700℃以上等级超超临界汽轮机用材问题

crymeariver · 发表于 2012-1-19 10:58:03

700℃以上等级超超临界汽轮机用材问题

彭建强孙福民王梅英
哈尔滨汽轮机机厂有限责任公司，哈尔滨 150046
摘要：目前，燃煤超超临界电厂的汽轮机的进汽温度已经接近或略微超过600℃。使用最近开发的铁素体钢可以使汽轮机的进汽温度提高到620℃，也就是这些新型9~12%Cr铁素体钢的使用温度的极限。蒸汽温度的进一步提高需要使用高温合金材料。世界各国正在进行700℃以上超超临界汽轮机用高温合金材料方面的研究工作，并计划建造蒸汽温度在700℃以上的示范电厂。从世界各国700℃以上汽轮机材料的研究工作可以看出，电站用高温合金材料的研究主要有三种技术路线：i）开发新型合金；ii）对现有合金进行改进；iii）使用现有合金材料。本文对这三种技术路线选用的高温合金材料及相关的技术进行了论述，并结合我国高温合金材料的发展水平，给出了我国700℃以上超超临界汽轮机材料的发展建议。
关键词：超超临界；镍基高温合金；持久强度
1 引言
众所周知，由于煤在发电厂中扮演着极其重要的角色，降低CO2排放的工作必然包括寻找煤的更清洁的使用方法。在燃烧前或燃烧后去除碳的成本非常高，会大大降低燃煤发电厂的竞争力。如果总循环的效率提高，那么单位发电量所产生的CO2就会降低。
由于大容量、高效率超超临界机组是目前火力发电设备的最佳选择，欧洲、日本和美国等都对超超临界技术进行了大量细致的研发工作，图1是其超超临界技术的具体研发项目及其时间表。目前，正在进行的700℃及以上等级先进超超临界机组的研发项目包括欧洲的Thermie AD700项目、美国的“Vision21”项目和日本的“New Sunshine”项目等。在这些项目中，主蒸汽和再热蒸汽温度将提高到700℃或更高的温度，相应的压力将从目前的30MPa左右提高到35MPa～40MPa，机组的供电效率可达到50%～55%。

图1 日本、美国、欧洲的超超临界技术研发项目及其时间表[1]
我国也正在制定相应的高参数先进超超临界汽轮机研发计划，并于2010年7月由国家能源局举行了“国家700℃超超临界燃煤发电技术联盟”启动仪式，依托我国的能源、电力、设备制造和冶金行业及科研院所、高等院校等，正式组建和启动了国家700℃超超临界燃煤发电技术创新联盟。[2]
综合近年来世界各国对于700℃以上超超临界汽轮机材料的研发工作，可以看出，汽轮机高温零部件用高温合金材料的研究主要有三种技术路线：i）开发新型合金；ii）对现有合金进行改进；iii）使用现有合金材料。本文对这三种技术路线选用的高温合金材料进行了论述，并结合我国高温合金材料的发展水平，给出了我国700℃以上超超临界汽轮机材料的发展建议。

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