欧洲700℃先进超临界技术发展计划概况 - 文章

欧洲700℃先进超临界技术发展计划概况

作者：许英坚

ＡＤ700第一阶段：可行性研究

DGTREN委员会于1997年根据第四次框架计划(FP4)授予了第一阶段的合同，研究工作于1998年1月启动。该计划名为“运行温度为700℃的先进超临界燃煤电厂技术”(简称ＡＤ700)。来自13个国家的40个合作单位参与了这一欧洲的大型研发项目，该项目由Elsam公司负责协调。研究合同的内容包括新材料开发、改进设计和研究ＡＤ700技术的经济可行性3个方面。

1新材料开发

(1)开发和长期示范用于运行温度高于650℃的汽/水循环部件，如末级过热器和再热器、末级联箱、蒸汽管道、汽轮机阀门、汽缸进汽部分以及转子的镍基合金材料；

(2)开发和初步示范用于运行温度在600℃～650℃之间的过热器和再热器的奥氏体钢；

(3)开发和初步示范用于运行温度在600℃～650℃之间的联箱和连接蒸汽管道的马氏体钢。

各种材料的100000ｈ蠕变强度目标值为100Ｎ/ｍｍ2，相应的金属温度为镍基合金750℃，奥氏体钢700℃，马氏体钢650℃。

2改进设计

(1)炉壁设计研究、过热器和再热器材料的设计/选择；

(2)汽缸和汽轮机转子设计研究，以最大限度减少镍基合金用量；

(3)研究通过改进电厂总布置和缩短蒸汽管道长度(所谓“紧凑型设计”)节省投资的可能性；

(4)研究改进锅炉设计，使出口联箱更靠近汽轮机；

(5)对ＡＤ700技术的经济可行性进行成本/效益分析。

ＡＤ700第二阶段：准备工作

DGRTD委员会于2001年根据第五次框架计划(FP5)授予了第二阶段的合同，研究工作于2002年1月启动。来自10个国家的34个合作单位参与了第二阶段的工作，该阶段的工作仍由Elsam公司负责协调。

第二阶段的研究内容包括：

(1)对第一阶段中开发的新材料进行可装配性和制造方面的示范工作；

(2)对第一阶段中开发的新材料进行示范和厂内试验；

(3)汽轮机部件原型制造和测试；

(4)初步部件设计；

(5)第三阶段(部件示范)的准备工作，确定试验装置和所在电厂；

(6)第四阶段(建造全尺寸示范电厂)的准备工作，制定商业计划包括继续研究ＡＤ700技术的经济可行性。

ＡＤ700第三阶段：部件示范

第三阶段的工作现已完全确定，该阶段工作的目标是建造一个试验装置。为此，9家主要欧洲发电企业组成了Emax集团，决定和有关委员会分担建造试验装置的成本。试验装置的第一个方案是，计划对炉壁、过热器、带高压(HP)旁路和安全阀的蒸汽管道进行全尺寸示范，并由Siemens和Alstom两家汽轮机制造商分别制造一台高压(HP)汽轮机。这一试验装置原本将对汽/水循环的所有主要部件进行全尺寸示范，并可使ＡＤ700技术的商业化时间缩短5年左右。项目计划在E.ON的Scholven电厂Ｆ机组上安装一个规模较小的部件试验装置(CTF)。除汽轮机之外，CTF包含的部件和全尺寸试验装置相同，但尺寸较小。CTF的运行温度将达到700℃。汽轮机阀门将由Siemens和Alstom联合制造。

ＡＤ700第四、五和六阶段：全尺寸示范

第四阶段的工作包括全尺寸示范电厂(FSDP)的规划和建设，预计于2008年开始，将历时4年。根据第三阶段的工作结果，第四阶段的起始日期可能延至2009年。第五和第六阶段将对FSDP进行为期3年的运行，获得的经验将反馈给各合作单位。因此，ＡＤ700技术将在2014年左右实现商业化，在此之前需历经20年的开发期。FSDP的出力预计为400ＭＷ左右。

第四和第六阶段的工作在很大程度上取决于第三阶段的成果，而最重要的是第七次框架计划(FP7)是否对化石燃料燃烧技术给予支持。否则，Emax集团将由此认为委员会不愿意在欧盟范围增加使用化石燃料的发电容量。

目前在材料方面的进展

根据ＡＤ700计划，目前已成功开发了两种新型的锅炉管束用材，相关的认证工作正在进行中。这两种材料分别是Special Metal的镍基合金740和Sandvik的奥氏体钢SANICRO25。德国的MARCKO计划也正对用于锅炉管束和蒸汽管道的镍基合金617进行类似的认证工作。自2004年年初以来，镍基合金617已获得有关认证机构的初步批准。

ＡＤ700计划将不会开发新的用于厚壁蒸汽管道和出口联箱的镍基合金，而是选择了一种现有的蠕变性能优良的超合金Ｃ263。Ｃ263是一种沉淀硬化材料，制造非常困难。因此，尽管617的蠕变强度较低，但由于其制造较为容易，因而可作为厚壁部件的候选材料，MARCKO计划对此进行研究。Scottish WymanGordon用Special Metals生产的锭块轧制了5ｍ镍基合金263主蒸汽管道，但对该材料的完全认证还需要做进一步的工作，而在cholven电厂的部件试验装置(CTF)上开展的工作并未包括此项内容。

以20000ｈ试验值为基础，通过外推法得到了用于锅炉管束和蒸汽管道的AD700材料镍基合金263/740的100000ｈ蠕变强度值。目前权威机构对镍基合金617批准的初步值为700℃时120Ｎ/ｍｍ2，但在认证工作结束后，对镍基合金617的公开批准值可能为700℃时131Ｎ/ｍｍ2，比镍基合金263/740的外推值低30%左右。

镍基合金617和625用于阀体，是汽轮机高、中压缸和转子的主要候选材料，试验用阀体和汽缸已铸造完成。试验用转子也已锻造完并经过了测试。另外，对用于汽轮机叶片和螺栓的耐高热镍基合金进行了示范。

结语

进行中的ＡＤ700计划已成功表明相关技术是经济可行的。但需要继续开展有关镍基合金的研究工作，以减少材料用量和降低制造成本，从而降低锅炉造价。(end)

(投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (2007-3-29，阅读1105次)

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