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超临界机组和亚临界机组的分析比较 武汉大学 朱全利 随着我国电力工业的迅速发展，越来越多的高参数大容量机组陆续投产。从发展趋势看，今后600MW及以上等级的机组将成为大电网的主力机组。这样，在机组的选型上就面临采用超临界参数还是亚临界参数的抉择。对于亚临界机组，我们已经积累了运行、维护、检修等方面的经验，但对于超临界机组我们还知之不多，因此有一种生疏感。本文就已掌握的有关资料介绍一下超临界机组的情况，并对两种参数的机组作一粗略比较。 1 国外超临界机组发展概况 目前世界上将近2/3的电能由火电站提供，因此提高其经济性就成为迫切的问题。提高经济性的主要方法有：提高蒸汽参数；用多次再热和余热来增加蒸汽循环效率；降低排烟温度；通过提高应力来强化受热面和扩大单机容量等。 提高蒸汽参数已成为大机组发展的一种趋势。 美国在1957年投入第一台125MW超临界机组，到60年代中期超临界机组的投入量就达到了同期总投入量的50%。同时容量迅速增长，1968年投入第一台1 300MW超临界机组。现在，美国已有159台超临界机组投产。大多数超临界机组的额定容量为500~800MW。与相同容量的汽包炉机组相比，超临界机组的安装时间大约要早6~8年。但美国从70年代开始，超临界机组订购台数急剧下降，1978年以后除原有的机组外就没有新订货的超临界机组。其主要原因是核电站担负起了发电成本很低的基本负荷，而烧矿物燃料的机组则带调峰负荷。美国电力部门选择汽包炉机组担负调峰负荷，是因为美国缺乏超临界机组调峰运行的经验。而日本和欧洲情况则有所不同。 苏联在1963年投入第一台300MW超临界机组，其热耗率比超高压的200MW机组降低5.2%。这促使苏联决定对300MW以上火电机组均采用超临界参数。 日本的第一台直流炉建于1967年，而且前日本所有烧矿物燃料的新电厂都安装超临界机组。今后全部计划投产的燃煤机组都将是超临界机组。 超临界蒸汽压力的应用始于20年代初，但在欧洲直流炉设计采用较低压力的方案，这是由于它与汽包式炉相比投资较低。1950年西德就有50多台亚临界直流炉投入运行。此后因解决了高温耐腐蚀材料，超临界机组就应运而生。 2 美国的超临界机组 美国是广泛使用超临界机组的国家之一。剖析美国超临界机组的情况具有一定的代表性。 现在在美国89个电厂中有159台超临界机组（最早投运的 Philo电厂6号机组已退役），占美国大型电厂的15%。其中70%以上的超临界机组是按燃料设计的，65%是正压炉膛，而且25%是二次中间再热式。额定容量为500~800MW的机组占大多数。其基本情况见表1。 3 热耗率 3.1 超临界机组具有预期的低热耗率 超临界机组的原始生命力就在于它们有较低的热耗率。预期的超临界循环的热耗率增益见表2。典型机组经济效益见表3。 同时，美国电力研究院调查表明，有近一半电厂反映它们的超临界机组热耗率较低，在其系统中往往占第1或第2位。而且，另一个重要指标是，在美国热耗率最低机组一览表中，除一年外，其它年度超临界机组均占首位，并且从1971年以后一直占据前5位，因此可以说，超临界机组具有计算所预期的低热耗率。 3.2 运行热耗率 表1 美国超临界机组一览表 项 目 机组数（台） 占总计的百分数% 额 定 容 量 300以下 1 1 300~499 32 20 500~599 43 27 600~799 60 38 800~以上 23 14 （MW） 总计 159 100 汽温 主汽 566℃ 再热汽 4 18 3 11 燃 煤 料 油和燃汽 116 43 73 27 炉 微正压 型 循环通风 104 14 65 9 再热 一次 次数 二次 134 25 84 16 表2 预期的超临界循环的热耗率增益 循环参数 热耗率增益（%） 16.5Mpa/538/538℃ (2400磅·英寸-2/1000/1000F) 作基本 24.13Mpa/538/538℃ (3500磅·英寸-2/1000/1000F) 2.5 24.13Mpa/538/552/566℃ (3500磅·英寸-2/1000/1025/1050F) 5 31.07Mpa/538/552/566℃ (4500磅·英寸-2/1000/11025/1050F) 8* 注：*包括其它节能装置在内的潜在增益。 表3 750MW燃煤机组典型热耗率改善状况和节约的燃料费 循环参数 电站净耗率 变化率（%） 年节约燃料费（美元） 超过电站寿命的增资值（美元）