第２８卷第３期 ２０１２年６月 上 海 电 力 学 院 学报 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｖｏ１．２８．Ｎｏ．３ Ｊｕｎｅ ２０１２
文章编号：１００６－４７２９（２０１２）０３—０２１７—０４
超临界循环流化床锅炉技术特点与发展前景分析
孔宇，文端，张小勇
（华东电力设计院发电工程管理部，上海２０００６３）
摘要：介绍了国内外大型超临界ＣＦＢ锅炉的技术特点和发展现状，指出超临界ＣＦＢ锅炉是我国洁净煤发 电技术的重要发展方向，具有良好的应用前景．
关键词：超临界；循环流化床；技术特点 中图分类号：ＴＫ２２９．６ ６；ＴＫ２２３ 文献标志码：Ａ
Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ａｎｄ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ
Ｐｒｏｓｐｅｃｔ ｏｆ Ｓｕｐｅｒｃｒｉｔｉｃａｌ ＣＦＢ Ｂｏｉｌｅｒ
ＫＯＮＧ Ｙｕ，ＷＥＮ Ｄｕａｎ，ＺＨＡＮＧ Ｘｉａｏ－ｙｏｎｇ （Ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｏｆＧｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐｒｏｊｅｃｔ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ，Ｅａｓｔ Ｃｈｉｎａ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｄｅｓｉｇｎ 眦，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２０００６３，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｄｏｍｅｓｔｉｃ ａｎｄ ｆｏｒｅｉｇｎ ｌａｒｇｅ－ｓｃａｌｅ ＣＦＢ ｓｕｐｅｒｃｒｉｔｉｃａｌ
ｂｏｉｌｅｒｓ ａｎｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｓｔａｔｕｓ ａｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｓｕｐｅｒｃｒｉｔｉｃａｌ ＣＦＢ ｂｏｉｌｅｒｓ ａｒｅ ａｎ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ
ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｃｌｅａｎ ｃｏａｌ ｐｏｗｅｒ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｎ Ｃｈｉｎａ，ａｎｄ ｈａｖｅ ａ ｇｏｏｄ ｐｒｏｓｐｅｃｔ
超临界锅炉过热器\再热器的汽温特性及调节分析
摘要：本文对直流锅炉的过热器、再热器汽温特性、变化特点、汽温调节进行了简要分析，并结合我厂实际情况阐述锅炉汽温偏差产生的原因，提出超临界压力锅炉运行中应关注的问题，与电力同仁共勉。
关 键 词：直流锅炉超临界过热器再热器汽温
21世纪以来，为了提高锅炉效率，最大限度的降低能源消耗，电站锅炉逐步向超临界锅炉方向发展。超临界锅炉的汽温特性与传统的汽包炉汽温特性有明显的不同，汽温过高将引起管壁超温、金属蠕变寿命降低，会影响机组的安全性；汽温过低将引起循环热效率的降低。根据计算，过热器在超温10～20℃下长期工作，其寿命将缩短一半以上；汽温每降低10℃，循环热效率降低0.5%，而且汽温过低，会使汽轮机排汽湿度增加，从而影响汽轮机未级叶片的安全工作。通常规定蒸汽温度与额定温度的偏差值在-10～+5℃范围内。下面对直流锅炉的汽温特性进行分析，不断摸索调整汽温的最佳手段，控制汽温在允许范围内，保证锅炉安全运行。
一、 过热器或再热器汽温特性
1、过热器或再热器出口汽温随锅炉负荷的变化规律称为过热器或再热器的汽温特性。过热器的汽温特性如图1-1所示。
图1-1 过热器的汽温特性
l―辐射式过热器；2、3―对流式过热器 23
随着锅炉负荷的变化，辐射式过热器的汽温特性与对流式过热器相反。当锅炉负荷增加时，燃料消耗量和过热器中蒸汽的流量都相应增大，由于炉内火焰温度变化不大，辐射式过热器吸收的炉膛辐射热增大不多，相对于每干克蒸汽的辐射吸热量反而减小，因此辐射式过热器的出口汽温随锅炉负荷的增大而降低。辐射式过热器的汽温特性见图1-1中的曲线1。当锅炉负荷增大时，燃料消耗量增大，烟气流速增大，烟温升高、对流传热量增加，相对于每千克蒸汽的对流吸热量增加，因此对流式过热器的出门汽温随锅炉负荷的增大而增大。对流式过热器的汽温特性见图1-1中曲线2、3，过热器离炉膛越远，过热器进口烟温越低，烟气对过热器的辐射换热份额越少，汽温随负荷增加而上升的趋势更加明显。因此曲线3比曲线2更陡些。由于屏式过热器以炉内辐射和烟气对流两种方式吸热，因此屏式过热器的汽温特性将稍微平稳些。高压、超高压锅炉过热器由辐射式、半辐射式及对流式过热段组成，由于辐射吸热份额不大，整个过热器的汽温特性为对流式。
超超临界机组和超临界机组
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 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。大型超临界锅炉的特点
超临界火电技术由于参数本身的特点决定了超临界锅炉只能采用直流锅炉，在超临界锅炉内随着压力的提高，水的饱和温度也随之提高，汽化潜热减少，水和汽的密度差也随之减少。当压力提高到临界压力（22.12Mpa）时，汽化潜热为0，汽和水的密度差也等于零，水在该压力下加热到临界温度（374.15℃）时即全部汽化成蒸汽。超临界压力临界压力时情况相同，当水被加热到相应压力下的相变点（临界温度）时即全部汽化。因此超临界压力下水变成蒸汽不再存在汽水两相区，由此可知，超临界压力直流锅炉由水变成过热蒸汽经历了两个阶段即加热和过热，而工质状态由水逐渐变成过热蒸汽。因此超临界直流锅炉没有汽包，启停速度快，与一般亚临界汽包炉相比，超临界直流锅炉启动到满负荷运行，变负荷速度可提高1倍左右，变压运行的超临界直流锅炉在亚临界压力范围内超临界压力范围内工作时，都存在工质的热膨胀现象，并且在亚临界压力范围内可能出现膜态沸腾；在超临界压力范围内可能出现类膜态沸腾。超临界直流锅炉要求的汽水品质高，要求凝结水进行100%除盐处理。由于超临界直流锅炉水冷壁的流动阻力全部依靠给水泵克服，所需的压头高，即提高了制造成本又增加了运行耗电量且直流锅炉普遍存在着流动不稳定性、热偏差和脉动水动力问题。另外，为了达到较高的质量流速，必须采用小管径水冷壁，较相同容量的自然循环锅炉超临界直流锅炉本体金属耗量最少，锅炉重量轻，但由于蒸汽参数高，要求的金属等级高，其成本高于自然循环锅炉。
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。由于质量流速降低，锅炉最低负荷可降至20%以下。采用该种型式的蒸发系统有Babcock等。
