水电之家讯：在我国未来能源发展改革中，能源消费总量控制、煤炭清洁高效利用、大力发展清洁能源、能源体制改革是主要内容。我国资源特点导致能源消费以煤为主(富煤、贫油、少气)，燃煤能源消费即便实施总量控制，预计到 2020 年比重仍将高达 62%，其中电煤消费即燃煤电站能源比例也高于 60%。煤炭清洁高效利用对我国能源战略具有极为重要的意义。发电是煤炭清洁高效利用的最主要方向，提高燃煤机组效率是永恒的主题。我国自1993 年开始研究超超临界发电技术，经历了22 年发展历程，受材料技术的限制，超超临界燃煤发电技术仍保持在25 MPa/600 ℃/600 ℃的水平上，与其他先进发电技术相比，超超临界汽轮机热效率还须进一步提高。
机组的蒸汽参数是决定机组热效率、提高热经济性的重要因素，提高蒸汽参数(压力和温度)采用再热系统，选择再热次数都是提高机组效率的有效方法。燃煤机组的发展中，温度一直是技术进步的重要指标。据测算，主蒸汽压力每提高 1 MPa，热效率可相对提高0.2%~0.25%，主蒸汽温度每提高10 ℃，热效率可相对提高0.25%~0.30%，再热蒸汽每提高10 ℃，热效率可相对提高0.15%~0.2%。如果增加机组的再热次数，采用二次中间再热，其热效率可比采用一次中间再热机组相对提高2%。
一 二次再热技术及其在国外的发展情况
燃煤机组采用二次再热可以在同初参数(压力、温度)下，使热经济性相对一次再热机组提高 2%左右;中间再热循环的增益随着蒸汽初压的提高呈增加趋势，因此二次再热机组通常在高压力(大于25 MPa)时使用。国外制造厂家早已开始了此方面的尝试，据不完全统计，全球至少有52 台以上二次再热机组投运，其中美国23 台、日本13台、欧洲13台。
第一台二次再热汽轮机诞生于1957 年美国philo电厂，尽管机组功率仅125 MW，但参数达到超超临界参数31 MPa/621 ℃/566 ℃/566 ℃。1959年，美国Eddystone电厂1号机组投产，机组容量为325 MW，参数为34.3 MPa/649 ℃/565 ℃/565 ℃。
该机组投运一度刷新了火力发电机组最大出力、最高效率、最高温度、最高压力多项记录，风光无限，然而随后高温材料暴露出的若干严重问题导致其降温降压运行。美国因此暂缓了其超超临界燃煤机组的进一步发展，同时根据其能源特点转为大规模发展燃气电站等清洁能源动力。现在谈到国外二次再热机组，最引人注目的是日本的川越电厂和丹麦Nordjylland电厂。日本在1989年和1990年在川越投运了2台参数31 MPa/566℃/566 ℃/566 ℃，功率700 MW 的二次再热机组，热效率达到 41%。丹麦在 Nordjylland电厂的 2台超超临界二次再热机组于1998 年后相继投入运行(见图 1)，参数29 MPa/582 ℃/580 ℃/580 ℃，功率410 MW，供热，汽轮机由ABB 制造，热效率达到44%。
从国外二次再热机组发展来看，基本贯穿20世纪后半叶，美国机组主要集中于20世纪50、60年代，日本集中在70、80年代，丹麦机组建成于世纪交替之时。二次再热机组集中建成时间基本都是在欧、美、日等国经济发展急剧上升期、工业发展迅猛时，而能源结构尚未完成转型。美国燃气能源消费取代燃煤消费，欧洲以法国为代表的国家采用核能代替燃煤机组，丹麦等国以风电为主的清洁能源也逐步取代了燃煤机组。
笔者在丹麦调研时，DONG 能源公司下属某电站甚至集常规供热机组、燃气-蒸汽联合循环机组、烧麦秆供热锅炉、风力发电于一体，形成复合热力系统，成为综合效应良好的现代化电站。环保压力，清洁能源利用，经济发展平缓，明显抑制了国外燃煤机组的发展，尤其是二次再热机组的进一步发展。
二 国内二次再热技术的研制情况
结合我国能源特点，“十一˙五”期间，各大电力设备制造厂家及电厂纷纷加快了高效燃煤机组的研制。2009 年起，东汽利用其拥有的国家级高温长寿命材料试验室条件，加快了满足620 ℃等级要求的高温材料研究，成功开发了新12Cr 材料。同期国内开始了620 ℃等级高参数燃煤机组研制，以及基于620 ℃等级的二次再热机组研发。在2010~2011年期间，行业内先后提出了提高初压(30 MPa、31 MPa、35 MPa)，提高再热温度(605 ℃、610 ℃、620 ℃)的构想，并从热力循环理论、材料制造水平、设备结构特点、投资成本等方面全方位进行了论证分析，形成了国内二次再热超超临界参数暂定31 MPa/600 ℃/620 ℃/620 ℃的初步共识。2012年底到2013年初，国内部分电力企业积极推动了首批二次再热技术工程应用进程，确定了一系列工程项目落地实施，其中最为典型的当属国电泰州2×1 000 MW 机组和华能安源660 MW(见表1)。
2015 年 6 月 27 日，我国二次再热机组在江西安源电厂投运，8月23 日该电厂2#机组投运，我国二次再热电站建成投运，揭开了我国能源利用和中国制造新篇章。该电厂首次采用高参数超超临界二次再热技术，汽轮机、发电机由东汽、东电提供，锅炉由哈尔滨锅炉厂提供，电厂系统、机组设备均由国内厂家自主研制，长着一颗纯正的中国“芯”。该机组的投运打破了国外技术壁垒，标志着我国燃煤机组技术的新突破，探索出了新的提高效率之路——燃煤机组二次再热技术。
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