勤俭一次能源，增强情况庇护，削减有害气体的排放，下降地球的温室效应，已越来越遭到国内外的高度重视。我国电力总装机容已逾3亿KW，但火机电组平均单机容不足10万kW，平均供电煤耗达399g／（kW•h），比国外进步前辈水平高70～80g／（kW•h），高出25％以上，资本浪费太年夜，废气排放严重。从今朝火力发电技术水平来看，提高火电厂效率的方式除整体煤气化联合轮回（IGCC）、增压流化床联合轮回（PFBC）外，还有超超临界压力技术（USC）。我国已把年夜幅度提多发电效率、加速成长洁净煤技术的超超临界机组作为我国可延续成长、勤俭能源、庇护情况的重要措施。

1　超超临界压力汽锅的成长
　　上台实验性的超临界汽锅是西门子公司凭据捷克人马克•本生1919年的利方案制造的。超超临界机组其实不是按步就班由22．2MPa、538℃／538℃向上成长的，蒸汽参数履历高—低—高的进程。1949年原苏联安装了台超超临界实验机组，直流汽锅出口参数为29．4MPa、600℃（12t／h），经节省至15MPa后通进汽轮机，以后又生产了29．4MPa、650℃型号为P—100—300的100MW机组，作为改造中压机组的前置级。1956年西德投运1台参数为34MPa、610℃／570℃／570℃、容为88MW的机组。
美国在50年月末投运了2台具有代表性的超超临界机组，菲罗电厂6号机组，容为125MW、参数为31MPa、621℃／566℃／538℃；艾迪斯顿电厂1号机组，参数为34．3MPa、649℃／566℃／566℃、容为325MW。费城电力公司的这台艾迪斯顿1号机从1960年起头按设计参数运行8年，后因泛起一些故障，主要是材料问题，1968年起参数降为31MPa、610℃／557℃／557℃。美国一起头就试制这样高参数的超超临界机组，不成避免地频仍发闹事故，故不能不下降参数运行。在开发早期，太高的蒸汽参数超越了那时的技术水平。以后将蒸汽降至24．1MPa、538℃～566℃，并慢慢完善，这类蒸汽参数连结了20余年。
日本引进美国的技术并连系欧洲的适合变压运行的本生式直流炉，成功地开发了超超临界机组。在1989年和1991年成功地投运2台700MW、31MPa、566℃／566℃／566℃的机组，运行情况秀，可用率水平很高。1998年投运主蒸汽和再热蒸汽温度均为600℃的原町2号1000MW机组，该机组实测发机电端效率达44．7％。
欧洲在1995～1999年间至少投运9台蒸汽压力28．5MPa～31．0MPa、温度545℃～587℃的超超临界机组，在建的还有10台，并将蒸汽温度提高至600℃以上。其中丹麦已投运的2台超超临界机组的热效率可达47％～49％。

2　蒸汽参数的选择
　　机组的蒸汽参数是决议机组热经济性的重要身分。一般，压力是16．6～31．0MPa、温度在535℃～600℃的范围内，压力每提高1MPa，机组的热效率上升0．18％～0．29％；新蒸汽温度或再热蒸汽温度每提高10℃，机组的热效率就提高0．25％～0．3％；假设采用二次再热的机组就比一次再热机组的热效率高1．5％～2．0％。现在常规的超临界机组采用的蒸汽参数为24．1MPa、538℃／566℃。超超临界机组一般采用二次再热，其参数为：31．0MPa、566℃／566℃／　　566℃或31．0MPa、593℃／593℃／593℃或34．5MPa、649℃／593℃／593℃。超超临界机组的供电端效率见表1所示。
随着参数的提高，对材料的要求、产物开发的技术难度、机组的造价也越来越高，比力超超临界机组的3种参数，前2种现实性更年夜些。随着科技的不竭成长，到2005年超超临界机组的参数可为33．5MPa、610℃／630℃／630℃；到2015年参数可达40MPa、700℃／720℃／720℃。

3　超超临界压力汽锅的要害技术
　　超超临界压力汽锅的要害技术是多方面的，在设计和制造上都有高难技术，如材料的选择、水冷壁系统及其水动力平安性、受热面安插、二次再热系统汽温的调控等，其中热强度性能高、工艺性好、价格低廉的材料的开发是要害的问题。

3．1　材料
　　早期的超超临界汽锅使用了年夜的奥氏体钢，而奥氏体钢比铁素体钢具有高的热强性，但热膨胀系数年夜、导热性小，抗应力侵蚀能力低、工艺性差，热疲钝和低周疲钝性能（非凡是厚壁件）也比不上铁素体钢，且成本高得多，泛起许多奥氏体钢制部件损伤事故。列国一直致力于开发新材料和新工艺，改良和开发新型铁素体钢和改良了奥氏体耐热钢。欧洲开发出用于625℃的新型铁素体钢E911；美、日等国协作研究了如9％～12％Cr钢NF616、HCM12A和TB12M等新材料；比来15～20年新型铁素体—马氏体的9％～12％Cr钢研制开发成功，答理主蒸汽温度提高至610℃，压力到达30MPa，再热蒸汽温度至625℃。非凡是550℃～625℃铁素体耐热钢的开发成功下降了超超临界机组造价。由于蒸汽参数的提高，高温部件的工作情况更为恶劣，是以也必需采用更的材料来知足要求。

3．2　水冷壁
　　超超临界压力汽锅的水冷壁系统，主要集中在螺旋管圈水冷壁和由内螺纹管组成的垂直管圈型式两种。螺旋管圈水冷壁可以自由地选择管子的尺寸和数目，因而能选择较年夜的管径和保证水冷壁平安的流速，管圈中的每根管子均一样地绕过炉膛和各个壁面，因而每根管子的吸热不异，管间的热误差小，适用于变压运行，其错误谬误是螺旋管圈的制造安装支承等工艺较为复杂及流动阻力年夜。内螺纹管的垂直管圈水冷壁受炉膛沿周界热负荷误差的影响较年夜，除需要接纳一定的结构措施（例如加装节省装配）使管内工流的分配与管外热负荷的散布相顺应外，还要求较高的运行操作水安然平静自动控制水平。在开发超超临界压力机组时，有需要在现有的超临界压力水冷壁内沸腾传热研究的根蒂根基上，扩大实验研究的压力范围，进一步进行实验研究，避免似膜态沸腾现象，确保水冷壁系统工作的平安性。

3．3　二次再热系统
　　在设计二次再热汽锅时，必需斟酌到高效率在基本负荷下运行，决议好的再热器受热面安插和再热蒸汽温度控制方式。超超临界压力汽锅采用了二次中心再热系统，蒸汽温度的控制要比一次再热机组复杂得多。原则上各类高温手段都可以进行再热温度的调理，但斟酌到在部门负荷时再热蒸汽温度必需具有能确保设计值蒸汽温度的特征，负荷变化时，再热蒸汽温度对设计变化率必需稳定。
再热蒸汽温度的控制还应斟酌到以下两点：
　（1）为了不下降机组的效率，在正常运行时不用再热器喷水减温。
　（2）采用再轮回风机来控制再热蒸汽温度会增加电厂的动力消耗。

4　超超临界压力汽锅实例
4．1　日本川越火力发电厂
　　川越电厂1＃、2＃机组是上台超超临界机组，采用超超临界压力二级再热系统（31MPa、566℃／566℃／566℃）使热效率在发电端到达41．9％。其汽锅技术参数见表2所示。

汽锅为燃用液体自然气，直流变压运行。炉膛为长方形断面，每角有8个喷燃器，4角总计32个，喷燃器呈切向安插。在炉膛下部水冷壁管的双相流区域，采用传热性能秀的内螺纹管，内螺纹管里面有沟槽，工沿沟槽流动。在炉膛上部，热负荷低的部门，水冷壁采用光管。水冷壁管垂直上升排列。内螺纹管材料为STBA23（Φ28．5×5．9mm），螺纹深度1mm、宽5mm，每10cm有4条螺纹。
　　对再热蒸汽温度的控制，主要采用*气再轮回的方式。在后部*道的下部，采用分系统*气档板（采用三菱改良型档板控制系统），作为对2级再热器进行汽温控制和下降辅机的动力消耗。过热器出口集箱和主蒸汽管采用ASME．SA－335P91和SA－182F91新材料，过热器管采用具有足够抗水蒸汽氧化特征的ASME．SA213－TP347H细晶粒钢管。超高温高压阀采用了高温强度性能好的ASME．SA－182F91材料。
　　从川越电厂的运行情况看，超超临界机组与不异规模的超临界机组相比有着更好的运行特征，带中心负荷时运行正常，而且热效率一直很高（表3），自投运以来一直连结着很高的靠得住性。

4．2　丹麦诺加兰德火电厂3号炉
　　丹麦诺加兰德火电厂3＃机是一台超超临界燃煤供热机组。采用了超超临界蒸汽参数、二次再热，参数为29MPa、580℃／580℃／580℃。该机组的汽锅能适用多种煤种，能带中心负荷。汽锅为超超临界直流Benson塔型，具有螺旋管水冷壁和二次再热器。主蒸汽经由过程滑压运行和全开汽轮机调门来调控。汽锅的炉膛截面尺寸为12．25×12．25m，高为70m。汽锅安装了16个燃烧器和4个辅助焚烧燃烧器。它们是煤、油双燃，而且每一个焚烧燃烧器可带负荷7万千瓦（按热值计较）。燃烧器安装在四层的四个角上。一次风系统和*气再轮回一起控制中压缸出口汽温。在一定条件下，*气再轮回可以引进燃尽风系统以控制汽锅出口*气的温度。水冷壁和汽锅的上部通道选用13CrMo44材料，是由于需要一种不会在水冷壁的焊接处发生应力释放的材料。
540℃以上的过热器管道使用奥氏体合金，采用一种SA213－TP347H细粒钢，能耐蒸汽氧化和高温侵蚀。高温区的联箱和毗连管由马氏体钢制造，这类钢的性能合适尺度的强度系数。
　　美国和前苏联在成长超超临界机组的早期，碰着很多问题，机组的靠得住性低，主要缘由是选用了太高的参数，超越了那时的技术成长水平（非凡是材料）。现在国外改良和开发的材料已知足了超超临界压力机组的要求，超超临界机组经过不竭地完善成长，技术早已成熟。据美国EPRI的统计，超超临界机组的可用率已达90％，有的还要高一些，其可用率其实不低于超临界机组和亚临界机组。超超临界机组的热效率高，与常规的超临界机组相比力，至少可勤俭燃料4％～5％（表1）。运行实践也讲明，超超临界机组的变压运行方式能较好地知足调峰的要求。新一代年夜容超超临界燃煤机组已具有了良的经济、环保和启动调峰运行性能，并在低负荷时依然连结较高的效率。从我国国情动身，成长超超临界机组有益于下降我国平均供电煤耗，有益于电网调峰的稳定性和经济性，有益于连结生态情况，提高环保水平，有益于实现技术跨越，建立的火力发电厂。