[科普中国]-超临界压力火力发电站

超临界压力火力发电站和超超临界压力火力发电站指的是锅炉内工质的压力。锅炉内的工质都是水，水的临界参数是:22.129MPa、374.15℃ ；在这个压力和温度时，水和蒸汽的密度是相同的，就叫水的临界点，炉内工质压力低于这个压力就叫亚临界锅炉，大于这个压力就是超临界锅炉，炉内蒸汽温度不低于593℃或蒸汽压力不低于31 MPa被称为超超临界。从国际及国内已建成及在建的超临界或超超临界机组的参数选择情况来说，只要锅炉参数在临界点以上，都是超临界机组。但对超临界和超超临界机组并无严格的界限，只是参数高了多少的一个问题，国内及国际上一般认为只要主蒸汽温度达到或超过600℃，就认为是超超临界机组。

基本概念水的临界参数为：tc=374.15℃，Pc=22.129MPa。在临界点以及超临界状态时，将看不见蒸发现象，水在保持单相的情况下从液态直接变成汽态。一般将压力大于临界点Pc的范围称为超临界区，压力小于Pc的范围称为亚临界区。

从物理意义上讲，水的状态只有超临界和亚临界之分；而超超临界一般是应用在火电厂方面的概念，在物理学中没有这个分界点，只表示超临界技术发展的更高阶段，是常规蒸汽动力火电机组的自然发展和延伸。由于超超临界参数机组在我国投运的数量最多，超超临界是我国人为的一种区分，也称为优化的或高效的超临界参数。

超超临界与超临界的划分界限尚无国际统一的标准。我国电力百科全书认为主蒸汽压力≥27MPa为超超临界机组。2003年，我国“国家高技术研究发展计划（'863'计划）”项目“超超临界燃煤发电技术”中，定义超超临界参数为蒸汽压力≥25MPa，蒸汽温度≥580℃。

作用超临界、超超临界火电机组具有显著的节能和改善环境的效果，超超临界机组与超临界机组相比，热效率要提高1.2%-4%，一年就可节约6000吨优质煤。未来火电建设将主要是发展高效率高参数的超临界（SC）和超超临界（USC）火电机组，它们在发达国家已得到广泛的研究和应用。1

特点在超临界锅炉中，各区段工质的比热、比容变化剧烈，工质的传热与流动规律复杂。变压运行时随着负荷的变化，工质压力将在超临界到亚临界的广泛压力范围内变化，随之工质物性变化巨大，这些都使得超临界机组表现出严重非线性。具体体现为汽水的比热、比容、热焓与它的温度、压力的关系是非线性的，传热特性、流量特性度、压力的关系是非线性的，各参数间存在非相关的多元函数关系是非线性的，使得受控对象的增益和时间常数等动态特性参数在负荷变化时大幅度变化。2

发展及原因经济效益美国从40年代起就开始采用了亚临界压力机组，经过多年的发展，取得了丰富设计，制造和运行经验。并从1955年正式开始在大机组中采用亚临界压力机组。亚临界压力机组的装机容量迅速增长，如1955年投运了5台，共90万千瓦；到1956年机组的数量不增加到了16台，装机容量达到300万千瓦；1957年，又增加40台，共866万千瓦。初步尝到了提高蒸汽参数的甜头。因为亚临界压力机组比高压或超高压机组的电站热效率高得多。美国当时并没有满足于现状。当他们从情报资料中得知，西德正在加紧研制一台8万千瓦，250吨/时，300大气压，600/560/560°C的超临界压力工业背压机组时，美国也立即组织力量，投入了超临界压力机组的研制工作。在西德许尔斯化工厂第二自备电厂N。1的世界首台超临界压力工业背压机组投运的第二年（1957年），美国菲洛电站世界公共电站第一台超临界压力机组也顺利投运。理论研究和工业实践均表明，超临界压力机组比亚临界的更优越，技术经济效果更好。

节约能源由于超临界压力机组的热耗和煤耗低，一般情况装机容量100万千瓦的电站，与亚临界压力机组相比，每年可节约燃料6-9万吨。

适应大机组发展的需要美国火电设备的单机容量上升很快，这和蒸汽参数的提高有直接的关系。1962年以前，50万千瓦以上的机组主要为亚临界压力机组。但在获得第一批投运的另外4台超临界压力机组的运行经验后（指：阿逢，爱迪斯顿，布里德和菲利普斯蓬电站），电力公司便中止了对亚临界压力机组的订购量。如在1963—1964年，除2台机组外，另外28台机组全部订购了超临界压力机组。在1963-----1964年还有9台单机容量小于50万千瓦的机组（30-40万千瓦）也订购了超临界压力机组。在美国1964年以来投运的单机容量在30万千瓦以上的机组中，亚临界压力的有43台，合计容量1982.9万千瓦；超临界压力的有42台，合计容量2410.1万千瓦。超临界压力机组占美国1964年以来预定运行总火力发电量的75---80%。美国当时选择蒸汽参数的原则是，超过50万千瓦的机组用超临界，30万千瓦以下的用亚临界；30---50万千瓦之间的，可根据燃料价格和发电成本来决定所采用的蒸汽参数等级。

本词条内容贡献者为:

刘军 - 副研究员 - 中国科学院工程热物理研究所