超超临界火电机组锅炉用钢的分析

660MW超临界火电机组锅炉钢结构大板梁装备制造关键技术作者：刘天星来源：《城市建设理论研究》2013年第05期摘要：本文介绍了超临界火电机组锅炉钢结构的制作技术，详解了焊接工艺包括预热和焊后热处理工艺、预起拱工艺和制作工艺、焊接变形控制等，技术先进、工艺合理,具有良好的社会和经济效益。

关键词：锅炉钢结构；大板梁；制作工艺；厚板焊接Abstract: This paper introduces the production technology of steel structure of boiler of supercritical thermal power generator, a welding process includes preheating and post weld heat treatment process, pre-camber process and production process, the welding deformation control, advanced technology, reasonable process, has good social and economic benefits.Keywords: steel structure of boiler; main girder; production technology; thick plate welding 中图分类号：TU391 文献标识码：文章编号：1概述随着我国经济快速增长，人民生活水平快速提高以及高耗能产业的急速发展，使电力需求快速增长，为缓解电力紧张局面，电厂建设也因此进入了新一轮的建设高潮，随着技术的进步，钢结构在我国火力发电等电力装备领域中得到了广泛的应用，目前电厂锅炉钢结构是电厂的重要组成部分也是电厂建设的核心部分，随着国家对火力发电“上大压小”的产业政策，其前景更是十分广阔。

Science &Technology Vision 科技视界安徽淮南洛能发电有限公司三期工程,采用的是上海锅炉厂有限公司引进Alstom -Power A 公司技术制造的超临界参数变压运行螺旋管圈直流炉,该炉为单炉膛四角切圆燃烧方式、一次中间再热、平衡通风、固态排渣、全钢构架悬吊结构、露天布置、Π型燃煤锅炉。

为贯彻落实烟气污染物排放GB13223-2011《火电厂大气污染物排放标准》及《安徽省发展改革委、安徽省环保厅、安徽省能源局关于印发安徽省煤电节能减排升级与改造行动计划(2015-2020年)的通知》(皖发改能源〔2015〕7号)要求,该厂决定对6号机组进行超低排放改造,新增湿式电除尘和脱硫增容提效。

6号机组额定发电量为620MW,原系统配置为2×50%引风机+1×100%脱硫增压风机。

引风机为变频调节转速的静叶可调轴流式风机,试验期间最高负荷工况(620MW)实测效率约为80%,与变转速曲线对应的87%效率有较大差距;增压风机为单级动叶调节式轴流风机,在高负荷工况下的开度仅53.1%。

单台脱硫增压风机的配置,一旦发生故障发电机组就必须停机检修,降低了机组可靠性。

经计算,吸收塔增容改造将增加910Pa 的烟气阻力,湿式除尘器改造将增加400Pa ,综合考虑节能降耗、可靠性和减少投资等因素,决定采用引增合一改造方案,取消增压风机,配置两台50%容量新引风机,可大大提高机组安全运行可靠性。

1设计优化通过三维流体仿真技术对烟道进行优化设计,可以大大降低现场试验成本,同时可解决一些无法通过实验研究的难题。

计算流体力学(CFD)是在流体流动基本方程控制下对流动问题的数值模拟,以得到流场各位置上的基本物理量的分布情况,流场计算是用有限体积法或其他类似方法将计算域离散成许多小的体积单元,在每个体积单元上对离散后的控制方程进行求解。

火电厂烟风通道属于大尺寸、高雷诺数的气固两相流动问题,在不考虑烟风道磨损的前提下,可将烟风通道内的流动简化为单相三维流动问题。

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%。

浙江大唐乌沙山电厂二期扩建工程2×1000MW超超临界火电机组锅炉技术规范书第三卷技术附件招标人：浙江大唐乌沙山发电厂招标代理机构：编制单位：浙江大唐乌沙山发电厂浙江省电力设计院2012年04月目录附件1 技术规范 (1)1总则 (1)2技术要求 (14)3性能保证和验收试验 (49)4质量保证 (51)5包装、标志、运输及保管 (52)6检验与验收 (53)7技术数据表 (54)8设计分工 (78)附件2 供货范围 (86)1一般要求 (86)2供货范围 (86)附件3 技术资料和交付进度 (98)1一般要求 (98)2资料提交的基本要求 (99)3图纸资料清单 (99)附件1 技术规范1总则1.1 概述1.1.1本招标文件适用于浙江大唐乌沙山发电厂二期扩建工程2×1000MW超超临界燃煤机组的锅炉及其辅助设备的功能设计、结构、性能、制造、安装和试验等方面的技术要求。

1.1.2 招标文件所涉及的要求和供货范围都是最低限度的要求，并未对一切技术细节作出规定，也未充分地详述有关标准和规范的条文，投标方应保证提供符合本招标文件和工业标准的功能齐全的优质产品及其相应服务。

1.1.3如投标方没有对本招标文件提出书面偏差，招标方则可认为投标方完全接受和同意本招标文件的要求。

无论有无偏差都必须清楚地表示在投标文件所附的差异表中。

1.1.4投标方对锅炉成套设备（含辅助设备、附件等）负有全责，即包括分包（或对外采购）的产品。

包括分包（或采购）的设备和零部件。

投标方对于分包设备和主要外购零部件至少推荐3家产品，最终招标方确定分包厂家。

招标方有权参加分包、外购设备的招标和技术谈判，但技术上由投标方负责归口协调。

对于投标方配套的控制装置，仪表设备，投标方应考虑和提供与DCS控制系统的接口并负责与DCS控制系统的协调配合，直至接口完备。

1.1.5 本工程全面采用电厂标识系统编码标准（GB/T 50549－2010）。

发电运维Power Operation1 设备概况国投湄洲湾电厂#4锅炉为上海锅炉厂生产，型号SG-2989/28.25-M7007，锅炉为超超临界参数变压运行螺旋管圈直流炉，单炉膛、一次中间再热、双切圆燃烧方式、平衡通风、全钢架悬吊结构Π型半露天布置、固态排渣炉。

炉膛由膜式壁组成。

炉底冷灰斗角度约为55°，从炉膛冷灰斗进口（标高8000mm）到标高54364mm处炉膛四周采用螺旋管圈，管子规格为Φ38mm，节距为54mm，倾角为20.6673o。

在此上方为垂直管圈，管子规格为Φ32mm，节距为51mm。

螺旋管与垂直管的过渡采用中间混合集箱。

2 事件经过#4机组2017年6月26日9:08锅炉点火，23:30锅炉转干态直流运行，发现补水率达3%左右，（设计补水率TRL工况1.5%），经排查机炉侧疏放水阀内漏情况，未发现有较大内漏阀门。

6月29日2:00至18:00,#4机组负荷基本维持400MW，化学除盐水供#4机组平均补水量约80t/ h(此时间段#3机组未补水),一期供二期#4机组辅汽流量约为12t/h，此时间段#4机组外排水主要有低加疏水泵出口管路冲洗排水（20t/h以内）、电除尘灰斗加热少量疏水。

17:00，调试单位、总包单位和运行人员怀疑#4锅炉受热面有泄漏，各单位配合进行就地检查。

图1 锅炉水冷壁示意图超超临界燃煤锅炉水冷壁爆管原因分析及防范措施国投云顶湄洲湾电力有限公司 杨斌摘要：本文就国投云顶湄洲湾电力有限公司SG-2989/28.25-M7007超超临界燃煤锅炉调试期间水冷壁爆管的发现、漏点查找、爆管原因进行了分析，并提出了防范措施。

关键词：水冷壁；爆管；原因分析；防范措施18:00，施工单位技术人员开启#4炉44米层右侧#8角看火孔，发现右侧#8角前墙处有异音，初步判断螺旋水冷壁有泄漏，此时锅炉四管泄漏监测装置对应监测点未达到泄漏报警限值。

21:35，经采取将对应位置吹灰器抽出、退出炉膛火焰电视探头及隔离冷却压缩空气、采用窥视探头等措施综合判断，确定#4炉44米层#8角前墙螺旋水冷壁泄漏，调试单位下令向调度申请停机。

文献综述1 前言超临界压力机组已是世界上一项比较成熟的技术，加快建设和发展高效超临界火电机组是解决电力短缺、提高能源利用率和减少环境污染的最现实、最有效的途径。

发展超临界机组已成为我国电力行业的主要方向之一。

大容量超临界机组具有运行经济性高、负荷适应性强的特点，并且超临界直流炉因为没有汽包，其金属消耗量小，与同参数的汽包锅炉相比，直流锅炉可节约20-30%的钢材[1],因此，超临界机组是我国未来大型火电机组的发展方向。

由于超临界直流炉和汽包炉在结构上存在的差异，因此在对参数控制方式上有着较大的差别。

超临界参数锅炉与亚临界汽包锅炉在自动控制方面有所不同，其原因是直流锅炉与汽包锅炉之间的差别。

超临界参数锅炉是指过热器出口主蒸汽压力超过22.129 MPa ，理论上认为，在水的状态参数达到临界点时，水的汽化会在一瞬间完成，即在临界点时饱和水和饱和蒸汽之间不再有汽、水共存的二相区存在，也就是说二者的各项参数不再有区别[2]。

由于在临界参数下汽水密度相等，在超临界压力下无法维持自然循环，因此超临界锅炉必须是直流锅炉。

直流锅炉的主要特点是汽水系统中不设置汽包，工质一次性地通过省煤器、水冷壁、过热器，各受热面间无固定的分界线，则锅炉运行工况的各种改变（无论是给水量或燃料量的变动），都将导致汽水通道各点工质参数的变动，随之便引起了受热面各区段所占长度的变化，进而引起工质参数的改变。

则要有较好的自动控制设备。

超临界直流锅炉的自动控制中，最困难的是主汽温控制。

超临界直流锅炉的主汽温调节通常采用分段调节法，一般分为2段：第1段是燃料量与给水量的比值来调节中间点的温度，实现过热汽温的粗调；第2段采用一级或两级喷水减温装置，实现过热汽温的细调[3]。

2 本课题在国内外的研究现状超临界技术的发展至今已有40年的历史，20世纪90年代以来，由于环保和节能的需要，超临界机组又进入了新一轮的发展时期[4]。

由于超临界机组压力、温度等级的提高，对机组参数控制要求也有所提高，其中，对主汽温的控制至关重要。

超临界机组直流锅炉运行工况分析第一部分超临界机组锅炉运行特点分析。

(2)第二部分直流锅炉工作原理剖析。

(4)第三部分燃料如何影响超临界机组工况。

(6)第四部分超临界机组工况下的水质要求。

(9)第五部分超临界机组工况下锅炉安全保障。

(12)第六部分超临界机组锅炉工况优化策略。

(14)第七部分超临界机组锅炉运行经济性探讨。

(18)第八部分超临界机组锅炉工况影响因素总结。

(22)第一部分超临界机组锅炉运行特点分析。

超临界机组锅炉运行特点分析超临界机组锅炉运行的特点主要体现在以下几个方面：1.高压力、高温运行。

超临界机组锅炉的运行压力一般在 22.1MPa以上，最高可达 35MPa 左右，运行温度一般在560℃以上，最高可达600℃以上。

锅炉运行在如此高的压力和温度下，不仅可以大大提高锅炉的热效率，而且还可以减少锅炉的体积和重量，从而降低锅炉的建设成本。

2.一次再热循环。

超临界机组锅炉一般采用一次再热循环，即蒸汽在锅炉内经过两次加热，第一次加热称为初次过热，第二次加热称为再热。

一次再热循环可以大大提高锅炉的热效率，使锅炉的蒸汽温度达到更高的水平，从而提高机组的发电效率。

3.采用炉膛水冷壁和对流受热面。

超临界机组锅炉的炉膛水冷壁与对流受热面采用不同材质的钢管，炉膛水冷壁采用低合金钢管，对流受热面采用高合金钢管。

这样做是为了适应不同温度区域对钢管材料的不同要求，提高锅炉的寿命和可靠性。

4.采用强制循环。

超临界机组锅炉采用强制循环，即利用循环泵将锅水从锅筒输送到锅炉的各受热面，然后将受热后的蒸汽输送到锅筒。

强制循环可以大大提高锅炉的传热效率，使锅炉的热效率达到更高的水平。

5.采用电除尘器。

超临界机组锅炉一般采用电除尘器，以去除锅炉烟气中的粉尘。

电除尘器可以大大减少锅炉烟气对环境的污染，提高鍋爐的環保性能。

6.采用脱硫脱硝装置。

超临界机组锅炉一般采用脱硫脱硝装置，以去除锅炉烟气中的二氧化硫和氮氧化物。

660MW超临界机组40%负荷以下深度调峰问题解析及对策摘要：本文针对新疆地区某2ᵡ660MW燃煤火电机组40%以下负荷深度调峰运行时存在的问题进行了剖析，重点阐释了机组深调对锅炉安全运行的影响，并根据现场实际情况，提出解决问题的措施和对策，经过实践，实现了AGC控制模式下机组在198MW（30%BMCR）负荷调峰安全稳定运行。

关键词：660MW；深调；问题；措施1 设备概况新疆某2ᵡ660MW超临界燃煤机组，锅炉型号为SG-1997/25.4-M5505型，该锅炉为超临界压力参数变压运行螺旋管直流锅炉、单炉膛塔式布置、一次中间再热、四角切圆、采用平衡通风、中速磨直吹式制粉系统、固态排渣煤粉炉，锅炉为全钢构架，紧身封闭，整体呈塔型布置。

锅炉燃用新疆准东煤，设计5台磨煤机带锅炉BMCR工况，炉后尾部烟道出口安装带旁路烟道的SCR脱硝反应器，下部布置两台三分仓容克式空气预热器。

汽轮机型号为NZK660—24.2/566/566，该汽轮机为上海汽轮机厂生产的超临界蒸汽参数、一次中间再热、单轴两缸两排汽、单背压、直接空冷式汽轮机。

DCS和DEH采用杭州和利时公司的Hollias Macs分散控制系统。

2 机组深度调峰存在的问题2.1机组在264MW以下负荷未进行CCS逻辑优化，无法在CCS模式下运行，AGC不具备投入条件，可能出现主汽压力波动大，主再热汽温波动大等异常。

2.2机组负荷区间在198MW-220MW时，手动调整给水流量，控制过热度，机组存在转湿态的风险。

2.3机组负荷区间在198MW-264MW时，运行三台磨，炉膛温度低，可能出现燃烧不稳情况，有锅炉灭火的风险。

2.4机组负荷区间在198MW-264MW时，给水流量在500t/h-790t/h之间，可能出现给水流量低造成MFT保护动作（给水流量低低保护定值525.6t/h）风险。

2.5机组负荷区间在198MW-264MW时，两台给水泵运行时，可能存在给水泵抢水现象，引起给水流量波动的风险，可能出现给水流量低造成MFT保护动作。