1、超超臨界鍋爐介紹國家政策情況節能調度一、 基本原則和適用范圍（一）節能發電調度是指在保障電力可靠供應的前提下，按照節能、經濟的原則，優先調度可再生發電資源，按機組能耗和污染物排放水平由低到高排序，依次調用化石類發電資源，最大限度地減少能源、資源消耗和污染物排放。（二）基本原則。以確保電力系統安全穩定運行和連續供電為前提，以節能、環保為目標，通過對各類發電機組按能耗和污染物排放水平排序，以分省排序、區域內優化、區域間協調的方式，實施優化調度，并與電力市場建設工作相結合，充分發揮電力市場的作用，努力做到單位電能生產中能耗和污染物排放最少。（三）適用范圍。節能發電調度適用于所有并網運行的發電機組，上

2、網電價暫按國家現行管理辦法執行。對符合國家有關規定的外商直接投資企業的發電機組，可繼續執行現有購電合同，合同期滿后，執行本辦法。二、機組發電序位表的編制（四）機組發電排序的序位表（以下簡稱排序表）是節能發電調度的主要依據。各?。▍^、市）的排序表由省級人民政府責成其發展改革委（經貿委）組織編制，并根據機組投產和實際運行情況及時調整。排序表的編制應公開、公平、公正，并對電力企業和社會公開，對存在重大分歧的可進行聽證。（五）各類發電機組按以下順序確定序位：1.無調節能力的風能、太陽能、海洋能、水能等可再生能源發電機組；2.有調節能力的水能、生物質能、地熱能等可再生能源發電機組和滿足環保要求的垃圾發電

3、機組；3.核能發電機組；4.按“以熱定電”方式運行的燃煤熱電聯產機組，余熱、余氣、余壓、煤矸石、洗中煤、煤層氣等資源綜合利用發電機組；5.天然氣、煤氣化發電機組；6.其他燃煤發電機組，包括未帶熱負荷的熱電聯產機組；7.燃油發電機組。（六）同類型火力發電機組按照能耗水平由低到高排序，節能優先；能耗水平相同時，按照污染物排放水平由低到高排序。機組運行能耗水平近期暫依照設備制造廠商提供的機組能耗參數排序，逐步過渡到按照實測數值排序，對因環保和節水設施運行引起的煤耗實測數值增加要做適當調整。污染物排放水平以省級環保部門最新測定的數值為準。據測算，目前全國小型機組總容量約為1.15億千瓦，如全面實施節能

4、發電調度，加上 “十一五”關停5000萬千瓦小機組，到2010年可實現一年節約9000萬噸原煤，減排二氧化碳2.16億噸，二氧化硫220萬噸。目前我省超臨界機組的現狀鍋爐簡介我省華潤電力常熟有限公司、國電常州發電有限公司、揚州第二發電有限公司擴建工程為哈鍋爐型；鎮江發電有限公司、國華太倉發電有限公司、沙洲發電有限公司為上鍋爐型及華能太倉電廠為東鍋爐型。技術來源分別為三井巴布科克能源公司、美國ALSTOM能源公司及日本巴布科克-日立公司。三廠鍋爐皆為超臨界參數變壓運行本生直流鍋爐，采用單爐膛、型布置、一次中間再熱、平衡通風、露天布置、固態排渣、全鋼構架、全懸吊結構，采用煤水比和兩級減溫水調節過熱

5、汽溫，水冷壁為膜式水冷壁，下部水冷壁及灰斗采用螺旋管圈，上部水冷壁為垂直管屏。哈鍋從爐膛出口至鍋爐尾部，煙氣依次流經上爐膛的屏式過熱器、末級過熱器、水平煙道中的高溫再熱器，然后至尾部雙煙道中煙氣分兩路，一路流經前部煙道中的立式和水平低溫再熱器、省煤器，一路流經后部煙道的一級過熱器、省煤器，采用煙氣擋板調節再熱汽溫；上鍋從爐膛出口至鍋爐尾部，煙氣依次流經上爐膛的分隔屏過熱器、后屏過熱器、水平煙道中的高溫再熱器和高溫過熱器，然后至尾部單煙道中低溫再熱器和省煤器，用燃燒器擺動調節再熱汽溫；東鍋從爐膛出口至鍋爐尾部，煙氣依次流經上爐膛的屏式過熱器、末級過熱器、水平煙道中的高溫再熱器，然后至尾部雙煙道中

6、煙氣分兩路，一路流經前部煙道中的兩級水平低溫再熱器，一路流經后部煙道的一級過熱器、兩級水平省煤器，采用煙氣擋板調節再熱汽溫。BMCR工況下鍋爐主要參數名稱單位哈鍋上鍋東鍋主汽流量t/h195019101900主汽壓力MPa25.425.425.4主汽溫度543/571571571冷再壓力MPa4.824.544.61冷再溫度307317321熱再流量t/h158916141608熱再壓力MPa4.634.334.42熱再溫度569569569給水溫度289282282計算效率%93.8293.8593.74保證效率%93.4593.5093.50哈鍋的爐型在常二主蒸汽溫度為543，在國電常州為

7、571。啟動系統型式三廠的啟動系統皆為內置式，從小類別來看，哈鍋為再循環泵型，上鍋為大氣擴容型，東鍋為疏水擴容器型。設計煤種常二和鎮電為神府東勝煙煤，華太為神華煙煤。項目單位常二鎮電華太Car%64.463.0160.51Har%3.644.333.62Oar%10.056.159.94Nar%0.791.250.70Sar%0.430.500.43Mar%12.114.514.00Aar%8.7910.2611.00Qnet,arkJ/kg238262300022768Vdaf%3835.6634.67DT116011161130ST119011561160FT129011961210燃燒系

8、統哈鍋燃燒器采用三井巴布科克公司的低NOx軸向旋流煤粉燃燒器（LNASB），燃燒器采用前后墻布置方式，對沖燃燒。前后墻上在標高18.351、22.194、26.037m、29.880上各布置4排燃燒器，每排各有4只LNASB燃燒器，共32只LNASB燃燒器。在最上層煤粉燃燒器上方，前后墻標高33.388m處各布置1排燃盡風口，每排布置7只，共14只燃盡風。每只LNASB燃燒器裝有1支1.2t/h的油槍用于點火、暖爐和低負荷穩燃。制粉系統采用冷一次風機正壓直吹式制粉系統，每臺鍋爐配置4臺BBD4360型雙進雙出鋼球磨煤機，每臺磨煤機帶一層燃燒器，每端帶前墻或者后墻的四只燃燒器。上鍋采用美國阿爾斯

9、通能源公司的擺動式四角切圓CFS-型低NOx同軸燃燒系統，其主要組件為緊湊燃盡風（CCOFA）、可水平擺動的分離燃盡風（SOFA）、預置水平偏角的輔助風噴嘴及強化著火（EI）煤粉噴嘴。主風箱設有6層帶燃料風的EI噴嘴，相鄰兩層煤粉噴口間布置一組輔助風噴嘴，其中包括上下2只CFS噴嘴和中間的1只直吹風噴嘴。在主風箱上部設有2層CCOFA噴嘴，在主風箱下部設有1層火下風（UFA）噴嘴。在主風箱上方設有5層SOFA噴嘴。主燃燒器噴嘴和SOFA燃燒器分別由一臺氣動執行器集中帶動作上下擺動。在燃燒器二次風室中配置了三層共12支3.575t/h的Y型蒸汽霧化噴嘴輕油槍。制粉系統采用冷一次風機正壓直吹式制粉

10、系統，每臺鍋爐配置6臺HP1003型中速磨煤機，每臺磨煤機帶一層4只燃燒器。東鍋燃燒器采用日本巴布科克-日立公司的HT-NR3型旋流煤粉燃燒器，燃燒器采用前后墻布置方式，對沖燃燒。前后墻上各布置3排燃燒器，每排各有6只HT-NR3燃燒器，共36只HT-NR3燃燒器。在最上層煤粉燃燒器上方，前后墻各布置1排燃盡風口，每排布置8只，包括6只中心燃盡風口和2只側燃盡風口，共16只燃盡風。每只HT-NR3燃燒器裝有1支250kg/h機械霧化點火油槍，每只前墻中、下排及后墻中排燃燒器裝有1支2.2t/h蒸汽霧化啟動油槍。制粉系統采用冷一次風機正壓直吹式制粉系統，每臺鍋爐配置6臺HP1003型中速磨煤機，

11、每臺磨煤機帶前墻或者后墻的6只燃燒器。哈鍋和上鍋燃燒系統主要設計參數項目單位哈鍋上鍋單只煤粉噴嘴輸入熱GJ/h169.1288.6一次風率%2019.8二次風率%8075.2一次風速度m/s/25二次風速度m/s/57一次風溫/76二次風溫307345燃燒器一次風阻力kPa1.50.5燃燒器二次風阻力kPa1.21.0燃料消耗量t/h224237爐膛出口過量空氣系數/1.191.20爐膛容積熱負荷kW/m383.185.2爐膛截面熱負荷MW/m24.284.537燃燒器區域面積熱負荷MW/m21.5241.66東鍋燃燒系統主要設計參數項目單位數值爐膛出口過量空氣系數/1.14燃燒器區域化學當量

12、比/0.8燃燒器區域化學當量比推薦范圍/0.750.90一次風量（含密封風）kg/s134.6二次風量（含燃盡風）kg/s453燃盡風量kg/s175.3燃燒器投運層的二次風量（單層）kg/s55.5二次風壓力值kPa1.65一次風壓力值kPa1.05二次風溫331一次風溫77煤耗量kg/s66.0運行燃燒器數量只30爐膛出口過量空氣系數/1.14爐膛容積熱負荷kW/m379.81爐膛截面熱負荷MW/m24.36燃燒器區域面積熱負荷MW/m21.63主要輔助配備江蘇省600MW機組鍋爐輔機設備情況一覽表（流量/風量，t/h；壓力，kPa）參數揚二一期揚二二期鎮江電廠三期國華太倉國電常州利港三期

13、常熟二廠一期華能太倉二期沙洲一期闞山一期鍋爐型號BW2000/17.39/541/541HG1956/25.4/543/569SG1913/25.4/571/569SG1913/25.4/571/569HG1905/25.4/571/569SG1953/25.4/543/569HG1950/25.4/543/569DG1900/25.4/571/569SG1913/25.4/571/569HG1795/26.25/605/603設計煤種神府煤神府煤神府煤神府煤神府煤神府煤神府煤神府煤神府煤徐州混煤燃燒方式對沖旋流燃燒對沖旋流燃燒四角切圓四角切圓對沖旋流燃燒四角切圓對沖旋流燃燒對沖旋流燃燒四角切

14、圓四墻切圓BMCR煤量277.9217.4237.3251.0232.3239.6227.7237.7227.9231.1磨煤機型號MPS89GHP1003HP1003HP1003HP1003HP1003BBD4360HP1003HP1003HP1003磨煤機臺數6666664666磨BMCR出力55.5843.4847.4650.1946.4647.9256.9347.5445.5846.22實際運行電流108X5(3kV)116X5(3kV)57X556X558X559X5159X457X554X5一次風機型號1462A2/1355AST-1782/1120G6-2X4518.5FPAF1

15、8-11.8-2PAF18-11.8-2L3N2412.02.00DBV6TPAF17-12.5-21888AZ/1145PAF19-11.8-2出口風壓9.39/9.369.0/9.211.55/11.2811.49/11.4012.03/11.24實際運行電流90/97(10kV)72/72(kV)118.5/125.4111/10399/95146.1/152.3113/113182/179133/131設計一次風量615.2541.3552.7486.6518.4555.9引風機型號1444AZ/2489/0AN35e6(V13+4º)AN35e6(V13-1)AN35e6(

16、V19+4º)AN35e6(V19+4º)AN37e6AN35e6(V13-1)AN35e6(V13-1)AN31e6(V13+4º)設計煙氣量245629042472249823792577進口風壓-2.93/-2.95-2.85/-2.78-3.42/-3.39-2.71/-2.72-2.86/-2.65-3.70/-3.71運行電流145/142(10kV)151/149(10kV)225/230263/263226/230255/263251/246258/260288/284送風機型號MFAF28.0/12.5-1ASN2730/1400FAF26.6-

17、13.3-1FAF26.6-13.3-1FAF26.6-14-1ANN-2660/1400NFAF26.6-13.3-1FAF26.6-12.5-1FAF26.6-13.3-1FAF25-14-1出口風壓1.96/1.922.0/2.01.40/1.422.19/2.203.02/3.00實際運行電流179/181(3kV)173/170(3kV)74.1/70.273.5/73.583/8581.1/83.990/91114.5/113.992.0/92.3設計二次風量1725.11696.41411.9(m3/h)175117471571燃燒系統對比與分析三臺鍋爐都采用空氣分級燃燒技術，該

18、技術是美國在20世紀50年代首先發展起來的，是目前使用最為普遍的低NOx燃燒技術之一?？諝夥旨壢紵幕驹頌椋簩⑷紵璧目諝饬糠殖蓛杉壦腿?，使第一級燃燒區內過量空氣系數在0.8左右，燃料先在缺氧的富燃料條件下燃燒，使得燃燒速度和溫度降低，因而抑制了熱力型NOx的生成，同時燃燒生成的CO與NO進行還原反應，以及燃料N分解成中間產物相互作用或與NO進行還原反應，抑制了燃料型NOx的生成；在第二級燃燒區內，將燃燒用空氣的剩余部分以二次空氣輸入，成為富氧燃燒區，此時空氣量雖多，一些中間產物被氧化生成NO，但因火焰溫度低其生成量不大，從而最終空氣分級燃燒可使NOx生成量降低30%40%?？諝夥旨壢紵?/p>

19、可以分成兩類，一類是爐內空氣分級燃燒，另一類是燃燒器空氣分級燃燒。爐內空氣分級燃燒又可以分為采用緊湊式燃盡風（簡稱CCOFA）噴口和分離式燃盡風（簡稱SOFA）噴口技術。哈鍋和東鍋采用由前后墻對沖布置的低NOx旋流燃燒器和分離式燃盡風噴口組成的燃燒系統，而上鍋采用由CFS-型四角切圓的低NOx直流燃燒器和緊湊式及分離式燃盡風噴口組成的燃燒系統。哈鍋煤粉燃燒器區域化學當量比為1.05，SOFA化學當量比為0.14；東鍋煤粉燃燒器區域化學當量比為0.8，SOFA化學當量比為0.34。東鍋采用低氧燃燒（簡稱LEA）技術，爐膛出口過量空氣系數為1.14，相應的氧量僅僅為2.58%。這兩個廠的鍋爐同層或

20、同一垂直線上相鄰兩只旋流燃燒器旋向相反，加強煙氣混和，提高爐內氧量利用率，再加上前后墻布置方式，能有效降低爐膛出口煙氣流場不均勻性。面向前墻來看，上鍋前墻左角為#1角，后墻左、右角分別為#2、#3角，前墻右角為#4角。上鍋每角燃燒器從下到上依次為AA層火下風噴口、A層端部風噴口、A層煤粉燃燒器及周界風噴口、A層CFS噴口、AB層帶油槍輔助風噴口、B層CFS噴口、B層煤粉燃燒器及周界風噴口、B層CFS噴口、BC層不帶油槍輔助風噴口、C層CFS噴口、C層煤粉燃燒器及周界風噴口、C層CFS噴口、CD層帶油槍輔助風噴口、D層CFS噴口、D層煤粉燃燒器及周界風噴口、D層CFS噴口、DE層不帶油槍輔助風噴

21、口、E層CFS噴口、E層煤粉燃燒器及周界風噴口、E層CFS噴口、EF層帶油槍輔助風噴口、F層CFS噴口、F層煤粉燃燒器及周界風噴口、F層端部風噴口、CCOFA噴口、CCOFA噴口、SOFA噴口、SOFA噴口、SOFA噴口、SOFA噴口、SOFA噴口。#1/#3角CFS噴口形成8228的假想切圓，#2/#4角CFS噴口形成11655的假想切圓；#1/#3角其它噴口形成2043的假想切圓，#2/#4角其它噴口形成1716的假想切圓，皆呈順時針方向旋轉。煤粉燃燒器區域化學當量比為0.72，CCOFA化學當量比為0.12，SOFA化學當量比為0.36。SOFA噴口可以在水平方向上手動調節角度，其水平擺

22、角范圍為-15°+15°，對應假想切圓直徑從逆時針的#1/#3角8147mm和#2/#4角4529mm到順時針的#1/#3角4200mm和#2/#4角7843mm，可以通過調節SOFA水平擺角來消除主燃燒器余旋，從而提高爐膛出口煙氣流場均勻性。燃燒器旋流燃燒器實際上是高強度擾動式燃燒器，因而也是高NOx燃燒器，但是只要采取一些空氣調節手段，推遲燃料與空氣的混合，就能使其轉變為低NOx燃燒器，而且這種燃燒器還具有燃燒穩定，在相當低的燃燒速度下不至于出現過多未燃物損失的優點。哈鍋和東鍋采用低NOx雙調風旋流燃燒器，其結構見下圖。哈鍋LNASB燃燒器結構圖東鍋HT-NR3型燃燒器

23、結構圖哈鍋LNASB燃燒器采用直流一次風和旋流的二、三次風，并配中心風。燃燒器一次風管內靠近爐膛端部布置有鑄造的整流器，用于在煤粉氣流進入爐膛前對其進行濃縮。整流器的濃縮作用和二次風、三次風調節協同配合，以達到在煤粉燃燒初期減少NOx生成量之目的。燃燒器風箱為每個LNASB燃燒器提供二次風和三次風，每個燃燒器設有1個風量均衡擋板，用以使進入各個燃燒器的分風量保持平衡。二次風和三次風通過燃燒器內同心的二次風、三次風環形通道在煤粉燃燒的不同階段分別送入爐膛，燃燒器內設有套筒式檔板用來調節二次風和三次風之間的分配比例。二次風和三次風通道內布置有各自獨立的旋流裝置，三次風旋流裝置為不可調節的型式，固定

24、在燃燒器出口最前端位置；而二次風旋流裝置為沿軸向可調節的型式，調整旋流裝置的軸向位置即可調節二次風的旋流強度。燃燒器設有中心風管，其內布置油槍，一股小流量的中心風通過中心風管送入爐膛，以提供油槍用風，井且在油槍停運時防止灰渣在此部位集聚。東鍋HT-NR3燃燒器采用直流一次風、直流二次風和旋流三次風。一次風噴口內靠近爐膛端部布置錐形煤粉濃縮器；燃燒器風箱為每個HT-NR3燃燒器提供二次風和三次風。內二次風道上設有一個套筒式擋板，用于調節二次風和三次風之間的分配比例；三次風旋流裝置設計成可調節的切向葉片型式，并設有執行器以實現程控調節，調整旋流裝置的調節導軸即可調節三次風的旋流強度。由于該燃燒器沒

25、有設置中心風管，故而在一次風粉管最后一個彎頭前設置了冷卻風管，以便燃燒器停用時冷卻噴口，并在啟動油槍投運時提供根部風。上鍋煤粉燃燒器采用強化著火（簡稱EI）煤粉噴嘴，其特點是采用出口部分收縮設計能使煤粉聚集在噴口出口中心部位，在噴口內設置格柵和在噴口外設置周界風以加強卷吸煙氣能力，并與水平偏轉25°的低風量CFS噴口配合，推遲一次風粉氣流與二次風的混和并在水冷壁附近形成富氧氣氛，從而使火焰穩定在噴嘴出口一定距離內，使揮發分在富燃料的氣氛下快速著火，保持火焰穩定，從而提高鍋爐無輔助燃料低負荷穩燃能力，有效降低NOx的生成，延長焦碳的燃燒時間，提高鍋爐燃燒效率，防止爐內結渣和高溫腐蝕。燃

26、燼風哈鍋燃燼風口包含2股獨立的氣流：中央部位的氣流是非旋轉的氣流，它直接穿透進入爐膛中心；外圈氣流是旋轉氣流，用于和靠近爐膛水冷壁的上升煙氣進行混合。東鍋燃盡風噴口包含6個中心燃盡風噴口（AAP）和兩個側燃盡風噴口（SAP）。中心燃盡風噴口（見下圖）由一次風，二次風，三次風組成。一次風為直流風，二、三次風為旋流風。一次風通過手柄調節套筒位置來進行風量的調節；二、三次風通過風量擋板和切向旋流葉片實現風量和旋流強度調節。側燃燼風噴口（見下圖）由一次風和二次風組成，一次風為直流風，二次風為旋流風。一次風通過手柄調節套筒位置來進行風量的調節；二次風通過調節切向旋流葉片實現旋流強度的調節。東鍋中心燃盡風

27、噴口結構圖東鍋側燃盡風噴口結構圖上鍋燃盡風噴口包括兩層CCOFA噴口和五層SOFA噴口，都采用四角切圓直流燃盡風布置方式，設計風速為57m/s。在主燃燒器上布置CCOFA，能及時補充氧量，提高焦碳燃盡率，同時通過控制CCOFA份額，可以降低NOx生成量增幅，然后再通過布置SOFA，進一步提高焦碳燃盡率，控制爐膛溫度水平，再次降低NOx生成量增幅，從而達到提高鍋爐燃燒效率和降低NOx排放濃度這雙重目的。主燃燒器風箱底部和頂部標高分別為24373mm和36785mm，SOFA風箱底部和頂部標高分別為42288mm和45910mm，下CCOFA緊貼上端部風布置，兩層CCOFA間距為110mm，第一層

28、SOFA與上CCOFA之間的距離為5595mm，CCOFA間距為110mm。CCOFA化學當量比為0.12，其中下CCOFA為0.04，上CCOFA為0.08；SOFA化學當量比為0.36，五層SOFA均分。省內600MW級超臨界機組鍋爐NOx排放濃度一覽表鍋爐國電常州1爐國電常州2爐華潤常熟#3爐揚州二廠#3爐揚州二廠#4爐國華太倉#7爐國華太倉#8爐利港電廠#6爐沙洲電廠1爐華能太倉#3爐鍋爐廠家哈鍋哈鍋哈鍋哈鍋哈鍋上鍋上鍋上鍋上鍋東鍋燃燒型式前后墻對沖旋流燃燒前后墻對沖旋流燃燒前后墻對沖旋流燃燒前后墻對沖旋流燃燒前后墻對沖旋流燃燒四角切圓直流燃燒四角切圓直流燃燒四角切圓直流燃燒四角切圓直

29、流燃燒前后墻對沖旋流燃燒負荷,MW600600600600600600600660620655NOx排放濃度(6%O2),mg/Nm3420378290382464171145204250221鍋爐熱效率,%94.3694.5494.2794.0093.8993.5394.2294.0293.8793.60制粉系統超臨界機組采用雙進雙出磨煤機首次是在華潤常熟二廠。雙進雙出磨煤機對于煤種適應性好，而中速磨煤機對于煤質比較敏感。雙進雙出磨煤機配超臨界直流爐主要解決負荷風量測量的問題以及負荷風攜帶煤粉的比例問題。因為直流爐投入協調控制時粗調是按照煤水比來控制的。對于中速磨煤機給煤機煤量就是入爐煤量。

30、對于雙進雙出磨煤機由于有一個可以儲存20t的筒體，只有精確掌握入爐的煤量才能按照煤水比來調節。在常熟二廠由于開始時選型、設計、制造、施工時并未意識到此問題。導致在#1機組投用后很長事件無法投入協調控制系統。主要原因是磨煤機負荷風量由于幾乎無直管段，初期采用的測量元件對直管段要求很高，測量的負荷風量無法反映實際情況與趨勢。經過多次更換風速測量元件并對負荷風處的風道進行改造，風量測量裝置基本能反應變化趨勢。再根據積累的大量數據進行負荷風量與入爐煤量的擬合得出經驗公式。目前三臺機組的協調均正常投入滿足了江蘇省電網調度的要求。鍋爐啟動系統上鍋啟動系統 哈鍋啟動系統東鍋啟動循環系統由啟動分離器、儲水罐、

31、儲水罐水位控制閥（361閥）等組成。啟動分離器布置在爐前，垂直水冷壁混合集箱出口，采用旋風分離形式，分離器規格為876×98（保證內徑680），材料為SA-336F12，直段高度2.890m，總長為4.08m，數量為每臺爐兩個。經水冷壁加熱以后的工質分別由6根連接管沿切向向下傾斜15°進入兩分離器，分離出的水通過分離器下方的連接管進入儲水罐，蒸汽則由分離器上方的連接管引入頂棚入口集箱。分離器下部水出口設有阻水裝置和消旋器。啟動分離器儲水罐的規格為972×111（保證內徑750），材料為SA-336F12，直段高度17.5m，總長為18.95m，數量為每臺爐一個。帶

32、爐水循環泵系統的啟動系統由于在轉直流之前需控制儲水箱水位，很容易控制不好導致爐水泵跳閘導致省煤器入口流量低鍋爐跳閘，但帶爐水泵系統省水，啟動速度快等優點。大氣擴容式啟動系統相對簡單。華能玉環電廠運行情況簡介2004年6月開工，一期工程于2006年12月建成投產。全廠熱效率45.16%。性能考核#1機組汽機熱耗7295.8kJ/kWh，鍋爐效率93.88%，在額定負荷下發電煤耗270.6g，發電廠用電率4.45%，供電煤耗283.2g，氮氧化物排放濃度270mg/m3，二氧化硫排放濃度17.6mg；#2機組汽機熱耗7314.9kJ/kWh，鍋爐效率93.76%，額定負荷下發電煤耗271.6g，發

33、電廠用電率4.33%,供電煤耗283.9g，氮氧化物排放288mg，二氧化硫排放18.1mg。2006年度參加全國60萬kW級機組競賽的81臺機組分別屬于全國34家發電企業，平均供電煤耗325.73g，2005年度為326.86g，平均生產廠用電率為4.94%，2005年度為4.75%。而10萬kW級競賽的179臺機組分屬74家發電企業，平均供電煤耗為377.33g，2005年度為380.66g。超超臨界機組的發展國際上通常把主蒸汽壓力在28MPa以上或主蒸汽、再熱蒸汽溫度在580及其以上的機組定義為超超臨界（Ultra supercritical；簡稱USC）機組或高效超臨界（high ef

34、ficiency supercritical）機組。圖一容量從表1可看出九十年代以來開發的超超臨界機組的容量除丹麥外，絕大部分為6001000MW，大多數為百萬千瓦等級（即9001000MW），這是因為單機容量增大后，無論從廠用電率，機組的散熱損失，單位千瓦的金屬耗量乃至電廠運行人員的配置數量均有所降低。目前，日本已投運和正在建造中的百萬千瓦等級的超超臨界機組已有十多臺。德國已投運和在建的超超臨界鍋爐也均為百萬千瓦等級。只有丹麥的三臺超超臨界機組由于采用深海水低背壓運行方式，機組容量受到汽輪機排汽口面積的限制為400MW等級。表1 九十年代以來世界上投運和在建的大型超超臨界機組業績電 站 名

35、稱功率MW蒸 汽 參 數MPa、鍋 爐 制造 商燃料投運年月日本Kawagoe（川越）#170031.0,566/566/566MHI液化天然氣1989.6Kawagoe（川越）#270031.0,566/566/566MHI液化天然氣1990.6Hekinan（碧南）#370024.1,538/593IHI煙煤1993.4Noshiro（能代）#260024.1,566/593IHI煙煤1994.12Nanaohta（七尾太田）#150024.1,566/593日立煙煤1995.5Haramachi（原町）#1100024.5,566/593MHI煙煤1997.7Matsura（松浦）#21

36、00024.1,593/593日立煙煤1999.7Misumi（三隅）#1100024.5,600/600MHI煙煤1998.6Nanaoohta（七尾太田）#270024.1,593/593IHI煙煤1998.7Haramachi（原町）#2100024.5,600/600日立煙煤1998.7Tachibanwan（桔灣）#1105025.0,600/610IHI煙煤2000.7Tachibanwan（桔灣）#2105025.0,600/610日立煙煤2001.1Tsuruga（敦賀）#270024.1,593/593MHI煙煤2000.10Hekinan（碧南）#4100024.1,566

37、/593IHI煙煤2001.11Hekinan（碧南）#5100024.1,566/593IHI煙煤2002.11Isogo-sin（磯子）#160025.0,600/610IHI煙煤2002.3Tomatoatsuma（苫東厚真）#470025.0,600/610IHI煙煤2002.6Reihoku（苓北）#270024.1,593/593MHI煙煤2003.6Hitachinaka（常陸那珂）#1100024.5,600/600日立煙煤2003.12Hirono（廣野）#560024.5,600/600MHI煙煤2004.7Maizuru（舞鶴）#190024.5,595/595MHI煙煤

38、2004.8丹麥Skærbæk #341528.5,580/580/580FLsmilj天然氣1997.7Nordiylland #341528.5,580/580/580FLsmilj煙煤1998.4Avedre #241530.5,582/600FLsmilj天然氣/油2001德國Boxberg91026.6,545/583德B&W煤2000Lippendorf R/S94026.7,554/583德B&W煤1999/2000Niederauen K100026.5,580/600ALSTOM煤2002Frimmerdorf91526.5,576/599

39、德B&W煤Schwarze Pumpe81526.8,547/565ALSTOM煤1998上海外高橋二期90025,538/566ALSTOM煤20032004發展大容量超臨界機組是必要的，也是必然的到2020年，我國電力裝機將增加到8.59億kW，每年新增裝機需要25003000萬kW，其中燃煤機組約為1700萬2000萬kW，屆時全國聯網的格局已經形成。只有裝設600MW及更大容量機組作為電網主力機組才能滿足負荷增漲要求。2001年，我國燃煤機組每kWh煤耗率為392g標準煤，到2020年，如煤耗率能降到332g，即比2001年降60g/kWh，則與2001年比，當年的節煤量即達1

40、500萬t標準煤，約合2000萬t原煤。只有大規模發展高效的超臨界機組，才能大量降低煤耗。新標準與1996年標準相比，排放大氣的污染物標準有很大降低。其中顆粒物由200mg/Nm3降為100mg/Nm3，SO2由1200mg/Nm3降為400mg/Nm3，揮發份>10%煤種的NOX控制在650mg/Nm3，揮發份<10%煤種NOX控制在1000mg/Nm3。另外，在兩控區還要控制排放總量。排放者還要按規定繳納排污費。實行新標準后，新建電廠除塵設施效率將要求提高到99.5%以上，需采用56電場的ESP，或采用布袋除塵器。即便采用含硫1%以下的低硫煤，也要求裝設FGD。在脫氮方面，用低

41、NOX燃燒方式雖可以滿足要求，但裝設煙氣脫氮裝置也將很快提上日程。采用超臨界機組，由于效率提高，可以相應降低污染物排放總量。我國已加入控制CO2排放的京都議定書，而燃煤電廠是排放CO2的大戶。每臺600MW機組每年CO2排放量約為470萬(亞臨界)435萬(超臨界)或400萬(USC)t，即USC機組比亞臨界機組減排15%。如每年有10臺600MW USC機組投產，即可比采用亞臨界機組減排CO2 700萬t/年。在超臨界機組發展初期，即在195070年代時，由于設計、運行、材料使用等問題（主要是材料問題），運行可靠性低于亞臨界機組，但目前情況已有變化。到1998年為止，全球有超過350臺超臨界

42、機組。這項技術已有20多年的經驗和發展。經不少國外權威機構的評估和統計數字，其可靠性至少與常規亞臨界機組一樣好。在大型高效清潔煤發電技術中，IGCC和PFBC只有在示范電站項目成功，發電成本能和常規電廠相競爭后，才有推廣的可能，而這大約需要1020年后。當前，只有USC技術，加上FGD和SCR和布袋除塵器，才是可行的成熟的技術。圖二圖三超超臨界參數的選擇蒸汽參數與發電效率的關系根據日立公司資料，以亞臨界機組為基數，各種超臨界及超超臨界參數機組相對效率的提高如下表：16.6 MPa538/538024.1MPa538/538+1.9%24.1MPa538/566+2.3%24.1MPa566/5

43、66+3.1%25.0MPa566/566+3.3%25.0MPa600/600+5.1%30.0MPa600/600+5.6%根據日本EPDC資料，以24.1 MPa538/566機組功率為基礎，24.1 MPa593/593機組的效率提高2.2%（實際）初壓的選擇在現階段以選用25MPa比較合理。理由：(1) 進汽壓力，從25MPa提高到30MPa，效率提高僅為0.5%，好處不大。(2) 國內汽機廠已有的積木塊設計，可用于初壓25MPa。高于25MPa時，需對高壓缸修改設計。(3) 采用25MPa壓力，鍋爐水冷壁最高溫度在460以下，可采用13CrMo44等常規材料。如提高到27MPa以上

44、，即需改用7CrMoVTiB10-10等高一級材料，增大鍋爐造價。(4) 采用25MPa壓力，給水泵可與常規SC爐采用同樣規格設備。初溫的選擇在現階段，以選用600/600比較合理。理由是：(1) 汽溫從566/566提高到600/600，效率提高1.81.9%，好處大。如只提高到580/600，則效率比600/600要低0.3%，而兩者所用材料基本一致。(2) 高溫材料的發展結果，已有使用在600/600的成熟材料。所有600以下的材料，均已由ASME、DIN或MITI批準。對600鍋爐，只有末級過熱器和再熱器需用18Cr的奧氏體鋼(如TP347HFG)。汽機全部為12Cr以下的鐵素體合金鋼

45、。一次再熱或是二次再熱在現階段，以一次再熱比較合理。理由：(1) 在同級溫度參數下，采用二次再熱(如600/620/620)與一次再熱(如600/620)相比，其循環效率上升0.6%左右，而投資則增加6%10%，運行成本增加,可靠性下降。(2) 采用二次再熱，可避免汽機末級葉片處濕度過高，但如進汽溫度從566提高到600，在進汽壓力為25MPa時，采用一次再熱排汽濕度為0.9098,與亞臨界機組相當。蒸汽參數八十年代末，日本投運的二臺700MW超超臨界機組（川越電廠#1、#2），由于受當時耐熱鋼材的限制，蒸汽壓力雖由25MPa提高到31MPa，但汽溫仍維持在569/569/569，由于當時蒸汽

46、壓力和溫度不能匹配，不得不采用二次再熱以避免汽輪機排汽濕度過高，二次再熱雖是成熟的技術，但31MPa，566二次再熱與24.1MPa，566一次再熱相比機組熱效率可提高約2%（其中二次再熱可提高效率1.31.5%，壓力的提高均可提高機組效率1%），無論是汽機或鍋爐的系統大為復雜，以鍋爐來說，二次再熱的布置，一、二次再熱調溫方式和相互之間的影響和對自控設計的要求等均成為設計中的難題從而增加機組的造價，使電站的投資增加約1015%，隨著新型熱強鋼的開發和應用取得了成熟經驗（如25Cr20Ni，Super304H以及TP347HFG），日本九十年代生產的大批超超臨界機組均采用2425MPa，5936

47、10的一次再熱機組，其熱效率僅比川越的二次再熱機組低0.5%左右，降低了設備造價也簡化了系統和運行。以歐洲來說，丹麥九十年代末投運的二臺400MW超超臨界機組也采用了二次再熱580/580/580加上采用了深海水低背壓運行方式，使這二臺燃煤和燃油氣機組的效率分別達到47%和49%，是目前世界上熱效率最高的火電機組，但鑒于二次再熱設計和運行上的復雜性，其第三臺400MW超超臨界鍋爐（油/氣）也改為一次再熱，但提高了主汽壓力和再熱汽溫，采用了30.5MPa，582/600以仍能保持較高的機組效率，德國近年投標的幾臺百萬等級的燃煤超臨界機組，主汽壓力稍高均大于26MPa，均采用一次再熱，蒸汽溫度已由

48、前二臺的550/580提高到后二臺的580/600，新投運和正設計中的百萬級超超臨界機組的熱效率均可達到45%以上（改進了機組加熱系統的設計和增加鍋爐尾部煙側的換熱器等）。根據國內外汽機制造廠的分析，在超超臨界參數范圍內，主汽壓力從25MPa提高到28MPa，汽機熱效率相對提高值約為0.560.57%，若主汽溫度從580提高到600則汽機熱效率相對提高值為0.540.56%，看起來在超超臨界參數范圍內，提高壓力與提高主汽溫對汽機熱效率的改善幾乎是相同的，但根據華東電力設計院與浙江電力設計院的設計分析，由于提高主汽壓力后給水泵電耗的增加等因素，與提高主汽溫度相比，供電效率的增加甚微，28MPa，

49、580/600與25MPa，600/600相比，機組供電效率僅增加0.1%，供電煤耗基本不變，而提高主汽壓力從25MPa到28MPa，對鍋爐來說，由于所有受壓件鋼材用量和閥門費用的增加，將使鍋爐投資增加810%，對汽機來說，由于高壓缸需增加一級，主汽閥噴咀室等的壁厚有所增加，使整機成本增加69%，使整個電廠造價增加23%。同時提高主汽壓力，由于鍋爐受壓部件和汽機進汽部分壁厚的增加，機組啟動時間會有所延長。而主汽溫度從580提高到600，對鍋爐來說，鍋爐受壓件金屬總重增加較少，過熱器的蛇形管需采用Super304H（18Cr10NiNb）或25Cr20Ni級的優質奧氏體鋼（HR3C即Sus310

50、JITB），上部水冷壁或許需采用少量的T23（HCM25）的優質珠光體鋼，末級過熱器出口集箱和導管則必須采用P92（NF616），但鍋爐總的成本增加較少。汽機廠認為主汽溫度采用600與580相比，所采用的鋼材是相同的。因此目前國際上（日本、德國等）對超超臨界機組均出現了采用簡單的一次中間再熱，主汽壓力保持2425MPa水平而大幅度提高主汽溫度到600，甚至更高的水平的趨勢，以進一步提高機組的熱效率。隨著新型熱強鋼的開發研究日益成熟，歐洲已開始執行為期15年的采用更高蒸汽參數（最終予期達到37.5MPa，700/700）的先進火電廠發展規劃，將現有的超超臨界機組的熱效率4445%水平，最終提高到

51、50%的熱效率，使火力發電廠的經濟性可以與蒸汽燃氣聯合循環電廠相媲美。超超臨界機組機爐主蒸汽參數匹配 (1) 由于管道阻力增大使得管道的等焓溫降增大，而且隨著機組工作壓力的提高愈加明顯。按我國現東南沿海地區的標準煤價格以及管道價格，當主蒸汽管道的溫降（包括管道等焓溫降和散熱溫降）在45oC左右，綜合技術經濟性最佳。一般來說，管道的散熱溫降是很小的，小于0.5oC，因此管道壓降比宜選擇以之引起的等焓溫降在3.54.5 oC左右。(2) 對于主蒸汽壓力為25.030.0MPa的超超臨界的機組，隨著機組工作壓力提高，主蒸汽管道的最大壓降比應從5%逐漸降低至3%左右。例如主蒸汽壓力為31.0MPa的超

52、超臨界的機組，當主蒸汽壓降比達到4.4%的時候，若管道的壓降繼續增大，雖然管道的投資費用降低，但管道費用的降低已無法抵消因設計溫度和設計壓力的提高而引起的鍋爐給水泵功耗的增大。(3) 我國是一個產煤大國，燃煤價格相對較低。根據綜合技術經濟比較，主蒸汽管道的壓降比不宜過小。在蒸汽壓力25.030.0MPa范圍內的超超臨界機組，當蒸汽壓力小于27.5MPa，主蒸汽壓降比選擇45%最佳；當蒸汽壓力大于27.5MPa，則主蒸汽壓降比選擇34%較為合適。再熱蒸汽系統(1) 高溫再熱蒸汽管道壓降采用高壓缸排汽壓力的3%左右，低溫再熱蒸汽管道壓降為2%左右較經濟，在此壓降下高溫再熱蒸汽管道選擇2oC的溫降是

53、適合的。(2) 雖然再熱蒸汽系統的壓降對機組的熱耗影響很大，但是即使不考慮鍋爐投資的增加，僅管道費用的增加，選擇8%的再熱系統總壓降從經濟性上講不如10%的總壓降來得經濟。按10%的再熱系統總壓降來設計還是適合的。機爐蒸汽參數匹配的原則對于蒸汽參數范圍25.030.0MPa、580600oC的超超臨界機組，若蒸汽壓力小于27.5MPa，則主蒸汽管道的壓降比選擇45%、溫降選擇5 oC比較合適，在該壓降比的范圍內，主蒸汽管道的實際壓降為1.01.25MPa，對應的主蒸汽流速為55m/s左右；若蒸汽壓力較高，大于27.5MPa，則主蒸汽管道的壓降比選擇34%，對應的管道溫降仍為4 oC，此時主蒸汽

54、流速約為4550m/s之間。再熱系統壓降選擇10%的高壓缸排汽壓力還是合適的，其中高溫再熱管道選擇總壓降的30%左右最經濟。在此壓降下，高溫再熱蒸汽管道選擇2 oC溫降是可行的。在國外的機組上也有成功的先例。對USC鍋爐的技術要求預期性能(燃燒煙煤時)(1) 鍋爐效率：93.5%(2) 最低穩燃負荷：30%BMCR(3) 變負荷速度：24%/分鐘(4) NOX排放：200400mg/Nm3(5) 運行方式：變壓運行(6) 起動時間：冷態56hrs，溫態23hrs，熱態11.5hrs。(7) 空氣預熱器漏風系數：6%爐型：可以用塔式或型。型爐是傳統的，但塔式爐有以下優點：(1) 受熱面加熱均勻。型爐在爐膛出口煙氣轉彎，引起的流