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超(超)临界压力直流锅炉的种类及特点目前超(超)临界压力直流锅炉可以分五种类型，其差别主要在于锅炉的蒸发系统。
(1) UP型(包括多次上升下降型)UP型锅炉便于在制造厂做成组件，简化现场安装工作，简化支吊结构。
缺点是由于有中间集箱和不受热的下降连接管，金属耗量大，也不太适应滑压运行，制造工艺要求较高。
采用该种型式的蒸发系统的有B&W、福斯特惠勒、Babcock &日立。
(2) 复合循环型水冷壁流速可按循环泵切换时的负荷选取，减少流动阻力；启动流量低，减少投资和启动热损失；最低负荷极限可降低到15%左右，由于工质流量小、温度变化小、相应地减少了温度应力，有利于在低负荷下运行；由于质量流速可以保证，避免采用过小的水冷壁管；可以在锅炉出力很低时启动，因此不需要保护再热器的旁路系统。
这种锅炉的关键是需要配置具有潜水电机的、长期在高温、高压下运行的大流量复合循环泵。
采用该种型式的锅炉有ABB-CE。
(3) 苏尔寿型该种型式的直流炉将蒸发受热面的一部分移入烟道内，成为了对流受热面。
使得蒸干点处于热负荷较低的烟道内。
采用该种型式的锅炉有三菱重工。
(4) 本生螺旋管水冷壁型这种结构一般是下部采用螺旋式上升，上部为垂直管。
其优点是，不用中间联箱，与UP型相比没有不受热的下降管道，因而节省金属，便于滑压运行。
由于相邻管带外侧两根管子的壁温差较小，适宜于整焊膜式结构。
不足之处是安装组合率低，现场组合工作量大，制造整焊膜式壁时，制造工艺要求较高。
采用该种型式的锅炉有Babcock &日立、石川岛播磨、三菱重工、Babcock等。
(5) 本生垂直管水冷壁型由于本生螺旋管水冷壁制造、安装成本高，近几年来，国外许多制造厂采用了垂直管水冷壁，并尽量保留螺旋管水冷壁的优点。
为了防止采用垂直管水冷壁因管内质量流速降低，产生沸腾使传热恶化，而采用了内螺纹管。
与本生螺旋管水冷壁相比较，蒸发器阻力降低，给水泵电耗减小，因此机组运行经济性更高。
超临界机组和亚临界机组特点比较超临界机组是指主蒸汽压力高于临界压力(22.13MPa)的锅炉和汽轮发电机组，它具有如下特点：(1) 热效率高、热耗低。
超临界机组比亚临界机组可降低热耗～2.5%，故可节约燃料，降低能源消耗和大气污染物的排放量。
(2)超临界压力时水和蒸汽比容相同，状态相似，单相的流动特性稳定，没有汽水分层和在中间集箱处分配不均的困难，并不需要象亚临界压力锅炉那样用复杂的分配系统来保证良好的汽水混合，回路比较简单。
(3) 超临界锅炉水冷壁管道内单相流体阻力比亚临界汽包炉双相流体阻力低。
(4) 超临界压力下工质的导热系数和比热较亚临界压力的高。
(5) 超临界压力工质的比容和流量较亚临界的小，故锅炉水冷壁管内径较细，汽机的叶片可以缩短，汽缸可以变小，降低了重量与成本。
(6)超临界压力直流锅炉没有大直径厚壁的汽包和下降管，制造时不需要大型的卷板机和锻压机等机械，制造、安装、运输方便。
同时取消汽包而采用汽水分离器，汽水分离器远比亚临界锅炉的汽包小，内部装置也很简单，制造工艺也相对容易，相应地降低了成本。
(7)启动、停炉快。
超临界压力直流锅炉不存在汽包上下壁温差等安全问题，而且其金属重量和储水量小，因而锅炉的储热能力差，所以其增减负荷允许的速度快，启动、停炉时间可大大缩短。
一般在较高负荷(80～100%)时，其负荷变动率可达 10%/min。
(8) 超临界压力锅炉适宜于变压运行。
(9)超临界锅炉机组的水质要求较高，使水处理设备费用增加，例如蒸汽中铜、铁和二氧化硅等固形物的溶解度是随着蒸汽比重的减小而增大，因而在超临界压力下，即使温度不高，铜、铁和二氧化硅等的溶解度也很高，为防止它在锅炉蒸发受热面及汽机叶片上结垢，超临界锅炉需 100%的凝结水精处理，除盐除铁。
(10)超临界压力锅炉的蓄热特性不及汽包炉，外界负荷变动时，汽温、汽压变化快而必须有相当灵敏可靠的自动调节系统，锅炉机组的自控水平要求也较高一些。
超超临界1000MW机组锅炉的基本特点1华能玉环电厂华能玉环电厂的锅炉与我厂一样，由哈尔滨锅炉厂有限责任公司在日本三菱重工业株式会社（Mitsuibishi Heavy Industries Co. Ltd）技术支持下制造的超超临界变压运行直流锅炉，采用П型布置、单炉膛、低NO X PM主燃烧器和MACT燃烧技术、反向双切圆燃烧方式，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、调温方式除煤/水比外，还采用烟气分配挡板、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，燃用神府东胜煤、晋北煤。
锅炉主要参数见表1－3：表1－3 华能玉环电厂锅炉主要参数锅炉不投油最低稳燃负荷为35%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。
2国电北仑电厂三期工程北仑电厂位于浙江省宁波市北仑区，地处杭州湾口外金塘水道之南岸。
电厂现装有五台单机容量为600MW亚临界燃煤机组，装机总容量为3000MW。
国电北仑三期扩建2×1000MW工程厂址位于电厂一期工程北侧的原电厂海涂渣场内。
厂址西侧和北侧为原渣场大堤，南侧为原有的老海塘大堤，东侧为电厂煤码头引桥及渣场。
装设二台1000MW燃煤汽轮发电机组。
锅炉为超超临界参数、直流炉、单炉膛、一次再热、平衡通风、露天布置、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构、前后墙对冲燃烧方式，Π型锅炉。
设计煤种：晋北烟煤1，校核煤种1：晋北烟煤2，校核煤种2：神华东胜煤。
计划于2009年底前全部建成投产。
(1) 锅炉容量和主要参数北仑电厂三期工程的锅炉由东方锅炉（集团）股份有限公司制造，锅炉出口蒸汽参数为27.56MPa(a)/605/603℃，对应汽机的入口参数为26.25MPa(a)/600/600℃。
锅炉的主要参数见表1－4。
表1－4 北仑电厂三期锅炉主要参数（主蒸汽压力为汽机入口参数）：图1－1 压力负荷曲线水冷壁采用螺旋盘绕内螺纹管圈＋垂直管屏全焊接的膜式水冷壁，保证燃烧室的严密性，鳍片宽度能适应变压运行的工况。
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超超临界电站锅炉的火焰温度分布分析超临界电站锅炉是目前世界上最先进和高效的发电设备之一，它具有独特的燃烧特性和优异的热能转化效率。
其中，锅炉的火焰温度分布是影响电站运行效率和安全性的重要因素之一。
本文将对超超临界电站锅炉的火焰温度分布进行详细分析和解读。
首先，超临界电站锅炉的特点决定了其火焰温度分布的独特性。
超临界锅炉采用的是高温高压的水蒸汽循环系统，与传统的亚临界锅炉相比，其锅炉压力显著提高，使得水蒸汽的临界点被提高到了约600摄氏度以上，水和蒸汽之间的界面消失，产生超临界状态。
在这种状态下，水蒸汽的特性发生了巨大改变，热能转换效率大大提高，同时也对锅炉参数和构造提出了更高的要求。
在超临界电站锅炉的燃烧过程中，火焰温度分布的优化对提高热能转化效率至关重要。
由于水蒸汽的特性改变，锅炉内部需要能够承受高温高压的材料和结构，同时对燃料的燃烧过程进行精确控制。
通过精确控制燃料供应、氧气浓度、燃烧器结构等参数，可以实现锅炉内燃烧火焰的均匀分布和最佳温度分布。
然而，超临界锅炉的锅炉燃烧环境复杂，火焰温度分布不均匀的问题也比亚临界锅炉更加突出。
这主要源于超临界锅炉的高温-高压循环系统和复杂的燃料燃烧环境。
在高温高压的作用下，燃烧氧化过程的速度增加，燃烧物质的传递和混合过程更加复杂。
这将导致火焰温度在锅炉内不均匀分布，造成部分区域的温度过高或过低，影响锅炉的安全性和热能转化效率。
为了解决超临界电站锅炉火焰温度分布不均匀的问题，科研人员和工程师们进行了大量的研究和实践。
通过对锅炉内部流动状态、燃烧特性和传热性能等方面进行深入研究，可以优化锅炉的设计和运行参数，改善火焰温度分布。
首先，科研人员通过数值模拟和实验研究，探索了超临界锅炉燃烧火焰温度分布的规律。
通过建立锅炉内部流动场、燃烧场和传热场的数学模型，可以模拟锅炉内部的物质传递、能量转化过程。
通过调整炉膛结构、燃烧器布置和燃烧参数等因素，可以实现火焰温度均匀分布，提高锅炉的热能转化效率。
亚临界和超临界锅炉参数亚临界和超临界锅炉是现代燃煤发电厂中常用的锅炉类型。
它们具有高效率、低排放和经济性等优点，成为了能源领域的重要设备。
本文将从亚临界和超临界锅炉的参数方面进行介绍和比较。
一、亚临界锅炉参数亚临界锅炉是指锅炉工作压力和温度都低于临界点的一种锅炉。
其参数通常为：工作压力在16-24 MPa之间，工作温度在540-560摄氏度之间。
亚临界锅炉的主要特点如下：1. 转变点：亚临界锅炉的工作温度接近于水的临界点温度，因此存在液相和蒸汽两相共存的现象，转变点是指液相和蒸汽相变的温度。
2. 热效率：亚临界锅炉的热效率通常在35%左右，这主要是由于水的沸点限制了蒸汽温度，进而限制了热效率的提升。
3. 燃烧方式：亚临界锅炉采用的是传统的燃烧方式，即燃煤产生热能，再通过水管等传热设备将热能传递给水。
4. 环保性能：亚临界锅炉的环保性能相对较低，烟气中的二氧化硫、氮氧化物等污染物排放较高。
二、超临界锅炉参数超临界锅炉是指锅炉工作压力高于临界点的一种锅炉。
其参数通常为：工作压力在24-30 MPa之间，工作温度在560-620摄氏度之间。
超临界锅炉相较于亚临界锅炉具有以下特点：1. 转变点：超临界锅炉的工作温度高于水的临界点温度，因此不存在液相和蒸汽两相共存的现象，转变点消失。
2. 热效率：超临界锅炉的热效率相较于亚临界锅炉有所提升，可以达到40%以上。
这是因为超临界锅炉的高温高压条件下，蒸汽的热能更充分地释放出来。
3. 燃烧方式：超临界锅炉采用的是超临界循环技术，利用高温高压下的超临界水作为工质，不仅可以提高燃烧效率，还可以减少燃烧产生的污染物。
4. 环保性能：超临界锅炉的环保性能较亚临界锅炉更好，排放的二氧化硫、氮氧化物等污染物更少，符合现代环保要求。
三、亚临界和超临界锅炉的比较亚临界锅炉和超临界锅炉在参数上存在明显的区别，主要表现在工作压力和温度上。
超临界锅炉相较于亚临界锅炉具有更高的工作压力和温度，因此热效率更高，排放更少。
超临界和超超临界的概念火电厂超超临界机组和超临界机组指的是锅炉内工质的压力。
锅炉内的工质都是水，水的临界压力是:22.115MPa 和347.15℃；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。
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%，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。
********************************************************************* 汽轮机发电的理论基础是蒸汽的朗肯循环，按朗肯循环理论，蒸汽的初参数（即蒸汽的压力与温度）愈高，循环效率就愈高。
目前蒸汽压力已超过临界压力（大于22．2MPa），即所谓的超临界机组。
进一步提高超临界机组的效率，主要从提高初参数上做文章，主要受金属材料在高温下性能是否稳定的限制，目前超临界机组初温可达538℃～576℃。
新设计的机组目标在近600℃附近，其供电煤耗已降至280-300 g／kWh。
另外在汽轮机制造方面，从增加末级叶片的环形排汽面积，采用减少二次流损失的叶栅，减少汽轮机内部漏汽损失等方面也在不断发展。
众所周知，在标准大气压下，水一旦升高到100摄氏度，就会达到沸点并从液态变为气态。
然而，在火力发电机组的锅炉中，水由液态变为气态的温度远高于100摄氏度，压强也随温度升高同步增加。
当温度达到347摄氏度时，压强达到220个标准大气压（22mpa[兆帕]），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。
温度低于这个数值称作亚临界，高于这个数值称作超临界；温度超过580摄氏度（此时压强为270个标准大气压）则称为超超临界。
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。
2、水冷壁的结构和形式
对超临界变压运行锅炉，水冷壁结构型式主要集中在螺旋管圈水冷壁和由内螺纹管组成的垂直管水冷壁两种型式。
其它的结构型式如多次垂直上升，垂直上升下降和多组水平回绕上升等管圈型式，由于在变压运行时，两相流分配困难，因而仅适用于定压运行锅炉。
螺纹管圈水冷壁是首先应用于超临界变压运行锅炉的水冷壁型式。
这是在炉膛的下部及中部即炉膛的高热负荷区，用螺旋盘绕的方式形成膜式水冷壁．到炉膛上部再通过中间混合集箱或分叉管过渡到垂直管水冷壁。
螺纹管圈的主要优点是可以自由地选择管子的尺寸和数量，因而能选择较大的管径和较高的质量流速。
其缺点是螺旋管圈的制造安装支承等工艺较为复杂及流动阻力较大。
螺旋管圈水冷壁一般采用对冲燃烧方式，水冷壁上燃烧器开孔为小圆孔，比较容易实现，而且对管内负荷影响较小。
若采用切圆燃烧方式，在水冷壁上的燃烧器开孔则为大的矩形孔，在此处的管子布置复杂，并且会导致管内吸热不均匀。
ALSTOM—CE和日本三菱重工在亚临界控制循环锅炉长期设计、制造和运行经验基础上，开发了一次上升垂直管圈水冷壁变压运行超临界和超超临界锅炉[4]。
其特点是：采用内螺纹管防止超临界和超超临界锅炉变压运行至亚临界区域时，水冷壁系统中发生膜态沸腾；在各水冷壁管入口处设置节流圈使其管内流量与其吸热量相适应，以消除各管圈的热偏差。
内螺纹管具有良好的传热特性，内螺纹管内表面的槽可破坏蒸汽膜的形成，故直到较高的含汽率也难以形成膜态沸腾，而能维持核态沸腾，从而抑制金属温度的升高。
内螺纹管的金属温度可抑制得很低
3、高温过热器和再热器材质的选择[3]
早期的超超临界锅炉使用了大量的奥氏体钢，奥氏体钢比铁素体钢具有更高的热强性，但热膨胀系数大、导热性小，抗应力腐蚀能力低、工艺性差，热疲劳和低周疲劳性能(特别是厚壁件)也不如铁素体钢，且成本高得多，出现许多奥氏体钢制部件损伤事故。
世界各国一直致力于开发新材料和新工艺，改进和开发新型铁素体钢和改进了奥氏体耐热钢。
美、日等国协作研究了如9%~12%Cr钢NF616、HCM12A和TB12M等新材料；最近15~20年新型铁素体一马氏体的9%~12%Cr钢研制开发成功，允许主蒸汽温度提高至610℃，压力达到30MPa，再热蒸汽温度至625℃。
当超超临界锅炉蒸汽温度达到600/600℃水平，高温过热器和高温再热器的壁温也超过600℃。
管子内壁的蒸汽氧化和管子外壁的高温腐蚀(对含硫量高的煤)已成为影响机组安全运行的突出问题。
根据蒸汽氧化的化学反应式：
以及高温烟侧腐蚀的化学机理：
研究表明当管子外壁温度达到630℃左右是烟侧高温腐蚀最严惩的区域，采用Cr达2.5%
的高铬热强钢或加3%铜的奥氏体钢即超级304钢(18Cr10Ni3Cu，Super304H)，除能提高钢的热强性(即高温蠕变强度和持久强度)外，也均显著增加抗高温蒸汽氧化和抗烟侧高温腐蚀的能力
4、过热器与再热器的设计特点
1000MW与600MW超超临界锅炉的过热器采用传统的四级布置，即低温过热器一分隔屏过热器一后屏过热器，并采用三级左右六点喷水减温，分别布置在上述四级过热器的连接管上，以最大限度减少各级过热器左右侧汽温的偏差，喷水水源来自省煤器出口，以减少减温器简体与喷水管之间的温差与热应力，BMCR时的三级喷水量之和为7％BMCR。
采用较大的喷水量是因为超超临界锅炉主汽压力的变化范围大，升负荷时增加燃料、减少喷水，但由于消除偏差的需要，不能使过器的喷水为零。
再热器采用二级布置，即布置于尾部竖井内的低温再热器(水平式与立式)和布置于水平烟道内的末级再热器。
事故喷水减温器可以布置在低再入口管道上，也可以布置在二级再热器之间
5、锅炉的启动系统
以东方1000MW超超临界锅炉为例[5]，锅炉采用了带再循环泵的启动系统，由内置式汽水分离器、储水罐、再循环泵(简称BCP)、再循环流量调节阀(简称360阀)、储水罐水位调节阀(简称361阀)、大气式疏水扩容器、冷凝水箱、疏水泵等组成。
启动系统设计容量为25％BMCR，系统布置示意图如下图所示。
在锅炉未进入直流负荷前，来自储水罐的大部分饱和水通过BCP和360阀回流到省煤器人口，与锅炉给水混合后进人省煤器。
启动系统的其余疏水则通过361阀后引至大气式疏水扩容器和冷凝水箱，并通过两台疏水泵排往凝汽器冰质合格时)或系统外(水质不合格时)。
配置再循环泵的启动系统有以下优点：缩短启动时间、在启动过程中回收热量、减少启动过程中补给水量、改善BCP的调节特性、防止在快速降负荷时BCP进口循环水发生闪蒸引起循环泵的汽蚀等。
结合上面所述，由于国内汽机厂对冷凝器设计容量的限制和用户要求，超超临界锅炉均
采用了清洗水与水冷壁汽水膨胀疏水均全部排往大气式扩容器的启动系统，它属于工质可部分回收的启动系统，由于扩容器下方装有凝水箱和二台凝水泵，根据疏水(凝结水)的品质可以直接排入地沟或送往汽机冷凝器回收，启动系统按锅炉最低直流负荷25％BM—CR设计。
哈锅1000MW超超临界锅炉[6]在锅炉启动上也有类似的处理措施。
此外，锅炉采用的带再循环泵的排往大气式扩容器的启动系统，符合我国国情和运行实践，工质能部分回收，运行灵活性也较大，具有良好的热备用和允许停泵运行的能力。
三、总结
超超临界机组在国际上已是成熟的技术，而且发达国家正在向更高参数发展，而在我国处于起步阶段，各大锅炉厂都在引进不同的国外先进技术，对我国超超临界机组的发展起到很大的推进作用。
)考虑到制造、安装和维修等因素，并充分利用现有亚临界控制循环锅炉和直流锅炉中的成熟技术，如内螺纹管、节流管圈、水冷壁支撑结构和刚性梁结构等，在超大容量超超临界变压运行锅炉中采用一次垂直上升的内螺纹管水冷壁型式。
超大容量超超临界锅炉采用π型布置单炉膛双切圆燃烧技术，不仅可以针对我国燃煤电站锅炉煤种多变和燃煤品质逐渐变差的特点，发挥切圆燃烧技术的煤种适应性，而且可以有效地解决单切圆燃烧技术存在的烟温偏差问题。
近年来国内在亚临界机组锅炉的燃烧方面也取得了明显的技术进步。
尤其在燃用复杂多变的混煤燃烧方面取得了宝贵的经验。
参考文献
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