火電廠超超臨界機組和超臨界機組指的是鍋爐內工質的參數達到或超過臨界壓力以上的機組。鍋爐內的工質都是水，水的臨界壓力是22.129MPa,臨界溫度是374.15℃ ；在這個壓力和溫度時，因高溫膨脹的水和因高壓壓縮的水蒸汽的密度是相同的，就叫水的臨界點，爐內工質壓力低於這個壓力就叫亞臨界鍋爐，大於這個壓力就是超臨界鍋爐，爐內蒸汽溫度不低於593℃或蒸汽壓力不低於31 MPa被稱為超超臨界。在工程上也常常將25MPa以上的稱為超超臨界。
基本介紹
- 中文名：超臨界機組
- 外文名：Supercritical unit
- 釋義：鍋爐內工質參數大於等於臨界壓力
- 用途：節能和改善環境
- 學科：電機工程
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超臨界機組
超臨界、超超臨界火電機組具有顯著的節能和改善環境的效果，超超臨界機組與超臨界機組相比，熱效率要提高1.2%。未來火電建設將主要是發展高效率高參數的超臨界（SC）和超超臨界（USC）火電機組，它們在已開發國家已得到廣泛的研究和套用。
超臨界機組
超臨界機組特點
超臨界直流爐沒有汽包
超臨界直流爐沒有汽包環節，給水經加熱、蒸發和變成過熱蒸汽是一次性連續完成的，隨著運行工況的不同，鍋爐將運行在亞臨界或超臨界壓力下，蒸發點會自發地在一個或多個加熱區段內移動。因此，為了保持鍋爐汽水行程中各點的溫度、濕度及水汽各區段的位 水行程中各點的溫度、濕度及水汽各區段的位置為一規定的範圍，要求燃水比、風燃比及減溫水等的調節品質相當高。
超臨界直流鍋爐蓄能小且呈分布特性
在超臨界直流爐中，由於沒有汽包，汽水容積小，所用金屬也少，鍋爐蓄能顯著減小且呈分布特性。
蓄能以二種形式存在——工質儲量和熱量儲量。 工質儲量是整個鍋爐管道長度中工質總質量，它隨著壓力而變化，壓力越高，工質的比容越小，必需泵入鍋爐更多的給水量。在工質和金屬中存在一定數量的蓄熱量，它隨著負荷非線性增加。由於鍋爐的蓄質量和蓄熱量整體較小，負荷調節的靈敏性好，可實現快速啟停和調節負荷。另一方面，也因為鍋爐蓄熱量小，這種情況下機組小，汽壓對被動負荷變動反映敏感，這種情況下機組變負荷性能差，保持汽壓比較困難。
超臨界機組表現出嚴重非線性
在超臨界鍋爐中，各區段工質的比熱、比容變化劇烈，工質的傳熱與流動規律複雜。變壓運行時隨著負荷的變化，工質壓力將在超臨界到亞臨界的廣泛壓力範圍內變化，隨之工質物性變化巨大，這些都使得超臨界機組表現出嚴重非線性。具體體現為汽水的比熱、比容、熱焓與它的溫度、壓力的關係是非線性的，傳熱特性、流量特性度、壓力的關係是非線性的，各參數間存在非相關的多元函式關係是非線性的，使得受控對象的增益和時間常數等動態特性參數在負荷變化時大幅度變化。
超臨界技術
超臨界火電技術由於參數本身的特點決定了超臨界鍋爐只能採用直流鍋爐，在超臨界鍋爐內隨著壓力的提高，水的飽和溫度也隨之提高，汽化潛熱減少，水和汽的密度差也隨之減少。當壓力提高到臨界壓力（22.064Mpa）時，汽化潛熱為0，汽和水的密度差也等於零，水在該壓力下加熱到臨界溫度（373.99℃）時即全部汽化成蒸汽。超臨界壓力臨界壓力時情況相同，當水被加熱到相應壓力下的相變點（臨界溫度）時即全部汽化。因此超臨界壓力下水變成蒸汽不再存在汽水兩相區，由此可知，超臨界壓力直流鍋爐由水變成過熱蒸汽經歷了兩個階段即加熱和過熱，而工質狀態由水逐漸變成過熱蒸汽。因此超臨界直流鍋爐沒有汽包，啟停速度快，與一般亞臨界汽包爐相比，超臨界直流鍋爐啟動到滿負荷運行，變負荷速度可提高1倍左右，變壓運行的超臨界直流鍋爐在亞臨界壓力範圍內超臨界壓力範圍內工作時，都存在工質的熱膨脹現象，並且在亞臨界壓力範圍內可能出現膜態沸騰；在超臨界壓力範圍內可能出現類膜態沸騰。超臨界直流鍋爐要求的汽水品質高，要求凝結水進行100%除鹽處理。由於超臨界直流鍋爐水冷壁的流動阻力全部依靠給水泵克服，所需的壓頭高，既提高了製造成本又增加了運行耗電量且直流鍋爐普遍存在著流動不穩定性、熱偏差和脈動水動力問題。另外，為了達到較高的質量流速，必須採用小管徑水冷壁，較相同容量的自然循環鍋爐超臨界直流鍋爐本體金屬耗量最少，鍋爐重量輕，但由於蒸汽參數高，要求的金屬等級高，其成本高於自然循環鍋爐。
超臨界經濟性
超臨界機組具有無可比擬經濟性，單台機組發電熱效率最高可達50%，每kWh煤耗最低僅有255g（丹麥BWE公司），較亞臨界壓力機組（每kWh煤耗最低約有327g左右）煤耗低；同時採用低氧化氮技術，在燃燒過程中減少65%的氮氧化合物及其它有害物質的形成，且脫硫率可超98%，可實現節能降耗、環保的目的。
