超超临界发电技术有什么超能力？-北极星火力发电网

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“超超临界高效发电技术”成为热门词汇，那么这技术到底有什么超能力？

超超临界高效发电技术是对煤炭资源的清洁高效利用，既可用于建设新机组，也可用于改造老旧机组，将煤炭“吃干榨净”用更少的煤发更多的电达到节约资源提高效率、减少排放的目的。

什么是超超临界高效发电技术

超超临界是指介质的状态。在煤电生产领域，就是指水的状态。蒸汽的压力、温度等参数越高，能效也就越高。在22.115兆帕压力、374.15℃下，水蒸气的密度会增大到与液态水一样，这个条件叫做水的临界参数。比这个参数高就叫做超临界参数，而炉内蒸汽温度不低于593℃或蒸汽压力不低于31兆帕则被称为超超临界。用这样的蒸汽去推动汽轮机组做功的发电技术就是超超临界燃煤发电技术。

还没明白？

我们先从临界开始了解。

任何纯净物都存在一个临界点，比如，在常压下，水加热到100℃后继续加热会汽化成为水蒸气；而当水的压力高于22.13兆帕（约大气压的221倍），或者温度高于374.15℃温度时，就不再发生汽化与冷凝过程。

“临界”状态

在临界压力或临界温度时，纯净物就处于“临界”状态。

“亚临界”状态

低于临界压力或临界温度，就处于“亚临界”状态。

“超临界”状态

高于临界压力或临界温度，就是“超临界”状态。

常规火力发电机组（包括燃煤发电、生物质发电等，不包括燃气发电）是利用煤炭等燃料在锅炉内燃烧，将水加热升压成高温高压的水蒸气，推动汽轮机高速旋转，再带动发电机发电。

根据热力学定律，热力发电过程热能转化为电能的效率随锅炉出口蒸汽温度的增加而增加，实际过程需同步提高蒸汽压力、机组容量等，以全面提高系统效率。

经过上百年的发展，火力发电机组大体经历了如下几种状态。

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其中，超临界、超超临界，以及正在研制的先进超超临界等级机组的初始参数都处于超临界状态，其余等级机组的初始参数都处于亚临界状态。

严格来说，纯净物只有“临界”“亚临界”“超临界”三种状态，并不存在什么“超超临界”。超超临界参数本质上就是比之前超临界参数高一个等级的参数，属于行业约定的范围。所谓“超超临界发电技术”，就是指利用给水泵将水升压至超超临界压力，再通过锅炉内燃料燃烧将水加热至超超临界温度后，通过汽轮发电机组进行发电的高效发电技术。

超超临界发电技术是当前世界最先进的火力发电技术，可在同步实现污染物超低排放的同时，将供电煤耗率降低至每千瓦时265克以下。

曲折发展走过七十年

超超临界发电的概念在技术领域并不新鲜，从最初提出开始，目前已在全球范围内发展了70余年，大体可分为三个阶段。

第一阶段

从20世纪50年代开始，以美国、德国和前苏联等为代表，在未经历超临界参数过渡的情况下，直接研制超超临界发电技术。但随后由于诸多超超临界机组频繁发生故障，从20世纪60年代后期开始，这些国家普遍将新建机组的蒸汽参数降低到超临界范围。

第二阶段

大约是从20世纪80年代初开始，超临界技术得到巩固发展。随着材料技术的发展，特别是锅炉和汽轮机材料性能的大幅提升，以及对电厂水化学方面的深入认识，早期超临界机组遇到的系列故障问题被逐一攻克。

第三阶段

大约是从20世纪90年代开始，超超临界发电技术重获新生。随着国际上环保要求日益严格，以及新材料的成功开发和常规超临界技术的成熟，超超临界技术的发展拥有了更好的条件。以日本（三菱、东芝、日立）、欧洲（西门子、阿尔斯通）的技术为代表，在保证机组高可靠性、高可用率的前提下，采用更高的蒸汽温度和压力成为火电技术发展的主流趋势。

在中国，超超临界技术的应用起步较晚，但发展速度迅猛。目前，超超临界高效发电技术和示范工程已经在全国推广，占煤电总装机容量的26%。中国已是世界上1000兆瓦超超临界机组发展最快、数量最多、容量最大和运行性能最先进的国家。

技术手段不断突破

超超临界机组在朝着更高参数的技术方向发展，这就要求进一步提升锅炉出口蒸汽的温度和压力。当前的超临界合金材料，最多可以承受630℃以下的温度范围。进一步提升锅炉出口蒸汽温度，则需要研发更先进的耐更高温度的合金材料，并通过配套焊接、制造工艺等系统研发，在保障安全的基础上尽量减少价格高昂的耐高温合金材料的使用。因此，材料成本和关键设备制造工艺是目前影响700℃超超临界发电技术的最大障碍。

为进一步提高机组效率，国家能源局组建了我国700摄氏度超超临界燃煤发电技术创新联盟，依托国能锦界公司三期2×660兆瓦扩建工程开展相关课题研究活动，使机组效率能达到50%以上。

期间提出高位布置技术，即是将汽轮发电机组运转平台从常规的13.7米提高至65米，将煤仓间设备和除氧间设备，布置在主厂房下部的全新格局，缩短高温蒸汽管道。

与常规布置的机组相比，高位布置工程可以减少四大管道质量259.5吨，节省率30.93%，主厂房减少占地面积约50%，为700摄氏度超超临界燃煤发电技术发展起到先导示范作用。

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碳达峰、碳中和双目标是一场能源革命，作为火电节能减排的主要技术之一，超超临界发电技术是在我国富煤、贫油、少气的基本国情下，实现能源电力高质量发展的重要途径。

我国连续15年布局研发百万千瓦级超超临界高效发电技术。目前供电煤耗最低可达到每千瓦时264克，大大低于全国平均值，处于全球先进水平。

参考文献：

[1]佘惠敏.超超临界发电有什么超能力[N].经济日报,2022-06-12(005)

[2]李雁争.科技部部长数次提到“超超临界高效发电技术”[N].上海证券报,2022-06-07(001)

投稿与新闻线索：陈女士微信/手机：13693626116 邮箱：chenchen#bjxmail.com（请将#改成@）

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