0 前言
　　
　　我国一次能源以煤为主，因此电力工业的发展也是以煤电为主。到2000年末，我国发电设备的装机容量为3.16亿kW，其中火力发电的容量为2.368亿kW，约占75%。2000年总发电量为13 500亿kWh，其中火力发电量为10 920亿kWh，约占81%，而6 MW以上电厂的平均供电煤耗为394 g/(kWh)，比工业先进国家高60～80　g/(kWh)。如以60 g/(kWh)计算，一年多耗煤达6 000多万t，不仅浪费能源，还造成环境污染严重，使烟尘、SO_X、NO_X及CO₂的排放量大大增加。随着国民经济的发展及人民生活水平的提高，预计到2020年，我国发电设备的装机容量将达7.5亿kW，20年将新增发电机组4.5亿kW，其中约3亿kW为煤电^[1]，此外还将更新6 000多万kW单机容量为100 MW以下的小型机组及部分更新200 MW和125 MW的超高压机组，因此可以预计，在这20年中，我国每年新增火电机组将为1 500～2 000万kW，这将使我国成为电力建设增长最快的国家，将为我国国民经济的持续发展提供有力的保证。在这样的形势下，我国在电力建设中加速采用供电煤耗在300 g/(kWh)以下国际上最先进的高效超临界机组，对节约能源、减少污染无疑具有非常重要的意义^[2]。我国不仅应该成为电力建设增长最快的国家，还应成为电力技术最先进的国家。
  
1 超临界机组参数的发展　　

　　火电机组随着蒸汽参数的提高，机组效率不断上升。根据实际运行的燃煤机组的经验，亚临界机组(17MPa、538/538 ℃)的净效率约为37%～38%，一般超临界机组(24MPa、538/538 ℃)的净效率约为40%～41%，超超临界机组(30 MPa、566/566/566 ℃)的净效率约为44%～45%。从供电煤耗来看，亚临界机组约为330～340 g/(kWh)，超临界机组约为310～320 g/(kWh)，超超临界机组则为290～300 g/(kWh)^[3]。由于机组效率提高，污染物的排放也相应减少，经济效益十分明显。
　　一般超临界机组的技术已十分成熟，美国于1957年投运第一台125 MW超临界试验机组，在六七十年代投运了一大批超临界机组，到1986年，共有166台机组投入运行，总功率达1.1亿kW，其中800 MW以上的机组107台，1 300 MW机组至今已有9台投入运行，蒸汽参数大多为24.1 MPa、538/538 ℃。原苏联从1963年投运第一台300 MW超临界机组以来，到1985年即有187台超临界机组投入运行，总功率达6 800万kW，单机功率为300，500，800和1 200 MW，蒸汽参数为23.5 MPa、540/540 ℃。日本自1967年从美国引进第一台600 MW超临界机组以来，到1984年共有73台超临界机组投入运行，其中600 MW31台，700 MW9台，1000 MW5台，蒸汽参数一般为24.1 MPa、538/566 ℃，在新增的火电机组中，大约80%为超临界机组。在欧洲如德国、意大利等也有一批超临界机组投入运行。
　　到90年代，各国开始进一步提高蒸汽参数。日本投运的超临界机组蒸汽温度逐步由538/566 ℃提高到538/　593 ℃，566/593 ℃及600/600 ℃，蒸汽压力则保持24～25 MPa，容量以1 000 MW为多。参数为31 MPa，566　/566/566 ℃的2台700 MW二次再热的超超临界燃液化天然气的机组于1989年和1990年在川越电厂投入运行，机组净效率达44%。目前日本正在研究参数为31.4 MPa、593/593/593 ℃，34.3 MPa、649/593/593 ℃及30 MPa、630/630 ℃的机组，净效率将达到44%～45%，在近期内会有投入运行。
　　欧洲超临界机组参数大多为25 MPa、540/540℃，机组容量中等，440～660 MW。德国Lippendorf电站2台930 MW，蒸汽温度为550/580 ℃的机组于1999年投入运行。丹麦Nordjyllands vaerker电站1台容量为411 MW，参数为28.5 MPa、580/580/580℃，二次再热的燃煤超超临界机组于1998年投入运行，由于汽轮机排汽的冷却水温降到10 ℃，锅炉排烟温度降到100 ℃，锅炉效率达95%，厂用电率为7.6%，机组的净效率达到47%，是当今世界上效率最高的超临界火电机组。目前，欧共体制定了“THERMIE”700 ℃先进燃煤火电机组的发展计划，联合欧洲40家公司于1998年开始，计划用17年时间，开发35MPa、700/720(/720) ℃的超超临界火电机组，其净效率将达到50%以上，第一阶段的6年计划正在执行之中^[4]，美国电力研究院(EPRI)从1986年起就一直致力于开发32 MPa、593/593/593℃带中间负荷的燃煤火电机组。
　　我国从80年代后期起开始重视发展超临界火电机组。上海石洞口二厂引进的2台600 MW，24.2 MPa、538/　566 ℃超临界变压运行机组于1991和1992年投入运行。从俄罗斯引进的南京热电厂2×300 MW，营口电厂2×300 MW，天津盘山电厂2×500 MW，内蒙伊敏电厂2×500 MW，辽宁绥中电厂2×800 MW共480万kW的超临界机组已陆续投运。
　　目前，上海外高桥电厂正在建设引进的2台900MW机组，福建后石电厂正在建设4台600 MW机组，并已确定河南沁北电厂作为国产化的依托工程，我国高技术研究发展计划已列入超超临界燃煤发电技术的研究项目，计划开发30 MPa、600/600 ℃，600 MW以上的超超临界机组，供电效率达43%～45%。预期在不远的将来，我国超临界机组将会有一个迅速的发展。但是从电力建设的规模来看，我国超临界技术的发展还是过于缓慢。在90年代，我国新增火电机组1.3亿kW，而超临界机组仅有600万kW，所占比例实在太少。国外先进国家在70～80年代已大多以超临界机组作为主力机组，特别是在电力建设快速发展的阶段，基本上都是以先进的超临界机组为主。目前我国正处于电力建设的快速期，每年新增火电机组1 500～2 000万kW，如果还不以超临界机组为主，则将造成很大的能源浪费。综上所述，我国电力工业应尽快地发展24 MPa、538/566 ℃及538/593 ℃机组，接着发展566/593 ℃、600/600 ℃的超临界火电机组，然后在进一步研究工作的基础上，加快发展30 MPa、600/600 ℃的超超临界机组，尽快以最先进的火电机组装备我国电力工业。

2 超临界锅炉技术的发展