第1講概述=超臨界鍋爐

1、技術(shù)專題介紹1 鄭州電力高等?？茖W(xué)校鄭州電力高等專科學(xué)校超臨界鍋爐技術(shù)概述超臨界鍋爐技術(shù)概述溫度溫度/壓力壓力/barbar亞臨界超臨界水分子密度與壓力、溫度關(guān)系水分子密度與壓力、溫度關(guān)系溫度溫度/壓力壓力/barbar亞臨界超臨界水分子密度與壓力、溫度關(guān)系水分子密度與壓力、溫度關(guān)系超臨界壓力下朗肯循環(huán)過(guò)程的TS圖直流爐可以適用于任何壓力，但如果壓力太低，則不如自然循環(huán)鍋爐，所以一般應(yīng)用在P16MPa的鍋爐上。當(dāng)然超（超）臨界參數(shù)鍋爐必須采用直流型式電廠名稱容量 MW供電煤耗 g/kWh發(fā)電煤耗g/kWh廠用電率%華能南京電廠300324.5309.84.53華能營(yíng)口電廠320337.2320

2、.74.90華能伊敏電廠500329.53l1.25.55國(guó)華盤山電廠500331.O3l1.16.0石洞口電廠600308.2297.13.6綏中電廠800329.23l2.94.9320032003年度全國(guó)超臨界機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)年度全國(guó)超臨界機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)1.采用型布置形式2.螺旋管圈水冷壁.采用前后墻對(duì)沖燃燒方式.采用新型低氮旋流燃燒器.采用回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器.采用直吹式制粉系統(tǒng).采用軸流式風(fēng)機(jī)1.采用型布置形式 型布置是傳統(tǒng)普遍采用的方式，煙氣由爐膛經(jīng)水平煙道進(jìn)入尾部煙道，在尾部煙道通過(guò)各受熱面后排出。 其主要優(yōu)點(diǎn)是鍋爐高度較低，尾部煙道煙氣向下流動(dòng)有自生吹灰作用，各受

3、熱面易于布置成逆流形式，對(duì)傳熱有利等。DBC/BHK/BHDBDBC/BHK/BHDB 2.螺旋管圈水冷壁 對(duì)于超臨界變壓運(yùn)行鍋爐，螺旋管圈水冷壁是首先應(yīng)用于超臨界變壓運(yùn)行鍋爐的水冷壁型式。 爐膛水冷壁采用螺旋管圈垂直管圈方式【即下部爐膛的水冷壁采用螺旋管圈（內(nèi)螺紋管），上部爐膛的水冷壁為垂直】，保證質(zhì)量流速符合要求。 水冷壁采用全焊接的膜式水冷壁 水冷壁采用一次中間混合聯(lián)箱來(lái)實(shí)現(xiàn)螺旋管至垂直水冷壁管的過(guò)渡 性能優(yōu)越、成熟可靠的水冷壁 內(nèi)螺紋螺旋管圈水冷壁: 采用內(nèi)螺紋管，提高水冷壁安全裕度 BRL MCR 0 5 10 15 20 25 30 35 0 500 1000 1500 2000

4、2500 3000 3500 主主蒸蒸汽汽流流量量, t/h 壓壓力力, MPag - 500 1,000 1,500 2,000 2,500 3,000 3,500 4,000 4,500 質(zhì)質(zhì)量量流流速速 (kg/m2s) 過(guò)過(guò)熱熱器器出出口口壓壓力力 省省煤煤器器進(jìn)進(jìn)口口壓壓力力 設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)平平均均質(zhì)質(zhì)量量流流速速 臨臨界界質(zhì)質(zhì)量量流流速速 內(nèi)螺紋管Tube Sufficient Margin 足足夠夠的的裕裕量量 光管 30%MCR 50THA 70%THA 結(jié)論：通過(guò)采用內(nèi)螺紋管及選取合適的質(zhì)量流速，水冷壁安全裕度得到極大的提高，汽水阻力僅增加約10%。螺旋水冷壁螺旋水冷壁垂直水冷壁垂

5、直水冷壁混合集箱混合集箱垂直水冷壁入口集箱垂直水冷壁入口集箱半爐膛混合，減少吸熱偏差小，適應(yīng)變壓運(yùn)行半爐膛混合，減少吸熱偏差小，適應(yīng)變壓運(yùn)行內(nèi)螺紋螺旋管圈水冷壁:充分均勻混合的中間過(guò)渡水冷壁垂直水冷壁 螺旋水冷壁出口 垂直水冷壁進(jìn)口螺旋水冷壁 內(nèi)螺紋螺旋管圈水冷壁: 管間吸熱偏差小，適應(yīng)變壓運(yùn)行燃燒器燃燒器燃燒器燃燒器燃燒器燃燒器燃燒器燃燒器水冷壁出口水冷壁出口介質(zhì)溫度介質(zhì)溫度垂直管布置水冷壁垂直管布置水冷壁螺旋上升式水冷壁螺旋上升式水冷壁熱負(fù)荷熱負(fù)荷前墻側(cè)墻后墻側(cè)墻前墻側(cè)墻后墻側(cè)墻流向流向流向流向流向流向流向流向螺旋管在盤旋上升的過(guò)程中，每根管子都經(jīng)過(guò)爐膛下部高熱負(fù)荷區(qū)域的整個(gè)周界，途經(jīng)寬度

6、方向不同熱負(fù)荷分布的區(qū)域。因此，螺旋管的每個(gè)管子，以整個(gè)長(zhǎng)度而言，熱偏差很小 內(nèi)螺紋螺旋管圈水冷壁: 不需設(shè)置水冷壁進(jìn)口節(jié)流圈流量調(diào)整困難流量調(diào)整困難 (進(jìn)口節(jié)流圈進(jìn)口節(jié)流圈)采用高質(zhì)量流速，且質(zhì)量流速可采用高質(zhì)量流速，且質(zhì)量流速可以自由調(diào)整。以自由調(diào)整。節(jié)流圈為針對(duì)鍋爐某一負(fù)荷、某一煤種而設(shè)計(jì)。由于節(jié)流圈的固有特性，對(duì)所有負(fù)荷進(jìn)行流量合理分配、調(diào)節(jié)較為困難；機(jī)組運(yùn)行一段時(shí)間，節(jié)流圈將不可避免地結(jié)垢，偏離設(shè)計(jì)值。對(duì)煤種變化、爐膛結(jié)渣等所引起的爐膛熱負(fù)荷變化適應(yīng)性較差。采用較高質(zhì)量流速設(shè)計(jì)，且進(jìn)口不需裝設(shè)節(jié)流圈，螺旋管圈水冷壁的傳熱、流量分配和介質(zhì)出口溫度等不會(huì)受到燃燒器、磨煤機(jī)切換等工況的影響

7、 。對(duì)煤種變化、爐膛結(jié)渣以及機(jī)組負(fù)荷變化所引起的吸熱量的變化適應(yīng)性好，變負(fù)荷、變壓運(yùn)行能力強(qiáng) 螺旋管圈+內(nèi)螺紋管漩渦效果 重力作用管子內(nèi)表面充滿了液體 內(nèi)螺紋螺旋管圈水冷壁:成熟的制造和安裝工藝，工地安裝方便快捷統(tǒng)計(jì)結(jié)果：采用螺旋管圈水冷壁的汕頭工程600MW超臨界鍋爐受壓件安裝焊口數(shù)約3800038000只（螺旋管圈部分約82008200只，垂直管圈部分約64006400只，共計(jì)約1460014600只)?？偟墓さ厥軌杭惭b焊口少于采用垂直管圈水冷壁的600MW超臨界鍋爐。.采用前后墻對(duì)沖燃燒方式 屏式過(guò)熱器進(jìn)口煙氣分布爐膛出口煙氣溫度分布高溫過(guò)熱器進(jìn)口煙氣分布2020 煙氣溫度分布高過(guò)爐膛

8、出口250 kW/m20kW/m2屏過(guò)0 采用前后墻對(duì)沖燃燒方式:避免火焰刷墻，防止?fàn)t膛結(jié)渣后墻前墻熱煙氣和灰粒沖刷的幾率較小側(cè)墻布置的吹灰器可有效控制水冷壁的積灰 周圍的煙氣卷吸到燃燒器主氣流中 熱煙氣回流到爐膛角部 含有熔化灰粒的熱煙氣沖刷水冷壁 灰粒在水冷壁上堆積形成結(jié)渣 燃燒器爐膛水冷壁采用前后墻對(duì)沖燃燒方式燃燒器燃盡風(fēng)口前墻左側(cè)墻后墻右側(cè)墻流體溫度(oC)前墻前墻左側(cè)墻左側(cè)墻右側(cè)墻右側(cè)墻后墻后墻410400390380100%MCR切圓燃燒切圓燃燒切圓燃燒切圓燃燒(設(shè)置節(jié)流圈設(shè)置節(jié)流圈)對(duì)沖燃燒方式對(duì)沖燃燒方式20oC10oC7oC燃燒方式燃燒方式最大溫差最大溫差前后墻對(duì)沖燃燒方式:

9、熱空氣配風(fēng)簡(jiǎn)單可靠.采用新型低NOX旋流燃燒器將傳統(tǒng)的二次風(fēng)分為兩部分：內(nèi)二次風(fēng)（或稱為二次風(fēng)）和外二次風(fēng)（或稱為三次風(fēng)），這兩股風(fēng)均布置有各自的調(diào)風(fēng)器，以便于在運(yùn)行調(diào)整風(fēng)量和旋流強(qiáng)度。燃燒用空氣沿射流行程逐步分級(jí)送入，在射流下游區(qū)域完全混合, ,實(shí)現(xiàn)了旋流煤粉燃燒器內(nèi)部的空氣分級(jí)燃燒，控制NOx生成量。 采用最新型旋流燃燒器：性能優(yōu)越的煤粉濃縮器一次風(fēng)粉混合物首先進(jìn)入燃燒器的一次風(fēng)入口彎頭，然后經(jīng)過(guò)燃燒器一次風(fēng)管和布置在一次風(fēng)管中的煤粉濃縮器，最后經(jīng)過(guò)一次風(fēng)穩(wěn)焰齒環(huán)和一次風(fēng)擴(kuò)錐噴入爐膛。煤粉濃縮器使煤粉氣流產(chǎn)生徑向分離，濃煤粉氣流從一次風(fēng)管圓周外側(cè)經(jīng)過(guò)一次風(fēng)管出口處的穩(wěn)焰齒環(huán)進(jìn)入環(huán)形回流區(qū)著

10、火燃燒；淡煤粉氣流從一次風(fēng)管中心區(qū)域噴入爐內(nèi)，并進(jìn)入內(nèi)回流區(qū)著火燃燒采用最新型雙調(diào)風(fēng)低旋流燃燒器：快速點(diǎn)火、高溫火焰一次風(fēng)管出口處的較大厚度和一次風(fēng)擴(kuò)錐使一、二次風(fēng)分離并形成一個(gè)夾角，通過(guò)高速的一、二次風(fēng)的吸卷在該夾角范圍內(nèi)形成一個(gè)穩(wěn)定的高溫?zé)煔猸h(huán)形回流區(qū)。該回流區(qū)離一次風(fēng)出口很近，回流的煙氣溫度很高；而進(jìn)入該回流區(qū)的是濃煤粉氣流，它所需要的著火熱大大降低；噴口出口處的穩(wěn)焰齒環(huán)可以增加煤粉氣流的湍動(dòng)度，進(jìn)一步提高煤粉氣流的著火速度；一次風(fēng)擴(kuò)錐可以推遲二次風(fēng)的混入，提高回流區(qū)域的溫度。因此在上述因素的共同作用下，煤粉氣流在離開燃燒器一次風(fēng)噴口后能夠迅速及時(shí)著火、穩(wěn)定燃燒。螺旋管圈水冷壁 主要設(shè)備

11、：合理的水冷壁的支撐結(jié)構(gòu)垂直膜式水冷壁螺旋水冷壁出口集箱垂直水冷壁進(jìn)口集箱螺旋水冷壁出口集箱垂直水冷壁進(jìn)口集箱垂直搭接板垂直剛性梁水平剛性梁螺旋膜式水冷壁上部垂直水冷壁主要系統(tǒng)：汽水系統(tǒng)來(lái)至高壓缸出口水平煙道側(cè)包后豎井前包后豎井側(cè)包后豎井中隔后豎井后包水平煙道側(cè)包啟動(dòng)分離器啟動(dòng)分離器低過(guò)屏過(guò)高過(guò)至高壓缸一級(jí)減溫一級(jí)減溫二級(jí)減溫器二級(jí)減溫器頂棚過(guò)熱器低再高再至中壓缸事故減溫器事故減溫器省煤器去高壓缸去中壓缸來(lái)自高加來(lái)自高壓缸爐膛低過(guò)屏過(guò)末過(guò)低再高再分離器貯水罐過(guò)熱器一級(jí)減溫再熱器事故減溫過(guò)熱器二級(jí)減溫.采用可靈活配置的鍋爐啟動(dòng)系統(tǒng)給水控制閥鍋爐給水泵除氧器疏水?dāng)U容器冷凝水凈化器冷凝水泵高加省煤器

12、水冷壁儲(chǔ)水罐啟動(dòng)分離器水位控制閥啟動(dòng)排污低溫過(guò)熱器屏式過(guò)熱器高溫過(guò)熱器高溫再熱器高壓缸中壓缸低壓缸冷凝器高壓旁路閥疏水閥 噴水 噴水 低壓旁路閥低溫再熱器 噴水 噴水 噴水 啟動(dòng)循環(huán)泵再循環(huán)管路水位控制閥低加以上兩種啟動(dòng)系統(tǒng)方案我公司均可設(shè)置，正常運(yùn)行時(shí)，啟動(dòng)初期排入凝汽器的疏水流量不大，本公司推薦選用啟動(dòng)疏水直接排入凝汽器方案。最終選型由業(yè)主和設(shè)計(jì)院進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定。主要設(shè)備：?jiǎn)?dòng)分離器超臨界鍋爐的典型結(jié)構(gòu).在鍋爐啟停及正常運(yùn)行過(guò)程中，汽水分離器均投入運(yùn)行。主要設(shè)備：省煤器布置位置：布置位置：布置特點(diǎn)：布置特點(diǎn)：防磨措施防磨措施: :省煤器省煤器 主要設(shè)備：空氣預(yù)熱器 鍋爐配置容克式空氣預(yù)熱器 布置在鍋爐尾部，為于鍋爐主鋼架范圍之外 爐空氣預(yù)熱器按引進(jìn)技術(shù)設(shè)計(jì)、制造.采用回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器 雙密封結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖