关于沙洲二期超超临界机组参数选型的报告
一、百万超超临界机组材料选型范围
1、锅炉方面
目前百万超超临界机组锅炉受热面管材选型主要考虑奥氏体钢TP347HFG、Super304、HR3C、NF709，材料方面国内外均没有新的突破。
表1-1奥氏体钢Super304、HR3C主要规格及使用条件
＊数据来源于北京科技大学《新型奥氏体耐热钢HR3C的研究进展》2010.10 再热器出口管道目前百万超超临界机组全部采用P92，P92的温度使用上限为650℃。
2、汽机方面
汽轮机叶片、转子、汽缸、阀体选用材料为铁素体9-12%Cr耐热钢，目前主要形成两个等级，600℃/625℃。
上表数据来源：上海发电设备成套设计研究院《超超临界机组材料》
我公司二期工程主机参数选型目前涉及到两大方案，即600℃/600℃型和600℃/620℃型。
1）600℃的9-10%Cr耐热钢汽轮机至今已运行10年以上，无论含W或不含W都能在600℃下安全运行，属于有成熟运行业绩产品。
2）625℃的9%Cr钢已完成用于产品前的全部试验，试验数据表明“625℃的超超临界参数”汽轮机已不存在材料技术问题。
但目前此参数机组国内仅有产
品订单但无投运业绩（安徽田集660MW机组）。
国外德国达特尔恩有产品业绩，无投运业绩。
仅日本有投运业绩，时间不长。
二、再热器出口603℃提升到623℃技术
1、技术上的实现手段主要是增加低温再热器和高温再热器的受热面面积
2、材料使用情况：从选材上可以看出，为了确保再热蒸汽温度提高至623℃后锅炉再热器的安全性，将高温再热器的出口散管由T92材料提升至SA-213 S 304H，高温段的材料仍然采用Super304、HR3C。
三、选用623℃参数后，管壁温度的运行情况分析：
1、根据AMSE的标准一般炉内管壁温度取蒸汽温度+（25 ~ 39）℃，国内计算取50℃，选用623℃参数后，高温再热器出口段平均壁温在（648 ~ 662）℃，HR3C的允许管壁温度672℃，上限壁温还有10℃的安全余量，但是由于并列管排的热偏差的存在，炉内可能有局部管壁超过672℃。
热偏差一般塔式炉比Π型炉小，热偏差系数选取1.2左右。
2、再热器汽温选用623℃，根据运行控制（-10 ~ +5）℃，炉侧再热器汽温最高628℃连续运行，考虑并列管偏差的存在，局部联箱、出口管道的温度640℃，据P92的允许管壁温度650℃，有10℃的余量。
如果选用623℃炉型，考虑选用P122管道，因为600℃以上9%Cr钢的蒸汽氧化性能略显不足。
3、主汽压力的选取，一般百万超超临界机组压力等级从27.0 MPa~29.27 MPa不等，现建议主汽压力选取锅炉侧压力为29.27 MPa，相应汽机侧为28.0MPa。
因为从安全、经济角度考虑，主汽压力每提高 1.0 MPa，机组热效率上升0.18%~0.29%。
不建议继续提高主汽压力的原因：
a)目前主蒸汽集箱及出口管道采用的材质是P92，属于9%C钢，允许的承压为30MPa。
29.27 MPa的参数选型能够充分将材料的性能发挥至极限，如果继续提高压力等级，管道的壁厚增加量过多，投资费用大幅增加，且联箱、管道管壁过厚，温差应力大，容易导致材料过早失效。
b)压力的提高不仅关系到材料强度及结构设计，而且由于汽轮机排汽湿度的原因，压力提高到某一等级后，必须采用更高的再热温度或二次再循环,目前技术上还没有成熟。
4）主汽温度选取600℃，也是基于高温过热器的选材：TP347HFG、Super304、HR3C的允许壁温极限670℃，考虑1.2左右的锅炉热偏差系数，将材料的性能发挥到极限。
国外超超临界机组参数发展的近期目标主汽压力为31MPa，蒸汽温度为620℃，现阶段目前国内外几乎没有成熟的业绩
四、工程设备投资费用
1、锅炉
采用623℃参数后，再热器的材料等级上升，锅炉总投资费用增加2%（每台炉投资增加1000万元）
2、汽机
采用600℃/620℃机型，汽轮机中压缸材料升级，初步了解每台机投资增加1000万元左右。
五、业绩情况
1、目前国内投运和主要的在建百万超超临界机组，均在用605/603℃参数，上海锅炉厂在安徽田集正在基建660MW/605/623℃等级的机组；哈尔滨锅炉厂中标的华能长兴电厂拟选用605/623℃等级。
2、汽机600℃/620℃型机组，国内仅有产品订单但无投运业绩（安徽田集660MW 机组）。
国外德国达特尔恩有产品业绩，无投运业绩。
仅日本有投运业绩，时间不长。
六、主机参数选型经济性分析：
再热器出口蒸汽参数603℃提升到623℃，计算机组热耗下降0.6%，折合标煤耗下降1.74 g/kwh。
（取百万超超临界机组平均供电煤耗290 g/kwh），每年可获得经济效益1723万元（利用小时5500小时、标煤价格900元/吨）。
综上所述，锅炉专业建议锅炉参数选型：29.27MPa/605℃/603℃。
汽机专业建议汽机参数选型：目前9%Cr钢虽然没有长时间的运行业绩，但是用于产品的各项试验已经完成10万小时的试验，试验合格。
对于汽轮机用材来说，各项试验可以基本模拟实际运行工况。
汽机参数可以考虑选择600℃/620℃型。