中国超超临界发电机组占全球半壁江山，这“超超临界”到底是啥？

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轻易让人理解的说法是，“超超临界”意味着火电厂能用起码的煤发出最多的电。好比利用超超临界机组的上海外高桥第三发电厂，他们每标的目的外供给1度电只需燃烧274克煤。而作为对比，日本排名第一的矶子电厂新1号机组，2009年时，他们每标的目的外供1度电需要燃煤304克。若是不是利用超超临界手艺，煤耗就更高了，标的目的外供1度电需要燃煤330克至340克。

也正是以，2015年10月，美国《电力杂志》将上海外高桥第三发电厂评选为2015年度宿世界顶级火力发电厂，因为它是全球第一个将供电煤耗降到280克以下的发电厂。

以上咱们只是对“超超临界”有一个总的熟悉，下面咱们来好好领会一下它。

临界乳光

要理解超超临界，我们起首得领会一下什么是“临界”。

闻名物理学家皮埃尔·居里发现，一块磁铁加热后，其磁性会消逝。问题来了，加热到几多温度时磁性才会消逝？这个温度就是磁铁的临界温度，为了纪念居里，又叫做居里温度。

同理，水也有本身的临界点。我们知道，水加热后会酿成蒸气，但这是在空旷情况下，若是是在一个密闭的容器中加热呢？此时，加热密闭容器，容器中的水会蒸发，这会增添容器内的压力，而压力越年夜，水的沸点就越高。好比高压锅，我们要加热到120℃摆布，高压锅中的水才会沸腾。

问题来了。我们仍是以高压锅来举例子，假设这个高压锅异常坚忍，而且是完全密封的。

此时，我们加热高压锅内的水，让其内部的气压不竭增添，继而里面水的沸点也会不竭升高，这是我们可以预见的。

可是，若是我们一向这么加热下去，让高压锅内的水温不竭升高，最后会呈现什么环境？

对于这个问题，150多年前的人们一向很猜疑。直到1869年，英国物理学家安德鲁斯在皇家学会作了一个研究陈述，这才解决了问题。

安德鲁斯没有选择水，这是他伶俐的处所，他选择二氧化碳做尝试，因为二氧化碳沸点很低，零下56.55℃时就沸腾了。

他加热密闭容器中的液态二氧化碳，成果他发现，在31℃四周时，容器内的液态二氧化碳和气态二氧化碳，两者之间的不同完全消逝了。也就是说，加热前，容器内有一个液态面，液态面上方是二氧化碳气体。

但温度达到31℃时，你就分不清容器内到底是气体仍是液体了，它酿成了我们此刻说的“超临界流体”。

于是我们说，31.04℃就是二氧化碳的临界温度，在这个温度下，容器内对应的气压就是二氧化碳的临界气压。

超临界流体有良多奇奥的性质，好比它具有气体的可压缩性，又同时具有近似于液体的较年夜密度和较年夜的消融度，这让其具有良多主要的感化，我们可以用它从咖啡豆里面提取咖啡因，这就是超临界流体萃取。

“临界乳光”现象。

最后，液体在达到自身临界温度时的那一刻会呈现出乳白色，这种现象就叫做“临界乳光”。

此刻，咱们再来看看水的临界温度和临界气压。

在约374℃和22.1兆帕（约等于218个年夜气压）下，水酿成了超临界流体。

我们都知道，火电站发电是经由过程将水加热，酿成高温高压水蒸气冲击汽轮机从而发电的。

图为某种汽轮机内部转子，图片来自Christine und David Schmitt。

若是某个火电厂，它的水蒸气压力低于218个年夜气压，那么它的发电机组就是亚临界机组。若是蒸气压跨越218个年夜气压，那么就是超临界机组。

那什么又是超超临界呢？

其实，超超临界并不是一种物理学上的划分，而只是一种工业上的称呼，仅仅是暗示更高的压力和更高的温度。国际上，分歧国度对超超临界的肇端温度和压力的界说分歧。

好比日本的界说是年夜于24.2兆帕，或达到593℃;丹麦是年夜于27.5兆帕;而我国一般是压力高于27兆帕，或温度高于580℃。

这说的只是肇端温度，现实上，我国运行的超超临界机组年夜多在600℃。

十年磨一克

超超临界意味着更高的蒸气温度和气压，而输入汽轮机的蒸气温度和气压越高，效率也就越高，这可以从卡诺轮回和朗肯轮回这两个理论上予以证实。

若去证实，网友们必睡倒一片。但不证实，这说法又显得抽象。所以咱们就试着从此外角度来说说。

想象一下，不异体积的高压锅和气球，显然，因为高压锅内部气压高，含有的气体量年夜。若是我们但愿气球内含有的气体也跟高压锅一样多，那就得把气球体积增年夜良多良多倍，酿成年夜气球。

所以，火电站中，若是发生的蒸气温度越高，气压越年夜，那么响应地，输送蒸气的管道就能造的比力小，不然就是庞然年夜物。同理，汽轮机的体积也会年夜年夜减小，这能削减钢铁的利用量。

火电厂降低煤耗意味着削减污染，提高经济性。所以，在火电行业内传播着“十年磨一克”“十克煤耗，一代手艺”的说法。

上海外高桥第三发电厂是全球第一个将供电煤耗降到280克以下的发电厂，其机组蒸气温度600℃，发电效率提高到了惊人的45.4%。

然而，这还不是火电手艺的终点，中国700℃超超临界燃煤发电手艺试验平台已投入运行。将来，若700℃超超临界发电手艺贸易运行后，火电的发电效率将有望晋升到50%。

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