1. 超超临界机组是主要发展方向


  根据迟成宇等发表在《世界钢铁》期刊上的论文(wén),高压机组和亚临界机组等火電(diàn)机组热效率低下,分(fēn)别為(wèi)33%和41.8%,不仅造成了煤炭资源的大量消耗,同时大量有(yǒu)害气體(tǐ)的排放严重污染环境。


  通过对几种洁净煤燃烧技术的比较,例如超超临界( USC) 、常压循环流化床燃烧( CFBC) 、整體(tǐ)煤气化联合循环( IGCC) 、增压硫化床联合循环( PFBC) 等,从技术难度和可(kě)行性方面来看,超超临界燃煤技术更适合我國(guó)的情况,在技术方面具有(yǒu)可(kě)行性、成熟性与稳定性,可(kě)以在短期内迅速发展并产生规模效应。


  超超临界技术在世界各國(guó)的现实运行当中也已经被证实是提高燃煤效率、降低发電(diàn)成本、减少污染物(wù)排放的一种切实可(kě)行的方法,并已经在欧美及日本等发达國(guó)家得到了应用(yòng)和推广。因此大力发展大容量、高参数值的超超临界燃煤技术已成為(wèi)我國(guó)实现节能(néng)减排目标的一种重要手段,也是我國(guó)火電(diàn)机组的主要发展方向。


  结合國(guó)家发改委和國(guó)家能(néng)源局2021年发布的《全國(guó)煤電(diàn)机组改造升级实施方案》,要求新(xīn)建非热電(diàn)联产燃煤发電(diàn)项目原则上要采用(yòng) 60 万千瓦及以上超超临界机组,且供電(diàn)煤耗低于 270 克标准煤/千瓦时;对供電(diàn)煤耗在 300 克标准煤/千瓦时以上的煤電(diàn)机组,要加快创造条件实施节能(néng)改造,对无法改造的机组逐步淘汰关停,并视情况将具备条件的转為(wèi)应急备用(yòng)電(diàn)源。


  要求“十四五”期间改造规模不低于3.5 亿千瓦,稳步推进 650℃等级超超临界燃煤发電(diàn)技术。由此可(kě)见,我國(guó)未来几年火電(diàn)特别是煤電(diàn)发展的方向是超超临界机组的改造和新(xīn)建,将带动建设超超临界机组的产品需求。


2. 超超临界锅炉对管道的性能(néng)要求更高


 根据张书辉等发表在《新(xīn)型工业化》期刊上的论文(wén)《超超临界锅炉管道用(yòng)钢的研究现状与发展趋势》,超超临界机组对于锅炉、管道和压力容器的钢材要求很(hěn)高,处于高压高温状态的蒸汽将会先通过水冷壁,然后為(wèi)过热器与再热器管,并且先后通过集热箱与主蒸汽管道,在此过程中,其压力与温度将会不断上升。為(wèi)了确保上述部件能(néng)够安全有(yǒu)效地工作,应当采用(yòng)高温力學(xué)性能(néng)良好的合金或是耐热钢,现在超超临界锅炉中采用(yòng)的钢种有(yǒu)HR3C、 S30432、T91与T92等。


  过热器与再热器是锅炉内工质温度最高的部件。过热器主要是将饱和蒸汽加热成过热蒸气;再热器主要用(yòng)于将汽轮机高压缸的排汽返回锅炉再次加热,然后再送到低压缸膨胀做功,使汽轮机末级叶片的蒸汽湿度控制在允许范围内。


  过热器与再热器分(fēn)為(wèi)对流式、屏式和壁式。对流式过(再)热器由蛇形管组成,布置在锅炉水平烟道或尾部竖井,吸收烟气的对流放热量;屏式过(再)热器布置在炉膛内部,吸收炉膛辐射热量,减少烟气扰动,减低热偏差,改善蒸汽气温特性,又(yòu)分(fēn)為(wèi)辐射式和半辐射式,分(fēn)别布置在炉膛上前部和出口处;壁式过(再)热器紧贴水冷壁或炉墙布置,也成為(wèi)墙式过热器,常用(yòng)于低温段过(再)热器。


  高温积灰与高温腐蚀的危害。煤灰中的碱金属接触到受热面管壁时,碱金属发生凝结,在高温烟气中氧化硫作用(yòng)下,行成致密的白色碱金属硫酸盐积灰层,不仅降低了受热面吸热能(néng)力,增加管排间阻力,而且在高温状态下,半熔融状态的硫酸盐会与Fe2O3保护层发生反应行成复合硫酸盐,对金属产生强烈的化學(xué)腐蚀作用(yòng),从而影响机组运行,缩短设备使用(yòng)寿命。


S30432耐热不锈钢是目前超超临界電(diàn)站锅炉过热器及再热器最广泛使用(yòng)的商(shāng)用(yòng)奥氏體(tǐ)类耐热钢之一。


  它是在TP304H的基础上,通过降低Mn含量上限,加入约3%的Cu、约0.45%的Nb和一定量的N,经过高温软化工艺及大变形量冷轧工艺处理(lǐ),并在高于1150℃条件下固溶处理(lǐ)后具有(yǒu)单一的奥氏體(tǐ)组织,晶粒度在7—8级以上。


  服役过程中在奥氏體(tǐ)晶内逐渐析出微细弥散的富铜相,会辅助产生极佳的强化作用(yòng),许用(yòng)应力也会大幅提高。必要时,根据客户要求可(kě)采用(yòng)内壁喷丸技术来提高不锈钢管材的抗蒸汽氧化能(néng)力,延長(cháng)运行寿命。




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