1000MW超超臨界鍋爐技術(shù)介紹

1000MW等級超超臨界鍋爐技術(shù)介紹2007年3月

哈爾濱鍋爐廠有限責任公司

介紹內(nèi)容超超臨界鍋爐的技術(shù)來源和業(yè)績1000MW超超臨界鍋爐技術(shù)特點1000MW超超臨界鍋爐技術(shù)方案超超臨界鍋爐技術(shù)來源和業(yè)績

超超臨界鍋爐技術(shù)來源與引進2003年11月，哈爾濱鍋爐廠有限責任公司由日本三菱重工（MHI）進行技術(shù)支持，獲得了國內(nèi)第一個1000MW超超臨界鍋爐合同——華能玉環(huán)4X1000MW超超臨界鍋爐。2004年9月，哈爾濱鍋爐廠有限責任公司與日本三菱重工簽定了超超臨界鍋爐技術(shù)的技術(shù)轉(zhuǎn)讓合同。2004年，哈鍋簽訂了中電投闞山2X600MW超超臨界鍋爐、華能營口2X600MW超超臨界鍋爐和河源2X600MW超超臨界鍋爐合同。2005年4月，哈鍋簽訂了國電泰州2X1000MW超超臨界鍋爐合同。2006年2月，哈鍋簽訂了華電鐵嶺2X600MW超超臨界鍋爐和華電蕪湖2X660MW超超臨界鍋爐合同。2006年11月，哈鍋簽訂了大唐潮州2X1000MW超超臨界鍋爐合同。2006年12月，哈鍋簽訂了大唐呂四港4X660MW超超臨界鍋爐合同。2007年1月,哈鍋簽訂了華電蕪湖2X1000MW超超臨界鍋爐合同。超超臨界鍋爐的業(yè)績和現(xiàn)狀（一）2006年5月1日，華能玉環(huán)電廠1000MW超超臨界鍋爐1號爐一次順利通過水壓試驗，2006年11月28日，1號爐通過168小時試運行，2006年12月30日2號爐通過168小時試運行，實現(xiàn)一年雙投國電泰州電廠1000MW超臨界鍋爐的設(shè)計已完成，受熱面正在現(xiàn)場安裝中華能營口電廠600MW超超臨界鍋爐1號爐，2007年初已完成整體水壓試驗和吹管；闞山、鐵嶺和蕪湖電廠600MW、660MW超超臨界鍋爐均在安裝中超超臨界鍋爐的業(yè)績和現(xiàn)狀（二）通過玉環(huán)電廠1000MW超超臨界鍋爐及后續(xù)超超臨界鍋爐的設(shè)計、制造、安裝和運行，并結(jié)合超超臨界鍋爐技術(shù)引進培訓(xùn)工作（至2006年12月28日，超超臨界鍋爐技術(shù)引進全部完成），我公司已經(jīng)完全掌握了該項技術(shù)，并結(jié)合我國工程的實際情況和具體要求，進行了改進和完善從玉環(huán)項目開始，到營口、泰州項目，我公司都派出設(shè)計人員到日本與三菱公司一起進行聯(lián)合設(shè)計，充分交流，領(lǐng)會和掌握關(guān)鍵的設(shè)計理念技術(shù)引進術(shù)覆蓋了設(shè)計、制造、檢查、安裝、調(diào)試和標準化以上技術(shù)的掌握為新項目提供了進度和質(zhì)量上的充分保證超超臨界鍋爐的業(yè)績和現(xiàn)狀（三）在制造方面，廠內(nèi)完成了P122和P92管道和HR3C和SUPER304H受熱面的制造任務(wù)，并將掌握的焊接工藝與安裝公司共享，確保鍋爐安裝的整體質(zhì)量，為業(yè)主負責我公司在廣東得勝300MW亞臨界鍋爐和華電蕪湖1000MW超超臨界鍋爐項目上獲得了SCR設(shè)備的供貨合同，同時SCR技術(shù)轉(zhuǎn)讓的培訓(xùn)工作也在2006年12月完成，可滿足業(yè)主對脫硝設(shè)備的不同要求，并保證與設(shè)計院的配合進度1000MW超超臨界鍋爐技術(shù)特點

MHI超超臨界鍋爐的技術(shù)特點蒸汽參數(shù)25.4MPa.g604/602℃A-PM燃燒器和MACTMRS磨煤機內(nèi)螺紋管垂直水冷壁蜂巢型垂直式催化脫硝裝置抗高溫熱強鋼主要技術(shù)特點鍋爐為Π型布置，尾部為雙煙道內(nèi)螺紋管改進型垂直水冷壁，加裝中間混合集箱及兩級分配器，減少了水冷壁偏差，并將節(jié)流孔圈裝于水冷壁下聯(lián)箱外面的水冷壁管上以便于調(diào)試、簡化結(jié)構(gòu)。采用帶有再循環(huán)泵的啟動低負荷系統(tǒng)，能回收啟動階段的工質(zhì)和熱量并增加了運行的靈活性。采用低NOxPM燃燒器和MACT燃燒技術(shù)。反向雙切圓燃燒方式以獲得均勻的爐內(nèi)空氣動力場和熱負荷分配，降低爐膛出口煙氣溫度場和水冷壁出口工質(zhì)溫度的偏差。過熱器采用四級布置，再熱器為兩級布置。為了降低超超臨界鍋爐因主汽/再熱汽溫提高到605℃/603℃所導(dǎo)致的高溫級管子的煙側(cè)高溫腐蝕和內(nèi)壁蒸汽氧化問題，采用了經(jīng)過長期運行考驗的Super304H和HR3C熱強鋼。過熱汽溫調(diào)溫方式為煤水比加三級噴水，再熱汽為煙氣擋板調(diào)溫、燃燒器擺動并在兩級再熱器間裝有事故緊急噴水。MHI超臨界和超超臨界燃煤鍋爐業(yè)績示例三隅電站松浦電站神戶制鋼電站碧南電站廣野電站原町電站新地電站舞鶴電站（垂直型水冷壁）

包括已運行和在建項目MHI超臨界鍋爐的發(fā)展首臺螺旋管圈水冷壁鍋爐MHI供貨業(yè)績（日本≥600MW鍋爐）垂直型水冷壁（SV）11臺（首臺為1989年）螺旋管水冷壁10臺（首臺為1981年）特點1、結(jié)構(gòu)簡單2、對負荷變化、啟動與停爐的高耐久性（熱應(yīng)力較小）3、易于制造與安裝4、易于維修現(xiàn)代先進大容量鍋爐標準型式垂直管圈水冷壁首臺垂直管圈水冷壁鍋爐The1stUnitofSpiralWWBoiler1000MW超超臨界鍋爐技術(shù)方案鍋爐主要技術(shù)參數(shù)(1)主蒸汽流量： 2953t/h（BMCR）再熱汽流量： 2446t/h（BMCR） 蒸汽壓力過熱器出口： 27.46MPa.g（BMCR）再熱器入口： 6.14MPa.g（BMCR）再熱器出口： 5.94MPa.g（BMCR）蒸汽溫度過熱器出口： 605℃（BMCR）再熱器入口： 377℃（BMCR）再熱器出口： 603℃（BMCR）給水溫度 298℃（BMCR）鍋爐主要技術(shù)參數(shù)(2)主蒸汽流量： 3033t/h（BMCR）再熱汽流量： 2469t/h（BMCR） 蒸汽壓力過熱器出口： 26.15MPa.g（BMCR）再熱器入口： 5.0MPa.g（BMCR）再熱器出口： 4.8MPa.g（BMCR）蒸汽溫度過熱器出口： 605℃（BMCR）再熱器入口： 351℃（BMCR）再熱器出口： 603℃（BMCR）給水溫度 303℃（BMCR）鍋爐縱剖圖省煤器空氣預(yù)熱器啟動分離器一級過熱器低溫再熱器高溫再熱器四級過熱器三級過熱器二級過熱器水冷壁中間集箱AA風煤粉燃燒器再循環(huán)泵煙氣調(diào)溫擋板鍋爐水平圖二次風煙道AA風煤粉燃燒器二次風箱一次風再循環(huán)泵鍋爐啟動系統(tǒng)帶循環(huán)泵的啟動系統(tǒng)系統(tǒng)簡單工質(zhì)和熱量回收效果好對除氧器設(shè)計無要求，適合于兩班制和周日停機運行方式。

分離器及貯水箱貯水箱的水位控制疏水閥(WDC閥)再循環(huán)調(diào)節(jié)閥循環(huán)泵暖管疏水閥循環(huán)泵濕式馬達單級泵與亞臨界控制循環(huán)鍋爐用循環(huán)泵相比，壓頭高，流量小只在鍋爐啟動和停爐過程中投運每臺鍋爐配置1臺循環(huán)泵——工作狀態(tài)循環(huán)泵——水壓狀態(tài)水壓試驗堵板（電機沒有安裝）分離器直徑1100mm壁厚130mm材料為SA387GR11CL12長度約5.5m以上為玉環(huán)數(shù)據(jù)，之后工程材料改為管材，材料為P12貯水箱直徑1184mm壁厚142mm材料為SA387GR11CL12長度約15.2m以上為玉環(huán)數(shù)據(jù)，之后工程材料改為管材，材料為P12啟動過程簡圖內(nèi)螺紋管垂直水冷壁內(nèi)螺紋管垂直水冷壁管子外徑28.6mm壁厚5.8mm節(jié)距44.5mm材料15CrMoG中間混合集箱和一、二級混合器垂直管圈水冷壁與螺旋管圈水冷壁垂直水冷壁（內(nèi)螺紋管）螺旋管水冷壁（光管）Φ28×6.4四頭螺紋管水冷壁結(jié)構(gòu)簡單垂直型水冷壁螺旋管圈水冷壁SV（垂直水冷壁）SS（螺旋管圈水冷壁）工地安裝容易復(fù)雜對接焊口數(shù)目1/2.5基數(shù)焊縫長度1/2.5基數(shù)管屏數(shù)目1/2基數(shù)焊接件數(shù)目1/3基數(shù)垂直水冷壁的安裝簡便性焊口對接只需單向調(diào)整焊口對接需雙向調(diào)整較復(fù)雜高可靠性（有時可靠性較低）螺旋管圈水冷壁SS：在焊件與管子之間不可避免的溫差

（在負荷震蕩期間）

——潛在的疲勞破壞的根源——螺旋管圈結(jié)構(gòu)詳圖內(nèi)螺紋管優(yōu)良的傳熱特性

質(zhì)量流速1500kg/m2s內(nèi)螺紋管核態(tài)沸騰偏離核態(tài)沸騰膜態(tài)沸騰核態(tài)沸騰

質(zhì)量流速３100kg/m2s光管裝在管內(nèi)的水冷壁入口節(jié)流孔圈在由各水冷壁下集箱引出的水冷壁入口管段上，根據(jù)水動力計算的結(jié)果，按不同的回路裝有不同孔徑的節(jié)流孔圈，以控制各回路水冷壁管的流量，以保證合理的質(zhì)量流速和水冷壁出口溫度的均勻性和管壁金屬溫度在允許范圍內(nèi)，這種裝于水冷壁入口管段上的節(jié)流管圈與早期裝于大直徑的水冷壁下集箱內(nèi)的定位銷對號的節(jié)流孔圈相比，具有如下優(yōu)點：不必采用壁厚的大直徑水冷壁下集箱，簡化了結(jié)構(gòu)，不需定期維修。便于節(jié)流孔圈的調(diào)試。便于更換和檢查。水冷壁入口節(jié)流孔圈型式定位銷式（需維修）先進的管內(nèi)式（不需維修）業(yè)績松浦#1爐（1989年投運）新地#2爐川越#1~2(1989年投運)碧南#1、原町#1三隅#1、神戶鋼廠#1調(diào)整時間3天3天螺栓螺母螺栓與螺母節(jié)流孔圈節(jié)流孔板爐膛水平熱負荷分布中間集箱入口溫度分布中間混合集箱及一、二級混合器為了進一步降低水冷壁沿爐膛周界的出口的工質(zhì)溫度偏差，除采用節(jié)流孔圈調(diào)節(jié)各回路的流量外，還在下爐膛出口處加裝獨特的帶二級混合器的中間混合集箱，其主要作用不單是平衡各水冷壁管的工質(zhì)溫度，更重要的是強化兩相流的汽水混合，防止出現(xiàn)汽水分離中間混合集箱和一級分配器一級分配器二級分配器垂直水冷壁出口工質(zhì)溫度分布垂直水冷壁易于除渣容易掉落粘附在膜式鰭片上過熱器系統(tǒng)過熱器系統(tǒng)圖低溫過熱器分隔屏后屏過熱器末級過熱器流體冷卻夾管流體冷卻間隔管過熱器規(guī)格和材質(zhì)項目單位水平低過立式低過 分隔屏屏過末過管子規(guī)格(外徑×最小壁厚)mmφ50.8×8.1~8.4Φ50.8×8.4~8.9Φ60.3×7.9~9.3Φ54.0×7.2~8.9Φ60.3×9.4~15.1Φ54.0×8.4~13Φ63.5×10.8Φ50.8×10.3Φ63.5×6.6~7.5Φ50.8×6.2~8.6Φ63.5×12.0Φ50.8×11.6Φ57.1×8.4~13.3Φ48.6×9.9Φ57.1×6.8Φ48.6×5.9~8.3Φ63.5×19.1Φ46.8×8.3材質(zhì)15CrMoG15CrMoGSA-213TP347H12Cr1MoVGHR3CSuper304HSA213T91HR3CSuper304HSA213T91HR3CSuper304H外壁溫度內(nèi)壁溫度鉻含量和高溫煙氣腐蝕的關(guān)系晶粒度和蒸汽氧化的關(guān)系調(diào)節(jié)同屏流量的方法——節(jié)流短管225130蒸汽流向各受熱面入口采用節(jié)流短管進行截流，調(diào)整各管子的流動阻力，來平衡同屏各管子的流量及蒸汽溫度玉環(huán)工程1，2號爐末級過熱器出口集箱和主蒸汽管道采用P122玉環(huán)3，4號爐及以后工程的末級過熱器出口集箱及管接頭采用P92/T92材料主汽管道采用P92材料許用應(yīng)力以及高溫強度的提高，可以使得受壓元件的壁厚減薄，不僅節(jié)約了金屬，更因為它們具有較高的導(dǎo)熱率和較低的熱膨脹系數(shù)而有利于減輕高溫集箱的熱疲勞損傷。由于它們是鐵素體鋼，當在高溫蒸汽作用下管子的內(nèi)壁所產(chǎn)生的氧化膜的組成成分和層厚比較均勻，不容易剝落，其抗剝離性能優(yōu)于奧氏體鋼。這樣便減小了在管子內(nèi)壁發(fā)生應(yīng)力腐蝕或晶間腐蝕的可能性。末級過熱器出口集箱和主蒸汽管道尾部煙道旁路尾部煙道旁路頂棚出口集箱分離器超臨界壓力 旁路開亞臨界壓力 旁路關(guān)再熱器系統(tǒng)再熱器系統(tǒng)圖低溫再熱器末級再熱器減溫器再熱器規(guī)格和材質(zhì)省煤器系統(tǒng)省煤器在整個正常運行包括負荷變化時都應(yīng)保證省煤器出口過冷

燃燒系統(tǒng)八角切向燃燒的特點將整個爐膛作為二個大燃燒器組織燃燒，因此對每只燃燒器的風量、粉量的控制簡單。鍋爐負荷變化時，燃燒器按層切換，使爐膛各水平截面熱負荷分布均勻。對煤種適應(yīng)性強。由于爐膛內(nèi)氣流旋轉(zhuǎn)強烈，與煤粉顆?；旌虾?，而且延長了煤粉顆粒在爐內(nèi)流動路程。解決了鍋爐爐膛出口左右煙溫偏差問題燃燒及制粉系統(tǒng)燃燒系統(tǒng)選用6臺中速磨直吹制粉系統(tǒng)八角切向擺動燃燒器風箱結(jié)構(gòu)均等配風燃燒器相對拉開和AA風箱拉開布置采用六層PM一次風口,濃淡噴口相對布置設(shè)有三層油槍用于鍋爐點火及低負荷穩(wěn)燃合理的一、二次風動力參數(shù)保證煤粉的充分燃燒燃燒器布置方案燃燒器布置圖(水平)PM燃燒器原理輔助風高濃度煤粉火焰(濃相)低濃度煤粉火焰(淡相)一次風/粉比一次風/粉比常規(guī)火焰低NOx(PM)火焰煤粉分離器PM分離器PM分離器布置圖MACT燃燒技術(shù)（MitubishiAdvancedCombustionTechnology）MACT燃燒技術(shù)三菱重工（MHI）開發(fā)的MACT（MitsubishiAdvancedCombustionTechnology）燃燒技術(shù)也稱為爐內(nèi)降低NOx燃燒系統(tǒng)。將較大比例的附加風AA（AdditionalAir）角式布置在主燃燒器的上部。該附加風不僅能夠降低NOx的生成而且保證爐膛燃盡區(qū)進一步完全燃燒從而降低飛灰可燃物的含量。MACT燃燒技術(shù)特點是：適應(yīng)各種燃料如煤、油、氣不增加設(shè)備投資，能減少尾部脫硝設(shè)備的投資降低對環(huán)境有害物質(zhì)的排放鍋爐燃燒效率和煙氣流量沒有改變，爐膛不會產(chǎn)生結(jié)渣和高溫腐蝕爐膛內(nèi)的燃燒穩(wěn)定、低負荷性能良好，安全可靠，火焰檢測不受影響MACT燃燒技術(shù)原理三隅#11000MW垂直水冷壁超超臨界鍋爐排放量

燃煤：澳大利亞HunterValley煙煤

負荷：1000MW項目單位保證值實測值NOx（鍋爐出口）PPm（6%O2）＜170PPm137NOx（SCR出口）PPm（6%O2）＜34PPm30飛灰中未燃盡炭重量%＜31.5SOx（脫硫裝置出口)PPm（6%O2）＜8830飛灰濃度（煙囪入口)mg/Nm3＜102.6玉環(huán)1000MW超超臨界鍋爐

主要調(diào)試內(nèi)容鍋爐酸洗鍋爐吹管冷態(tài)整機成套啟動168試運清洗介質(zhì)的選擇對于新建的超臨界鍋爐推薦采用腐蝕性較弱的檸檬酸和EDTA清洗。鍋爐酸洗2：EDTA清洗的優(yōu)缺點腐蝕性較弱，對閥門和循環(huán)泵無危害

EDTA殘余可回收再生不用堿洗，減小了耗水量缺點：清洗溫度高，需鍋爐點火加熱優(yōu)點：清洗后的檢查割開水冷壁進口前后分配器手孔，用內(nèi)窺鏡檢查內(nèi)部，并清理雜質(zhì)。對水冷壁進口