超臨界鍋爐技術(shù)講座山西電力科學研究院2015年2月山西電力科學研究院主要內(nèi)容一、前言二、超臨界機組鍋爐技術(shù)特點三、超臨界鍋爐的典型事故案例13個四、半干法脫硫技術(shù)現(xiàn)狀和存在問題五、SNCR脫銷技術(shù)應(yīng)用的案例分析六、新技術(shù)、新工藝出現(xiàn)的重大事故七、超低排放技術(shù)改造有哪些技術(shù)問題應(yīng)重視超臨界鍋爐------白正剛各位同行:大家好！下面我就超臨界鍋爐技術(shù)和相關(guān)內(nèi)容進行介紹。國際上超臨界、超超臨界技術(shù)總體上屬上世紀80、90年代技術(shù)。1992年我國首次整套引進超臨界機組，國產(chǎn)化消化制造技術(shù)，我國超（超）臨界機組發(fā)展步入快車道。據(jù)不完全統(tǒng)計，到2014年底我國已投產(chǎn)運行超臨界機組，總量已超全世界同類機組總?cè)萘康囊话搿８鶕?jù)國家發(fā)改委要求，60萬kW級超臨界機組已是常規(guī)燃煤火電機組建設(shè)的最低門檻，擬建在建機組均為超臨界或超超臨界機組，100萬kW級機組則均為超超臨界機組，我國的火力發(fā)電技術(shù)已經(jīng)進入了超臨界和超超臨界時代。超臨界機組------白正剛主要內(nèi)容一、“臨界點”是怎么回事二、“超臨界”是什么意思？三、超臨界鍋爐和直流鍋爐是一回事嗎四、超臨界鍋爐有什么優(yōu)勢五、直流鍋爐的技術(shù)特點六、國產(chǎn)超臨界循環(huán)流化床鍋爐主要特點一、“臨界點”是怎么回事水和蒸汽沒有區(qū)別的狀態(tài)

是怎樣的？壓力越高，水蒸汽分子間的距離和液體水分子間的距離的差距越小從而使得水和水蒸汽之間的物性差別隨著壓力升高越來越小直至達到臨界壓力時，水和水蒸汽沒有差別，在同一溫度下，要么全部是水，要么全部為氣（其實是很“稠密”的蒸汽）。溫度/℃壓力/bar亞臨界超臨界水分子密度與壓力、溫度關(guān)系超臨界壓力下朗肯循環(huán)過程的T—S圖sA1223456BT0超臨界鍋爐的優(yōu)勢朗肯循環(huán)熱效率隨主蒸汽壓力、溫度的升高而提高，超臨界壓力機組比亞臨界機組熱效率提高2—3%。電廠名稱容量MW供電煤耗g/kWh發(fā)電煤耗g/kWh廠用電率%華能南京電廠300324.5309.84.53華能營口電廠320337.2320.74.90華能伊敏電廠500329.53l1.25.55國華盤山電廠500331.O3l1.16.0石洞口電廠600308.2297.13.6綏中電廠800329.23l2.94.93部分超臨界機組運行經(jīng)濟指標統(tǒng)計數(shù)據(jù)微觀解釋

臨界或超臨界壓力下，溫度較低時，水分子之間的距離緊密，處于液態(tài)水的狀態(tài)。隨著溫度的升高，分子動能增大，分子間距離逐漸變大，宏觀上看就是水的體積膨脹，或比容增大。當達到臨界溫度時，分子之間的距離大于液體水分子之間距離的上限，則水在這瞬間就全部由水變成了蒸汽，之后的加熱過程中，水蒸汽溫度升高，分子間距離繼續(xù)增大，宏觀上水蒸氣體積膨脹，比容變大。二、“超臨界”是什么意思？當流體的壓力和溫度超過一定的值（臨界點）時，流體會處于一種介乎于液態(tài)和氣態(tài)的中間態(tài)，稱為超臨界態(tài)。對鍋爐來說,主蒸汽壓力超過（大于）臨界點壓力（22.12MPa)的工況爐內(nèi)蒸汽溫度不低于593℃或蒸汽壓力不低于31MPa被稱為超超臨界。三、超臨界鍋爐和直流鍋爐

是一回事嗎超臨界鍋爐－－從壓力上分類直流鍋爐－－從有無汽包分類超臨界鍋爐一定是直流鍋爐直流鍋爐不一定是超臨界鍋爐，可以是亞臨界或以下壓力鍋爐．直流爐可以適用于任何壓力，但如果壓力太低，則不如自然循環(huán)鍋爐，所以一般應(yīng)用在P≥16MPa的鍋爐上。當然超（超）臨界參數(shù)鍋爐必須采用直流型式

四、超臨界鍋爐有什么優(yōu)勢一、熱效率高，節(jié)約燃料朗肯循環(huán)熱效率隨主蒸汽壓力、溫度的升高而提高，超臨界壓力機組比亞臨界機組熱效率提高2—3%。電廠名稱容量MW供電煤耗g/kWh發(fā)電煤耗g/kWh廠用電率%華能南京電廠300324.5309.84.53華能營口電廠320337.2320.74.90華能伊敏電廠500329.53l1.25.55國華盤山電廠500331.O3l1.16.0石洞口電廠600308.2297.13.6綏中電廠800329.23l2.94.9310年前2003年度全國超臨界機組運行經(jīng)濟指標統(tǒng)計數(shù)據(jù)1.取消汽包，能快速啟停。與自然循環(huán)鍋爐相比，直流爐從冷態(tài)啟動到滿負荷運行，變負荷速度可提高一倍左右。2.壓力適應(yīng)性廣適用于亞臨界和超臨界以及超超臨界壓力鍋爐。4.水泵壓頭高水冷壁的流動阻力全部要靠給水泵來克服，這部分阻力約占全部阻力的25％～30％。所需的給水泵壓頭高，既提高了制造成本，又增加了運行耗電量。5.需要專門的啟動系統(tǒng)直流鍋爐啟動時約有30％額定流量的工質(zhì)經(jīng)過水冷壁并被加熱，為了回收啟動過程的工質(zhì)和熱量并保證低負荷運行時水冷壁管內(nèi)有足夠的重量流速，直流鍋爐需要設(shè)置專門的啟動系統(tǒng)，而且需要設(shè)置過熱器的高壓旁路系統(tǒng)和再熱器的低壓旁路系統(tǒng)。加上直流鍋爐的參數(shù)比較高，需要的金屬材料檔次相應(yīng)要提高，其總成本不低于自然循環(huán)鍋爐。6.需要汽水分離器系統(tǒng)中的汽水分離器在低負荷時起汽水分離作用并維持一定的水位，在高負荷時切換為純直流運行，汽水分離器作為通流承壓部件。8.熱慣性小水冷壁的金屬儲熱量和工質(zhì)儲熱量最小，即熱慣性最小，使快速啟停的能力進一步提高，適用機組調(diào)峰的要求。但熱慣性小也會帶來問題，它使水冷壁對熱偏差的敏感性增強。當煤質(zhì)變化或爐內(nèi)火焰偏斜時，各管屏的熱偏差增大，由此引起各管屏出口工質(zhì)參數(shù)產(chǎn)生較大偏差，進而導致工質(zhì)流動不穩(wěn)定或管子超溫。9.流動阻力大為保證足夠的冷卻能力和防止低負荷下發(fā)生水動力多值性以及脈動，水冷壁管內(nèi)工質(zhì)的重量流速在MCR負荷時提高到2000㎏/（㎡·s）以上。加上管徑減小的影響，使直流鍋爐的流動阻力顯著提高。600MW以上的直流鍋爐的流動阻力一般為5.4MPa～6.0MPa。10.汽溫調(diào)節(jié)汽溫調(diào)節(jié)的主要方式是調(diào)節(jié)燃料量與給水量之比，輔助手段是噴水減溫或煙氣側(cè)調(diào)節(jié)。由于沒有固定的汽水分界面，隨著給水流量和燃料量的變化，受熱面的省煤段、蒸發(fā)段和過熱段長度發(fā)生變化，汽溫隨著發(fā)生變化，汽溫調(diào)節(jié)比較困難。11.容易發(fā)生水動力不穩(wěn)定低負荷運行時，給水流量和壓力降低，受熱面入口的工質(zhì)欠焓增大，容易發(fā)生水動力不穩(wěn)定。由于給水流量降低，水冷壁流量分配不均勻性增大；壓力降低，汽水比容變化增大；工質(zhì)欠焓增大，會使蒸發(fā)段和省煤段的阻力比值發(fā)生變化。直流鍋爐的水動力特性水動力不穩(wěn)定性脈動熱偏差水動力不穩(wěn)定性（多值性）當蒸發(fā)受熱面進出聯(lián)箱兩端壓差一定的條件下，管內(nèi)可能出現(xiàn)多種不同的流量，即水動力特性出現(xiàn)多值性，這樣的流動特性就是不穩(wěn)定的。流量小的管子，管內(nèi)對流換熱系數(shù)小，冷卻差，管壁溫度高，有可能造成受熱面超溫損壞。水動力不穩(wěn)定性的影響因素水冷壁工質(zhì)入口焓值壓力熱負荷工質(zhì)入口焓值的影響水冷壁進口工質(zhì)熱焓大于1256.04kJ/kg后，水動力不穩(wěn)定性減弱但低負荷及高加切除后，水冷壁入口焓值降低，出現(xiàn)不穩(wěn)定性鍋爐熱負荷的影響鍋爐熱負荷越高，水動力不穩(wěn)定性越弱因此，防止水動力不穩(wěn)定性對鍋爐安全的影響，尤其在低負荷和啟動時要注意脈動在管屏兩端壓差相同，當給水量和流出量總量基本不變的情況下，管屏里管子流量隨時間作周期性波動，這種現(xiàn)象稱為管間脈動。整體脈動屏間脈動管間脈動（最為多見）管屏兩端壓差相同的情況下，管屏間管子中的有些流量在增加，另外一些管子的流量減少同一根管子，給水量隨時間作周期性波動，蒸發(fā)量也隨時間作周期性波動，它們的波動相位差為180°脈動是不衰減的對于垂直上升管屏，也有管間脈動現(xiàn)象發(fā)生。且對脈動更敏感，更加嚴重脈動的特點脈動的原因第一瞬間：熱負荷的突增，使該處汽量增多，汽泡增大，局部壓力升高，將其前、后工質(zhì)分別向管圈進、出口兩端推動，因而進口水流量減少而出口蒸汽量增加第二瞬間：由于局部壓力升高，相應(yīng)的飽和溫度也高，每千克水加熱到沸點的吸熱量也增加，蒸汽產(chǎn)量下降，而此時進水量少而排出工質(zhì)多；局部壓力接著降低，增加了管子進口壓力與局部壓力間的壓差，因而進水量又增加，與此同時，排出的蒸汽量也減少。脈動危害發(fā)生這種管間脈動時，熱水段、蒸發(fā)段、過熱段都在作周期性波動，在交界處附近壁溫周期性變化，最大波動甚至達到150℃，因而使管子產(chǎn)生疲勞破壞。消除脈動的措施增大管內(nèi)工質(zhì)質(zhì)量流量ρw

增大熱水段阻力－加節(jié)流圈，采用逐步擴大的管徑（省煤器采用較小管徑）壓力升高可減少脈動，故在低負荷及啟動時要保證足夠的啟動流量和啟動壓力并保持燃燒工況的穩(wěn)定性及爐內(nèi)溫度盡可能均勻，以防止發(fā)生脈動12.水冷壁可靈活布置水冷壁可靈活布置，可采用螺旋管圈或垂直管屏水冷壁。采用螺旋管圈水冷壁有利于實現(xiàn)變壓運行。13.熱偏差影響大超臨界壓力直流鍋爐水冷壁管內(nèi)工質(zhì)溫度隨吸熱量而變，即管壁溫度隨吸熱量而變。因此，熱偏差對水冷壁管壁溫度的影響作用顯著增大。熱偏差的危害直流鍋爐工質(zhì)在水冷壁中全部蒸發(fā)，熱偏差會對傳熱惡化造成很大的影響。因為水冷壁出口工質(zhì)溫度已過熱，所以水冷壁熱偏差對水冷壁管子及過熱器安全有很大的影響，不可忽視超臨界壓力時，工質(zhì)不存在恒定的飽和溫度，偏差管工質(zhì)溫度差別更高。熱偏差鍋爐的其他受熱面都是由許多并聯(lián)管子組成。其中每根管子的結(jié)構(gòu)、熱負荷和工質(zhì)流量大小不完全一致，工質(zhì)焓增也就不同，這種現(xiàn)象稱為熱偏差。熱偏差系數(shù)減小受熱不均勻（螺旋管圈的優(yōu)勢所在）減小結(jié)構(gòu)不均勻加節(jié)流圈（垂直管屏UP直流爐）增大管內(nèi)工質(zhì)質(zhì)量流量ρw消除及減輕熱偏差的措施14.存在傳熱惡化的可能變壓運行的超臨界參數(shù)直流爐，在亞臨界壓力范圍和超臨界壓力范圍內(nèi)工作時，都存在工質(zhì)的熱膨脹現(xiàn)象。在亞臨界壓力范圍內(nèi)可能出現(xiàn)膜態(tài)沸騰；在超臨界壓力范圍內(nèi)可能出現(xiàn)類膜態(tài)沸騰。15.啟停速度受汽機限制啟停速度和變負荷速度受過熱器出口集箱的熱應(yīng)力限制，但主要限制因素是汽輪機的熱應(yīng)力和脹差。16.給水品質(zhì)要求高直流鍋爐要求的給水品質(zhì)高，要求凝結(jié)水進行100％的除鹽處理。例如，蒸汽中銅鐵、二氧化硅等固形物的溶解度是隨著蒸汽比重的減少而增大，因而，在超臨界壓力下，即使溫度不高，銅鐵、二氧化硅等固形物的溶解度也很高，為防止蒸發(fā)受熱面和汽機葉片上結(jié)垢，超臨界鍋爐需100%凝結(jié)水精處理，除鹽和除鐵。17.控制系統(tǒng)復雜控制系統(tǒng)復雜，調(diào)節(jié)裝置的費用較高。汽溫調(diào)節(jié)困難。汽溫調(diào)節(jié)的主要方式是調(diào)節(jié)燃料量與給水量之比，輔助手段是噴水減溫或煙氣側(cè)調(diào)節(jié)。由于沒有固定的汽水分界面，隨著給水流量和燃料量的變化，受熱面的加熱段、蒸發(fā)段和過熱段長度發(fā)生變化，汽溫隨著發(fā)生變化，汽溫調(diào)節(jié)比較困難。六、國產(chǎn)超臨界鍋爐主要特點1.采用П型布置形式2.螺旋管圈水冷壁３.采用前后墻對沖燃燒方式４.采用新型低氮旋流燃燒器５.采用回轉(zhuǎn)式空氣預熱器６.采用直吹式制粉系統(tǒng)７.采用軸流式風機1.采用П型布置形式

П型布置是傳統(tǒng)普遍采用的方式，煙氣由爐膛經(jīng)水平煙道進入尾部煙道，在尾部煙道通過各受熱面后排出。其主要優(yōu)點是鍋爐高度較低，尾部煙道煙氣向下流動有自生吹灰作用，各受熱面易于布置成逆流形式，對傳熱有利等。六、國產(chǎn)超臨界鍋爐主要特點1、超臨界鍋爐采用循環(huán)流化床2、取消了啟動循環(huán)泵（高溫型、價格昂貴）3、未見有效的全廠失電鍋爐受熱面超溫的保護措施和設(shè)備。4、配置了管式預熱器。5、配置了半干法脫硫系統(tǒng)6、配置了SNCR脫銷系統(tǒng)7、基本未見成熟的運行業(yè)績8、設(shè)計、安裝、調(diào)試、生產(chǎn)準備、檢修等無經(jīng)驗

2.螺旋管圈水冷壁

對于超臨界變壓運行鍋爐，螺旋管圈水冷壁是首先應(yīng)用于超臨界變壓運行鍋爐的水冷壁型式。爐膛水冷壁采用螺旋管圈＋垂直管圈方式【即下部爐膛的水冷壁采用螺旋管圈（內(nèi)螺紋管），上部爐膛的水冷壁為垂直】，保證質(zhì)量流速符合要求。水冷壁采用全焊接的膜式水冷壁水冷壁采用一次中間混合聯(lián)箱來實現(xiàn)螺旋管至垂直水冷壁管的過渡

螺旋管水冷壁優(yōu)點：1、可以獲得足夠的管內(nèi)質(zhì)量流速。2、管間熱偏差小，（螺旋上升、熱負荷穩(wěn)定)3、抗燃燒干擾能力強。4、適應(yīng)機組變壓運行。5、水冷壁入口可以不設(shè)節(jié)流圈螺旋水冷壁的缺點：1、承重能力差，要設(shè)計附加懸吊系統(tǒng)。2、制造成本高，點火室、過渡段等結(jié)構(gòu)復雜、制造工藝難度大。3、螺旋管圈爐膛四角上需要大量單彎頭焊接對口，工地吊裝次數(shù)增加，安裝工作難度大、量大。4、螺旋管長、阻力大，增加了給水泵功耗。現(xiàn)場水冷壁的布置圖

性能優(yōu)越、成熟可靠的水冷壁自由選擇管子尺寸和數(shù)量：布置與選擇管徑靈活，易于獲得足夠的質(zhì)量流速

螺旋管圈水冷壁所需管子根數(shù)和管徑，可通過改變管子水平傾斜角度來調(diào)整，使之獲得合理的設(shè)計值，以確保鍋爐安全運行與水冷壁自身的剛性。

管子根數(shù)大大減少，而且這種減少水冷壁管子根數(shù)的辦法不加大管子之間的節(jié)距，使管子和肋片的金屬壁溫在任何工況下都安全。

內(nèi)螺紋螺旋管圈水冷壁:采用內(nèi)螺紋管，提高水冷壁安全裕度技術(shù)特點：采用管螺旋管圈

控制合理的設(shè)計平均質(zhì)量流速，防止亞臨界狀態(tài)下的傳熱惡化，提高高負荷下的安全裕度。選取較高的質(zhì)量流速較高的流速可以確保更高的傳熱性能和流動可靠性，確保水冷壁有較高的安全性和較大的安全裕度。結(jié)論：通過采用內(nèi)螺紋管及選取合適的質(zhì)量流速，水冷壁安全裕度得到極大的提高，汽水阻力僅增加約10%。螺旋水冷壁垂直水冷壁混合集箱垂直水冷壁入口集箱半爐膛混合，減少吸熱偏差小，適應(yīng)變壓運行內(nèi)螺紋螺旋管圈水冷壁:充分均勻混合的中間過渡水冷壁垂直水冷壁

螺旋水冷壁出口

垂直水冷壁進口螺旋水冷壁

內(nèi)螺紋螺旋管圈水冷壁:管間吸熱偏差小，適應(yīng)變壓運行燃燒器燃燒器燃燒器燃燒器水冷壁出口介質(zhì)溫度垂直管布置水冷壁螺旋上升式水冷壁熱負荷前墻側(cè)墻后墻側(cè)墻前墻側(cè)墻后墻側(cè)墻流向流向流向流向螺旋管在盤旋上升的過程中，每根管子都經(jīng)過爐膛下部高熱負荷區(qū)域的整個周界，途經(jīng)寬度方向不同熱負荷分布的區(qū)域。因此，螺旋管的每個管子，以整個長度而言，熱偏差很小內(nèi)螺紋螺旋管圈水冷壁:不需設(shè)置水冷壁進口節(jié)流圈垂直水冷壁+內(nèi)螺紋管螺旋水冷壁+內(nèi)螺紋管負荷變化和煤種變化適應(yīng)性對比流量調(diào)整困難(進口節(jié)流圈)采用高質(zhì)量流速，且質(zhì)量流速可以自由調(diào)整。爐膛水冷壁型式節(jié)流圈為針對鍋爐某一負荷、某一煤種而設(shè)計。由于節(jié)流圈的固有特性，對所有負荷進行流量合理分配、調(diào)節(jié)較為困難；機組運行一段時間，節(jié)流圈將不可避免地結(jié)垢，偏離設(shè)計值。對煤種變化、爐膛結(jié)渣等所引起的爐膛熱負荷變化適應(yīng)性較差。采用較高質(zhì)量流速設(shè)計，且進口不需裝設(shè)節(jié)流圈，螺旋管圈水冷壁的傳熱、流量分配和介質(zhì)出口溫度等不會受到燃燒器、磨煤機切換等工況的影響。對煤種變化、爐膛結(jié)渣以及機組負荷變化所引起的吸熱量的變化適應(yīng)性好，變負荷、變壓運行能力強內(nèi)螺紋管結(jié)構(gòu)

螺旋管圈+內(nèi)螺紋管漩渦效果>重力作用管子內(nèi)表面充滿了液體

七、超臨界鍋爐的鋼材及性能1、新型鋼材的研發(fā)是超臨界機組發(fā)展的基礎(chǔ)和保證2、分析研究超超臨界機組蒸汽參數(shù)和鍋爐關(guān)鍵部件選用鋼材及其經(jīng)驗，對我國超超臨界機組的設(shè)計、制造和安全穩(wěn)定運行有著重要的意義2.

超超臨界鍋爐對鋼材性能的要求熱強度高抗高溫煙氣氧化腐蝕抗高溫汽水介質(zhì)腐蝕可焊性和工藝性良好超臨界鍋爐關(guān)鍵部件材料要求與選擇重點是：水冷壁、高溫管道與聯(lián)箱、末級過熱器、再熱器工藝性能應(yīng)滿足：1、高溫強度性能2、煙氣側(cè)的腐蝕性能3、汽水側(cè)的氧化性能4、制造、加工、熱處理、異種材料焊接等對鋼材性能的要求：滿足部件工作溫度的需要具有高的持久強度、蠕變強度或抗松弛性能，金相組織穩(wěn)定，無常溫脆性和長期時效脆性抗蒸汽氧化、煙氣腐蝕及應(yīng)力腐蝕易于冷、熱加工異鐘鋼焊接工藝能保證其應(yīng)有的性能相對低的材料價格超、超超臨界鍋爐用鋼分為兩大類1、鐵素體鋼（包括珠光體、貝氏體和馬氏體及其兩相鋼）2、奧氏體鋼奧氏體鋼比鐵素體鋼具有更高熱強性，但膨脹系數(shù)大、導熱性能差、抗應(yīng)力腐蝕能力低、工藝性差，熱疲勞和低周疲勞（特別是厚壁件）性能也比不上鐵素體鋼，且成本高3.

國際上超超臨界鍋爐用鋼材的發(fā)展歷程和研發(fā)計劃3.1發(fā)展歷程超臨界機組和超超臨界機組是20世紀50年代同時開發(fā)的20世紀50、60年代超超臨界機組投運后出現(xiàn)了部件損傷事故

美國Eddystone電廠1#超超臨界鍋爐----發(fā)生奧氏體鋼17－14CuMo過熱器管高溫腐蝕，316H奧氏體鋼管因出現(xiàn)裂紋和焊接不良等原因損壞或爆管，過熱器出口集箱、主蒸汽管調(diào)節(jié)閥和截止閥出現(xiàn)疲勞裂紋1956年德國投運的超超臨界機組----也出現(xiàn)奧氏體鋼制部件損傷事故80年代末日本生產(chǎn)的一臺34MPa/650℃500MW試驗超超臨界機組----出現(xiàn)奧氏體鋼高壓轉(zhuǎn)子熱裂紋等問題.有關(guān)的分析報告認為超超臨界機組不存在原則性的設(shè)計和制造技術(shù)問題，而是對材料技術(shù)認識不足,過分依賴于奧氏體鋼，使蒸汽參數(shù)在24.1MPa、538℃--566℃停留了20多年.80年代由于低鉻耐熱鋼和改良型9％～12％Cr鐵素體型鋼的研制及成功應(yīng)用發(fā)展了蒸汽參數(shù)593℃以上的超超臨界技術(shù)，促進超超臨界機組的發(fā)展，并降低了超超臨界機組鍋爐的造價目前這些新型鋼已在歐洲及日本數(shù)十個電廠得到應(yīng)用，主蒸汽溫度已610℃4.

超超臨界蒸汽參數(shù)和鍋爐用鋼分析

歐美日等超臨界及超超臨界機組鍋爐用鋼基本上處于同一檔次，只是同一鋼種各國牌號表達方式不同。（1）低鉻耐熱鋼1.25％Cr-0.5%Mo(SA213T11)2.25Cr-1Mo(SA213 T22/P22)1Cr-Mo-V(12Cr1MoV)9％～12％Cr系的Cr-MoCr-Mo-V鋼(法國EM12、德國X20、瑞典HT9、日本HCM9M、美國SA213T9等)其允許主汽溫度為538℃～566℃（2）改良型9％～12％Cr鐵素體－馬氏體鋼9Cr-1Mo（SA335，T91/P91）

一般用于566℃～593℃的蒸汽溫度范圍，允許主汽溫度610℃，再熱汽溫度625℃；壁溫：鍋爐625℃～650℃，汽機：600℃～620℃60年代起應(yīng)用80年代美國在此基礎(chǔ)上開發(fā)出T91鋼，用于制造鍋爐過熱器、再熱器并投入運行同鋼種大口徑管牌號為P91，用于制造集箱和管道日本和歐洲對T91鋼又加以改良，使其具有更高的蠕變斷裂強度、斷裂韌性、抗熱腐蝕性、可加工性和可焊性改進型的T91鋼，提高了使用溫度，可用于600℃～650℃；由于其強度的提高，可減少管壁厚度。其綜合性能使T91和P91鋼成為主蒸汽溫度由566℃過渡至600℃的關(guān)鍵材料，可部份替代TP304H制造過熱器與再熱器管,有明顯的經(jīng)濟效益NF616是改良型鋼種之一，具有更高的高溫強度，并具備T91的特性（3）新型奧氏體耐熱鋼18Cr-8Ni系：如在SA213、TP304H、TP347H基礎(chǔ)上發(fā)展的TP347HFG、Super304H、TempaloyA-1等20-25Cr系：HR3C、NF709、TempaloyA-3等使用壁溫650℃～750℃，可用于汽溫高達600℃的過熱器與再熱器，有足夠的蠕變斷裂強度和很好的抗高溫腐蝕性能例如，丹麥蒸汽參數(shù)29MPa/582℃/580℃/580℃的超超臨界機組鍋爐材料為：蒸發(fā)受熱面13CrMo44，過熱器和再熱器管SA213、TP347H，過熱器和再熱器管集箱P91或P92超級304H

（Super304H）它在TP304H基礎(chǔ)上調(diào)整化學成分而研發(fā)的鋼種，具有高的持久強度，600℃～700℃許用應(yīng)力比TP347H高25%具有良好的組織穩(wěn)定性具有的抗蒸汽氧化性與TP347H相當可焊性好，裂紋敏感性低于TP347H細晶粒TP347H鋼是對傳統(tǒng)的金屬學理論的突破與同鋼種粗晶粒鋼相比提高了耐蒸汽腐蝕性許用應(yīng)力也提高20%細晶粒鋼需經(jīng)過兩次高溫處理：（a）軟化處理：加熱到1250℃或1300℃（b）固溶處理：加熱到1200℃細晶粒組織能加快Cr通過晶界的擴散遷移，并與氧形成一層細密的富Cr氧化層（Cr2O3）從而防止蒸汽氧化(4)復合管和表面噴涂復合管和表面噴涂含Cr或陶瓷的材料用于更高工作溫度的過熱器、再熱器復合管是兩種材料套在一起的鋼管，內(nèi)層鋼管滿足強度要求，外層鋼管（厚1mm～2mm）滿足抗腐蝕要求在現(xiàn)有高強度的耐熱鋼（含Cr不超過18%）外面套一圈25%～50%Cr的高鉻鋼，可提高高溫下的抗蝕性，滿足鍋爐金屬溫度700℃～750℃的需要（5）有縫管（卷板焊接管）有縫管（卷板焊接管）在國外已得到廣泛應(yīng)用水冷壁、省煤器及低溫過熱器等部件的小口徑管鋼管直徑超過熱軋、熱擴軋機生產(chǎn)能力的集箱和蒸汽導管試驗及運行表明，焊接管在內(nèi)外表面質(zhì)量與公差等方面優(yōu)于無縫管，性能不亞于無縫管，且價格便宜10%～20%（有縫內(nèi)螺紋管便宜10%～15%）5.

我國電站材料技術(shù)現(xiàn)狀

及超超臨界鍋爐材料的發(fā)展

5.1

我國電站材料技術(shù)現(xiàn)狀與國外600℃蒸汽溫度參數(shù)的超超臨界機組相比，用材差距較大的是汽輪機用鋼，鍋爐用鋼差距較小，對600℃/600℃參數(shù)用材料已掌握并使用過鍋爐受熱面（過熱器、再熱器、水冷壁、省煤器）用鋼。但用于高溫區(qū)段——TP304H、（1Cr18Ni9）和TP347H（1Cr19Ni11Nb）——國外已改用Super304H和TP347HFG，后兩者比TP347H

650℃的許用應(yīng)力分別高30%和20%集箱、導管材料大量用P91（10Cr9Mo1VNb）、P92、P122鋼，這些鋼種的研究在我國起步較晚，熱加工工藝等尚需研究用于580℃的鉻鉬釩低合金12Cr1MoV鋼——經(jīng)驗比較多5.2我國電站鍋爐材料的發(fā)展（1）鍋爐過熱器管12Cr1MoV鋼我國制造鍋爐的主力鋼種與國外用的T22、10CrMo910鋼相比，具有較高的熱強性能、組織穩(wěn)定性能及良好的抗氧化性能，工藝性能比T22略差已掌握其工藝特點，易于制造，金屬溫度不超過580℃的受熱面管，用12Cr1MoV鋼均有把握。12Cr2MoWVTiB（也稱鋼研102）鋼曾用于600℃～620℃受熱面管，運行實踐表明，該鋼達到或略超過620℃時氧化速度很快在啟動和運行過程中，難勉超過金屬設(shè)計使用溫度，后建議該鋼用于設(shè)計溫度600。在570℃～595℃內(nèi)，有足夠的抗氧化性能，比12Cr1MoV有較高的許用應(yīng)力，性能價格比好且經(jīng)實踐考驗的低合金熱強鋼種10Cr9Mo1VNb鋼（T91）已引進并列入我國高壓鍋爐無縫管標準，我國生產(chǎn)的10Cr9Mo1VNb鋼在規(guī)格、尺寸、化學成分、金相組織、力學性能（含高溫瞬時力學性能）、持久強度等都達到或超過技術(shù)指標彎管、焊接工藝性能良好適于用作600℃～650℃受熱用于590℃～650℃時，許用