一、技術(shù)概述
大型超臨界火電機組已成為世界發(fā)達國家電力設(shè)備的主導(dǎo)產(chǎn)品，機組容量指600MW及以上，超臨界壓力指蒸汽壓力從亞臨界參數(shù)過渡到超臨界參數(shù)，即主蒸汽壓力從17Mpa提高到24~25Mpa；主蒸汽溫度從530℃提高到540℃，由一級中間再熱改進為兩級中間再熱，使溫度再提高到566℃及以上；供電煤耗小于300克／千瓦時，機組效率比同容量亞臨界機組提高2~2．4％。以60萬千瓦機組為例，超臨界機組比亞臨界機組，每年可節(jié)省約2．5萬噸標準煤。
大型超臨界機組的研制需解決一批重大的關(guān)鍵技術(shù)，包括設(shè)計技術(shù)、生產(chǎn)工藝、材料技術(shù)、自動化技術(shù)、運行技術(shù)。
二、現(xiàn)狀及國內(nèi)外發(fā)展趨勢
縱觀國內(nèi)外火電設(shè)備技術(shù)發(fā)展態(tài)勢，其最主要的特點和要求是：不斷提高供電效率和可靠性、降低能耗、減少環(huán)境污染；發(fā)電設(shè)備的技術(shù)結(jié)構(gòu)從最初的小容量中壓機機組，逐步發(fā)展到中等容量的高壓機組和超高壓機組，乃至近代水平的大型容量亞臨界機組，及現(xiàn)代超臨界機組和多種聯(lián)合循環(huán)機組，供電效率從初期水平25％提高到現(xiàn)代水平40％以上。
從全世界電力工業(yè)的構(gòu)成分析、火電仍是主要構(gòu)成部分，只有少數(shù)國家如法國和北歐幾個國家的核電、水電已成為該國電力工業(yè)的主體。近三十年來，世界發(fā)電機組的發(fā)展上已達到了很高水平，而且在制造、運行和可靠性上與亞臨界火電機組相當(dāng)或更佳，積累了豐富的經(jīng)驗。在歐洲一些國家和日本已開始研制超臨界參數(shù)火電機組。
我國火電技術(shù)與當(dāng)今世界火電技術(shù)的發(fā)展趨勢是基本一致的。我國已引進并掌握了亞臨界300MW，600MW機組技術(shù)。進口的超臨界火電機組已投入運行。當(dāng)前應(yīng)抓緊落實超臨界機組的依托工程項目，采取引進技術(shù)，技貿(mào)結(jié)合等方式，攻克超臨界機組的關(guān)鍵技術(shù)，加快超臨界機組的研制。
三、“十五”目標及主要研究內(nèi)容
1．目標
根據(jù)我國目前電力工業(yè)的實際情況和國民經(jīng)濟發(fā)展的需要，“十五”期間或至2010年將是一個很好的結(jié)構(gòu)調(diào)整時期。應(yīng)以攻關(guān)關(guān)鍵技術(shù)、發(fā)展大型超臨界機組為重點來發(fā)展和加強發(fā)電裝備工業(yè)。預(yù)計2005年前攻克主要關(guān)鍵技術(shù)、國產(chǎn)大型超臨界機組試制完成投入運行，并使其具有商品化生產(chǎn)能力，機組參數(shù)為600MW，壓力24．2MPQ、溫度538／566℃。
（1）考慮我國電力工業(yè)的現(xiàn)狀和今后發(fā)展需要，為了做好大型超臨界機組開發(fā)研制，原機械部、電力部組織專家曾進行過多次論證研究，對超臨界機組的容量系列有一明確的意見。其系列為600MW級、900MW級、1200MW級三個檔次。選擇600MW機組為起步容量，主要是國內(nèi)已有二臺進口機組投入運行，有運行及維護經(jīng)驗可借鑒，可靠性較高。另一方面與亞臨界600MW機組的容量類同，在主機制造上較為有利；并可采用現(xiàn)有的輔機配套，有利于減少其成套設(shè)備的研制。
（2）900MW和1200MW大型超臨界機組作為中、長期即2005年后發(fā)展的目標，在600MW大型超臨界機組取得成功經(jīng)驗，并批量生產(chǎn)、形成主力機組后再予以發(fā)展，避免低水平的重復(fù)。要盡早進行技術(shù)準備工作，重點研究900MW機組采用單軸、單爐膛的問題，并對1200MW機組采用雙軸技術(shù)方案作綜合分析，以便與單軸的900MW機組作比較。
（3）大型超臨界機組的發(fā)展對輔機提出更高的要求，在引進600MW超臨界機組過程中，國內(nèi)已承擔(dān)過部分輔機的制造任務(wù)。超臨界機組輔機國產(chǎn)化重點是解決給水泵、高壓閥門、水處理設(shè)備等研制問題和儀表與自控系統(tǒng)軟件的開發(fā)；選擇最佳的控制系統(tǒng)與方式。
（4）國內(nèi)對亞臨界機組鋼材國產(chǎn)化已進行過許多工作，為超臨界機組材料國產(chǎn)化打下了基礎(chǔ)。超臨界機組系統(tǒng)進口初參數(shù)為24．2Mpa、538／556℃或24．2Mpa、566／566℃，因此要抓緊有關(guān)材料國產(chǎn)化的開發(fā)工作，如過熱器，再熱器，主汽管和高溫集箱用鋼管；高、中壓缸用鋼鑄件、轉(zhuǎn)子鍛件；“超純”低壓轉(zhuǎn)子鋼鍛件和鈦合金長葉片。
2．主要研究內(nèi)容
（1）超臨界機組系列選型及系統(tǒng)配置的研究：包括超臨界機組鍋爐、汽輪機、發(fā)電機、主要輔機等系列選型；超臨界機組熱力系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計；超臨界機組汽機旁路系統(tǒng)選型。
（2）大型超臨界鍋爐關(guān)鍵技術(shù)研究：包括超臨界鍋爐爐型及燃燒系統(tǒng)配置方式；關(guān)鍵受壓部件結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計和壽命管理。
（3）大型超臨界汽輪機關(guān)鍵技術(shù)研究：包括超臨界機組轉(zhuǎn)子動力特性；固體顆粒沖蝕特性和防護措施；末級長葉片振動應(yīng)力和疲勞壽命；高溫高壓部件溫度場、應(yīng)力場和蠕變疲勞壽命。
（4）大型超臨界單軸900MW（百萬kw級）機組汽輪發(fā)電機關(guān)鍵技術(shù)研究：包括發(fā)電機轉(zhuǎn)子裝配結(jié)構(gòu)件應(yīng)力水平、配合要求及材料選擇；發(fā)電機轉(zhuǎn)子通風(fēng)選擇；勵磁方式；軸系、振動及汽輪機－發(fā)電機聯(lián)接的分析；定、轉(zhuǎn)子絕緣結(jié)構(gòu)。
（5）超臨界機組材料的國產(chǎn)化研究：包括超臨界汽輪機高溫材料和鍛件材料；超臨界鍋爐過熱器、再熱器材料；國產(chǎn)P91鋼管性能試驗及管件
（6）超臨界機組自動控制關(guān)鍵技術(shù)研究：包括超臨界機組儀表和自動控制系統(tǒng)；超臨界機組關(guān)鍵儀表。
（7）超臨界機組主要輔機設(shè)備研制：包括超臨界機組鍋爐給水泵組；超臨界機組鍋爐再循環(huán)水泵；超臨界機組高壓閥門國產(chǎn)化。
（8）超臨界機組運行技術(shù)研究：包括超臨界機組合理運行方式；超臨界機組動態(tài)特性；超臨界機組安全經(jīng)濟在線監(jiān)測診斷技術(shù)；超臨界汽輪機末級長葉片變負荷時流場和動應(yīng)力及調(diào)峰性能；超臨界機組汽水品質(zhì)控制和停機保養(yǎng)技術(shù)。
