1、超临界和超超临界的概念火电厂超超临界机组和超临界机组指的是锅炉内工质的压力。锅炉内的工质都是水，水的临界压力是:22.115MPa 和 347.15 ；在这个压力和温度时，水和蒸汽的密度是相同的，就叫水的临界点，炉内工质压力低于这个压力就叫亚临界锅炉，大于这个压力就是超临界锅炉，炉内蒸汽温度不低于 593或蒸汽压力不低于 31 MPa被称为超超临界。超临界、超超临界火电机组具有显著的节能和改善环境的效果，超超临界机组与超临界机组相比，热效率要提高 1.2%，一年就可节约 6000吨优质煤。未来火电建设将主要是发展高效率高参数的超临界（SC）和超超临界（USC）火电机组，它们在发达国家已得到广泛
2、的研究和应用。*汽轮机发电的理论基础是蒸汽的朗肯循环，按朗肯循环理论，蒸汽的初参数（即蒸汽的压力与温度）愈高，循环效率就愈高。目前蒸汽压力已超过临界压力（大于 222MPa） ，即所谓的超临界机组。进一步提高超临界机组的效率，主要从提高初参数上做文章，主要受金属材料在高温下性能是否稳定的限制，目前超临界机组初温可达 538576。新设计的机组目标在近 600附近，其供电煤耗已降至 280-300 gkWh。另外在汽轮机制造方面，从增加末级叶片的环形排汽面积，采用减少二次流损失的叶栅，减少汽轮机内部漏汽损失等方面也在不断发展。众所周知，在标准大气压下，水一旦升高到 100摄氏度，就会达到沸点并从
3、液态变为气态。然而，在火力发电机组的锅炉中，水由液态变为气态的温度远高于 100摄氏度，压强也随温度升高同步增加。当温度达到 347摄氏度时，压强达到 220个标准大气压（22mpa兆帕） ，在这个压力和温度时，水和蒸汽的密度是相同的，就叫水的临界点。温度低于这个数值称作亚临界，高于这个数值称作超临界；温度超过 580摄氏度（此时压强为 270个标准大气压）则称为超超临界。在超临界机组中，蒸汽从湿蒸汽直接成为过热蒸汽、饱和蒸汽，热效率也会大大提高。一般超临界机组的热效率，比亚临界机组的高 23，超超临界机组的热效率又比超临界机组要高出 4左右。换言之，同等质量的煤，亚临界发动机组发 1度电，要
4、耗煤 370克至 400克，超临界耗 310克，而超超临界只耗 280克。以 2007年 11月全部建成投产的华能玉环电厂四 台 100万千瓦超超临界机组为例，热效率超过 45，供电煤耗只有 283.2克/千瓦时，比 2006年全国平均供电煤耗要低 22.6。 因而超临界技术是提高火力发电机组最为有效的技术。同时，我国水资源匮乏，特别是煤炭主产区位于北方干旱缺水地区，煤质适于就地发电，在这些地区建立大型空冷电站是不二的选择，超临界空冷火电机组则是最完美的资源节约组合。正因为如此， “九五”末期国家组织了重大技术装备研制项目60 万千瓦超临界和空冷火电机组成套设备研制 。600MW 超临界火电机
5、组成套设备研制依托华能河南沁北电厂一期，直到 2000年才落实；而空冷火电机组成套设备研制为结合大同第二发电厂，但没有落实，最终采用 gea 空冷设备。我国首台 600MW国产超临界火电机组华能沁北电厂 2600mw机组于 2004-12-13通过试运行。我国首台超临界直接空冷机组华能上安电厂三期 2600MW机组（gea 空冷岛）2008-06-03 投入运行。由哈空调供货的我国首台国产 300MW级双排管直接空冷机组华能北方联合电力乌拉山电厂三期 2300MW机组 2006-07-25投入商业运营，国家首台双排管直接空冷国产化示范项目中电投通辽三期 1600MW机组2007-10建成（08
6、-06-18 并网） ，我国首台国产 600MW亚临界单排管直接空冷机组华能铜川电厂一期 2600MW机组 2007-11-08试运行，我国首台国产 600MW级超临界单排管直接空冷机组华电蒲城电厂三期 266万千机组计划 2008-07-10投入运行。超超临界机组也称为高参数超临界机组，是当今世界最先进的火电技术。目前世界上超超临界机组的最高热效率已达 47%，最大的单机容量为 1300mw。根据国家发改委要求，今后 60万千瓦以上燃煤机组，都必须达到超超临界机组的能耗指标。开发超超临界技术 2002年被列为国家重大项目攻关计划，年被列入国家重大技术装备研制计划，并将华能玉环电厂 4台海水淡
7、化和华电邹县电厂四期 2台超超临界机组作为设备国产化依托工程。超临界和超超临界燃煤发电机组由于在高温高压的条件下运行，所以对设备的性能和质量提出了比亚临界机组更高的要求，因而工程造价也会相应提高。设备的性能和质量的提高则有赖于新材料的使用和设计工艺技术的改进和创新。已经投产的机组表明，通过引进技术，我国国内设计院所和主机设备生产商已经能够独立提供符合百万千瓦级超超临界水冷机组要求的产品。根据国家发改委要求，今后 60万千瓦以上燃煤机组，都必须达到超超临界机组的能耗指标。随着煤炭价格提高，超临界和超超临界燃煤发电机组不仅技术可行，环保优势明显，而且经济效益优势开始显现。几年来，我国超临界和超超临
8、界燃煤发电机组得到超常规发展。目前我国拟在建 30万千瓦级机组多为亚临界热电联产或煤矸石综合利用机组，少数拟建机组为超临界机组；拟在建 60万千瓦级机组为超临界机组或超超临界机组；拟建 100万千瓦级机组则均为超超临界机组。这就意味着我国的火力发电技术已经进入了超临界和超超临界时代。目前服役的 100万千瓦超超临界机组有 10台，其中华能玉环电厂分别于 2006-11-28，2006-12-30，2007-11-11，2007-11-24 投产；华电邹县电厂四期分别于 2006-12-04，2007-07-05 投产；国电江苏泰州电厂分别于 2007-11-04，2008-03-31 投产；国
9、电上海外高桥第三发电厂分别于 2008-03-26，2008-06-07投产。目前服役的 60万千瓦超超临界机组有 6台，其中国内首台华能营口电厂二期 2台分别于 2007-08-01和 2007-10-14投产，中电投上海电力江苏阚山一期 2台分别于 2007-10-22和 2008-01-23试运行。华电芜湖电厂 1台 2008-05-29投产，国电铜陵电厂 1台 2008-06-19投产。经国家发改委核准的在建超超临界火电机组如下：60 万千瓦级有，华电芜湖电厂，华电上海望亭电厂和国电铜陵电厂各 1台，大唐禹州电厂二期，深能源河源电厂各 2台；100 万千瓦级有，国电浙江北仑电厂三期，国
10、华宁海电厂二期，国华辽宁绥中电厂二期，华能广东海门电厂，国投天津北疆电厂，中电投河南平顶山第二电厂各 2台，即将投产的皖能铜陵电厂六期和华电芜湖电厂各 1台。但是无论是超临界还是超超临界水冷机组，他们在节约煤炭资源提高效率的同时并不能够节约水资源，即使汽轮机和汽轮发电机采用空冷形式也无明显效果。于是建设超临界特别是超超临界燃煤空冷机组便提到议事日程。2008-06-03投入运行的超临界直接空冷机组华能上安电厂三期 2600mw机组（gea 空冷岛）和计划 2008-07-10投入运行的由哈空调供货的我国 600mw级超临界单排管直接空冷机组华电蒲城电厂三期机组表明，现有空冷技术可以成功应用于
11、600mw级超临界空冷机组。现有空冷技术在 600mw级超临界空冷机组的成功应用，激发了人们对 60万千瓦级和百万千瓦级超超临界空冷机组的向往。60万千瓦级和百万千瓦级超超临界空冷机组尚无建设的先例，它对主机的要求与同级别水冷相同，而对空冷设备的要求则比 60万千瓦级亚临界和超临界机组明显提高。据有关专家分析，超超临界空冷机组宜采用单排管直接空冷器。尽管有许多技术上的问题需要解决，但百万千瓦级超超临界机组空冷技术的解决已无重大障碍。*煤炭是我国主要的能源资源，在一次能源中所占比例超过 70%，为世界上比例最高者。仅 2005年，我国煤炭消费就超过 21亿吨。笔者从日前召开的第二届中国国际脱硫脱
12、硝技术与设备展览会暨技术研讨会上了解到，在我国消费的煤炭中，70%以上是以燃烧方式消耗的，其中火力发电厂是主力军，这造成我国酸雨和二氧化硫污染十分严重。到 2010年，我国的火电机组总容量将超过 4亿千瓦，届时，煤炭仍将是我国的主要能源资源。不过，煤电的发展始终面临着煤炭、水、土地等资源的制约及环境容量的限制。其中，日益严格的环保要求将是煤电发展的最大障碍。近年来，我国政府连续颁布了二三十个文件，制定了明确的二氧化硫减排目标，因此以燃煤为主的中国必须发展符合国情的煤电技术。煤电发展新趋势目前，我国煤电机组平均发电煤耗为 374克/千瓦时，高于世界先进水平 55克，因此，提高煤转化效率，节约煤炭
13、资源，是未来煤电发展的重要目标，是实现煤电可持续发展的重要保障。提高电厂煤炭利用效率的途径，主要是提高发电设备的蒸汽参数。随着科技的进步，煤电的蒸汽参数已由低压、中压、高压、超高压、亚临界、超临界、高温超临界，发展到了超超临界和高温超超临界；发电净效率也由低压机组的 20%，增加到了超超临界机组的 48%；发电煤耗从 500克/千瓦时下降到了 250克/千瓦时。机组运行压力、温度的提高带来的变化是连锁的，电站锅炉、汽轮机蒸汽参数的提高使汽轮机带动发电机效率提高，同时又要求辅机技术相应提升，这样，锅炉、汽轮机、发电机与辅机的连动提升了整个机组的效率。通常机组效率每提高 1%，二氧化碳的排放就会减
14、少 2%。如果超超临界机组能比常规亚临界机组效率提高 7%，二氧化碳的排放量就可以减少 14%。因此，我国发电设备行业应大力发展百万千瓦级超超临界发电机组技术与产品，并切实加强煤电厂的优化设计，将节能降耗前移。现今，我国运行的发电机组，平均发电效率在 35%左右，发电煤耗在 374克/千瓦时左右；国产亚临界机组的发电效率在 38%左右，发电煤耗在 350克/千瓦时左右；引进的 60万千瓦超临界机组的发电效率在 39%左右，发电煤耗在310克/千瓦时左右；超超临界机组的发电效率在 44%左右，发电煤耗在 256克/千瓦时左右。由此可见，提高超临界、超超临界机组的比例，是整体提高煤电机组效率的有效
15、途径之一。据预测，到 2020年，我国煤电装机容量将新增 2.4亿千瓦，如果新增煤电机组的 90%都采用超超临界发电技术，那么我国每年可减少二氧化硫排放 180万吨左右，减少氮氧化物排放 90万吨左右，这相当于 2001年我国发电企业排放总量的 23%。群雄发力超大容量高参数超超临界机组开发需要投入大量资金、设备和人力，对金融、钢铁、煤炭、运输等行业也会产生明显的影响。目前，欧盟正在执行发展下一代高效超超临界机组的研发计划（“Thermie700 计划” ） ，一旦成功，机组的供电效率可相应提高到 52.5%左右。我国也在探索并推广应用大容量、高参数、高效率、低污染、高可*性、经济性的先进发电技术。截至今年 6月底，上海电气集团、哈尔滨电站集团、东方电气集团已签订 16套 100万千瓦超超临界机组合同，哈尔滨电站集团已签订 10套 60万66 万千瓦超超临界机组合同。小火电机组一般煤耗比较高，污染排放也比较重，小火电发一度电要消耗400克以上煤炭，有的可能更高达到 500克、600 克，现在大型的先进的发电机组，有超超临界的百万千瓦机组发一度电是 280克的煤耗，这个差距很大，多消耗煤必然要产生更多的排放和污染，再加上老的技术，机组又比较小，环保设施也不到位，所以污染非常严重。
