第五章目前主要国内制造厂1000MW超超临界锅炉设备及特点
概述
我国电力工业以煤为主要燃料，以煤为主的发电格局在今后相当长的时期内不会改变。超临界机组在国际上已经是商业化成熟的发电技术，对于超临界机组，一般可以分为两个层次，一个是常规超临界机组（Conventional Supercritical）,其中主汽压力一般为240bar 左右，主汽和再热蒸汽温度为540－560℃，另一个是高效超临界机组（High Efficiency Supercritical Cycle）,通常也称为超超临界机组（Ultra Supercritical）或者高参数超临界机组（Advanced Supercritical）,其中主汽压力为280～300bar，主汽和再热蒸汽温度为580～600℃。
目前我国超超临界锅炉的主要设计生产厂家主要有：哈尔滨锅炉厂（简称HBC），其技术支持方为日本三菱重工业株式会社（MHI）；东方锅炉厂（简称DBC），其技术支持方为日本巴布科克-日立公司（BHK）；上海锅炉厂（简称SBWL）的技术支持方为美国阿尔斯通公司（API）。
哈尔滨锅炉厂选定三菱重工株式会社（MHI）作为技术支持方。MHI是全球著名的发电设备和重型机械制造公司之一，在开发超临界和超超临界技术方面走在世界的前列，到目前为止已投运的容量大于500MW的超临界和超超临界锅炉已达60台，其中采用螺旋管圈水冷壁的变压运行超临界锅炉为21台，采用新型的垂直管圈水冷壁的变压超临界锅炉和超超临界锅炉已投运12台。采用内螺纹管垂直管圈、变压运行的超超临界锅炉在技术上代表了当前高效超临界锅炉的最新水平。到2003年，MHI已生产了68台超临界锅炉和超超临界锅炉，其中500MW 以上的锅炉为59台，而1000MW的超临界和超超临界锅炉共有7台；如以运行方式分类，则32台为定压运行，36台为变压运行；如从蒸汽参数上看，超超临界锅炉共有9台，其中2台为31MPa，566/566/566℃二次再热，其余均为一次再热，蒸汽压力为24.1～24.5MPa，蒸汽温度为566/593，593/593直至600/600℃。MHI是目前世界上生产超临界和超超临界锅炉最多和最大的火力发电设备制造商。哈锅是国家大型电站锅炉的科研与开发基地，高度重视新产品的开发工作，哈锅与国内高等院校及研究所合作完成了多项超临界锅炉关键技术的开发研究，并完成了黑龙江省双鸭山垂直管圈变压运行超临界锅炉方案，为完成好玉环项目打下了坚实的基础。
东方锅炉和巴布科克-日立共同合作，全面进行产品的技术设计、制造技术等方面的工作，各项工作都在有序的进行之中。BHK公司在超临界本生直流锅炉方面具有世界一流的技术和良好的业绩。BHK自60年代起就在研究超临界直流炉的技术，对于发展大容量高参数锅炉，BHK
在十分重视煤粉燃烧技术、烟气脱硫、脱硝技术开发的同时，还十分重视耐热新钢种的研制与使用。到现在已销售约13台500MW及以下的亚临界压力本生炉和21台600MW及以上容量的超临界压力本生型直流锅炉，自90年代以来600MW及以上容量的13台超临界压力锅炉全部都是按变压运行带中间负荷调峰、低污染排放设计的本生直流炉，其中燃煤炉12台。BHK 的超临界本生直流炉上以下特点：
a 高的可靠性、制造精良、利用率高
b 性能优异
①参数高，效率高
②环保措施好
c 降低成本，大模块化组合率
东锅拥有雄厚的技术实力和完善的质保体系，取得了美国ASME授权证书和S、U、U2三枚钢印，国家核安全局颁发的民用核承压设备制造许可证，A级锅炉生产许可证和三类容器设计制造许可证，并通过了GB/T19001-ISO9001质量体系认证。东方锅炉具有现代化的生产装备，现已配置、引进了生产超临界本生型直流锅炉的专用设备，并具备开发、设计、研制、生产单机容量为600MW锅炉的能力。
上海锅炉厂引进ALSTOM Power Inc.,USA的超临界技术。ALSTOM公司是世界著名的发电设备供货商之一。在全球已安装的发电设备中，采用ALSTOM锅炉技术的市场份额高达40%以上。ALSTOM直接提供的设备几乎占20%，总装机容量为650,000MWe，其中锅炉设备超过400,000MWe，煤粉锅炉超过270,000MWe。ALSTOM Power., Inc.在超临界技术领域始终处于领先地位，全球范围内提供的超临界锅炉超过60,000MW，其技术受让方（包括日本三菱）运用ALSTOM的技术提供的超临界锅炉超过40,000MW。ALSTOM的超临界技术先进、可靠，使电厂的运行效率更高，运行成本更低，同时也更能满足环保要求锅也曾做过多种技术引进方案，但从技术的连续性和技术的先进性两方面考虑，最终还是决定引进ALSTOM Power Inc.,USA的超临界技术。
1 上海锅炉厂（SBWL）1000MW超超临界锅炉主要特点
1.1 锅炉的主要特点
1.1.1 锅炉结构特点
锅炉采用“Л”型布置、单炉膛、API低NOx 切圆燃烧技术（LNTF），双火球切圆燃烧方式，炉膛采用内螺纹管垂直上升膜式水冷壁、循环泵启动系统、一次中间再热、调温方式除
1.1.3 锅炉设计参数
1.2 内螺纹管垂直水冷壁特点
采用改进型的内螺纹垂直水冷壁。炉膛内螺纹管垂直水冷壁由冷灰斗上1m处开始至炉顶棚，中间无混合集箱（压降低），水冷壁的节流孔圈装在水冷壁进口球型容器中，负责将总流量按不同墙的热负荷分布，进行分配；装在进口集箱中的节流圈负责对每面墙中的每组管子
按炉膛横向热负荷分布曲线进行流量分配。
垂直水冷壁和内螺纹管
上锅－阿尔斯通1000MW双火球切圆燃烧垂直水冷壁初步方案
1.3 过热器与再热器系统
过热器由顶棚、包墙、分隔屏、屏式过热器和末级过热器组成，无低温过热器。再热器分为低温再热器和高温再热器两级。在低温再热器入口设有事故喷水减温器，再热汽温主要用摆动式燃烧器调节。
1.4 燃烧系统
1.4.1 燃烧器设计特点
煤粉燃烧器为切向燃烧，主风箱设有6层强化着火煤粉喷嘴，在其四周布置有燃料风（周界风），每相邻两层煤粉喷嘴之间布置1层辅助风喷嘴，其中包括上下两只偏置的CFS （Concentric Firing System）同心切圆喷嘴。在主风箱上部设有两层CCOFA（Closed-Coupled OFA）紧凑燃尽风喷嘴，在主风箱下部设有一层UFA（Underfire Air）火下风喷嘴。在主风箱上部布置有5层（SOFA分离燃尽风）喷嘴，以降低NO X排放量。
1.4.2 采用CFS同心切圆燃烧喷嘴有的特点
a 在各种负荷工况下热分布均匀
b 炉膛烟温低
c 燃烧完全
d 炉膛出口温度可控
e 生成NOx最少
CFS 同心切圆喷嘴
1.4.3 采用SOFA燃尽风喷嘴的特点
a 可调的偏转角度
b 可调的节距
SOFA分离燃尽凤喷嘴
1.4.4 上锅－阿尔斯通公司设计的1000MW切圆燃烧锅炉的优点
a 炉膛热负荷及吸热均匀 - 不会产生极端峰值烟温
b 采用摆动燃烧器调节再热蒸汽温度
c 可用偏转风燃烧系统防止水冷壁结焦，改善清洁度增加炉膛下部吸热－降低结焦风险
d 反切燃烬风和分离燃烬风降低炉膛热负荷峰值和烟温峰值-降低结焦风险
e 反切燃烬风和分离燃烬风降低旋流强度，增加燃料喷射强度，减少水冷壁附近的煤/灰粒子－降低烟温偏差和结焦风险
f 分离燃烬风喷射角度可调–降低烟温偏差和未燃烬碳损失
g 反切燃烬风和分离燃烬风控制 NOx<350mg/Nm3
1.5 制粉系统
900MW、1000MW均为中速磨直吹式制粉系统，每台磨带一层燃烧器。900MW配置6台中速磨，1000MW配置7台中速磨。
2 哈尔滨锅炉厂（HBC）1000MW超超临界锅炉主要特点
2.1 锅炉的主要特点
2.1.1 锅炉结构特点
哈锅1000MW超超临界锅炉采用“Л”型布置、MHI反向双切圆燃烧方式（单炉膛双火球），PM（Pollution Minimum）主燃烧器和MACT（Mitsubishi Advanced Combustion Technology）型低NOx分级送风燃烧系统，它具有炉内烟气温度场和热负荷分配较为均匀、单只燃烧器热功率较小的优点，避免了≥1000MW大型燃煤锅炉采用单切圆燃烧时炉膛尺寸上的限制。双切圆燃烧炉膛相当于二个尺寸较小的单切园炉膛的组合，对保证直流燃烧器的火焰穿透能力和改进燃烧组织均是有利的。炉膛采用内螺纹管垂直上升膜式水冷壁、循环泵启动系统、一次中间再热、调温方式除煤/水比外，还采用烟气调节挡板、燃烧器摆动、喷水等方式。锅炉采用平衡通风、露天布置、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构。
哈锅锅炉总体简图
2.1.2 设计煤种
项目单位设计煤校核煤产地－神华兖州同忻
挥发份VM%26.5027.33
元素分析
应用基
碳C Y%61.757.9256.32氢H Y% 3.67 3.68 3.68氧O Y%8.568.097.75氮N Y% 1.12 1.170.93硫S Y%0.670.550.8灰份A Y%8.8021.3924.52水份W Y%15.557.20 6.00哈氏可磨系数HGI HGI55.0065.00
灰成分及灰熔点SiO2％30.5755.9347.24 Al2O3％13.1127.4538.97 Fe2O3％16.24 3.99 5.76 CaO％23.54 4.17 2.13 MgO％ 1.01 1.440.41
2.1.3 锅炉设计参数
锅炉设计参数如下：
蒸汽流量
主蒸汽流量：2980 t／h (BMCR)
2887 t／h (BRL)再热汽流量：2424 t／h (BMCR)
2339 t／h( BRL)
蒸汽压力
过热器出口：26.15 MPa.g (BMCR)
再热器入口：5.11 MPa.g (BMCR)
再热器出口：4.85 MPa.g (BMCR)蒸汽温度
过热器出口：605 ℃ (BMCR)
再热器入口：353 ℃ (BMCR)
再热器出口：603 ℃ (BMCR)
给水温度： 302 ℃ (BMCR)
锅炉热力参数如下：
炉膛容积热负荷 83.0 MW／m3
炉膛截面热负荷 4.60 kW／m2
炉膛出口烟温 980 ℃
屏底烟温 1290 ℃
锅炉保证效率 93.66 ％ (BRL)
锅炉几何参数如下：
炉膛宽×深 32.084×15.67 m2
锅炉高度(从水冷壁下集箱到顶棚管) 66.4 m
后竖井深度 12.177 m
总深度(从前水冷壁到后包墙) 33.937 m
水冷壁下集箱标高 6.3 m
最外排柱中心线间纵向跨距 70.9 m
最外排柱中心线间横向跨距 69.0 m
上层燃烧器中心线到屏底高度 22.364 m
下层燃烧器中心线到冷灰斗拐点高度 6.950 m
2.2 内螺纹管垂直水冷壁特点
炉膛内螺纹管布置于冷灰斗以上垂直管段至折焰角端。在上下炉膛之间加装水冷壁中间混合集箱。将在水冷壁下集箱内设小直径节流孔圈的设计，改为在小直径的下联箱外面较粗的水冷壁入口管段上，装焊直径较大节流孔圈的设计。采用控制各回路的工质流量的方法控制各回路管子的吸热和温度偏差。
膜式水冷壁采用SA-213 T12四头内螺纹管焊成，与螺旋管圈相比，垂直型水冷壁的主要优点为：
a 结构简单、便于安装。
b 不需用复杂的张力板结构，启动或负荷变化时热应力较小。
c 较好的正向流动特性，在各种工况下保证水动力的稳定性。
d 阻力较小，比螺旋管圈水冷壁少1／3。
e 不易结渣。
在传统的一次上升垂直水冷壁的基础上，本工程中又加装了带有二级分配器的水冷壁中间集箱，以降低水冷壁出口沿炉膛周界的工质温度偏差，根据MHI的经验，加装了带有二级混合器的水冷壁中间集箱后，水冷壁出口温度偏差可减少1／3以上。
超超临界垂直管圈水冷壁与螺旋管圈水冷壁比较，具有正向流动特性，因此锅炉水冷壁管中的流量分配与其吸热量是匹配的,使水冷壁管的壁温更加均匀。
另一项重大改进是将水冷壁入口的控制流量的节流孔圈由传统的装在水冷壁下集箱内改为装在水冷壁集箱的出口管接头上，以便于在运行和调试过程中更换节流孔圈，同时由于增加了装节流孔圈的管段直径，因此也提高了流量调节的幅度。
内螺纹管的采用又进一步提高了水冷壁的可靠性，由于滑压运行的超超临界锅炉的运行中要经历启动阶段的再循环模式、亚临界和近临界的直流运行和超临界直流三个阶段，内螺纹管的采用有利于防止亚临界低干度区发生DNB(膜态沸腾)和控制近临界高干度区发生DRO(干涸)时壁温上升的幅度，此外还可以采用较低的质量流速以达到降低水冷壁阻力目的。
对于垂直管圈水冷壁的设计一般按相邻两管出口温差130℃来计算30年使用寿命，但在水冷壁入口节流孔圈经过调试后，水冷壁出口相邻两管的出口温度保证控制在30℃以内，因此水冷壁的运行是安全的。
中间混合集箱及一级分配器
入口节流孔圈
2.3 过热器与再热器系统
过热器系统采用四级布置，以降低每级过热器焓增，沿蒸汽流程依次为水平与立式低温过热器、分隔屏过热器、屏式过热器和末级过热器。过热器系统共有三级喷水减温，每级左右两点喷水量为过热蒸汽流量的7％。再热器分为低温再热器和高温再热器，两级再热器之间设计有事故用紧急喷水减温器。主要用烟气挡板调节再热汽温。
2.4 燃烧系统
2.4.1 燃烧系统介绍
哈锅1000MW超超临界锅炉采用了MHI的PM型燃烧器和MACT燃烧系统，风粉混合物通过入口分离器分成浓淡二股，分别通过浓相和淡相二只喷嘴进入炉膛，浓相煤粉浓度高，所需着火热量少，利于着火和稳燃；由淡相补充后期所需的空气，利于煤粉的燃尽，同时浓淡燃烧均偏离了NOx生成量高的化学当量燃烧区，大大降低了NOx生成量，与传统的切向燃烧器相比，NOx生成量可显著降低。PM燃烧器由于将每层煤粉喷嘴分开成上下二组，增加了燃烧器区域高度，降低了燃烧器区域壁面热负荷，有利于防止高热负荷区结焦。
MACT燃烧系统，就是在PM主燃烧器上方一定高度增设二层AA风(附加风)喷嘴达到分级燃烧目的，这样整个炉膛沿高度分成三个燃烧区域，即下部为主燃烧区，中部为还原区，上部为燃尽区，这种MACT分级燃烧系统可使NOx生成量减少25％。
根据三菱公司现己运行机组经验，采用三菱公司特有的MACT燃烧技术燃用神华煤，烟气中NOx排放含量实测值约为270～290mg／Nm3，满足我国环保标准。
哈锅1000MW锅炉每炉配6台中速磨煤机，BMCR和BRL时投运5台，一台备用。
锅炉不投油最低稳燃负荷为30％BMCR，锅炉点火和助燃采用轻柴油，油燃烧器的总输入热量按30％BMCR，油枪采用机械雾化式。
燃烧器设计方案
2.4.2 燃烧系统设计的主要特点
a 将整个炉膛作为两个打燃烧器组织燃烧，因此对每只燃烧器的风量、粉量的控制简单。
b 锅炉负荷变化时，燃烧器按层切换，使炉膛各水平截面热负荷分布均匀。
c 对煤种适应性强。
d 由于炉膛内气流旋转强烈，与煤粉颗粒混合好，而且延长了煤粉颗粒在炉内流动路程。
e 解决了锅炉炉膛出口左右烟温偏差问题。
2.4.3 燃烧器性能参数
项目参数
风率(%)风速(m/s)风温（℃）
一次风21.92575
二次风63.156321
OFA10
AA2060
备注AA风中心距上排燃烧器中心距离为 7206mm
2.4.4 PM燃烧器的特点
PM燃烧器是三菱（MHI）公司开发的产品，该燃烧器技术成熟，有定型的设计标准，可根据煤质和环保要求，选取煤粉浓度。适用于烟煤、贫煤，主要特点为：自身的着火力强、能有效抑制NO2排放、能保证较高的燃烧技术。
PM燃烧器
2.5 制粉系统
900MW、1000MW均配置六台中速磨直吹式制粉系统。每台磨带一层燃烧器，每根一次风管道装有一分为二的煤粉分配器，供至两只燃烧器。
3 东方锅炉厂（DBC）1000MW超超临界锅炉主要特点
3.1 锅炉的主要特点
3.1.1 锅炉结构特点
锅炉采用单炉膛“Л”型布置、平衡通风、前后墙对冲燃烧方式，低Nox旋流式HT-NR3煤粉燃烧器，尾部为双烟道，再热汽温采用烟气挡板调节，露天布置，固态排渣，全钢构架，
3.1.2 锅炉主要参数
3.2 带内螺纹管的螺旋管圈水冷壁
炉膛水冷壁分为上、下两部分，下部水冷壁采用全焊接的螺旋上升膜式管屏，螺旋管圈水平倾角为25.7°，螺旋水冷壁为内螺纹管，上部水冷壁采用全焊接的垂直上升膜式管屏。螺旋管圈与上部垂直水冷壁的过渡方式，采用中间混合集箱。
3.3 过热器与再热器系统
由四级组成，顶棚及包墙管、水平对流低温过热器、屏式过热器、末级过热器，无分隔屏过热器。过热汽温调节采用两级喷水减温，减温水量为8％-BMCR。再热器由位于尾部烟道的水平对流低温再热器及末级过热器后的高温再热器组成，再热器温通过尾部双烟道平行烟气挡板调节，并在两级再热器之间设有事故喷水减温器。
3.4 燃烧器设计特点
燃烧器采用前、后墙对冲分级燃烧技术。在炉膛前、后墙各分三层布置低Nox旋流式HT-NR3煤粉燃烧器，每层布置8支燃烧器，共设有48只。在最上层燃烧器的上部布置一层燃尽风喷口（AAP），每层10只。油枪布置48只点火油枪，24支启动油枪，用于启动和低负荷稳燃。油枪总输入热量相当于30％-BMCR锅炉负荷。
燃烧器采用新型的HT－NR3低NOx燃烧器，燃烧器布置简图如图4-8。燃烧系统共布置有20只燃尽风喷口，48只HT－NR燃烧器喷口，共68个喷口。燃烧器分3层，每层共8只，前后墙各布置24只HT－NR燃烧器；在前后墙距最上层燃烧器喷口一定距离处布置有一层燃尽风喷口，每层10只，前后墙各布置10只。旋流燃烧器的喷嘴使用寿命不低于50000小时。NOx 排放浓度不超过400mg/Nm3(O2=6%)。煤粉燃烧器机理图如下图。Babcock-Hitachi K.K.的HT
－NR燃烧器中，旋流燃烧器能够单独地控制火焰结构的优点被发挥得淋漓尽致，用于加速火焰内的NOx还原。在含有固有氮化物的煤中，这个还原方法是很有效的。因为煤中固有氮化物可快速转变成气相，使得这种化学反应过程更容易。通过控制燃烧的进程，产生还原性媒介质与生成的NO反应化合，在火焰内完成了NO的还原。同时火焰被维持在一个高温下，使得它能够避免发生延迟燃烧。巴布科克-日立公司新的创新火焰稳燃环装在煤粉喷口的末端利用稳燃环实现快速点火和高火焰温度。
图4-10煤粉燃烧器机理图
3.5 制粉系统
900MW和1000MW均配置六台中速磨直吹式制粉系统。每台磨带一层燃烧器。
超临界锅炉运行技术 4. 超临界机组协调控制模式 （1）CCBF,机炉自动，机调负荷，炉调压力； 能充分利用锅炉蓄热，负荷响应快；主汽压力控制存在较大延迟，降低了主汽压稳定性。 （2）CCTF,机炉自动，炉调负荷，机调压力； 主汽压稳定性好，负荷响应慢。 （3）机炉协调； 机炉同时接受负荷和主汽压力指令，同步响应负荷和主汽压力的变化。 其中：（1）应用最广，（3）的调节器若匹配不当，机炉间容易引起震荡。 3.2.3 600MW超临界机组协调控制策略 1. 被控参数 (1)给水流量／蒸汽流量 因为给水系统和蒸汽系统是直接连通的，且由于超临界锅炉直流蓄热能力较小，给水流量和蒸汽流量比率的偏差过大将导致较大的汽压波动。 (2)煤水比 稳定运行工况时，煤水比必须维持不变，以保证过热器出口汽温为设计值。而在变动工况下，煤水比必须按一定规律改变，以便既充分利用锅炉蓄热能力，又按要求增减燃料，把锅炉热负荷调到与机组
新的负荷相适应的水平. (3)喷水流量／给水流量 超临界锅炉喷水仅能瞬时快速改变汽温．但不能始终维持汽温，因为过热受热面的长度和热焓都是不定的。为了保持通过改变喷水流量来校正汽温的能力，控制系统必须不断地把喷水流量和总给水流量之比恢复到设计值。 (4)送风量／给煤量(风煤比) 为了抑制NOx的产生，以及锅炉的经济、安全运行，需对各燃烧器的进风量进行控制，具体是通过各层燃烧器的二次风门和燃尽风门控制风量，每层风量根据负荷对应的风煤比来控制。 2 协调控制回路 超临界机组蓄热能力相对较小．锅炉跟随系统的局限性较大，对于锅炉和汽机的控制指令既考虑稳态偏差又要考虑动态偏差。为了在机组负荷变化时机炉同时响应，机组负荷指令作为前馈信号分别送到锅炉和汽机的主控系统，以便将过程控制变量维持在可接受的限度内。 汽轮机调节汽门直接控制功率，锅炉控制主汽压力(CCBF)，给水流量由锅炉给水泵改变。功率指令直接发送到汽轮机调节汽门，使得功率响应较快。由于锅炉惯性大，负荷应变较慢．为防止汽机调门动作过大锅炉燃烧跟不上，设计了压力偏差拉回逻辑，当压力偏差过大时限制调门进一步动作，直到燃烧满足负荷需求。 在协调控制模式下，主汽压力偏差一直作为限制主汽调门响应负荷需
超超临界机组锅炉高温材料的选择和应用 根据现今全球超超临界机组中百万千瓦级的动态发展情况，分析已有的机组参数。超超临界锅炉用耐高温材料与其参数是紧密联系在一起的，研究并开发应用超超临界锅炉的高效性能、方便加工和经济性新型材料，是未来发展的主要方向。 标签：超超临界锅炉；高温材料；选择及应用 在国民经济稳定持续增长的大背景中，人们不断的增加电力需求和国家实施节能减排的政策，建设容量大、效率快、参数高及节能好的机组是我国电力的发展趋势。提高锅炉的蒸汽压力、温度以及其他参数都能有效提高发电厂的发电效率，其中温度的影响效果最明显。现今国际上超超临界机组的参数为初压力24.1-31MPa，其主蒸汽/再热蒸汽的温度是580℃-600℃/580℃-610℃，用USC作表示。而其使用金属材料的耐高压、耐高温与焊接问题是如何提高蒸汽参数这个问题中所存在的首要技术难题。 1 高温材料的选择 开发具有更好耐高温性的耐热钢是发展高效超超临界火力发电机组的关键技术，让他们适用在更高的温度范围。现今全球在管道及锅炉的用钢发展可大致分为两方向： （1）发展铁素体耐热钢，马氏体、贝氏体及珠光体耐热钢都被统称作铁素体耐热钢； （2）发展奥氏体耐热钢。全球先进国家所研制推广以及普通采用新的耐热钢种有三大类：a.新型细晶强韧化铁素体耐热钢；b.新型细晶奥氏体耐热钢；c.高铬镍奥氏体钢。 2 高温材料的应用 在过热器以及再热器的用钢方面，不仅需要满足蠕变的强度，还必须满足蒸汽侧抗氧化的性能以及向火侧抗腐蚀与冲刷的性能。所有的铁素体钢几乎不能用在蒸汽温度高于565℃的过热器或者再热器中，这里使用奥氏体钢在需要耐高温的部件上。这里对几种高温材料进行详细描述。 2.1 T91/P91 T91具有良好的力学性能，其结构及性能具有较好的稳定性，焊接与工艺性能优良，具备较高的持久与抗氧化性。和TP304H作对比，T91的导热系数相对较高、热膨胀系数相对更低、持久强度中的等强温度相对较好以及等应力温度相对更高，并分别到达625℃及607℃。T91和T9钢作对比，T91的持久强度是
国外超超临界机组技术的发展状况 一、超超临界的定义 水的临界状态点：压力 22.115MPa，温度374.15℃；蒸汽参数超过临界点压力和温度称为超临界。锅炉、汽轮机系列（通常以汽轮机进口蒸汽初压力划分等级）：次中压2.5 MPa，中压3.5 MPa，次高压6.5 MPa，高压9.0MPa，超高压13.5 MPa ，亚临界16.7 MPa，超临界24.1 MPa。 超超临界（Ultra Super-critical）（也有称高效超临界High Efficiency Supercritical））的定义：丹麦人认为：蒸汽压力27.5MPa是超临界与超超临界的分界线；日本人认为：压力>24.2MPa，或温度达到593℃(或超过 566℃)以上定义为超超临界；德国西门子公司的观点：从材料的等级来区分超临界和超超临界；我国电力百科全书：通常把蒸汽压力高于27MPa称为超超临界。 结论：其实没有统一的定义，本质上超临界与超超临界无区别。 二、国外超超临界技术发展趋势 （一）超超临界机组的发展历史 超超临界机组发展至今有50年的历史，最早的超超临界机组于1957年投产，建在美国俄亥俄州（Philo 电厂6#机组），容量为125MW，蒸汽进汽压力31MPa，进汽温度621 / 566 / 566 C（二次再热）。汽轮机制造商为美国GE公司，锅炉制造商为美国B&W公司。 世界上超超临界发电技术的发展过程一般划分为三个阶段： 第一阶段（上世纪50-70年代）
以美国为核心，追求高压/双再的超超临界参数。1959年Eddystone 电厂1#机组，容量为325MW，蒸汽压力为34.5MPa，蒸汽温度为 649 / 566 / 566 C（二次再热），热耗为8630kJ/kWh，汽轮机制造商美国WH 公司，锅炉制造商美国CE公司。其打破了最大出力、最高压力、最高温度和最高效率的4项记录。1968 年降参数（32.2MPa/610/560/560 C）运行直至今，但至今仍是世界上蒸汽压力和温度较高的机组。 结果，早期的超超临界机组，更注重提高初压（30MPa或以上）,迫使采用二次再热。使结构与系统趋于复杂，运行控制难度更难，并忽视了当时技术水平和材料水平，使机组可用率不高。 第二阶段（上世纪80年代） 以材料技术发展为中心，超超临界机组处于调整期。锅炉和汽轮机材料性能大幅度提高，电厂水化学方面的认识更趋深入，美国对已投运的超临界机组进行大规模的优化和改造，形成了新的结构和新的设计方法，使可靠性和可用率指标达到甚至超过了相应的亚临界机组。其后，美国将超临界技术转让给日本，GE公司转让给东芝和日立公司，西屋公司转让给三菱公司。 第三阶段（上世纪90年代开始） 迎来了超超临界机组新一轮的发展阶段。主要原因是国际上环保要求日趋严格，新材料的开发成功，常规超临界技术的成熟。大规模发展超超临界机组的国家以日本、欧洲（德国、丹麦）为主要代表。日本以川越电厂31 MPa /654℃/566℃/566℃超超临界为代表，开拓了一条从引进到自主开发，有步骤有计划的发展之路，成为当今超超临界技术领先国家。其值得我们认真学习。 三、各国超超临界发电技术情况
超临界大型火电机组安全控制技术示范文本 In The Actual Work Production Management, In Order To Ensure The Smooth Progress Of The Process, And Consider The Relationship Between Each Link, The Specific Requirements Of Each Link To Achieve Risk Control And Planning 某某管理中心 XX年XX月
超临界大型火电机组安全控制技术示范 文本 使用指引：此解决方案资料应用在实际工作生产管理中为了保障过程顺利推进，同时考虑各个环节之间的关系，每个环节实现的具体要求而进行的风险控制与规划，并将危害降低到最小，文档经过下载可进行自定义修改，请根据实际需求进行调整与使用。 目前，国内装机容量已突破4亿千瓦，引进和建设低 煤耗、大容量的超临界大型火电机组可以提高我国发电厂 的经济性，同时也能满足节能、环保的要求，国内已投产 600 MW、800 MW、900 MW级超临界燃煤机组多台， 邹县电厂2×1000 MW超超临界燃煤机组立项在建。随着 超临界燃煤机组占国内装机容量的比重越来越大，其运行 情况将对电网安全产生很大影响。所以根据超临界大型火 电机组的特点，实施科学合理的安全控制监测，将对确保 电力安全生产发挥积极的作用。 1 超临界机组安全生产的特点 超临界大型火电机组蒸汽参数高（压力≥22.12 MPa、
温度≥540 ℃），和亚临界机组相比在运行过程中存在的问题有所不同。其主要问题有：①过热器进出口的部分管子过度磨损和水冷壁管、再热器管的泄漏，这些问题大多与燃料的含灰量和烟气流速有关；②汽机高压缸第一级叶片根部腐蚀，此种现象在机组投运6～8年后渐渐严重，蒸汽品质是主要的原因；③高压阀门的泄漏问题。 超临界大型火电机组的不可用率（包括强迫停炉、维修与计划停运）的影响因素是多方面的，超临界压力锅炉的不可用率约为汽轮机、发电机和电站辅机的3倍。水冷壁管泄漏是锅炉方面的主要问题，大部分是由于过热所致。管壁结垢和水冷壁中质量流量过低、管内紊流程度不够，使锅炉在高热负荷区发生核态沸腾所引起。造成上述问题的原因大多是锅炉水冷壁无法得到足够的冷却和缺少凝结水除盐设备或除盐设备不完善。水的品质对于超临界机组的可靠运行极为重要。
超超临界锅炉制造技术的研究 摘要：超超临界锅炉的材料以及结构有其自身的制造特点，要想能够使得超临 界锅炉的制造技术能够实现进一步的发展，就需要在有效掌握超临界锅炉制造工 艺特点的基础上，采取有效的方式来对超超临界锅炉制造技术进行改进，选取合 理的制造技术应用到超超临界锅炉的研制当中，从而使得超超临界锅炉的未来应 用范围更加的宽广。本文将对超超临界锅炉制造技术进行研究。 关键词：超超临界锅炉，螺旋管圈水冷壁，细晶粒不锈钢，集箱管座机械焊超超临界机组因其煤耗低，节约能源，我国已经把大幅度提高发电效率、加 速发展洁净煤技术的超超临界机组作为我国可持续发展、节约能源、保护环境的 重要措施。 1超超临界锅炉用钢 超超临界机组蒸汽压力和温度的提高对关键部件材料带来更高的要求，尤其 是材料的高温强度性能、抗高温腐蚀和氧化性能以及高温疲劳蠕变性能。超超临 界机组广泛采用各种低合金高强钢、耐热钢。如水冷壁采用具有优异的焊接性能 的T23和T24，联箱和蒸汽管道主要采用P91、P92、P122等马氏体高强钢，过热器、再热器主要采用P91马氏体高强钢及uper304H和TP347HFG奥氏体耐热钢。 2超超临界直流锅炉制造工艺方案 2.1 集箱制造工艺 超超临界锅炉集箱本体的材料与超临界、亚临界锅炉略有不同，主要体现在 过热器和再热器集箱选用了性能更好的 T P347H、P92 作为集箱本体材料。集箱管径较大、管壁较厚，特别是超长集箱给集箱制造、翻转、吊运及运输等均带来一 定的难度，另外，尤为关键的是所有管座与集箱连接的角焊缝均要求全焊透。根 据以上特点，我们采取了如下措施: (1)针对 TP347H、P92、P91 等钢的焊接难点，避免焊接返修，保证一次合格率，我们新研制了1 台集箱环缝对接的窄间隙自动焊机。此设备能实现不点固焊 装配、全自动氩弧焊打底及细丝窄间隙埋弧焊一次性焊妥，此技术在国内外尚无 先例，系自主创新成果。 (2)对于管径大于 108mm 的管座角焊缝，我们采用机械焊，用先进的工艺装 备保证产品质量。 (3)对于全焊透结构的小管座角焊缝，我们尽量采用自动内孔氩弧焊封底+ 手 工电弧焊焊妥工艺。对有些无法采用内孔氩弧焊设备的长管接头角焊缝，在选用 合理的焊接坡口的同时，我们采用独创的外壁自动氩弧焊打底设备焊接，保证根 部全焊透，然后用手工电弧焊焊妥。 (4)对于超长集箱的翻转、吊运及运输，除了添置必需的工艺装备之外，我们 还制定了一系列的吊运、运输工艺守则及注意事项，防止集箱碰伤、碰坏。 (5)针对 TP347H 不锈钢集箱的制造难点，我们设计制作了焊缝背面气体保护 防氧化工装，选用合理的焊接规范，控制层间温度，减少在敏化温度区域内的停 留时间，并通过焊后稳定化处理解决受焊接热循环影响出现的“贫铬区”间隙。 2.2 “三器”制造工艺 对于蛇形管的制造工艺，无论是超(超)临界机组还是亚临界机组均无明显区别，只是按锅炉容量的大小在管径、壁厚和外形尺寸上有所不同。超超临界锅炉的“三器”管排均为超长、超宽管排，且末级过热器和再热器采用 Super304H、TP347HFG 等细晶粒不锈钢，针对制造中的难点，我们采取如下措施:
超（超）临界锅炉的特点 一、引言 随着我国火力发电事业的快速发展和节能、环保要求的日趋严格，提高燃煤机组的容量与蒸汽参数，进一步降低煤耗是大势所趋。在这个基础上，节约一次能源，加强环境保护，减少有害气体的排放，已越来越受到国内外的高度重视。超超临界机组因其煤耗低，节约能源，我国已经把大幅度提高发电效率、加速发展洁净煤技术的超超临界机组作为我国可持续发展、节约能源、保护环境的重要措施。尽管在同等蒸汽参数情况下，联合循环的效率比蒸汽循环的效率高10%左右，但是，由于PF-BC和IGCC尚处于试验或示范阶段，在技术上还存在许多不完善之处，而超临界技术已十分成熟，超超临界机组也已批量投运，且积累了良好的运行经验，国外已有一套完整而成熟的设计、制造技术。因此，技术成熟的大容量超临界和超超临界机组将是我国清洁煤发电技术的主要发展方向，也是解决电力短缺、能源利用率低和环境污染严重等问题的最现实和最有效的途径。 超超临界压力锅炉的关键技术是多方面的，在材料的选择、水冷壁系统及其水动力安全性、受热面布置、再热系统汽温的调控等多方面均存在设计和制造上的高难技术。 二、超（超）临界锅炉的特点 超临界机组区别与普通机组主要有以下特点： 1、蒸汽参数的选择 机组的蒸汽参数是决定机组热经济性的重要因素。一般压力为16.6～31.0MPa、温度在535~600℃的范围内，压力每提高1MPa，机组的热效率上升0.18％~0.29％：新蒸汽温度或再热蒸汽温度每提高10℃，机组的热效率就提高0.25％~0.3％；因此提高蒸汽参数是提高机组热效率的重要途径。目前超超临界与超临界的划分界限尚无国际统一的标准，下表列举了一些发达国家的典型机组的参数[1]。 现在常规的超临界机组采用的蒸汽参数为24.1MPa、538℃/566℃。一般认为蒸汽压力大于25MPa，蒸汽温度高于580℃称为超超临界。研究分析[2]指出对600/600℃这一温度等级，当主汽压力自25MPa升高到28MPa，锅炉岛和汽机岛的钢耗量将分别增加3.5％和2%。此外主汽压力28MPa时，汽机低压缸末级叶片排汽湿度将达到10.7%，已接近采用一次再热的极限值。 有文章表明[3]我国今后重点发展的超临界机组的参数将为汽机进口参数24.2MPa/566℃/566℃，锅炉的出口参数则为25.4MPa/571℃/569℃；超超临界机组的参数为汽机进口参数26.25MPa/600℃600℃，锅炉出口的参数则为27.56MPa/605℃/603℃；机组容量将主要为600MW和1000MW两种。
第五章超临界锅炉工作原理及基本型式 超临界锅炉的工作原理 根据锅炉蒸发系统中汽水混合物流动工作原理进行分类，锅炉可分为自然循环锅炉、强制循环锅炉和直流锅炉三种。 若蒸发受热面内工质的流动是依靠下降管中水与上升管中汽水混合物之间的密度差所形成的压力差来推动，此种锅炉为自然循环锅炉；若蒸发受热面内工质的流动是依靠锅水循环泵压头和汽水密度差来推动，此种锅炉为强制循环锅炉；若工质一次性通过各受热面，此种锅炉为直流锅炉。 直流锅炉是由许多管子并联，然后再用联箱连接串联而成。它可以适用于任何压力，通常用在工质压力≥16MPa的情况，且是超临界参数锅炉唯一可采用的炉型。 1.直流锅炉的工作原理 直流锅炉依靠给水泵的压头将锅炉给水—次通过预热、蒸发、过热各受热面而变成过热蒸汽。直流锅炉的工作原理如图5-1所示。 图5-1直流锅炉的工作原理示意图 在直流锅炉蒸发受热面中，由于工质的流动不是依靠汽水密度差来推动，而是通过给水泵压头来实现，工质一次通过各受热面，蒸发量D等于给水量G，故可认为直流锅炉的循环倍率K＝G/D＝1。 直流锅炉没有汽包，在水的加热受热面和蒸发受热面间，及蒸发受热面和过热受热面间无固定的分界点，在工况变化时，各受热面长度会发生变化。 沿直流锅炉管子工质的状态和参数的变化情况示于图5-2： 图5-2 直流锅炉管子工质的状态和参数的变化情况 图5-2直流锅炉管子工质的状态和参数的变化阻力，工质的压力沿受热面长度不断降低；工质的焓值沿受热面长度不断增加；工质温度在预热段不断上升，而在蒸发段由于压力不断下降，工质温度不断降低，在过热段工质温度不断上升。 2.直流锅炉的特点 2.1直流锅炉的结构特点 直流锅炉无汽包，工质一次通过各受热面，且各受热面之间无固定界限。直流锅炉的结
超临界、超超临界锅炉用钢 杨富1，李为民2，任永宁2 （1. 中国电力企业联合会，北京100761；2. 北京电力建设公司北京 100024 摘要：提高火力发电厂效率的主要途径是提高蒸汽的参数即提高蒸汽的压力和温度，而提高蒸汽参数的关键有赖于金属材料的发展。从发展超临界、超超临界机组与发展新钢种的关系以及超临界、超超临界锅炉对钢材的要求，概述了火电锅炉用钢的发展历程以及部分新钢种的性能。 关键词：临界、超超临界；锅炉；材料 2020年全国装机容量将达到9.5亿kW，其中火电装机仍然占70%，即今后17年将投产4.0亿kW左右的火电机组。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。从目前世界火力发电技术水平看，提高火力发电厂效率的主要途径是提高蒸汽的参数，即提高蒸汽的压力和温度。发展超临界和超超临界火电机组，提高蒸汽的参数对于提高火力发电厂效率的作用是十分明显的。表1给出了蒸汽参数与火电厂效率、供电煤耗关系［1］。表1 蒸汽参数与火电厂效率、供电煤耗关系
* 供电煤耗用标煤量统计，标煤量是一个统计折算标准，1千克标煤的发热量为7 000大卡。 从表1中的数据可以看出，随着蒸汽温度和压力的提高，电厂的效率在大幅度提高，供电煤耗大幅度下降，而提高蒸汽参数遇到的主要技术难题是金属材料耐高温、高压问题。 1 承压锅炉部件对钢材的要求 火电厂锅炉关键承压部件主要指水冷壁、过热器、再热器、联箱及管道等，这些承压部件运行在较为恶劣的工况条件下，是设计选用钢材关注的重要部位。以下分类简要介绍超临界、超超临界锅炉的关键承压部件用钢要求。 1.1 水冷壁 水冷壁用钢一般应具有一定的室温和高温强度，良好的抗疲劳、抗烟气腐蚀、耐磨损性能，并要有好的工艺性能，尤其是焊接性能。 通常SC、USC锅炉都采用膜式水冷壁。由于膜式水冷壁组件尺寸及结构的特点，其焊后不可能在炉内进行热处理，故所选用的钢材的焊接性至关重要。要在焊前不预热、焊后不热处理的条件下，满足焊后热影响区硬度不大于360HV10、焊缝硬度不大于400HV10的有关规定（TRD201），以保证使用的安全性。另外，水冷壁管内介质是汽液两相，管外壁又在炉膛燃烧时煤粉颗粒运动速度最快的区域，积垢导致的管壁温度升高和燃烧颗粒冲刷都是选用钢材要考虑的问题。由此可见，水冷壁用钢的开发也是发展SC、USC锅炉的技术关键之一。 随着SC、USC锅炉蒸汽压力、温度的升高，水冷壁温度将提高，如在31 MPa/620℃的蒸汽参数下出口端的汽水温度达475℃，投运初期中墙温度为497℃，
超超临界机组锅炉给水泵汽化的分析与处理 Final approval draft on November 22, 2020
超超临界机组锅炉给水泵汽化的分析与处理 摘要：本文以某电厂1000MW超超临界机组汽动给水泵的汽化事件为基础，结合锅炉汽动给水泵的结构特点和最小流量阀的技术特点，分析了给水泵汽蚀的原因，指出了给水热力系统中最小流量阀的关键性。 关键词：汽动给水泵，汽化，最小流量阀 概述 某电厂1000MW超超临界机组，给水系统设计为，1台30%BMCR容量的电动给水泵和2台50%BMCR 容量的汽动给水泵，正常运行时两台汽泵承担锅炉上水任务，电泵作为启动及带低负荷或当一台汽泵故障时的备用泵。其中给水泵汽轮机为东方汽轮机厂设计生产：单轴、单缸、再热冷段蒸汽外切换、变转速、冲动式、凝汽式，主机额定工况功率16397KW，额定转速5605r/min，排汽压力，电超速6380r/min。 1汽动给水泵结构特点 汽动给水泵主要由泵的芯包、内外泵壳、水力部件、中间抽头、平衡装置、轴承、轴封以及泵座等部件组成，共6级；再循环管道设计为30%流量，配备一个气动调节门，前后各有一个手动截止门，气动门后配有逆止门。
泵设计成水平、离心、多级筒体式，为便于快速检修泵，内部组件设计成可以整体从泵外筒体内抽出的芯包结构，芯包内包括泵所有的部件。相同型号的泵组芯包内所有部件都具有互换性。备用芯包可以在所提供的任何一台泵组的壳体中进行性能试验。 泵中所用的叶轮和导叶及内部流道的设计保证给水泵具有较高的水力效率，径向间隙根据效率、临界转速和轴挠度确定，保证主给水泵具有较高的运行效率和可靠性。泵轴在易磨损处有可调换的轴套。叶轮的硬度比可拆卸型的泵壳或其它静止部分高一个等级，从而保证动静部分即使发生磨损，也可保护转动部件。在磨损发生后，通过调整动静部分间隙，亦可使泵组保证高效运行。 泵的水力平衡装置为平衡鼓结构，通过平衡装置平衡大部分轴向推力，其余轴向力通过推力轴承平衡，整套平衡装置能防止主泵在任何工况下，转子轴向窜动。推力轴承在所有的稳态和暂态情况下，包括泵启动和停止时能维持纵向对中和可靠的平衡轴向推力。 2汽化现象 汽泵组在调试过程中，于11月8日，进行A小汽机单转，完成电超速试验后停机投入盘车。11月9
超超临界锅炉介绍 国家政策情况 节能调度 一、基本原则和适用范围 （一）节能发电调度是指在保障电力可靠供应的前提下，按照节能、经济的原则，优先调度可再生发电资源，按机组能耗和污染物排放水平由低到高排序，依次调用化石类发电资源，最大限度地减少能源、资源消耗和污染物排放。 （二）基本原则。以确保电力系统安全稳定运行和连续供电为前提，以节能、环保为目标，通过对各类发电机组按能耗和污染物排放水平排序，以分省排序、区域内优化、区域间协调的方式，实施优化调度，并与电力市场建设工作相结合，充分发挥电力市场的作用，努力做到单位电能生产中能耗和污染物排放最少。 （三）适用范围。节能发电调度适用于所有并网运行的发电机组，上网电价暂按国家现行管理办法执行。对符合国家有关规定的外商直接投资企业的发电机组，可继续执行现有购电合同，合同期满后，执行本办法。 二、机组发电序位表的编制 （四）机组发电排序的序位表（以下简称排序表）是节能发电调度的主要依据。各省（区、市）的排序表由省级人民政府责成其发展改革委（经贸委）组织编制，并根据机组投产和实际运行情况及时调整。排序表的编制应公开、公平、公正，并对电力企业和社会公开，对存在重大分歧的可进行听证。 （五）各类发电机组按以下顺序确定序位： 1.无调节能力的风能、太阳能、海洋能、水能等可再生能源发电机组； 2.有调节能力的水能、生物质能、地热能等可再生能源发电机组和满足环保要求的垃圾发电机组； 3.核能发电机组； 4.按“以热定电”方式运行的燃煤热电联产机组，余热、余气、余压、煤矸石、洗中煤、煤层气等资源综合利用发电机组； 5.天然气、煤气化发电机组； 6.其他燃煤发电机组，包括未带热负荷的热电联产机组； 7.燃油发电机组。 （六）同类型火力发电机组按照能耗水平由低到高排序，节能优先；能耗水平相同时，按照污染物排放水平由低到高排序。机组运行能耗水平近期暂依照设备制造厂商提供
我国超超临界燃煤机组现状和发展趋势 【摘要】我国是煤炭生产与消费大国，随着社会市场经济的发展，社会的电力需求在不断增大，作为耗煤量高、能源利用率低的典型航呀，发电行业在运行的过程中，由于大量煤炭的燃烧，对环境造成非常严重的污染，积极提升燃煤发电机组的能源利用率非常的必要，本文就主要对我国超超临界燃煤机组的现状及发展趋势进行简单分析。 【关键词】超超临界燃煤机组；发展现状；发展趋势 发电行业与人们的日常生活息息相关，在社会发展过程中发挥着非常重要的作用，但是在火力发电厂运行过程中，伴随着巨大的能量消耗，这不仅会加剧我国的能源危机，还会带来严重的环境污染问题，积极提升超超临界燃煤机组的能源利用率、减少污染物的排放非常的重要，本文就主要针对此予以简单分析研究。 1超超临界燃煤机组的简单介绍 首先对超超临界的参数概念进行简单分析，通常会将水蒸气参数值超过临界状态点的参数值称作超临界参数，并且当水蒸气参数值超出水蒸气参数值，并且升高到一定数值时，就达到了超超临界参数范围中，我国的相关标准中，超超临界状态主要是指，蒸汽压力值大于27兆帕的状态，国内外的大多数发电企业及动力设备制造企业，认为机组的主蒸汽参数满足下列条件之一时，可以将其称之为超超临界机组： （1）机组的主蒸汽压力大于等于27兆帕； （2）机组的主蒸汽压力大于等于24兆帕，并且蒸汽的温度值≥580e。 超超临界机组与普通的燃煤机组相比，其水蒸气的温度、压力等明显提升，这对于机组的热效率的提升具有非常重要的作用，与亚临界机组的效率相比，超临界机组能够提升2%～3%，而超超临界机组的效率能够在超临界机组的基础上，再提升2%～4%，但是在机组使用寿命、运行灵活性、可靠性、可用率等方面与亚临界机组相比没有明显的差别，在二氧化硫、二氧化碳的排放量、能源利用率等方面，超超临界机组是明显优于普通的超临界机组及亚临界机组的。 将超超临界发电技术与其他相关的洁净煤发电技术进行对比分析，其具有这样的优势： （1）超超临界机组的单机容量能够达到1000MW及以上，这与电力工业的大容量机组需求相符； （2）超超临界发电技术具有很高的发电效率，并且其应用高效的除尘技术、低二氧化氮技术及烟气脱硫技术，能够有效降低污染物的排放量，与其他发电技
2010年第2期(总第59期) 2010年4月 收稿日期:2010 02 01 第一作者简介:李亚峰,1974年生,男,山西长治人,1996年毕业于太原电力高等专科学校热能与动力工程专业,工程师。 工作研究 660M W 超超临界锅炉技术特点及分析 李亚峰, 薛青鸿 (国华陈家港发电有限公司,江苏 盐城 224631) 摘 要: 介绍了国华陈家港电厂660M W 超超临界锅炉水冷系统、启动系统、低NO x 燃烧器等的主要技术特点。指出,该型号锅炉在节能减排、环境保护等方面有显著的技术优越性。关键词: 超超临界锅炉;技术特点;系统 中图分类号: T K 229 文献标识码: A 文章编号: 1674 3997 (2010)02 0018 03 Analysis on Technical C haracteristics of 660MW Ultra Supercritical Boiler LI Ya feng,XU E Qing hong (GuoHua Chenjiagang Power Generation C O.,LTD.,YanC heng 224631,Jiangsu,Chi na) Abstract:T his paper analyzed 660M W ultr a supercritical boiler technical characteristics of Guohua Chengjiag ang pow er plant.T he unit showed a more significant technical super iority on energ y saving emission r eduction,and enviro nment friendly among ul tra supercritical units throug h analyzed t he technical characteristics of water cooling system,boot,low N ox Burner etc.Key words:ultra supercr itical boiler;technical character istics;system 0 引言 中国以火电为主的电力结构,决定了节能减排的重点是煤炭的清洁利用。大力发展大容量、高参数超超临界机组是中国可持续发展、节约能源、保护环境的重要措施之一。 国华陈家港电厂一期2台660MW 超超临界锅炉是上海锅炉厂有限公司在消化吸收ALST OM 公司超超临界锅炉设计制造技术的基础上,结合超超临界机组参数、锅炉燃煤的特点及用户的特殊要求自行设计的660MW 超超临界机组锅炉。笔者在介绍该型号锅炉承压部件、燃烧系统、启动调节等方面独特技术特点基础上,指出其在节能减排、提高能效方面的优越性和发展前景。 1 总体介绍 陈家港电厂2台660M W 超超临界锅炉采用的是超超临界参数变压运行螺旋管圈与垂直管屏直流炉结合、单炉膛、一次中间再热、四角切圆燃烧方式、平衡通风、 型露天布置,固态排渣,全钢架悬吊结构。额定工况及BM CR 工况主要参数见表1。 炉膛上部布置有分隔屏过热器和后屏过热器,炉膛折焰角上方布置了高温过热器,水平烟道布置了高温再热器,尾部烟道为并联双烟道,后烟井前烟道布置 有低温再热器、后烟道布置有低温过热器,在低温再热器和低温过热器管组下方布置有省煤器,省煤器的型式与常规机组一样。 表1 额定工况及BM CR 工况主要参数 名称单位额定工况 BM CR 工况 过热蒸汽流量t/h 1940 2037 过热蒸汽出口压力M Pa 26.0326.15过热蒸汽出口温度 605605再热蒸汽流量t/h 16291716再热蒸汽进口压力M Pa 5.84 6.16再热蒸汽进口温度 377386再热蒸汽出口压力M Pa 5.66 5.97再热蒸汽出口温度 603603给水温度 294 298 锅炉燃烧系统,按中速磨冷一次风直吹式制粉系统设计。24只直流式燃烧器分6层布置于炉膛下部四角,煤粉和空气从四角送入,在炉膛中呈切圆方式燃烧。 过热器汽温通过煤水比调节和三级喷水来控制。再热器汽温采用烟气挡板调温、燃烧器摆动和过量空气系数的变化调节,两级再热器之间连接管道上设置微量喷水。 2 技术特点及分析 2.1 省煤器及水冷系统 超超临界锅炉采用一级省煤器,并联布置在后烟井中,分别在低温再热器和低温过热器的下部。给水由锅炉左侧单路经过电动闸阀和止回阀后进入省煤器 18
超超临界机组技术交流2013年会会议报道 一年一度的超超临界机组技术交流年会11月6-8日在天津召开。会议由中国动力工程学会主办、天津国投津能发电有限公司协办、中国电力科技网承办。34位科研院所专家、生产一线技术主管和200多位与会嘉宾交流、研讨。本着宁缺毋滥，好中选好的原则，专家对会前征集的近200篇论文进行审核，精选60篇出版论文集。 中国动力工程学会名誉理事长、原机械工业部副部长陆燕荪题词祝贺：“发挥中国动力工程学会学术优势，依托中国电力科技网站交流平台，凝聚冶金机械电力综合研发成果，推动超超临界机组健康有序发展，促进国家创新驱动战略全面落地，实现装备制造由大变强之中国梦——祝第七届超超临界机组技术交流2013年会圆满成功”。他还给会议提出了宝贵建议。 超超临界机组技术交流2013年会会场 中国动力工程学会原副理事长程钧培主持开幕式。天津国投津能发电有限公司教授级高级工程师郭启刚总经理致欢迎辞并发表“打造五位一体循环经济示范模式，创建高效节能生态环保绿色电站”主题演讲：“我谨代表天津国投津能发电有限公司向大会致以热烈地祝贺，并对出席会议的各位领导、专家和科技工作者表示热烈欢迎和衷心感谢！” 国投北疆发电厂是国家循环经济试点项目，规划建设6台1000MW超超临界发电机组和60万吨/日海水淡化装置，按照三期建设。一期工程建设
2台1000MW发电机组和20万吨/日海水淡化装置，分别于2009年9月24日和11月30日投产发电，首批10万吨/日海水淡化装置于2010年4月26日全部投产，后10万吨/日海水淡化装置已于近期投运。二期扩建工程2台1000MW发电机组和30万吨/日海水淡化装置，目前正在积极筹建。 北疆一期工程投产近4年来，各子项目运行良好，各项技术经济指标都达到了国内外先进水平。截至10月底，实现了工程开工以来2411天长周期安全生产纪录，累计完成发电量454.58亿千瓦时，各项能耗环保指标均达到或高于国家标准。国投北疆发电厂先后获得中国电力优质工程奖、国家循环经济示范项目、全国循环经济工作先进单位、全国五一劳动奖状等荣誉称号。获得2012年度全国火电一千兆瓦机组竞赛一等奖。 天津国投津能发电有限公司教授级高级工程师郭启刚总经理致欢迎辞 左：王峰；右：冯德明 天津国投津能发电有限公司工程师王峰发表“北疆电厂汽轮机优化运行
目前主要国内制造厂1000MW超超临界锅炉设备及特点
超超临界机组技术资料汇编锅炉专业第五章目前主要国内制造厂1000MW超超临界锅炉设备及特点 概述 我国电力工业以煤为主要燃料，以煤为主的发电格局在今后相当长的时期内不会改变。超临界机组在国际上已经是商业化成熟的发电技术，对于超临界机组，一般可以分为两个层次，一个是常规超临界机组（Conventional Supercritical）,其中主汽压力一般为240bar左右，主汽和再热蒸汽温度为540－560℃，另一个是高效超临界机组（High Efficiency Supercritical Cycle）,通常也称为超超临界机组（Ultra Supercritical）或者高参数超临界机组（Advanced Supercritical）,其中主汽压力为280～300bar，主汽和再热蒸汽温度为580～600℃。 目前我国超超临界锅炉的主要设计生产厂家 241
超超临界机组技术资料汇编锅炉专业主要有：哈尔滨锅炉厂（简称HBC），其技术支持方为日本三菱重工业株式会社（MHI）；东方锅炉厂（简称DBC），其技术支持方为日本巴布科克-日立公司（BHK）；上海锅炉厂（简称SBWL）的技术支持方为美国阿尔斯通公司（API）。 哈尔滨锅炉厂选定三菱重工株式会社（MHI）作为技术支持方。MHI是全球著名的发电设备和重型机械制造公司之一，在开发超临界和超超临界技术方面走在世界的前列，到目前为止已投运的容量大于500MW的超临界和超超临界锅炉已达60台，其中采用螺旋管圈水冷壁的变压运行超临界锅炉为21台，采用新型的垂直管圈水冷壁的变压超临界锅炉和超超临界锅炉已投运12台。采用内螺纹管垂直管圈、变压运行的超超临界锅炉在技术上代表了当前高效超临界锅炉的最新水平。到2003年，MHI已生产了68台超临界锅炉和超 242
超临界、超超临界机组发展现状、趋势和存在问题的分析研究 分析报告 上海电力学院 2009年3月
超临界、超超临界机组发展现状、趋势和存在问题的分析研究 1．引言 按照国家制订的2020年电力发展规划，我国发电装机容量将从目前的约8亿千瓦增加到2020年9亿千瓦，其中燃煤机组比例约占总容量75%左右。由于电力是最大的煤炭用户，要提高煤炭的利用效率，提高燃煤电厂的效率是一个主要途径。 分析国际上燃煤发电技术的发展趋势，将采用两种技术路线来提高效率和降低排放。其一是利用煤化工中已经成熟的煤气化技术，采用整体煤气化蒸汽燃气联合循环技术（IGCC）实现高效清洁发电，其代表技术为IGCC。此技术提高能效的前景很好，但因系统相对复杂而造成投资偏高的问题需要解决。目前正在烟台电厂建设一台300或400MW等级的IGCC示范机组，为今后的发展作好技术储备。另一个发展方向是通过提高常规发电机组的蒸汽参数来提高效率，即超临界机组和超超临界机组。超超临界机组在发达国家已经实现了大容量、大批量生产。通过努力我国可以较快实现国产化能力，降低设备成本。 超超临界机组蒸汽参数愈高，热效率也随之提高。热力循环分析表明，在超超临界机组参数范围的条件下，主蒸汽压力提高1MPa，机组的热耗率就可下降0.13%～0.15%；主蒸汽温度每提高10℃，机组的热耗率就可下降0.25～0.30%；再热蒸汽温度每提高10℃，机组的热耗率就可下降0.15%～0.20%。在一定的范围内，如果采用二次再热，则其热耗率可较采用一次再热的机组下降 1.4%～1.6%。 亚临界机组的典型参数为16.7MPa/538℃/538℃，其发电效率约为38％。超临界机组的主蒸汽压力通常为24MPa左右，主蒸汽和再热蒸汽温度为538～560℃；超临界机组的典型参数为24.1MPa/538℃/538℃，对应的发电效率约为41％。超超临界机组的主蒸汽压力为25～31MPa，主蒸汽和再热蒸汽温度为580～610℃。超临界机组的热效率比亚临界机组的高2%～3%左右，而超超临界机组的热效率比超临界机组的高4%左右。并且超超临界机组技术具有继承性好，
关于沙洲二期超超临界机组参数选型的报告 一、百万超超临界机组材料选型范围 1、锅炉方面 目前百万超超临界机组锅炉受热面管材选型主要考虑奥氏体钢TP347HFG、Super304、HR3C、NF709，材料方面国内外均没有新的突破。 表1-1奥氏体钢Super304、HR3C主要规格及使用条件 ＊数据来源于北京科技大学《新型奥氏体耐热钢HR3C的研究进展》2010.10 再热器出口管道目前百万超超临界机组全部采用P92，P92的温度使用上限为650℃。 2、汽机方面 汽轮机叶片、转子、汽缸、阀体选用材料为铁素体9-12%Cr耐热钢，目前主要形成两个等级，600℃/625℃。 上表数据来源：上海发电设备成套设计研究院《超超临界机组材料》 我公司二期工程主机参数选型目前涉及到两大方案，即600℃/600℃型和600℃/620℃型。 1）600℃的9-10%Cr耐热钢汽轮机至今已运行10年以上，无论含W或不含W都能在600℃下安全运行，属于有成熟运行业绩产品。 2）625℃的9%Cr钢已完成用于产品前的全部试验，试验数据表明“625℃的超超临界参数”汽轮机已不存在材料技术问题。但目前此参数机组国内仅有产
品订单但无投运业绩（安徽田集660MW机组）。国外德国达特尔恩有产品业绩，无投运业绩。仅日本有投运业绩，时间不长。 二、再热器出口603℃提升到623℃技术 1、技术上的实现手段主要是增加低温再热器和高温再热器的受热面面积 2、材料使用情况：从选材上可以看出，为了确保再热蒸汽温度提高至623℃后锅炉再热器的安全性，将高温再热器的出口散管由T92材料提升至SA-213 S 304H，高温段的材料仍然采用Super304、HR3C。 三、选用623℃参数后，管壁温度的运行情况分析： 1、根据AMSE的标准一般炉内管壁温度取蒸汽温度+（25 ~ 39）℃，国内计算取50℃，选用623℃参数后，高温再热器出口段平均壁温在（648 ~ 662）℃，HR3C的允许管壁温度672℃，上限壁温还有10℃的安全余量，但是由于并列管排的热偏差的存在，炉内可能有局部管壁超过672℃。 热偏差一般塔式炉比Π型炉小，热偏差系数选取1.2左右。 2、再热器汽温选用623℃，根据运行控制（-10 ~ +5）℃，炉侧再热器汽温最高628℃连续运行，考虑并列管偏差的存在，局部联箱、出口管道的温度640℃，据P92的允许管壁温度650℃，有10℃的余量。如果选用623℃炉型，考虑选用P122管道，因为600℃以上9%Cr钢的蒸汽氧化性能略显不足。 3、主汽压力的选取，一般百万超超临界机组压力等级从27.0 MPa~29.27 MPa不等，现建议主汽压力选取锅炉侧压力为29.27 MPa，相应汽机侧为28.0MPa。因为从安全、经济角度考虑，主汽压力每提高 1.0 MPa，机组热效率上升0.18%~0.29%。 不建议继续提高主汽压力的原因： a)目前主蒸汽集箱及出口管道采用的材质是P92，属于9%C钢，允许的承压为30MPa。29.27 MPa的参数选型能够充分将材料的性能发挥至极限，如果继续提高压力等级，管道的壁厚增加量过多，投资费用大幅增加，且联箱、管道管壁过厚，温差应力大，容易导致材料过早失效。 b)压力的提高不仅关系到材料强度及结构设计，而且由于汽轮机排汽湿度的原因，压力提高到某一等级后，必须采用更高的再热温度或二次再循环,目前技术上还没有成熟。
超超临界直流锅炉运行特点 王志 （华能玉环电厂，浙江省玉环县，317604） 摘要：环境和能源是关系到我国21世纪可持续发展的重要战略问题，节约环保已成为全世界人民共同愿望和强烈呼声。行业为适应节约环保要求的日益提高，需要大力开展煤清洁燃烧和新发电技术的研究。为了提高能源利用效率，提高火力发电设备的可靠性、经济性和环保性，华能集团敢为人先，率先在我国发展百万千瓦机组，提高了机组热效率，降低了发电煤耗，大幅度减少了污染物的排放。本文重点介绍了玉环电厂百万千瓦机组直流的运行特点。 关键词：、、节约环保 1 概况 1.1玉环电厂型号为HG-2953/27.46-YM1，由哈尔滨厂有限责任公司引进三菱重工株式会社（Mitsuibishi Heavy Industries Co. Ltd）技术设计制造，采用П型布置、单炉膛、低NOx PM燃烧器和MACT燃烧技术，反向双切圆燃烧。采用一次中间再热、平衡通风、露天布置、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构，设计燃用神府东胜煤和晋北煤。 1.2炉膛断面尺寸为32084mm（宽）×15670mm（深），炉膛全高为65500mm，采用内螺纹管垂直上升膜式水冷壁，并在水冷壁集箱的出口管接头安装节流圈。 1.3采用MHI的PM型燃烧器和MACT燃烧系统，风粉混合物通过入口分离器分成浓淡两股分别通过浓相和淡相二只喷嘴进入炉膛，PM主燃烧器上方增设四层AA（附加风）喷嘴。PM型八角反向双切圆布置的摆动燃烧器，在热态运行中一、二次风均可上下摆动，最大倾角为±30°。 1.4过热器采用四级布置，即低温过热器（一级）、分隔屏过热器（二级）、屏式过热器（三级）和对流过热器（四级）；再热器为二级，即低温再热器（一级）和高温再热器（二级）。其中低温再热器和低温过热器分别布置于尾部烟道的前、后竖井中，均为逆流布置。在上炉膛、折焰角和水平烟道内分别布置了分隔屏过热器、屏式过热器、对流过热器和高温再热器，由于烟温较高均采用顺流布置，所有过热器、再热器和省煤器部件均采用顺列布置，以便于检修和密封，防止结渣和积灰。 1.5过热器各段进出口集箱间的连接采取按1/2炉宽混合并在汇集总管上设置三级喷水减温器，每级喷水又分成左右两路。再热蒸汽温度可采用烟气分配挡板和摆动燃烧器两种方式，入口集箱前设置有事故减温喷水，总设计流量为3.5% BMCR工况再热蒸汽流量。 1.6省煤器管束采用无缝光管顺列布置，管束与四周墙壁间装设防止烟气偏流的阻流板，管束上还设有可靠的防磨装置。省煤器为自疏水式，进口联箱上装有疏水、充水和酸洗的接管座，并带有相应的阀门。省煤器入口联箱（包括该联箱）至过热器出口的工质总压降不大于3.6 MPa。 1.7制粉系统采用中速磨正压直吹式系统，配备6台带动态分离器的HP1163/Dyn型磨煤机，BMCR工况下5台运行，1台备用。每台磨煤机出口有4根粉管，每根粉管分成两根分管连接至同层相邻的燃烧器，每台磨供1层共8只燃烧器。