Desde 2000, la antigua Corporación Estatal de Energía ha iniciado estudios de viabilidad sobre tecnología de generación de energía ultrasupercrítica. En 2002, esta investigación contó con el apoyo del Ministerio de Ciencia y Tecnología y se incluyó en el plan de investigación 863 del “Décimo Plan Quinquenal”. Este proyecto consta de 19 unidades, incluidas empresas manufactureras nacionales, compañías eléctricas e institutos de investigación científica. Está dividido en cinco subtemas, de los cuales el primer subtema es "Investigación sobre selección de tecnología de unidades ultrasupercríticas" el subtema 2 es "Investigación sobre tecnologías clave de calderas ultrasupercríticas"; es "Investigación sobre tecnologías clave de turbinas de vapor ultrasupercríticas" "; el subtema 4 es "Investigación sobre tecnología de purificación de gases de combustión de grandes centrales eléctricas alimentadas con carbón"; el subtema 5 es "Investigación sobre tecnología de diseño y operación de turbinas de vapor ultrasupercríticas" "; -Centrales Eléctricas Unitarias Supercríticas”.
El 7 de junio de 2003, el subproyecto 165438+ pasó la aceptación de expertos organizada por el Ministerio de Ciencia y Tecnología. Este subproyecto llevó a cabo una investigación exhaustiva y en profundidad sobre el estado actual y las tendencias de desarrollo tecnológico de las unidades ultrasupercríticas alimentadas con carbón en el extranjero, y analizó exhaustivamente la situación actual del acero utilizado en unidades ultrasupercríticas en función de las necesidades nacionales específicas de mi país. condiciones. Con la premisa de seleccionar acero resistente al calor maduro a nivel internacional, se analizaron y estudiaron los parámetros ultrasupercríticos, la capacidad de la unidad, el tipo de estructura de la unidad, el sistema térmico, la importante coincidencia del motor auxiliar, la coincidencia de parámetros de la máquina y el horno y el rendimiento operativo de la unidad. Se exponen claramente las conclusiones sobre la selección de tecnología de las unidades ultrasupercríticas desarrolladas recientemente en mi país y se presentan sugerencias de selección para la tecnología de purificación de gases de combustión. La conclusión de la investigación no sólo tiene en cuenta el nivel avanzado y maduro del desarrollo de unidades ultrasupercríticas en el mundo, sino que también considera plenamente la posibilidad de una rápida localización de las empresas de diseño y fabricación en China a través de la cooperación con países extranjeros.
En el proceso de esta investigación, bajo la condición de comprar materiales metálicos resistentes al calor comercializados a través del mercado internacional, se utilizaron métodos científicos de tipificación abstracta y estratificación para analizar la viabilidad técnica, el modelo de diseño y fabricación, y desempeño, cooperación exterior, análisis económico y otros aspectos, captar la esencia, clasificar y estratificar varios factores y sacar las siguientes conclusiones de demostración de selección técnica:
1. en nuestro país
El parámetro de vapor es 25MPa/600℃/600℃ (la eficiencia de generación de energía es de aproximadamente 44,63%, la tasa de consumo de carbón de generación de energía es de 275g/kWh, al mismo tiempo, no está excluido); que el parámetro de vapor es 28 MPa/600 ℃/600 ℃ (la eficiencia de generación de energía es de aproximadamente 44,99% y la tasa de consumo de carbón para la generación de energía es de 273 g/kWh). Después de aumentar la presión, su eficiencia térmica aumenta en aproximadamente 0,4 puntos porcentuales y su economía técnica depende del proyecto real.
2. Niveles de parámetros de unidades ultrasupercríticas de mi país
⑴ Se recomienda que las unidades de nivel de capacidad de 1000MW y las unidades de nivel de capacidad de 600MW adopten un esquema de parámetros ultrasupercríticos, entre los que se encuentran los de 600MW. La unidad ultrasupercrítica de nivel de capacidad debería ser la unidad principal de la red eléctrica de mi país. A través de la investigación y el análisis, para garantizar la racionalidad técnica y económica de la unidad, la capacidad unitaria única de las unidades ultrasupercríticas debe ser superior a 350 MW, y la capacidad unitaria única de las unidades supercríticas debe ser superior a 300 MW.
⑵ Se recomienda la disposición de un solo eje para la unidad ultrasupercrítica de 1000 MW. En condiciones normales de contrapresión (4,9 kPa), la turbina de vapor de 1000 MW puede adoptar una estructura de vapor de cuatro cilindros y cuatro escapes de 43 ~ 48 ″ (1092,2 ~ 1219,2 mm) para la etapa final, y la pérdida de vapor de escape está dentro de las especificaciones de diseño. La turbina de vapor de 600 MW debe usar ~ ~ 1000 mm. Tiene una estructura de tubería de vapor de cuatro cilindros y cuatro escapes con pala de etapa final, y también puede adoptar una estructura de vapor de dos escapes con pala larga de etapa final de 48".
El diseño general de las calderas de carbón pulverizado supercrítico a gran escala adopta principalmente un diseño de tipo π y un diseño de torre. Ambos tipos de paredes de agua de caldera, serpentines en espiral y paneles de tubos verticales, tienen rendimiento operativo y ambos son factibles, pero la cantidad es mayor que la primera.
⑶ El uso de recalentamiento secundario puede aumentar la eficiencia térmica de la unidad entre un 1% y un 2%, pero también conduce a métodos complejos de ajuste de temperatura, diseño y estructura de la superficie de calentamiento y un aumento significativo de los costos. . Por lo que se recomienda volver a calentarlo.
En general, esta opción tecnológica es innovadora y avanzada a nivel internacional. Los parámetros recomendados para unidades ultrasupercríticas en mi país son 25 MPa/600 ℃/600 ℃, que actualmente se utilizan en Japón. La presión es más baja y la temperatura es más alta que en Europa. Actualmente, no existe en el mundo ninguna unidad ultrasupercrítica de un solo eje de 1.000 MW con este parámetro. Esta solución es adecuada para el desarrollo económico y energético de China.
El nivel técnico del esquema de unidad ultrasupercrítica con parámetros de 28 MPa/600 ℃/600 ℃ es ligeramente superior al del esquema de parámetros de 25 MPa/600 ℃/600 ℃, pero sigue siendo el mismo nivel.
La presión y la temperatura utilizadas en esta solución son más altas que los niveles actuales en Japón y Europa, y la combinación de este parámetro y una capacidad de 1000 MW ha alcanzado el nivel avanzado del mundo.
De acuerdo con la ruta técnica anterior, tres fábricas de equipos eléctricos, incluidas Harbin, Shanghai y Dongfang, han introducido sucesivamente tecnología a Hitachi, Mitsubishi, Toshiba, Siemens, Alstom y otras empresas.
El foco de investigación de los subtemas 2 y 3 son calderas, turbinas de vapor, generadores y maquinaria auxiliar importante centrada en empresas manufactureras. Harbin Boiler Factory es responsable de organizar tres fábricas de calderas y unidades de investigación científica, centrándose en el estudio de las condiciones hidrodinámicas de las paredes refrigeradas por agua y la tecnología de soldadura y procesamiento del acero austenítico, y proponiendo software de diseño y planes de calderas ultrasupercríticas. Dongfang Turbine Factory es responsable de organizar tres fábricas de turbinas de vapor y unidades de investigación científica, centrándose en la investigación de componentes de alta temperatura y alta presión, la estructura general y confiabilidad de las turbinas de vapor, la tecnología de procesamiento en frío y en caliente de materiales de alta temperatura y tecnología de palas largas de etapa final y propone soluciones de turbinas de vapor ultrasupercríticas y software de diseño. Subproyecto 4: El Centro Nacional de Tecnología de Combustión de Centrales Eléctricas está estudiando la tecnología de desnitrificación para unidades grandes a fin de prepararse para el desarrollo independiente de la tecnología de desnitrificación de gases de combustión en el futuro. Subproyecto 5: Huaneng International Power Company está organizando el Instituto de Investigación de Ingeniería Térmica de Xi'an y el Instituto de Diseño de Energía Eléctrica del Este de China para estudiar la operación ultrasupercrítica y la tecnología de diseño. Estas tecnologías proporcionarán soluciones específicas para la construcción de unidades domésticas ultrasupercríticas.
Las perspectivas de aplicación de la tecnología de generación de energía ultrasupercrítica
Basándonos en las condiciones reales y futuras de los recursos de China, las diversas tecnologías energéticas y su nivel de desarrollo económico, la generación de energía a partir de carbón desempeña un papel importante. Un papel importante en la estructura de poder sigue ocupando una posición insustituible. El desarrollo vigoroso de tecnología de generación de energía a partir de carbón avanzada, eficiente y limpia es un medio importante para el desarrollo sostenible de la industria energética. Recientemente, la Comisión Nacional de Desarrollo y Reforma dejó claro que en las zonas costeras orientales donde los recursos de carbón son escasos, se debe dar prioridad a la planificación y construcción de centrales eléctricas de carbón con un consumo de carbón no superior a 275 g de carbón estándar/kWh. un requisito de política de desarrollo para unidades ultrasupercríticas. Por lo tanto, las unidades ultrasupercríticas se desarrollarán rápidamente en el Este.
Los precios del carbón han aumentado considerablemente este año y, a largo plazo, los precios del carbón seguirán aumentando. En términos de los niveles actuales de precios del carbón, el precio de la electricidad de las unidades ultrasupercríticas construidas en los pozos es más bajo que el de las unidades subcríticas. A medida que aumenten los precios del carbón, las unidades ultrasupercríticas se volverán más económicas. Con la implementación de la estrategia nacional de construir bases de energía de carbón a gran escala en los pozos, la capacidad instalada de las centrales eléctricas en los pozos aumentará rápidamente, lo que requerirá unidades ultrasupercríticas para mejorar la eficiencia de la utilización del carbón y reducir las emisiones. (Ingeniero de seguridad registrado, Universidad de examen)
Con la localización de unidades de energía térmica supercrítica, mi país desarrollará vigorosamente unidades supercríticas y ultrasupercríticas en nuevas estructuras de instalación de energía térmica en el futuro. Según los resultados de la investigación realizada, la demanda y el número de nuevas unidades supercríticas y ultrasupercríticas en la futura red eléctrica aumentarán significativamente. Entre ellas, las unidades ultrasupercríticas tendrán una mayor ventaja competitiva porque su eficiencia mejorará enormemente en comparación con las unidades supercríticas. Se espera que las unidades ultrasupercríticas representen más del 25% de la capacidad instalada total de las unidades alimentadas con carbón en 2020.
Por lo tanto, acelerar la construcción y el desarrollo de unidades de energía térmica ultrasupercrítica es la forma más realista y efectiva de resolver la escasez de energía, la baja utilización de energía y la grave contaminación ambiental. La tecnología de generación de energía ultrasupercrítica es una tecnología de nueva generación que mejora la industria energética de mi país y reduce la brecha en tecnología y equipos con los países desarrollados. Será la principal tecnología de instalación en la industria energética de China en los próximos 20 a 30 años. El desarrollo de la tecnología de energía térmica ultrasupercrítica también promoverá el desarrollo de la industria manufacturera, la industria de materiales, la industria de protección ambiental y otras industrias relacionadas, creará nuevos puntos de crecimiento económico y es una opción estratégica para el desarrollo sostenible de la industria energética.