火力发电技术发展

人类已进入 21

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”

世纪， 能源、环境、发展 是新世纪人类所面临的三大主题。这三者之中，

能源的合理开发与利用将直接影响到环境的保护和人类社会的可持续发展。作为能源开发
与利用的电力工业正处在大发展的阶段，火力发电是电力工业的重要领域，环境保护和
社会发展要求火力发电技术不断发展、提高。在已经开始的 21 世纪，火力发电技术发展趋
势是我们十分关注的问题，本文就此作一综述。
1　继续提高超临界火电机组效率
　　就能量转换的形式而言，火力发电机组的作用是将燃料（煤、石油、天然气）的化学
能经燃烧释放出热能，再进一步将热能转变为电能。其发电方式有汽轮机发电、燃气轮机
发电及内燃机发电三种。其中汽轮机发电所占比例最大，燃气轮机发电近年来有所发展，
内燃机发电比例最小。汽轮机发电的理论基础是蒸汽的朗肯循环，按朗肯循环理论，蒸汽
的初参数（即蒸汽的压力与温度）愈高，循环效率就愈高。目前蒸汽压力已超过临界压力
（大于 22．2MPa），即所谓的超临界机组。进一步提高超临界机组的效率，主要从以下
两方面入手。
1．1　提高初参数，采用超超临界
　　初参数的提高主要受金属材料在高温下性能是否稳定的限制，目前，超临界机组初
温可达 538℃～576℃。随着冶金技术的发展，耐高温性能材料的不断出现，初温可提高到
600℃～700℃。如日本东芝公司 1980 年着手开发两台 0 型两段再热的 700MW 超超临界汽
轮机，并相继于 1989 年和 1990 年投产，运行稳定，达到提高发电端热效率 5％的预期目
标，即发电端效率为 41％，同时实现了在 140 分钟内启动的设计要求，且可在带 10％额
定负荷运行。在此基础上，该公司正推进 1 型（30．99MPa、593／593／593℃）、2 型
（34．52MPa、650／593／593℃）机组的实用化研究。据推算，超超临界机组的供电煤耗
可降低到 279g／kWh。
1．2　采用高性能汽轮机
　　汽轮机制造技术已很成熟，但仍有进一步提高其效率的空间，主要有以下三种途径：
　　首先是进一步增加末级叶片的环形排汽面积，从而达到减小排汽损失的目的。末级叶
片的环形排汽面积取决于叶片高度，后者受制于材料的耐离心力强度。日本 700MW 机组
已成功采用钛制 1．016M 的长叶片，它比目前通常采用的 12Cr 钢制的 0．842M 的叶片
增加了离心力强度，排汽面积增加了 40％，由于降低了排汽损失，效率提高 1．6％。
　　其次是采用减少二次流损失的叶栅。叶栅汽道中的二次流会干扰工作的主汽流产生较
大的能量损失，要进一步研制新型叶栅，以减少二次流损失。
　　最后是减少汽轮机内部漏汽损失。汽轮机隔板与轴间、动叶顶部与汽缸、动叶与隔板间
均有一定间隙。这些部位均装有汽封，以减少漏汽损失。要研制新型汽封件以减少漏汽损
失。
2　洁净煤技术
　　火力发电发展至今，其一次能源仍以煤为主。如我国煤炭在一次能源的生产和消费中
占了大头，同时煤电在电力装机总容量中占了 75％，这种格局在 21 世纪中叶以前不会有
大的改变。众所周知，燃煤发电目前存在着两个突出的问题：一是燃煤技术有待改善，煤
的利用率要进一步提高；二是煤燃烧除放出热量外，还会产生大量的烟尘、二氧化碳、二
氧化硫、氮氧化物等污染环境的排放物。我国烟尘排放量的 70％、二氧化硫排放量的 90％
都来自燃煤。如何提高煤的利用效率和降低燃煤对大气的污染是我们迫切要解决的任务，