1、目前主要國內制造廠 1000MWB 超臨界鍋爐設備及特點鍋爐專業超超臨界機組技術資料匯編鍋爐專業第五章 目前主要國內制造廠1000M施超臨界鍋爐設備及特點 概述我國電力工業以煤為主要燃料，以煤為主的 發電格局在今后相當長的時期內不會改變。超臨 界機組在國際上已經是商業化成熟的發電技術， 對于超臨界機組，一般可以分為兩個層次，一個 是常規超臨界機組 (Conventional Supercritical),其中主汽壓力一般為 240bar左右，主汽和再熱蒸汽溫度為540 560 C ,另一個 是高效超臨界機組(High Efficiency Supercritical Cycle ),通常也稱為

2、超超臨界機 組(Ultra Supercritical )或者高參數超臨界機 組(Advanced Supercritical )，其中主汽壓力為 280300bar,主汽和再熱蒸汽溫度為580600 Co目前我國超超臨界鍋爐的主要設計生產廠家241鍋爐專業超超臨界機組技術資料匯編鍋爐專業主要有：哈爾濱鍋爐廠（簡稱 HBC,其技術支持 方為日本三菱重工業株式會社（MHI）;東方鍋爐 廠（簡稱DBC,其技術支持方為日本巴布科克- 日立公司（BHK;上海鍋爐廠（簡稱SBWL的技 術支持方為美國阿爾斯通公司（API）。哈爾濱鍋爐廠選定三菱重工株式會社（MHD 作為技術支持方。MHI是全球著名的發電設

3、備和 重型機械制造公司之一，在開發超臨界和超超臨 界技術方面走在世界的前列，到目前為止已投運 的容量大于500MW勺超臨界和超超臨界鍋爐已達 60臺，其中采用螺旋管圈水冷壁的變壓運行超臨 界鍋爐為21臺，采用新型的垂直管圈水冷壁的變 壓超臨界鍋爐和超超臨界鍋爐已投運 12臺。采用 內螺紋管垂直管圈、變壓運行的超超臨界鍋爐在 技術上代表了當前高效超臨界鍋爐的最新水平。至ij 2003年，MHI已生產了 68臺超臨界鍋爐和超242超超臨界機組技術資料匯編鍋爐專業超臨界鍋爐，其中500MM上的車吊爐為59臺，而 1000MW勺超臨界和超超11缶界鍋爐共有 7臺；如以 運行方式分類，則32臺為定壓運行

4、，36臺為變 壓運行；如從蒸汽參數上看，超超臨界鍋爐共有9臺，其中2臺為31MPa 566/566/566 C二次再 熱，其余均為一次再熱，蒸汽壓力為24.124.5MPa,蒸汽溫度為 566/593 , 593/593 直至 600/600 C。MHI是目前世界上生產超臨界和超超 臨界鍋爐最多和最大的火力發電設備制造商。哈 鍋是國家大型電站鍋爐的科研與開發基地，高度 重視新產品的開發工作，哈鍋與國內高等院校及 研究所合作完成了多項超臨界鍋爐關鍵技術的開 發研究，并完成了黑龍江省雙鴨山垂直管圈變壓 運行超臨界鍋爐方案，為完成好玉環項目打下了 堅實的基礎。東方鍋爐和巴布科克-日立共同合作，全面進

5、243鍋爐專業超超臨界機組技術資料匯編鍋爐專業行產品的技術設計、制造技術等方面的工作，各 項工作都在有序的進行之中。BHK公司在超臨界 本生直流鍋爐方面具有世界一流的技術和良好的 業績。BHK自60年代起就在研究超臨界直流爐的 技術，對于發展大容量高參數鍋爐，BHK在十分重視煤粉燃燒技術、煙氣脫硫、脫硝技術開發的 同時，還十分重視耐熱新鋼種的研制與使用。到 現在已銷售約13臺500MV以下的亞臨界壓力本 生爐和21臺600MW1以上容量的超臨界壓力本生 型直流鍋爐，自90年代以來600M般以上容量的 13臺超臨界壓力鍋爐全部都是按變壓運行帶中間 負荷調峰、低污染排放設計的本生直流爐，其中 燃煤

6、爐12臺。BHK勺超臨界本生直流爐上以下特 點：a高的可靠性、制造精良、利用率高b性能優異244超超臨界機組技術資料匯編鍋爐專業參數高，效率高環保措施好c降低成本，大模塊化組合率東鍋擁有雄厚的技術實力和完善的質保體系，取得了美國ASM豉權證書和S、Ik U2三枚 鋼印，國家核安全局頒發的民用核承壓設備制造 許可證，A級鍋爐生產許可證和三類容器設計制 造許可證，并通過了 GB/T19001-ISO9001質量體 系認證。東方鍋爐具有現代化的生產裝備，現已 配置、引進了生產超臨界本生型直流鍋爐的專用 設備，并具備開發、設計、研制、生產單機容量 為600M怖爐的能力。上海鍋爐廠引進 ALSTOM P

7、ower Inc.,USA的 超臨界技術。ALSTO做司是世界著名的發電設備 供貨商之一。在全球已安裝的發電設備中，采用 ALSTO嫡爐技術的市場份額高達40%。245鍋爐專業超超臨界機組技術資料匯編鍋爐專業ALSTOMt接提供的設備幾乎占20%總裝機容量 為650,000MWe其中鍋爐設備超過 400,000MWe 煤粉鍋爐超過 270,000MWe ALSTOIPower., Inc. 在超臨界技術領域始終處于領先地位，全球范圍 內提供的超臨界鍋爐超過60,000MW其技術受讓 方（包括日本三菱）運用ALSTOMJ技術提供的超 臨界鍋爐超過40,000MWALSTOMJ超臨界技術先 進、可

8、靠，使電廠的運行效率更高，運行成本更 低，同時也更能滿足環保要求鍋也曾做過多種技 術引進方案，但從技術的連續性和技術的先進性 兩方面考慮，最終還是決定引進ALSTOM PowerInc.,USA的超臨界技術。1上海鍋爐廠（SBWL 1000MWK超臨界鍋爐主要特點 1.1 鍋爐的主要特點鍋爐結構特點246鍋爐專業超超臨界機組技術資料匯編鍋爐專業鍋爐采用“刀 型布置、單爐膛、API低NOx 切圓燃燒技術（LNTF,雙火球切圓燃燒方式，爐 膛采用內螺紋管垂直上升膜式水冷壁、循環泵啟 動系統、一次中間再熱、調溫方式除煤/水比外， 還采用燃燒器擺動及噴水方式。無煙氣分配擋板 調溫。鍋爐采用平衡通風、露

9、天布置、固態排渣、 全鋼構架、全懸吊結構。上鍋鍋爐總體簡圖設計煤種247項目單 位設計煤校核 煤產地一神華大同固定碳FC%47.0048.83工業揮發份VM%36.4932.95分析灰份A%12.0016.77水份W%14.0010.40碳C%61.4558.33元素氫hT%3.613.42分析氧O%7.89.70氮N%0.710.68應用硫sy%0.430.63基低位發熱 量LHVMJ/kg23.4222.12灰成SiO2%35.0949.90分AI2Q%16.4134.7及灰FeQ%12.476.36熔CaO%22.562.27點MgO%1.340.62超超臨界機組技術資料匯編鍋爐專業24

10、8項目單 位設計煤校核 煤KO%0.300.78NaO%0.270.20SO%6.901.51超超臨界機組技術資料匯編鍋爐專業1.1.3鍋爐設計參數參數單 位過熱蒸汽再熱蒸汽蒸汽流量t/h29552443蒸汽壓力bar28061.3設計壓力bar(g)29775蒸汽溫度c605603給水溫度c297再熱進口溫 度367壓力降bar36.62.0噴水率%60249參數單位數值鍋爐效率（BRL工況；設計煤種；按ASME PTC 4;按 LCV）%93.7煙氣升做溫度（修正）125過量風%20參考溫度C25爐膛容積熱負荷kW/m370.5橫截面熱負荷MW/m4.97燃燒器區域熱負荷MW/m：2.1超

11、超臨界機組技術資料匯編鍋爐專業內螺紋管垂直水冷壁特點采用改進型的內螺紋垂直水冷壁。爐膛內螺 紋管垂直水冷壁由冷灰斗上1m處開始至爐頂棚, 中間無混合集箱（壓降低），水冷壁的節流孔圈裝 在水冷壁進口球型容器中，負責將總流量按不同 墻的熱負荷分布，進行分配；裝在進口集箱中的 節流圈負責對每面墻中的每組管子按爐膛橫向熱250鍋爐專業超超臨界機組技術資料匯編鍋爐專業負荷分布曲線進行流量分配：IDE.f OParEREENTIJEES2.44-7RIF1HTL以附5ylHJWNL.FR TUBES sMixiiH rua-jQ14 *1 2Ei i-h-b ffRCWT叢唉昨（Mg垂直水冷暨循環系統 S

12、MOC-TI T.BbJG32 ：IDE.f OParEREENTIJEES2.44-7RIF1HTL以附5ylHJWNL.FR TUBES sMixiiH rua-jQ14 *1 2Ei i-h-b ffRCWT叢唉昨（Mg垂直水冷暨循環系統 SMOC-TI T.BbJG32 mm 0D內螺女管FPOnWULFhLb-H ： I29 mm O.D.內螺紋評MCOTMlLiaNGFRTiMTHISSLWATMALL UV3U困叱徜弟LLRIFLED昌!B娘/RIF. FT Tl nG垂直水冷壁和內螺紋管251超超臨界機組技術資料匯編鍋爐專業爐解麻33外|，咖18 鉀 ! 34 弗 超超臨界機組

13、技術資料匯編鍋爐專業爐解麻33外|，咖18 鉀 ! 34 弗 ITE772尊響33festit拿強聲數=拿強聲數=:入后培管效=773培懿=213引廣網0 總計=2236上鍋-阿爾斯通1000MWZ火球切圓燃燒垂直水冷壁初步方案過熱器與再熱器系統過熱器由頂棚、包墻、分隔屏、屏式過熱器 和末級過熱器組成，無低溫過熱器。再熱器分為 低溫再熱器和高溫再熱器兩級。在低溫再熱器入 口設有事故噴水減溫器，再熱汽溫主要用擺動式 燃燒器調節。252鍋爐專業超超臨界機組技術資料匯編鍋爐專業燃燒系統燃燒器設計特點煤粉燃燒器為切向燃燒，主風箱設有 6層強 化著火煤粉噴嘴，在其四周布置有燃料風（周界 風），每相鄰兩層

14、煤粉噴嘴之間布置1層輔助風噴 嘴，其中包括上下兩只偏置的CFS （ConcentricFiring System）同心切圓噴嘴。在主風箱上部設 有兩層 CCOFA Closed-Coupled OFA ）緊湊燃盡 風噴嘴，在主風箱下部設有一層 UFA （Underfire Air ）火下風噴嘴。在主風箱上部布置有5層（SOFA 分離燃盡風）噴嘴，以降低NO排放量。采用CFS同心切圓燃燒噴嘴有的特點a在各種負荷工況下熱分布均勻b爐膛煙溫低c燃燒完全d爐膛出口溫度可控e 生成NOxit少253鍋爐專業超超臨界機組技術資料匯編鍋爐專業CFS同心切圓噴嘴CFS同心切圓噴嘴1.4.3 1.4.3 采用S

15、OFA然盡風噴嘴的特點a可調的偏轉角度b可調的節距SOF砌離燃盡鳳噴嘴254SOF砌離燃盡鳳噴嘴254鍋爐專業超超臨界機組技術資料匯編鍋爐專業1.4.4 上鍋一阿爾斯通公司設計的 1000MWU圓 燃燒鍋爐的優點a爐膛熱負荷及吸熱均勻-不會產生極端 峰值煙溫b采用擺動燃燒器調節再熱蒸汽溫度c可用偏轉風燃燒系統防止水冷壁結焦，改 善清潔度增加爐膛下部吸熱一降低結焦風險d反切燃燼風和分離燃燼風降低爐膛熱負 荷峰值和煙溫峰值-降低結焦風險e反切燃燼風和分離燃燼風降低旋流強度， 增加燃料噴射強度，減少水冷壁附近的煤/灰粒子 降低煙溫偏差和結焦風險f分離燃燼風噴射角度可調-降低煙溫偏差和未燃燼碳損失g

16、反切燃燼風和分離燃燼風控制 NOx1.3924.52水份W%15.557.206.00哈氏可磨 系數HGIHGI55.0065.00灰成 分及 灰熔 點SiO2%30.5755.9347.24AI2Q%13.1127.4538.97FeQ%16.243.995.76CaO%23.544.172.13MgO%1.011.440.41K2O%0.781.540.34NaO%0.920.320.17變形溫度11c11501190軟化溫度t 2c119015001450熔化溫度t 312301500超超臨界機組技術資料匯編鍋爐專業258鍋爐專業超超臨界機組技術資料匯編鍋爐專業鍋爐設計參數鍋爐設計參數如

17、下： 蒸汽流量主蒸汽流量：2980 t /h (BMCR)2887 t /h (BRL)再熱汽流量：2424 t /h (BMCR) 2339 t /h( BRL) 蒸汽壓力過熱器出口： 26.15 MPa.g (BMCR)再熱器入口： 5.11 MPa.g (BMCR)再熱器出口： 4.85 MPa.g (BMCR) 蒸汽溫度過熱器出口： 605 (BMCR)再熱器入口： 353 (BMCR)再熱器出口： 603 (BMCR)給水溫度：302 (BMCR)鍋爐熱力參數如下：爐膛容積熱負荷83.0 MW /帚259鍋爐專業超超臨界機組技術資料匯編鍋爐專業爐膛截面熱負荷4.60 kW /M爐膛出

18、口煙溫980C屏底煙溫 1290 C鍋爐保證效率93.66% （BRL）鍋爐幾何參數如下：爐 膛 寬 X 深232.084 X 15.67 m 2鍋爐高度（從水冷壁下集箱到頂棚管）66.4 m后 豎 井 深 度12.177 m總深度（從前水冷壁到后包墻）33.937 m水冷壁下集箱標高6.3m最外排柱中心線間縱向跨距 70.9 m最外排柱中心線間橫向跨距 69.0 m260鍋爐專業超超臨界機組技術資料匯編鍋爐專業上層燃燒器中心線到屏底高度 22.364 m下層燃燒器中心線到冷灰斗拐點高度 6.950 m內螺紋管垂直水冷壁特點爐膛內螺紋管布置于冷灰斗以上垂直管段至 折焰角端。在上下爐膛之間加裝水

19、冷壁中間混合 集箱。將在水冷壁下集箱內設小直徑節流孔圈的 設計，改為在小直徑的下聯箱外面較粗的水冷壁 入口管段上，裝焊直徑較大節流孔圈的設計。采 用控制各回路的工質流量的方法控制各回路管子 的吸熱和溫度偏差。膜式水冷壁采用SA-213 T12四頭內螺紋管焊 成，與螺旋管圈相比，垂直型水冷壁的主要優點 為：a結構簡單、便于安裝。b不需用復雜的張力板結構，啟動或負荷變 化時熱應力較小。c較好的正向流動特性，在各種工況下保證261鍋爐專業超超臨界機組技術資料匯編鍋爐專業水動力的穩定性。d阻力較小，比螺旋管圈水冷壁少 1/3。e不易結渣。在傳統的一次上升垂直水冷壁的基礎上，本 工程中又加裝了帶有二級分

20、配器的水冷壁中間集 箱，以降低水冷壁出口沿爐膛周界的工質溫度偏 差，根據MHI的經驗，加裝了帶有二級混合器的 水冷壁中間集箱后，水冷壁出口溫度偏差可減少 1/3以上。超超臨界垂直管圈水冷壁與螺旋管圈水冷壁 比較，具有正向流動特性，因此鍋爐水冷壁管中 的流量分配與其吸熱量是匹配的，使水冷壁管的 壁溫更加均勻。另一項重大改進是將水冷壁入口的控制流量 的節流孔圈由傳統的裝在水冷壁下集箱內改為裝 在水冷壁集箱的出口管接頭上，以便于在運行和 調試過程中更換節流孔圈，同時由于增加了裝節 流孔圈的管段直徑，因此也提高了流量調節的幅 度。262鍋爐專業超超臨界機組技術資料匯編鍋爐專業內螺紋管的采用又進一步提高

21、了水冷壁的可 靠性，由于滑壓運行的超超臨界鍋爐的運行中要 經歷啟動階段的再循環模式、亞臨界和近臨界的 直流運行和超臨界直流三個階段，內螺紋管的采 用有利于防止亞臨界低干度區發生 DNB膜態?騰） 和控制近臨界高干度區發生 DRO干涸）時壁溫上 升的幅度，此外還可以采用較低的質量流速以達 到降低水冷壁阻力目的。對于垂直管圈水冷壁的設計一般按相鄰兩管 出口溫差130 c來計算30年使用壽命，但在水冷 壁入口節流孔圈經過調試后，水冷壁出口相鄰兩 管的出口溫度保證控制在 30c以內，因此水冷壁 的運行是安全的。263263鍋爐專業超超臨界機組技術資料匯編鍋爐專業中間混合集箱及一級分配器6柝Plato9

22、a睥圍中若南原町1 三隅安戶前廠16柝Plato9a睥圍中若南原町1 三隅安戶前廠1定位吊式 （先選的管內丈 f不震雄修）調正時間檜制爐（1S8WI投運） 新地吧爐典景X OrifiMPiaaf .幾.入口節流孔圈過熱器與再熱器系統過熱器系統采用四級布置，以降低每級過熱 器始增，沿蒸汽流程依次為水平與立式低溫過熱 器、分隔屏過熱器、屏式過熱器和末級過熱器。 過熱器系統共有三級噴水減溫，每級左右兩點噴 水量為過熱蒸汽流量的 7%。再熱器分為低溫再 熱器和高溫再熱器，兩級再熱器之間設計有事故 用緊急噴水減溫器。主要用煙氣擋板調節再熱汽 溫。264鍋爐專業超超臨界機組技術資料匯編鍋爐專業燃燒系統燃燒

23、系統介紹哈鍋1000MW1超臨界鍋爐采用了 MHI的PM 型燃燒器和MACT然燒系統，風粉混合物通過入口 分離器分成濃淡二股，分別通過濃相和淡相二只 噴嘴進入爐膛，濃相煤粉濃度高，所需著火熱量 少，利于著火和穩燃；由淡相補充后期所需的空 氣，利于煤粉的燃盡，同時濃淡燃燒均偏離了 NOx 生成量高的化學當量燃燒區，大大降低了NOx生成量，與傳統的切向燃燒器相比，NOx生成量可顯著降低。PM然燒器由于將每層煤粉噴嘴分開成 上下二組，增加了燃燒器區域高度，降低了燃燒 器區域壁面熱負荷，有利于防止高熱負荷區結焦。MACT燃燒系統，就是在PM主燃燒器上方一 定高度增設二層 AA風（附加風）噴嘴達到分級燃

24、 燒目的，這樣整個爐膛沿高度分成三個燃燒區域， 即下部為主燃燒區，中部為還原區，上部為燃盡 區，這種MAC你級燃燒系統可使NOx生成量減少 25%。265鍋爐專業超超臨界機組技術資料匯編鍋爐專業根據三菱公司現己運行機組經驗，采用三菱 公司特有的MACT燃燒技術燃用神華煤，煙氣中 NO海F放含量實測值約為270290mg/ N吊,滿足 我國環保標準。哈鍋1000MW倜爐每爐配6臺中速磨煤機， BMCR口 BRL時投運5臺，一臺備用。鍋爐不投油最低穩燃負荷為 30% BMCR鍋爐 點火和助燃采用輕柴油，油燃燒器的總輸入熱量 按30%BMCR油槍采用機械霧化式。加I266加I266鍋爐專業超超臨界機

25、組技術資料匯編鍋爐專業燃燒器設計方案燃燒系統設計的主要特點a將整個爐膛作為兩個打燃燒器組織燃燒， 因此對每只燃燒器的風量、粉量的控制簡單。b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。c對煤種適應性強。d由于爐膛內氣流旋轉強烈，與煤粉顆粒混 合好，而且延長了煤粉顆粒在爐內流動路程。e解決了鍋爐爐膛出口左右煙溫偏差問題。2.4.3燃燒器性能參數項目參數風率()風速(m/s)風溫(C)一次風21.92575二次風63.156321OFA10AA2060備注AA風中心距上排燃燒器中心距離267項目參數為 7206mm超超臨界機組技術資料匯編鍋爐專業PM燃燒器的特點PM燃燒器是三

26、菱（MHI）公司開發的產品, 該燃燒器技術成熟，有定型的設計標準，可根據 煤質和環保要求，選取煤粉濃度。適用于煙煤、 貧煤，主要特點為：自身的著火力強、能有效抑 制NO排放、能保證較高的燃燒技術。PM然燒器制粉系統900MW 1000MW均配置六臺中速磨直吹式制 粉系統。每臺磨帶一層燃燒器，每根一次風管道268鍋爐專業超超臨界機組技術資料匯編鍋爐專業裝有一分為二的煤粉分配器，供至兩只燃燒器3東方鍋爐廠（DBC 1000M幡超臨界鍋爐主要特點鍋爐的主要特點鍋爐結構特點鍋爐采用單爐膛“刀”型布置、平衡通風、前后墻對沖燃燒方式，低Nox旋流式HT-NR3煤粉 燃燒器，尾部為雙煙道，再熱汽溫采用煙氣擋

27、板 調節，露天布置，固態排渣，全鋼構架，全懸吊 結構。269269鍋爐專業超超臨界機組技術資料匯編鍋爐專業東鍋鍋爐總體簡圖鍋爐主要參數帶內螺紋管的螺旋管圈水冷壁爐膛水冷壁分為上、下兩部分，下部水冷壁 采用全焊接的螺旋上升膜式管屏，螺旋管圈水平 傾角為25.7 ,螺旋水冷壁為內螺紋管，上部水 冷壁采用全焊接的垂直上升膜式管屏。螺旋管圈 與上部垂直水冷壁的過渡方式，采用中間混合集 箱。過熱器與再熱器系統由四級組成，頂棚及包墻管、水平對流低溫 過熱器、屏式過熱器、末級過熱器，無分隔屏過 熱器。過熱汽溫調節采用兩級噴水減溫，減溫水 量為8%-BMCR再熱器由位于尾部煙道的水平對 流低溫再熱器及末級過熱器后的高溫再熱