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標題: 無損檢測可能涉及到的知識——700℃超超臨界燃煤發電機組 [打印本頁]
作者: 強天鵬 時間: 2010-10-22 21:31
標題: 無損檢測可能涉及到的知識——700℃超超臨界燃煤發電機組
本帖最后由 強天鵬 于 2010-10-22 21:59 編輯
據統計，目前全世界已投入運行的超臨界及以上參數的發電機組大約有600余臺，其中美國約有170臺，日本和歐洲各約60臺，俄羅斯及原東歐國家280余臺。
未來發展方向是進一步提高溫度和壓力，制造700℃超超臨界機組，目前歐盟、日本和美國等在此領域處于領先地位。
一、概念
燃煤發電機組是將煤燃燒產生的熱能通過發電動力裝置（電廠鍋爐、汽輪機和發電機及其輔助裝置等）轉換成電能。燃煤發電機組主要由燃燒系統（以鍋爐為核心）、汽水系統（主要由各類泵、給水加熱器、凝汽器、管道、水冷壁等組成）、發電系統（汽輪機、汽輪發電機）和控制系統等組成。燃燒系統和汽水系統產生高溫高壓蒸汽，發電系統實現由熱能、機械能到電能的轉變，控制系統保證各系統安全、合理、經濟運行。
燃煤發電機組運行過程中，鍋爐內工質都是水，水的臨界點壓力為22.12MPa，溫度374.15℃；在這個壓力和溫度時，水和蒸汽的密度是相同的，就叫水的臨界點。超臨界機組是指主蒸汽壓力大于水的臨界壓力22.12 MPa的機組，而亞臨界機組是指主蒸汽壓力低于這個臨界壓力的機組，通常出口壓力在15.7～19.6 MPa。習慣上，又將超臨界機組分為兩個類型：一是常規超臨界燃煤發電機組，其主蒸汽壓力一般為24兆帕左右，主蒸汽和再熱蒸汽溫度為566～593℃；二是超超臨界燃煤發電機組，其主蒸汽壓力為25～35 MPa及以上，主蒸汽和再熱蒸汽溫度一般600℃以上，700℃超超臨界燃煤發電機組是超超臨界發電技術發展前沿。在超臨界與超超臨界狀態，水由液態直接成為汽態，即由濕蒸汽直接成為過熱蒸汽、飽和蒸汽，熱效率較高，因此，超超臨界機組具有煤耗低、環保性能好和技術含量高的特點，且溫度越高，熱效率越高，煤耗越少。例如，與600℃超超臨界發電技術相比，700℃超超臨界燃煤發電技術的供電效率將提高至50%，每千瓦時煤耗可再降低近70克，二氧化碳排放減少14%。
不同參數燃煤發電機組的熱效率和煤耗
參數名稱
| 蒸汽溫度（℃）
| 蒸汽壓力（MPa）
| 熱效率（%）
| 煤耗（g/kWh）
|
中溫中壓
| 435
| 35
| 24
| 480
|
高溫高壓
| 500
| 90
| 33
| 390
|
超高壓
| 535
| 13
| 35
| 360
|
亞臨界
| 545
| 17
| 38
| 324
|
超臨界
| 566
| 24
| 41
| 300
|
超超臨界
| 600
| 27
| 43
| 284
|
700℃超超臨界
| 700
| 35
| 46以上
| 210
|
二、700℃超超臨界燃煤發電技術發展情況 1.發展方向。我國自1993年開始研究超超臨界發電技術，目前經歷了17年的發展歷程，成功開發了600℃和625℃兩個溫度等級的先進鐵素體材料。與超臨界相比，超超臨界發電技術的熱效率提高了2%，每千瓦時煤耗降低了16克。由于先進鐵素體材料性能的限制，超超臨界燃煤發電技術只是潔凈燃煤發電技術發展的初級階段，尚不能達到與IGCC競爭的目標。因此，以奧氏體及鎳合金材料為基礎的700℃超超臨界燃煤發電技術是潔凈燃煤發電技術和裝備的根本出路。
2.所用材料。按照參數和材料劃分，燃煤發電技術和產品百年發展可劃分為三個里程碑：①常規鐵素體材料經歷了近百年的發展歷程，達到超臨界參數——壓力24.2MPa，溫度566℃；② 1993年以先進鐵素體材料為基礎的潔凈燃煤技術發展起來，被視為600℃超超臨界的發展階段；③今后將迎來潔凈燃煤發電技術發展最為關鍵的第三階段，即奧氏體及鎳合金材料為基礎的700℃超超臨界燃煤發電設備的產業化，起步參數壓力≥35MPa，溫度≥700℃。
各類別燃煤發電技術指標
發電技術
| 超臨界
| 超超臨界
| 700℃超超臨界
|
汽輪機材料
| 常規鐵素體鋼
| 先進鐵素體鋼 9%～10%Cr
| 奧氏體及鎳合金材料
|
鍋爐材料
| 9%～18%Cr
| 18%～25%Cr
|
參數
| 24.2MPa
| 25～30MPa
| ≥35 MPa ≥700℃/720℃
|
降低熱耗和CO2排放
| 基準
| 1.8%～4.2%
| ≥10%
|
電廠熱效率
| 41%
| 43%
| 46%以上
|
經濟效益（元）
| 基準
| 1.6～3.8億
| 9～13.5億
|
3.參數選擇。700℃超超臨界燃煤發電機組三個國際研發計劃中，設定的最低起步參數為壓力≥35 MPa，溫度≥700℃/720℃。以歐盟AD700的17年計劃為例，其發展目標為37.5MPa/705℃/700℃,西門子樣板示范機組的參數為35 MPa/700℃/720℃；日本2008年開始的九年發展700℃超超臨界計劃中確定2016年完成35MPa/700℃/720℃/720℃產品的設計，2020年達到750℃，及進一步800℃的目標；美國AD760計劃確定的起步參數更高，為37.9MPa/732℃/760℃。
我國確定的起步壓力參數為35～37.5 MPa，溫度為700℃/720℃。
4.機組容量。由于汽缸排氣能力等因素，700℃超超臨界機組的單機容量將受到限制。例如，日本確立的機組容量為650MW，歐洲超臨界機組采用單軸承支撐，可采用更多汽缸，機組的容量在400～1000MW。
5.技術難點。燃煤電廠蒸汽參數達到700℃需要解決一系列的技術問題：高溫材料的研發及長期使用的性能；大口徑高溫材料管道的制造及加工工藝；高溫材料大型鑄、鍛件的制造工藝；鍋爐、汽輪機設計、制造技術；高溫部件焊接材料研發及焊接工藝；高溫材料的檢驗技術；機組初參數選擇、系統集成設計及減少高溫管道用量的緊湊型布置設計。（未完待續）
來源： 國家重大技術裝備網 提供：國家能源局 有刪節
作者: kxw816 時間: 2010-12-16 09:05
支持一下。
作者: 大俠 時間: 2012-1-19 11:26
{:soso_e179:}
作者: 嘎詠峰 時間: 2012-2-28 08:50
恩等待{:soso_e101:}
作者: NDT無損檢測 時間: 2012-2-28 09:23
{:soso_e163:}
作者: liuhonghui 時間: 2012-3-9 08:34
本帖最后由 liuhonghui 于 2012-3-9 08:42 編輯
1、近日，國家能源局局長劉鐵男督促有關各方“盡快實現700攝氏度超超臨界發電技術產業化”。
2、 劉鐵男稱“關系國家能源安全” 業內稱主要發展瓶頸在材料
3、專家稱，“700度需要采用超級鎳基合金。這種材料不能稱為合金鋼，因為其中的主要成分不是鐵，而是鎳。在該技術條件下，溫度是對材料最大的考驗。比如說合金鋼，在高溫狀態下，其強度將大幅下降，溫度繼續上升甚至會崩潰。此外，隨著時間的推移，在高溫高壓下，材料還會出現蠕變，變形越來越厲害，直至失效。”
4、據一位熟知發電設備領域的相關人士稱，國外某一流電力設備制造商曾經嘗試過用超級鎳基合金造了兩個缸，但是報廢了，這說明其也未能掌握這種材料的屬性。另外焊接也是考驗?！皻W洲本來計劃2011年在德國開始建設一個55萬千瓦采用700度超超臨界發電技術的電廠，但是去年宣布因為材料和造價問題無法解決，不得不推遲3年。”
一位不愿具名的電力從業人員稱，目前700度超級鎳基合金的大口徑、厚管壁的制造和焊接工藝不過關。另外，價格奇貴，每噸單價是600度超超臨界合金材料的9倍。鎳是稀有金屬，一個百萬千瓦級別的發電機組在使用特殊合金上得需要成百上千噸，如果大規模工業化生產，這可能會形成資源瓶頸問題。
5、一位資深電力專家稱，700攝氏度超超臨界的關鍵材料，目前主流的是超級鎳基合金，從1998年開始，歐洲對于這種超級鎳基合金便已進行了超過10萬小時的仿真實驗，而中國才剛剛起步，因此從時間上看是任重道遠。
6、 中投顧問冶金行業研究員安海軒指出，目前中國并不具備對于即將研發的700度超超臨界火電機組所需用到的超級鎳基合金的制造能力，還處于探索研發階段。
據一位冶金業人士稱，“中國的冶金行業非常不值得驕傲?！眱H以圓珠筆為例，科技部部長萬鋼在今年兩會結束時曾表示，中國每年生產380億支圓珠筆，是全球第一大圓珠筆生產大國，但中國的“筆尖珠芯近90%來自進口?！?br />
一個號稱能夠生產龍芯的國家，為了一個圓珠筆芯，居然得讓科技部啟動“制筆行業關鍵材料及制備技術研發與產業化”國家科技支撐計劃重點項目。
7、“雖然中國在超超臨界機組取得了舉世矚目的發展，但關鍵零部件和原材料主要依靠進口，對新型耐高溫材料的加工工藝性能和應用性能還沒完全掌握，600度等級新型耐熱鋼尚未實現國產化，主要還處于研發試驗階段。”
上述國外咨詢機構的能源電力部門咨詢經理稱，“別說管道材料了，就連變壓器里面好點的硅鋼片中國都要進口?！币晃浑娏θ耸恳蚕蛟鐖笥浾弑硎?，這次能源局開會去的都是電力界的，思路是倒置的。
7、或許意味著，中國的700攝氏度超超臨界燃煤技術可能會走中國特色的高鐵道路——雖然不少設備、材料需要進口，但這依舊是擁有自主知識產權的產品。
作者: liuhonghui 時間: 2012-3-9 08:46
關鍵技術：
1、冶金
2、焊接
鎳基合金奧氏體粗大晶粒超聲檢測，相控陣可實現分區掃查
作者: liuhonghui 時間: 2012-3-9 08:51
關鍵技術：
1、冶金
2、焊接
3，奧氏體超聲檢測，相控陣自動化分區掃查
作者: ndt666 時間: 2024-1-23 11:42
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