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西安交通大学网络教育学院论文
1 绪论
1.1 课题背景
中国在实现现代化的进程中，随面临的最大问题是人口数量过大、资源缺乏和环境污染问题。而能源作为国民经济的基础，对社会、经济的发展，环境保护等都至关重要，是我国可持续发展战略中最重要的环节之一[1]。
据有关资料，我国已探明的煤炭储量约为1000Gt，人均拥有煤储量在世界上属中等水平。但可采量及开采能力受一定条件的限制，我国的煤炭供需矛盾仍很突出，并将随火电的发展而进一步扩大。此外，煤炭产地与高用电负荷地区相分隔，导致煤炭的运输一直是制约电力工业发展的重要因素之一。
采用先进的超临界火电技术对我国现有的火电结构进行改造，势在必行。我国电力工业总体水平与国外先进水平相比仍有较大差距，能耗高和环境污染严重是目前我国火电中存在的两大突出问题，并成为制约我国电力工业乃至整个国民经济发展的重要因素。因此，在增产煤炭的同时，必须更加重视节约发电用煤工作，提高机组的热效率以实现节能降耗及降低污染排放，这已成为我国电力工业发展中的一项紧迫任务。为迅速扭转我国火电机组煤耗长期居高不下的局面，缩小我国火电技术与国外先进水平的差距，发展国产大容量的超临界火电机组就有了十分重要的现实意义[2]。
1.2 国外超临界和超超临界技术的发展
1.2.1 美国
美国是发展超临界发电技术最早的国家。美国早在20世纪50年初就开始从事超临界和超超临界技术的研究。1957年,125MW、31MPa/621°C/566°C/538°C的世界上第一台超超临界机组在Philo电厂投运。1958年,325MW、36.5MPa/654°C/566°C/566°C的第二台超超临界机组在Ed-dystone电厂投运,该机组锅炉由美国CE公司设计制造，是当时世界上容量最大、参数最高的机组。
鉴于超临界机组的热效率明显高于亚临界机组,在20世纪60年代中期,新建的机组中有一半以上是超临界机组。从1967年到1976年的10年期间，共投运118台超临界机组,其中最大单机容量为1300MW。但由于单机容量增大过快,蒸汽参数选择过高,超越了当时的金属材料技术水平，并采用热负荷偏高的大型正压锅炉,导致早期的超临界锅炉事故偏多,可用率低及维修费用高；由于美国煤价较低,机组运行经济性不显著；适宜带基本负荷的大
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量核电机组迅速投产,而当时的超临界机组调峰能力较差,不能适应调峰需要。导致从70年代开始,超临界机组订货减少。1980~1989年期间仅有7台超临界机组投运。
为了提高机组可用率,后来发展的超临界机组多采用24.1MPa/538°C/538°C，个别采用541°C~543°C,二次再热时用552°C/566°C,并不断完善。这种蒸汽参数保持了20余年。
到上世纪80年代,针对燃料价格上涨,环境保护要求日益严格的现状,美国电力研究所(EPRI)在总结了前期超临界机组运行经验和教训后,根据当时的技术水平,对超临界机组蒸汽参数和容量等进行了可行性优化研究,研究认为在技术方面不需要作突破的条件下,机组采用31MPa/566°C~593°C/566°C~593°C蒸汽参数、二次再热、容量700~800MW为最佳;并重新开发了蒸汽参数为31MPa/593°C/593°C/593°C的二次再热超超临界机组。但是,由于美国电力工业大力发展高效的燃气蒸汽联合循环,上述研究成果未能得到实施，却在亚洲和欧洲某些国家得到了应用。
到1992年，美国在役的107台800MW及以上火电机组均为超临界机组，最大单机容量为1300MW。
1999年，美国能源部提出了发展先进发电技术的Vision21计划。其中，对于超超临界技术，主要是开发35MPa/760°C/760°C/760°C的超超临界火电机组，这种机组的热效率高于55%，污染物排放也比亚临界机组减少30%。
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