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摘 要：本文主要从超超临界机组的经济性、型式和特点等方面对660MW超超临界二次再热机组进行探讨，并针对华能安源工程，对经济性进行比较。
关键词：超超临界;二次再热;经济性
引言
机组采用二次再热为了进一步提高机组的热效率，并满足机组低压缸最终排汽湿度要求。超超临界二次再热锅炉在经济上具有一定效益和环保特性，是一种在国际上高效、低污染的燃煤发电技术。
一、二次再热技术发展的必要性及优势
1、二次再热技术必要性
高效洁净燃煤发电原则是在整个电厂燃煤能量转换的过程中，采取一切可能的先进技术提高效率，主要可归纳为以下领域：
1）采用更高的蒸汽参数，涉及到高温材料、结构优化等;
2）独特的结构优化设计，大幅度降低过程损失提高效率、降低应力，提高参数和运行的灵活性;
3）冷端优化降低背压，涉及增加低压排汽通流能力技术;
4）热力循环优化，包括采用二次再热，实现最佳循环参数必须结构优化技术;
5）余热利用、热电联供;
6）降低辅助系统耗功。
2、二次再热技术的优势
二次再热较一次再热的方案在经济性方面有较大优势，参考如下：
表一 二次再热技术参数
二、主机特点
1、锅炉特点
（1） 据某工程燃用煤种特点，炉膛设计时采用合理的爐膛断面，较高炉膛高度和较大炉膛容积，以获得较低炉膛容积热负荷和出口烟温。
（2） 一次汽温调节采用煤水比和二级四点喷水，一二次再热汽温调节采用尾部调节挡板和烟气再循环，燃烧器摆动作为辅助的调温手段。
（3） 过热器采用三级布置，均为辐射对流型，适合采用煤水比和两级喷水减温控制汽温，与两级再热锅炉一次汽吸热比例降低相适应。
（4） 再热器为纯对流受热面，高压末再和低压末再均布置在水平烟道，高压低再和低压低再分别布置于尾部竖井的前后烟道。
2、汽轮机特点
汽轮机为单轴，两次中间再热，四缸四排汽凝汽式汽轮机。机组各级均为冲动级，共四个模块，分别为超高压模块，高压-中压合缸模块和两个低压模块。超高压模块采用筒形汽缸，高中压、低压模块均为超超临界机组成熟模块。
超高压主汽调节阀悬挂在机头侧，高压联合汽阀和中压联合汽阀分别固定于运行平台汽缸两侧。
三、二次再热机组设计重点考虑的方向
1、设计难点与重点：
（1） 合理选取六大管道设计参数及管道材质，优化管道规格及布置。
（2） 外置式蒸汽冷却器的布置方式及其旁路的设置;
（3） 选择合理的余热利用方案，使机炉能够更合理的匹配;
（5） 优化制粉系统的设计。
2、对热力系统的影响
2.1主蒸汽、再热蒸汽及旁路系统
额定参数下一次再热压力控制在11MPa左右，二次再热压力控制在3.4MPa左右。与一次再热机组比较，一次再热压力有明显提高;同时，一次再热温度由600℃提高至620℃，相应一次再热管道的壁厚大幅增加。对于二次再热系统，由于再热蒸汽压力相对较低，其比容显著增加，二次再热管道的外径相对较大。
2.2 回热系统
汽轮发电机组采用十级非调整抽汽。一、二、三、四级抽汽分别供给四台高压加热器，二、四级抽汽设置2台外置式蒸汽冷却器;五级抽汽供汽至除氧器、锅炉给水泵汽轮机、引风机汽轮机和辅助蒸汽系统等;六、七、八、九、十级抽汽分别供给五台低压加热器用汽。比常规超超临界机组多两级抽汽。
四、再热机组效益分析
1、对四大管道的影响
采用二次再热后，增加了二次再热蒸汽管道，与常规机组相比，经过优化后本工程四大管道量见下表：
表二 四大管道对比
2、对主厂房土建投资的影响
三种参数机型对汽机房尺寸影响对比表
表三 汽机房尺寸影响对比表
3、对汽机房辅机设备投资的影响
主汽压力由25MPa提高到28～31MPa，导致汽轮机高压缸部套及给水泵、高加等辅机因强度的要求，壁厚要按比例增加。再热蒸汽的温度由600℃提高至620℃，对汽机辅机选择影响不大，主要差别体现在以下几方面：
a）再热后的第一级抽汽的温度会升高约24℃左右，再热蒸汽温度为600℃时，三段抽汽的温度为495℃;再热蒸汽温度为620℃，三段抽汽的温度为519℃。抽汽温度从495℃升至519℃，不会引起高压加热器蒸汽冷却段和抽汽管道材质的变化。
b）二次再热机型的高、低压加热器各增加了1台，外置式蒸汽冷却器增加2台，加热器的投资增加约1500万。旁路系统由常规的高、低压两级串联旁路修改为高、中、低压三级串联旁路，旁路阀投资增加约400万;其他辅机设备的规格略有浮动，但影响不大。
4、对锅炉辅机设备投资的影响
二次再热机组相对常规一次再热机组对锅炉辅机设备、脱硫脱硝系统设备带来的主要变化是：耗煤量略微减少，烟气处理量减少，三大风机等辅机容量相对略小，设备投资略有降低。锅炉辅机设备、脱硫脱硝系统设备选型基本在一个等级，投资差别不大。烟气处理量减少，可降低脱硫剂、脱硝剂等耗用量，可节省厂用电及污染物排放量。
二次再热采用烟气再循环调节技术，需增加再循环风机，再循环烟气取自省煤器烟道通过再循环风机接至炉底。
5、经济效益分析
采用二次再热在投资上每台机组约增加23840万元，带来的收益就是效率提高，相对国内目前先进的超超临界660MW机组，热耗水平约为7380kJ/kWh，发电标准煤耗约为270.09g/kwh，而二次再热机组，热耗水平将降低到约7187 kJ/kWh，发电煤耗降低到约为264.83g/kwh，全年按5500h计算，每年将节省标准煤1.91万吨，按每吨标准煤1050元计，每台机组每年可节省2005万元，二次再热与一次再热的差价约12年能收回。
五、结论与建议
本文就660MW超超临界二次再热机组的特点和难点进行了说明，得出下列结论和建议：
1） 采用二次再热机组后，机组参数将在目前超超临界的基础上进一步提高，大大增加循环效率，效率的增加量与超临界到超超临界的效率增加量相当。机组能大幅降低煤耗、降低污染物和CO2的排放，经济效益和社会效益明显。
2） 在采用二次再热提高效率的同时，并未大幅提高蒸汽温度，尚处在铁素体材料的应用范围内，避免了采用昂贵的镍基合金材料。
3） 我国开展二次再热机组的研究不但可以填补该机型的设计和制造空白，同时为将来发展我国的700℃计划做前期探索和经验积累。
关键词：超超临界;二次再热;经济性
引言
机组采用二次再热为了进一步提高机组的热效率，并满足机组低压缸最终排汽湿度要求。超超临界二次再热锅炉在经济上具有一定效益和环保特性，是一种在国际上高效、低污染的燃煤发电技术。
一、二次再热技术发展的必要性及优势
1、二次再热技术必要性
高效洁净燃煤发电原则是在整个电厂燃煤能量转换的过程中，采取一切可能的先进技术提高效率，主要可归纳为以下领域：
1）采用更高的蒸汽参数，涉及到高温材料、结构优化等;
2）独特的结构优化设计，大幅度降低过程损失提高效率、降低应力，提高参数和运行的灵活性;
3）冷端优化降低背压，涉及增加低压排汽通流能力技术;
4）热力循环优化，包括采用二次再热，实现最佳循环参数必须结构优化技术;
5）余热利用、热电联供;
6）降低辅助系统耗功。
2、二次再热技术的优势
二次再热较一次再热的方案在经济性方面有较大优势，参考如下：
表一 二次再热技术参数
二、主机特点
1、锅炉特点
（1） 据某工程燃用煤种特点，炉膛设计时采用合理的爐膛断面，较高炉膛高度和较大炉膛容积，以获得较低炉膛容积热负荷和出口烟温。
（2） 一次汽温调节采用煤水比和二级四点喷水，一二次再热汽温调节采用尾部调节挡板和烟气再循环，燃烧器摆动作为辅助的调温手段。
（3） 过热器采用三级布置，均为辐射对流型，适合采用煤水比和两级喷水减温控制汽温，与两级再热锅炉一次汽吸热比例降低相适应。
（4） 再热器为纯对流受热面，高压末再和低压末再均布置在水平烟道，高压低再和低压低再分别布置于尾部竖井的前后烟道。
2、汽轮机特点
汽轮机为单轴，两次中间再热，四缸四排汽凝汽式汽轮机。机组各级均为冲动级，共四个模块，分别为超高压模块，高压-中压合缸模块和两个低压模块。超高压模块采用筒形汽缸，高中压、低压模块均为超超临界机组成熟模块。
超高压主汽调节阀悬挂在机头侧，高压联合汽阀和中压联合汽阀分别固定于运行平台汽缸两侧。
三、二次再热机组设计重点考虑的方向
1、设计难点与重点：
（1） 合理选取六大管道设计参数及管道材质，优化管道规格及布置。
（2） 外置式蒸汽冷却器的布置方式及其旁路的设置;
（3） 选择合理的余热利用方案，使机炉能够更合理的匹配;
（5） 优化制粉系统的设计。
2、对热力系统的影响
2.1主蒸汽、再热蒸汽及旁路系统
额定参数下一次再热压力控制在11MPa左右，二次再热压力控制在3.4MPa左右。与一次再热机组比较，一次再热压力有明显提高;同时，一次再热温度由600℃提高至620℃，相应一次再热管道的壁厚大幅增加。对于二次再热系统，由于再热蒸汽压力相对较低，其比容显著增加，二次再热管道的外径相对较大。
2.2 回热系统
汽轮发电机组采用十级非调整抽汽。一、二、三、四级抽汽分别供给四台高压加热器，二、四级抽汽设置2台外置式蒸汽冷却器;五级抽汽供汽至除氧器、锅炉给水泵汽轮机、引风机汽轮机和辅助蒸汽系统等;六、七、八、九、十级抽汽分别供给五台低压加热器用汽。比常规超超临界机组多两级抽汽。
四、再热机组效益分析
1、对四大管道的影响
采用二次再热后，增加了二次再热蒸汽管道，与常规机组相比，经过优化后本工程四大管道量见下表：
表二 四大管道对比
2、对主厂房土建投资的影响
三种参数机型对汽机房尺寸影响对比表
表三 汽机房尺寸影响对比表
3、对汽机房辅机设备投资的影响
主汽压力由25MPa提高到28～31MPa，导致汽轮机高压缸部套及给水泵、高加等辅机因强度的要求，壁厚要按比例增加。再热蒸汽的温度由600℃提高至620℃，对汽机辅机选择影响不大，主要差别体现在以下几方面：
a）再热后的第一级抽汽的温度会升高约24℃左右，再热蒸汽温度为600℃时，三段抽汽的温度为495℃;再热蒸汽温度为620℃，三段抽汽的温度为519℃。抽汽温度从495℃升至519℃，不会引起高压加热器蒸汽冷却段和抽汽管道材质的变化。
b）二次再热机型的高、低压加热器各增加了1台，外置式蒸汽冷却器增加2台，加热器的投资增加约1500万。旁路系统由常规的高、低压两级串联旁路修改为高、中、低压三级串联旁路，旁路阀投资增加约400万;其他辅机设备的规格略有浮动，但影响不大。
4、对锅炉辅机设备投资的影响
二次再热机组相对常规一次再热机组对锅炉辅机设备、脱硫脱硝系统设备带来的主要变化是：耗煤量略微减少，烟气处理量减少，三大风机等辅机容量相对略小，设备投资略有降低。锅炉辅机设备、脱硫脱硝系统设备选型基本在一个等级，投资差别不大。烟气处理量减少，可降低脱硫剂、脱硝剂等耗用量，可节省厂用电及污染物排放量。
二次再热采用烟气再循环调节技术，需增加再循环风机，再循环烟气取自省煤器烟道通过再循环风机接至炉底。
5、经济效益分析
采用二次再热在投资上每台机组约增加23840万元，带来的收益就是效率提高，相对国内目前先进的超超临界660MW机组，热耗水平约为7380kJ/kWh，发电标准煤耗约为270.09g/kwh，而二次再热机组，热耗水平将降低到约7187 kJ/kWh，发电煤耗降低到约为264.83g/kwh，全年按5500h计算，每年将节省标准煤1.91万吨，按每吨标准煤1050元计，每台机组每年可节省2005万元，二次再热与一次再热的差价约12年能收回。
五、结论与建议
本文就660MW超超临界二次再热机组的特点和难点进行了说明，得出下列结论和建议：
1） 采用二次再热机组后，机组参数将在目前超超临界的基础上进一步提高，大大增加循环效率，效率的增加量与超临界到超超临界的效率增加量相当。机组能大幅降低煤耗、降低污染物和CO2的排放，经济效益和社会效益明显。
2） 在采用二次再热提高效率的同时，并未大幅提高蒸汽温度，尚处在铁素体材料的应用范围内，避免了采用昂贵的镍基合金材料。
3） 我国开展二次再热机组的研究不但可以填补该机型的设计和制造空白，同时为将来发展我国的700℃计划做前期探索和经验积累。