人的看法。尽管大量的计算数据说明发展超临界压力机组经济效益是可观的,但依然认为我们如果发展这种超临界压力机组仍应持慎重态度,因为作的工作还不多,不宜简单地下结论。因为经济性好坏受许多因素的影响,如燃料价格、负荷因素、设计,制造和运行水平、电站对技术发展的看法,以及其它一些不可知的因素。故国外的计算结果仅可供参考,不能作为唯一的依据。有必要结合国情重新进行经济性分析。
 
在进行经济性比较时,燃料、投资和发电成本是三项重要的判定标准。最好的情况是能力争达到燃料消耗低,投资少和发电成本低。但出现这种情况的机率并不多。在下列组合中选择那一种值得认真研究。

序号 情况(以序号4为比较标准) 机组蒸汽参数例
1 燃料用量少,投资稍高,发电成本稍低 246公斤/厘2,538/538℃
2 燃料用量较少,投资高,发电成本相似 246公斤/厘2,538/538/538℃或
538/552/566℃
3 燃料用量最少,投资最高,发电成本相似 246公斤/厘2,538℃级
4 燃料用量多,投资稍低,发电成本相似 169公斤/厘2,540/540℃

序号1—3为超临界压力机组,序号4为亚临界压力机组。总的看来,由于基本建设费用高或稍高都是一次性费用,而燃料消耗降低却是长时间的。一般来说,超临界压力机组和亚临界压力机组的发电成本实际上相差不大,超临界压力机组略胜一筹。

中国是发展中国家,属于第三世界。为发展国民经济,改变经济落后面貌,必须加速发展电力工业。中国有丰富的煤矿和世界第一的水力资源,有加速发展的良好的物质基础。由于各方面的原因,中国的电力工业将在相当长的时间内以火电为主,火电消耗的燃料量将会越来越大。节约能源,为子孫后代幸福着想,依然是重要的国策之一。在对超临界和亚临界压力机组进行经济比较时,节约燃料理应成为考虑这个问题的侧重点。中国的具体国情也要求认真思考这个问题。因为发电用煤在总能源消耗中占的比例很大。故节约发电用煤是国民经济发展中的一个重大课题。采用和发展超临界压力火力发电机组为解决此问题将提供极为有效的措施和具体的途径。

二.燃料消耗的比较

1.超临界压力机组具有更好的技术经济效果

各种容量超临界和亚临界压力机组的蒸汽参数、热耗、煤耗和电站热效率如表1-1所示。表中列举了20-60万千瓦共35台机组的情况。比较结果如下:

1)在同样容量级下,超临界压力机组的热耗和煤耗低于亚临界压力机组,而热效率高于亚临界压力机组。压力越高,上述效果越明显。

      表1-1 各种容量超临界和亚临界压力机组蒸汽参数、热耗和电站热效率的比较
机组容量
(万千
瓦)
蒸汽参数 电站供电热耗(大卡/ 度) 电站供电煤耗(克/度) 电站供电热效率(%)  

资料来源

压力(公斤
/ 厘2
温度
(℃)
实际值 减少量 比率
(%)
实际值 减少量 实际值 增加量 比率
(%)
 

 

20

180 540/540 2274 0 100 324.9 0 39.8 0 100  

西德汉堡电力公司
(表中载出的是发电热耗,
煤耗和电站热效率)

250 540/540 2263 11 99.5 323.3 0.7 39.98 0.18 100.45
250 525/535/565 2230 44 98 318.6 5.4 40.59 0.79 101.98
250 540/540/540 2218 56 97.5 316.9 8 40.80 1 102.5
250 565/565/565 2185 89 96 312.1 11.9 41.41 1.61 104
300 540/540/540 2206 68 97 315.1 9.8 41.01 1.21 103
300 525/535/565 2214 60 97.4 316.3 8.6 40.87 1.07 102.69
300 565/565/565 2169 105 95.4 309.9 15 41.73 1.93 104.85
300 600/565/565 2158 116 94.9 308.3 16.6 41.93 2.13 105.35
 

25

169 566/538 2312 0 100 330.2 0        

日本关西电力公司

246 538/538 2283 29 98.7 326.14 4.06 38    
246 538/538/538 2246 66 97.1 320.8 9.4 39.2    
246 538/552/566 2228 84 96.4 318.2 12      
 

30

169 538/538 2289 0 100 328 0 37.6 0 100  

美<动力工程>1963.No.4

246 538/538 2242 40 98.2 321 7 38.2 0.6 101.59
246 538/538/538 2202 87 96.2 314 14 39.1 1.5 103.99
 

32.5

169 566/538 2297 0 100 328.1 0        

日本关西电力公司

246 538/538 2270 27 98.8 324.3 3.8      
246 538/538/538 2234 63 97.25 319.1 9      
246 538/552/566 2216 81 96.47 316.6 11.5      
 

40

169 538/538 2279 0 100 325.57 0 37.7 0 100  

美国燃烧工程公司

246 538/538 2238 41 98.2 319.7 6.57 38.4 0.7 101.85
246 538/538/538 2190 83 96 312.85 12.72 39.3 1.6 104.24
169 566/538 2225 0 100 317.8 0 37.8 0 100 日本超临界压力火力发电
研究会
246 538/552/566 2142 83 96.2 306 11.8 40.1 2.3 106
 

45

169 566/538 2284 0 100 326.3 0        

日本关西电力公司

246 538/538 2259 25 98.9 322.7 3.6      
246 538/538/538 2222 62 97.28 317.4 8.9      
246 538/552/566 2201 83 96.36 314.4 11.9      
 

50

169 538/538 2243 0 100 320.42 0 38.3 0 100  

美国燃烧工程公司

146 538/538 2205 38 98.3 315 5.42 39 0.7 101.82
146 538/538/538 2148 95 95.76 306.85 13.57 40 1.7 104.43
 

60

169 538/538 2279 0 100 325.57 0 37.7 0 100  

美国燃烧工程公司

246 538/538 2238 41 98.2 319.7 5.87 38.4 0.7 101.85
246 538/538/538 2184 131 95.83 312 13.57 39.4 1.7 104.5

2) 在超临界压力机组中,如压力相同,则蒸汽温度越高,煤耗、热耗降低越多,热效率越高。

3) 两次再热机组比一次再热机组的煤耗和热耗低,热效率高。

4) 再热温度逐步上升的两次再热机组,比再热汽温和主蒸汽温度一致的机组电站效率高,热耗和煤耗低。

5) 机组单机容量越大,上述现象更明显。


表1-2 超临界压力机组的热耗、煤耗降低范围和电站热效率提高范围(和亚临界压力机组相比较)


机组容量
(万千瓦)
热耗减少量
(大卡/ 度)
和亚临界压力机组热耗比率(%) 煤耗减少量
(克/ 度)
电站热效率(%)
增加率 和亚临界压力机组的比率
20 11-116 99.5—94.9 0.7—16.6 0.18—2.13 100.45—105.35
25 29-66 98.7—96.4 4.06—12    
30 40-87 98.2—96.2 7—14 0.6—1.5 101.59—103.99
32.5 27-81 98.8—96.47 3.8—11    
40 41-83 98.2—96 6.57—12.72 0.7—2.3 101.85—104.24
45 25--83 98.9—9.36 3.6—11.9    
50 38--95 98.3—95.7 5.42—13.57 0.7—1.7 101.82—104.43
60 41--131 98.2—95.83 5.87—13.57 0.7—1.7 101.85—104.5
全部超临界压力机组 11--131 99.5—95.7 0.7—16.6 0.18—2.3 100.45—105.35

2. 超临界压力机组节约燃料的概况

目前采用最多的超临界压力火力发电设备为246公斤/厘2 ,538℃级的机组。其中 246公斤/厘2 ,538/552/566℃的机组比169公斤/厘2 ,566/538℃的机组热耗小60—90大卡/ 度。若采用更高的蒸汽参数,如美国爱迪斯顿电站No1机组 (315公斤/厘2 ,649/566/566℃),其热耗将进一步降低(180大卡/ 度)。运行结果表明,年平均供电热效率高达40%,而同容量的亚临界压力火力发电设备则只有37%。电站热耗差和每年节约燃料量的关系如图1-1所 示。

图1—1 电站热耗差和每年节约燃料量的关系
注:1)年利用率 80%计算,2)发热值按7000大卡/ 公斤换算

从图1-1可以看出,当热耗差越大时,即采用先进的技术使电站热耗降得越多时,同样装机容量的电站,其年节约用煤量也越大。当然年节约用煤量和电站的年利用率与电站装机容量大小有关系。如前所述,超临界压力机组比亚临界压力机组热耗低的范围随机组容量和蒸汽参数不同而异,在11—131大卡/度之内,一般是60—90大卡/ 度。现以一般情况为例,一座总装机容量为300万千瓦的电站,用超临界压力机组将比用亚临界压力机组每年节约18—27万吨标准煤。
又如美国爱迪斯顿电站No1机组,由于热耗差降低到180大卡/ 度,一座300万千瓦的电站,每年可节约燃料55万吨标准煤。

      表1—3 标准亚临界压力机组的燃料消耗量和改用超临界压力机组后可节约的燃料量及其价值

电站装机总容量
(万千瓦)
亚临界压力机组
燃料消耗量
(万吨/ 年)
改用超临界压力机组后的燃料节约量
(万吨/ 年)
不同煤价时电站每年节约的费用(万元)
80元/ 吨 60元/ 吨 50元/ 吨 40元/ 吨
50 116.75 3-4.5 240-360 180-270 150-225 120-180
100 233.5 6-9 480-720 360-540 300-450 240-360
200 467 12-18 960-1440 720-1080 600-900 480-720
300 701 18-27 1440-2160 1080-1620 900-1350 720-1380
400 934 24-36 1920-2880 1440-2160 1200-1800 960-1440

注: 1) 年利用率:80%, 2) 假定标准亚临界压力火力发电设备电站的年供电热效率: 37%

三.基本建设费用的比较 [20],[21],[413],[417].

1.一般情况

就目前达到的水平而言,超临界压力机组的基本建设费用比亚临界压力机组要高一些。由于各国和各公司的具体条件不一样,故究竟高多少也不尽相同。
影响基本建设费用的因素很多,其中主要有:

1)机组单机容量越大,建设费用越低;

2)蒸汽压力越高,建设费用越高;

3)在蒸汽压力相同的情况下,蒸汽温度越高,建设费用越高;

4)两次再热机组比一次再热机组的建设费用高;

5)再热温度和主蒸汽温度相同的机组比再热温度高于主蒸汽温度且汽温逐步上升的机组建设费用低。

 

项目

容量

30万千瓦

60万千瓦

169公斤/厘2
538/538℃
246公斤/厘2
538/538℃
246公斤/厘2
538/538/538℃
169公斤/厘2
538/538℃
246公斤/厘2
538/538℃
246公斤/厘2
538/538/538℃
锅炉 100% 104.5% 106.6% 100% 104.3% 106.6%
汽轮发电机 100% 101.3% 105.9% 100% 99.3% 102.6%
其它 100% 101.5% 103.1% 100% 101.2% 102.7%
意外费用 100% 103.5% 105% 100% 102.7% 108.8%
总比率 100% 102.6% 105% 100% 102.1% 104.5%
增加率 0 2.6% 5% 0 2.1% 4.5%
注:资料摘自美《动力工程》1963。No.3)

 

注:资料摘自美《动力工程》1963。No.3)

项目

亚临界压力机组
169公斤/ 厘2
566/538℃

超临界压力机组
246公斤/ 厘2
538/552/566℃

锅炉

100%

102.5-108.8%

电气发生设备

100%

102.2-102.7%

与利息有关的费用

100%

102.3-105.4%

其它费用

100%

102.4-105.4%

总比率(%)

100%

102.4-105.5%

建设费用增加率(%)

0

2.4-2.5%

注:資料摘自日本超临界压力火力发电研究会

表1—6 25—45万千瓦超临界压力机组和亚临界压力机组每千瓦装机容量建设费用的比较
(1元=123.5円)


项目
亚临界压力机组 超临界压力机组
169公斤/ 厘2
566/538℃
246公斤/ 厘2
538/538℃
246公斤/ 厘2
538/538/538℃
246公斤/ 厘2
538/552/566℃
25
万千瓦
实际值 (元/千瓦) 357.65 361.5 367 372
增加率(%) 0 1 2.6 4
32.5
万千瓦
实际值 (元/千瓦) 351.8 353.5 358.2 363.8
增加率(%) 0 0.8 3.2 3.6
45
万千瓦
实际值 (元/千瓦) 342 343.8 347 352
增加率(%) 0 0.3 1.6 2.9

注: 资料摘自日本关西电力公司

从上述表格中可看出, 超临界压力机组的一次再热机组的建设费用比亚临界压力机组的增加2.1-2.6%。两次再热机组增加4.5-5%。每千瓦装机容量的建设费用,对一次再热机组而言,增加0.3-1%,两次再热机组为1.6-2.6%,而再热汽温逐步增高的机组为2.9-4%。
基本建设费用随机组容量的增大而下降的大致情况如下:


机组容量
30万千瓦 40万千瓦 50万千瓦 60万千瓦
相对造价 1 0.89 0.855 0.825

高参数的超临界压力机组的基本建设费用不在上述推荐值的范围内,有的高达10%以上。原因在于使用了大量的奥氏体不锈钢材料,材料费用高,加工困难,加工费用也高。因此,总的造价提高。
西德的经验表明,锅炉末级过热器的价格随蒸汽温度和材料的不同而异。如:


蒸汽温度(℃)

材质

加工后过热器价格

价格增加倍数

530

13CrMo44

5.5元/公斤

0

610

AN11
X8CrNi1613

18.88元/公斤

3.43

上表的数据说明,当蒸汽温度取一般温度530℃时,过热器材料的单价为5.5元/公斤。如将汽温提高到610℃时,价格将提高到18.88元/公斤,即价格增加了约3.43倍。

2.各基建项目占总建设费用的份额

各种容量超临界压力机组和亚临界压力机组的各基建项目占总建设费用的份额如表1—7所示。不难看出一些大项目费用的变化情况。土地、建设物和构架、电气设备、输变电设备等项变化均不大。采用超临界压力机组变化最大的是锅炉、汽机,其次是杂项电站设备和意外费用。

表1—7 各基建项目占总建设费用份额的比较


容量
(万千瓦)
蒸汽参数 建设
费用
(元/千瓦)

 

总建
设费
用(万元)
土地
%
建筑
物和
构架
%
锅炉
%
汽机
%
电气
设备
%
杂项
电站
设备
%
输变
电设

%
其它
%
意外
费用
%
费用
比率
%
压力
(公斤/厘2
温度
(℃)
30 169 538/538 335 10188 0.57 8.19 44.6 24.06 3.44 12.43 0.9. 1.13 4.68 100
246 538/538 347 10450 0.56 7.98 45.26 23.83 3.35 12.33 0.89 1.1 4.64 103.58
246 538/538/538 355 10698 0.50 7.8 45.26 24.29 3.28 12.2 0.87 1.07 4.62 105.97
40 169 538/538 302.5 12374 0.47 7.11 46.89 24.77 3 11.15 0.97 0.98 4.66 100
246 538/538 310.74 12592 0.46 6.99 47.78 24.15 2.96 11.11 0.95 0.96 4.64 102.72
246 538/538/538 316.77 12884 0.45 6.84 47.85 24.45 2.89 11.01 0.94 0.94 4.63 104.71
50 169 538/538 298 14925 0.39 6.86 46.78 25.86 3.05 10.52 0.95 0.84 4.75 100
246 538/538 303 15158 0.38 6.79 47.46 25.3 3 10.53 0.94 0.83 4.77 101.67
246 538/538/538 310.7 15537 0.375 7.1 47.84 25.45 2.93 10.4 0.92 0.81 4.2 104.26
60 169 538/538 278 16921 0.344 6.52 47.76 25.8 2.85 10.2 1.01 1.01 4.606 100
246 538/538 287 17286 0.34 6.39 48.8 25.1 2.8 10.08 0.99 0.8 4.7 103.23
246 538/538/538 292 17638 0.33 6.26 48.89 25.35 2.74 10.04 0.97 0.78 4.64 105.03

注:资料来源:美国燃烧工程公司

3.增加建设费用的具体分配例

增加的基本建设费用以及在各基建项目中的分配随容量和蒸汽参数的不同而异。西德汉堡电力公司提供了各种蒸汽参数的20万千瓦超临界压力机组的具体分配例(表1—8)。超临界和亚临界压力机组相比较,除主要引起锅炉、汽机费用变化外,还会影响到主蒸汽管、给水加热器、给水泵、运煤和除灰设备、计测和火焰监视设备、冷却水设备、开关房和为保证供电出力稳定而增加设备的费用变化。但影响的程度各不相同。

表1—8 20万千瓦超临界压力机组基本建设费用增加率和具体分配例(%)


蒸汽参数
            分配份额(%) 和亚临界压力
机组相比的增
加费用 %
压力
公斤/厘
2
温度
锅炉 汽机 蒸汽
给水加
热器
给水
运煤和
除灰
计测和火
焰监视
冷却水
设备
开关
稳定
负荷
250 540/540 59.99 7.03 -1.08 14.05 4.87 -1.08 0 0 1.63 14.59 2.5
250 540/540/540 56.9 21.4 5.96 7.05 2.44 -1.62 4.7 -1.08 0.562 3.79 4.1
250 525/535/565 26.7 40.38 9.18 10.85 3.76 -2.57 7.09 -1.97 0.83 5.84 2.7
250 565/565/565 48.8 13.46 23.96 10.175 0.985 -0.985 1.86 -0.44 0.22 2.01 10.27
300 540/540/540 41 14.23 12 20.5 3.14 -1.66 3.19 -0.74 0.92 5.27 6.08
300 525/535/565 25.6 37.45 11.49 3.64 6.3 -2.97 6.85 -1.48 1.85 12.37 3
300 565/565/565 44.18 13.49 23.56 12.17 1.86 -1.09 1.86 -0.44 0.55 3.84 10.25
300 600/565/565 50.92 16.05 19.6 8.8 1.31 -0.85 1.31 -0.3 0.38 2.78 14.5

注:资料来源:西德汉堡电力公司
从表1—8可得出:

(1)实用参数一次再热的超临界压力机组(250公斤/厘2,540/540℃)增加的基本建设费用最少。在增加的费用中锅炉和给水加热器占的费用较多,其次是汽机和给水泵。其主蒸汽管费用比亚临界压力机组低。

(2)两次再热机组(250公斤/厘2,540/540/540℃)的总投资费用增加。锅炉占的份额稍有下降,汽机费用增加,其次是给水加热器、、蒸汽管和给水泵。

(3)主蒸汽温度较低,再热汽温逐步增高的机组(250公斤/厘2,525/535/565℃),其总建设投资费用仅比一次再热机组稍高。在基建项目费用分配比例中,汽机超过了锅炉,其次是给水加热器、蒸汽管、计测和火焰监视设备。

(4)蒸汽温度稍高的两次再热机组(250公斤/厘2,565/565/565℃),由于奥氏体钢用量骤增,总基本建设费用增加量超过10%。费用分配比例中,主蒸汽管的分额超过汽机占第二位。

4.各种容量超临界和亚临界压力火力发电设备建设费用的逐项比较

表1—9各种容量超临界和亚临界压力火力发电设备建设费用的逐项比较(表1—9)


容量
万千
压力 温度 °C



锅炉

汽机











?电站
建设
总费
每千瓦装
机容量的
投资
元/ 千瓦


%
增加
的建设
费用
与建设
利息有
关费用
增加建
设费用
的比率
原始
资料
来源






%






%
 

 

20


 

180 540/540 41 590 3210 0 100 1730 0 100  

 

247.8

896  

 

64.8

 

 

80

340 7200  360 100 0   0  

 

西德汉
堡电力
公司

250 540/540 41 590 3299.9 89.87 102.8 1741 10.53 100.6 923.5 362 7349.8  367.4 102.5 149.79   2.5
250 525/535/565 41 590 3261.82 51.82 101.6 1813 83.4 104.8 943.5 352 7394.3 369.7 102.7 194.03   2.7
250 540/540/540 41 590 3380 170 105.3 1794 63.97 103.7 949 352 7498.7 374.93 104.1 298.74   4.1
250 565/565/565 41 590 3571.1 361.1 111.2 1830 99.6 105.8 1160 355 7940 397 110.3 740.03   10.27
300 540/540/540 41 590 3389.8 179.76 105.6 1792 62.35 103.6 1160 373 7638.1 381.8 106.1 438.09   6.08
300 525/535/565 41 590 3265.89 55.89 101.7 1812 81.87 104.7 964 353 7418.4 370.92 103 218.42   3
300 565/565/565 41 590 3536.3 326.6

110.2

1830 99.6 105.8 1180 369 7938.5 396.92 110.3 738.46   10.25
300 600/565/565 41 590 3744.4 534.4   1898 168.4 109.7 1213 370 8249.4 412.46 114.5 1049.4   14.5
 

30

169 538/538 58.3 834 4545 0 100 2451 0 100 350.6 1266  

93

 

115

469 10185 335 100 0   0 美国燃烧
工程公司
246 538/538 58.3 834 4730 185 104 2490 39 101.6 350.6 1287 487 10450 347 103.6 262   3.58
246 538/538/538 58.3 834 4842 297 106.5 2599 148 106 351 1305 494 10698 355 106 510   5.97
容量
万千
压力 温度 °C



 

锅炉

汽机











电站
建设
总费
每千瓦装
机容量的
投资
元/ 千瓦


%
增加
的建设
费用
与建设
利息有
关费用
增加建
设费用
的比率
原始
资料
来源






%






%
 

40

169 538/538 58.3 880.97 5083 0 100 3066 0 100  

372.4

1381  

1206

 

121.4

 

573 12374 302.5 100 0   0  

美国燃烧
工程公司

246 538/538 58.3 880.97 6016 213 103.7 3040 -25.6 99.16 1399 585 12592 310.74 102.7 218   2.72
246 538/538/538 58.3 880.97 6165 262 106.2 3151 84.6 102.8 1419 598 12884 316.77 104.7 510   4.7
169 566/538 323.9 996?? 449.4 5506 0 100 4445 0 100 475.3   161.9   13470 336.76 100     0 日本超临
界压力研
究会
246 538/522/566 323.9 1049.4 440 5645
-5592
139
186
102.5
108.8
4543
4567
97.2
121.7
    468.6
-501
  161.9   13780
-14208
344.63
-355.22
102.3
-105.5
   
  1.  
 

50

169 538/538 58.3 1023.4 6983 0 100 3859 0 100  

455.9

0  

142.5

 

126.3

?702 ?14925 298 100 0 1113 0  

美国燃烧
工程公司

246 538/538 58.3 1030.7 7194 211 103 3835 -24.3 99.37 1596 ?716 ?15158 303 101.7 233 1138.4
-1173
1.67
246 538/538/538 58.3 1104.4 7434 451 106,4 3955 94.3 102.5 1615 ?724 ?15537 310.7 104.3 612   4.26
 

60

169 538/538 58.3 1104 8083 0 100 4368 0 100  

483

1726  

172

 

138

?789 ?16921 278 100 0   0
246 538/538 58.3 1104 8437 354 104.4 4339 -29 99.33 1743 ?811 ?17286 287 103.2 365   3.24
246 538/538/538 58.3 1104 8622 539 106.7 4472 104 102.4 1772 ?815 ?17636 292 105 715   5.04

四 发电成本的比较[20],[21],[416],[413]。

发电成本随燃料价格、可用率、折旧年限、固定资产回收率、机组容量和蒸汽参数等因素而变化,由于具体国家、地区、公司的条件不一样、发电成本也不一致,但总的趨势或目前多数人的观点是认为采用超临界压力机组可以降低发电成本。
从表1—10看出超临界压力机组和亚临界压力机组的发电成本实际上相差无几。这份计算资料反映了美国发展超临界压力机组初期的技术水平。当时的机组多为直流炉和UP直流炉。这种超临界压力机组的调峰性能欠隹,因次低负荷运行时发电成本偏高。
图1—10 两种机组发电成本比较 (按1美元=1.92元人民币换算)

燃料价格(元/吨标煤) 可用率
(%)
容量(万千瓦) 30 60
蒸汽
参数
温度(℃) 538/538 538/538 538/538/538 538/538 538/538 538/538/538
压力公斤/厘2 169 246 246 169 246 246
75 80     8.16 8.25 8.26 7.46 7.5 7.49
70     7.98 9.84 8.95 8.05 8.1 8.08
60     10.75 9.86 9.9 8.82 8.9 8.86
50     10.97 11.3 11.2 9.9 9.98 9.98
94 80     9.04 9.1 9.1 8.35 8.36 8.33
70     9.17 9.8 9.81 8.93 8.95 8.83
60     10.6 10.72 10.74 9.7 9.75 9.7
50     11.83 12 12.15 10.75 10.84 10.82
114 80     9.92 10 9.95 9.22 9.22 9.16
70     10.06 10.67 10.67 9.8 9.81 9.75
60     11.5 11.6 11.61 10.58 10.6 10.56
50     12.7 12.9 12.91 11.63 11.7 11.64
135 80     9.66 10.96 10.82 10.11 10.09 10
70     11.3 11.55 11.5 10.68 10.68 10.6
60     12.4 12.48 12.45 11.45 11.46 11.42
50     13.15 13.78 13.8 12.53 12.58 12.53
计算成本的前提条件
  1. 电站寿命30年
  2. 平均固定资产回收率12.4%
  3. 满负荷时的运行和维修费用接0.00065元/千瓦计算

图1—2是日本超临界压力火力发电研究会所得出的有关比较结果。在计算中将资产费、直接费和间接费总和作为固定资产费考虑。
从图—2 看出,246公斤/厘2,538/552/566℃的超临界压力机组的发电成本在绝大多数情况下均比169公斤/厘2,566/538℃的亚临界压力机组低一些。低多少又与建设费用增加量大小有关系。当超临界压力机组的建设费用比亚临界压力机组提商2.4%时,在相同可用率的情况下,超临界压力机组的发电成本便宜0.023—0.037分/度。当建设费用高5.5%时,在机组可用率高的情况下,采用超临界压力机组依然是有利的。
由于年利用小时的不同,将引超个供电热效率的变化。年利用率在这里统一按90、80和70考虑故实际的电站供电热资质率应分别乗以0.98、0.97和0.96。
图1—3是日本关西电力公司对超临界和亚临界压力机组发电成本的比较结果。在年利用率低到50%时,采用超临界压力机组发电依然比用亚临界压力机组有利。当然机组容量越大,发电成本的差距便越大,采用超临界压力机组也越有利。
超临界压力机组是否采用两次再热,再热温度是一样好或者逐渐升高好,得视具体情况而定。
如图1—3所示,45万千瓦,在利用率高时,以采用538/552/566℃这种逐渐升温的再热机组发电成本最低。而当利用率较低时,则以采用538/538/53℃8这种两次再热的方式较有利。
图1—4是美国燃烧工程公司的计算结果,假设投资回收率为12.4%,运行维修费为0.088分/度,燃料价格为28.4元/吨标煤,年利用率为70和80%。

图1—2 日本超临压力火力发电研究会计算出的发电成本

表1—11 超临界压力机组(246公斤/厘2,538/552/566℃)的发电成本和亚临界压力机组的差额



燃料价格
 

70

 

80

 

90

43.2 元/ 吨标煤 增0.004-减0.023 减0.0008-0.024 减0.0048-0.042
39.75元/ 吨标煤 增0.0008-减0.026 减0.0048-0.0275 减0.0089-0.029
36.8元/ 吨标煤 减0.024-0.029 减0.0081-0.031 减0.012-0.032
34 元/ 吨标煤 减0.0064-0.033 减0.011-0.035 减0.015-0.037

注:1)原始资料来源:日本超临界压力火力发电研究会 ; 2)表中右侧的数据表示建设费用增加2.4%时的值,
表中左侧的数据表示建设费用增加5.5%时的值。
发电成本随机组容量、年利用率等因素而变化。从图中得知,两种机组的发电成本相差不大。但超临界两次再热机组的发电成本要低一些。该公司认为,超临界压力机组由于热耗低、发电成本相对便宜。实际上其年利用率比亚临界压力机组高。

图1—3 日本关西电力公司对两种机组发电成本的比较结果

图1—4 超临界压力机组和亚临界压力机组发电成本的比较

五 经济比较的结论

采用超临界压力火力发电设备可以节约燃料。但在另一方面,因为目前耐热材料价格高昂,故超临界压力机组设备的建设费用稍高一些。并且,蒸汽参数选择得越高,则建设费用也越高。燃料费用减少量和建设费用增加量之间究竟谁更合算,应通过对具体情况的详细比较,才能对经济性的好坏作出正确的判定。
例如一座300万千瓦(50万千瓦x6)的发电站,当采用246公斤/厘2,538/552/566℃参数的超临界压力机组时,和同容量的亚临界压力机组电站相比,每年可节约18—27万吨标准煤。若价格按60元/ 吨标煤计算,则此项每年可节约1080—1620万元人民币。
根据日本超临界压力火力发电研究会的资料,当燃料单价为60分(日币)/103大卡时,每年可节约燃料费用7.5—11.3亿円。与此相应,每千瓦装机容量需增加1000円投资,每年增加投资回收费用4.5亿円(按投资回收率15%考虑)。尽管如此,每年尚可节约资金3—6.3亿円。(在年利用率为80%时,发电成本降低1.4—3.2分(日币)/ 度)。
蒸汽参数越高的超临界压力机组,尽管热耗降低得较多,但投资费用也增加得较多。
考虑问题时,应力求作到让节约燃料的费用多到足以抵消建设费用的增加。为作到这一点,在选用蒸汽参数超过246公斤/厘2,538℃级的高参数超临界压力机组时,必须加强对随之而来的各种技术问题的研究工作。
中国如发展超临界压力机组可以分两步来走,先发展便宜的且技术问题较少的机组,如246公斤/厘2,538/538/538℃或者说38/552/566℃的设备。取得足夠的经验后,再来发展高参数的超临界压力机组。