未来，燃煤所产生的碳排放物可以进行收集和贮存，但如今更好的方式是采用高效燃烧技术来减少碳排放。其中控制工程网版权所有，超超临界技术可以用较低的电力生产成本提升新建电厂的效率，同时从根本上减少燃煤发电产生的碳排放量。

图1  将于2012年投入商业运行的AEP John W.Turk, Jr.电厂，将成为美国首个且惟一的超超临界电厂

        对于每个有环境意识的公用事业公司来讲，他们的目标是通过推进技术进步和提升电厂效率来减少环境污染和降低燃料消耗。而实现这一目标的方法之一，是选用可在超超临界（USC）蒸汽工况下运行的燃煤蒸汽发电设备。在极高的压力和温度下，使用较高热值煤种的燃煤电厂可实现超过44%的净电厂热效率，而未来10年内的技术开发，也正积极瞄准达到或超过48%这一净电厂效率目标。

        图2  TPP汽轮机采用一种冷凝式串联单再热设计方案。其中包括一台四缸体汽轮机，含有一台单流式高压汽轮机、一台双流式中压汽轮机和两台双流式下排气低压汽轮机。此汽轮机在3600rpm下工作

        在本文中，我们将展示一座美国新建USC项目在提升汽轮机运行条件后的成效CONTROL ENGINEERING China版权所有，以及通过此项先进设计所能减少CO2的排放量。
        错综复杂的煤炭难题
        煤炭在美国是一种十分具有吸引力的发电能源，主要因为其具有很好的实用性和预计250年的地下储存量。公用事业公司需要努力满足不断增长的电力需求控制工程网版权所有，所以燃煤发电仍然具有相当的经济性，同时作为备受青睐的燃料来源，煤炭仍将占据美国发电能源份额的50%。

        图3  TPP蒸汽循环在HARP配置下采用了8个给水加热器。经优化的蒸汽循环如图所示控制工程网版权所有，同时附上平均工况下获取的数据作为加热率的保证值

        然而，燃煤电厂目前正经历着十分严格的审查，并承受着进一步污染排放量受限和温室气体排放控制的强大政治压力。当前，全球30%的CO2排放量来自电厂，而美国绝大多数的电厂平均厂龄都超过了30年。据估计，如果将世界上全部现有电厂用最新且最高效的电厂取代的话，每年可减少CO2排放量20亿t。而如果用目前最先进的燃煤技术取代美国现有的全部燃煤机组，CO2排放量可能每年将降低25%，也就是每年几乎5亿公吨的规模。
        美国首个超超临界项目
        美国最大的公用电力生产商和销售商之一的美国电力公司（AEP）认识到，需要继续发展新型燃煤发电技术，这样可以满足所在服务地区的预计负荷增长量。服务地区包括西阿肯色州和东德克萨斯州。为此，AEP公司于2008年11月开始兴建John W. Turk, Jr这一600MW纯燃煤电厂（TPP），同时AEP将USC技术引入美国。尽管负责供应USC电厂的供货商所提供的性能保证更具优势，但本项目仍将整体气化联合循环（IGCC）作为可探讨的备选方案。表1列出了AEP公司考虑采用的IGCC、亚临界及USC设计方案在CO2排放量上的细小差别。

        图4  与传统亚临界蒸汽发电厂设计方案相比CONTROL ENGINEERING China版权所有，超超临界蒸汽工况将提升约6.2%的TPP电厂效率，并每年减少超过30万公吨的CO2排放量

        采用USC技术的另一个关键衡量标准是效率情况。USC电厂是指在3500psia和1100F（593℃）以上工况下运行的电厂，而传统的超临界机组是在1000F~1050F（538℃~566℃）的蒸汽温度和最高3500psia的压力工况下运行。具体级别要求细致的设备配置决策。
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