MHI超超臨界鍋爐技術介紹

全球市場占有率經濟合作組織主要國家之間的市場占有率在日本電站鍋爐市場占有率三菱重工石川島播磨日立MHI超臨界鍋爐供貨記錄

到2003年11月止機組容量MW超臨界鍋爐定壓運行變壓運行總計350～499729500～699211839700～999112131000～347總計323668MHI超臨界和超超臨界燃煤鍋爐業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1、MHI垂直管圈水冷壁超臨界

與超超臨界鍋爐可靠性

1991~2000定義：可靠性=（年日歷小時數-強迫停爐小時數）/年日歷小時數可靠性三隅原町新地松浦三隅電站燃煤1000MW鍋爐主蒸汽壓力MPa25.4蒸汽溫度℃604/602蒸發量（t/h)2900

燃料煤輕油（點火及≤30%）商業運行1998三隅電站#1鍋爐特點蒸汽參數25.4MPa.g604/602℃A-PM燃燒器和MACTMRS磨煤機內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超臨界變壓鍋爐水冷壁設計（垂直與螺旋管圈水冷壁比較）

SV：超臨界垂直水冷壁

SS：超臨界螺旋管圈水冷壁垂直管圈水冷壁與螺旋管圈水冷壁比較垂直水冷壁（內螺紋管）螺旋管水冷壁（光管）超臨界滑壓運行鍋爐爐膛的發展過程首臺螺旋管圈水冷壁鍋爐MHI供貨業績（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、結構簡單2、對負荷變化、啟動與停爐的高耐久性（熱應力較小）3、易于制造與安裝4、易于維修現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The1stUnitofSpiralWWBoiler水冷壁結構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）工地安裝容易復雜對接焊口數目1/2.5基數焊縫長度1/2.5基數管屏數目1/2基數焊接件數目1/3基數安裝中的垂直水冷壁（SV）和

螺旋管圈水冷壁可靠性比較焊口對接只需單向調整焊口對接需雙向調整較復雜高可靠性（有時可靠性較低）與光管相比，內螺紋管優良的傳熱特性

質量流速1500kg/m2s內螺紋管核態沸騰偏離核態沸騰膜態沸騰核態沸騰

質量流速1500kg/m2s光管爐膛冷灰斗

燃燒器區

上爐膛區

蒸汽干度核態沸騰干固

設計內螺紋管管子壁溫℃

設計質量流速

光管偏離核態沸騰膜態沸騰由于采用內螺紋管水冷壁的管壁溫度較低SV：垂直水冷壁(內螺紋管)SS：螺旋管圈水冷壁(光管)管內質量流速低高流體水動力流動特性

正向流動

負向流動溫度偏差小（優點）大（缺點）與螺旋管圈水冷壁(SS)相比垂直水冷壁具有良好的流動穩定性流量增加流量增加摩擦靜壓摩擦靜壓增加減少增加減少水冷壁中間混合集箱二級分配器水冷壁中間混合集箱二級分配器水冷壁中間混合集箱及分配器中間混合集箱及一級分配器一級分配器二級分配器先進的裝在管內的水冷壁入口節流孔圈型式定位銷式（需維修）先進的管內式（不需維修）業績松浦#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調正時間3天3天螺栓螺母螺栓與螺母節流孔圈節流孔板垂直水冷壁爐膛出口工質溫度分布

（1000MWSV出口）

表示爐膛出口工質溫度場均勻水冷壁結渣比較容易掉落粘附在膜式鰭片上

垂直水冷壁能消除由于結渣導致的一些問題

由于爐膛水冷壁嚴重結焦導致的問題如下：1.頻繁投入水冷壁吹灰器而導致管子的磨損2.爐膛冷灰斗水冷壁由于大塊渣掉落而受損3.在鍋爐大修期內，爐膛除渣費用增加垂直管圈水冷壁

與螺旋管圈水冷壁相比的優點

—對高可靠性所作的貢獻—(1)結構簡單

—易于制造和安裝

—安裝周期較短

—熱應力較小(2)水冷壁阻力較低

—優良的流動穩定性，導致較小的溫度偏差

—降低了廠用電(3)結渣較少

—易于用吹灰器清除結渣

—不會產生局部堆渣螺旋管圈(SS)與垂直管圈(SV)水冷壁比較總結1/2SSSV注成本設備費△○垂直水冷壁易于制造安裝費△○垂直水冷壁由于安裝焊口和管屏數目較少，且管屏不傾斜，故易于安裝.運行費△○垂直水冷壁因阻力較小，給水泵電耗少維修費△○螺旋管圈水冷壁因管子與支承件間熱應力較大以及結渣較多，維修工作量較大.成本評估△◎性能鍋爐效率○○相同水冷壁出口溫度場○◎1.由于裝設節流孔圈,水冷壁出口工質溫度均勻.2.一旦出現渣塊掉落而引起管子吸收熱量的變化,垂直水冷壁由于流動穩定性較.好而能保持水冷壁出口溫度穩定.鍋爐負荷變化率○○相同鍋爐啟動時間○○相同鍋爐最低負荷○○相同水冷壁阻力△○垂直水冷壁由于阻力較小,給水泵電耗也較少性能評估○◎

符號：◎較好○好△差

螺旋管圈(SS)與垂直管圈(SV)水冷壁比較

總結2/2SSSV注水冷壁管可靠性△○垂直水冷壁較優，原因是：—支承件及焊件較少—無傾斜角度，焊接質量較好—無潛在傳熱惡化的可能水冷壁管維修△◎水冷壁管一旦爆管，垂直水冷壁由于無傾斜角度，因此檢查和維修較易MHI≥600MW容量的供貨業績1011國際投標中可接受性○○二種型式均可世界范圍內鍋爐制造商的態度○◎由于垂直管水冷壁的優良特性，歐洲大多數公司以及美國鍋爐制造商正選擇從螺旋管圈向垂直管過度總的評價○◎

符號：◎較好○好△差MHI垂直管水冷壁變壓運行超臨界鍋爐業績電站名稱MW蒸汽參數℃燃料商業投運松浦#1700538/566煤1989川越#1700566/566/566液化氣1989川越#2700566/566/566液化氣1990碧南#1700538/566煤1991新地#11000538/566煤1995原町#11000566/593煤1997三隅#11000600/600煤1998神戶制鋼#1700538/566煤2002舞鶴#1900595/595煤2003廣野#5600600/600煤2004N電站600600/600煤2009已投運超超臨界變壓鍋爐機組功率蒸汽參數燃料商業投運川越#1、#2700MW31.0MPax566/566/566℃液化氣1989/1990敦賀#1500MW24.1MPax566/566℃煤1991原町#11000MW24.5MPax566/593℃煤1997三隅#11000MW24.5MPax600/600℃煤1998敦賀#2700MW24.1MPax593/593℃煤2000苓北#2700MW24.1MPax593/593℃煤2001舞鶴#1900MW24.5MPax595/595℃煤2003廣野#5600MW24.5MPax600/600℃煤2004PM燃燒器介紹PM燃燒器

是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，其主要特點：

1自身的著火能力強

2能有效抑制NOX排放

3能保證較高的燃燒效率

低NOxPM燃燒器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/粉比常規火焰低NOx(PM)火焰煤粉分離器煤粉管道布置圖PM燃燒器供貨業績

到2002年止

燃料PM燃燒器總計新裝改造煤91697油593594氣141731總計16458222爐內脫硝MACT技術（MitubishiAdvancedCombustionTechnology）——MHI先進的燃燒技術——LowNOxPrinciple-1-NOx還原燃焼完結高溫還原燃焼発熱AAOFABurnerl=0.85l～1.0(O2～0.3%)l=1.15(O2=2.8%)＜高溫＞NOxFuelN+O2NH3,HCN還原氧化氧化NOxCOH2ON2CO2l＞1氧化三菱重工MACT燃燒技術LowNOxPrinciple-2-ConventionalBurnerLowNOxBurner（高溫還原）WithoutDiffuserWithDiffuserPMBurnerWithDiffuserBlackSkirt(NO-Recirculation)(WithRecirculation)WeakConc.

MHI公司PM燃燒器和MACT業績三隅#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墻式切向燃燒燃煤鍋爐序號電站名稱機組容量商業投運燃料注1東京電力Sodegura#41000MW7.1979氣反向雙切園2東京電力廣野#31000MW7.1989氣/油反向雙切園3沙特阿拉伯Qurayyah#1～５600MW1989氣/油單切園4川越#1700MW7.1989氣單切園5川越#2700MW7.1990氣單切園6碧南#1700MW10.1991煤單切園7臺灣石化公司FP-1#1-3600MW5.1998煤單切園8新地#21000MW7.1995煤反向雙切園9原町#11000MW7.1997煤反向雙切園10三隅#11000MW7.1998煤反向雙切園11臺灣石化公司UP-1#A，B600MW3.1999煤單切園12中國后石CP#1-4600MW7.1999煤單切園13沙特阿拉伯Chazlan#1-5600MW2001氣/油單切園14舞鶴#1900MW4.2003煤反向雙切園墻式反向雙切圓燃燒超臨界燃煤爐業績序號電站名稱容量商業投運燃料注1碧南#1700MW10月1991煤反向雙切園2新地#21000MW7月1995煤反向雙切園3原町#11000MW7月1997煤反向雙切園4三隅#11000MW7月1998煤反向雙切園5舞鶴#1900MW4月2003煤反向雙切園1000MW超超臨界鍋爐新材料的應用高熱強鋼發展史工廠試驗實爐試驗實際應用高熱強鋼使用范圍實例蒸汽溫度過熱器、再熱器538566600625650700主汽管道過熱器管熱再熱管道再熱器管：純鐵體：奧氏體受熱面管子鋼材過熱器再熱器省煤器水冷壁4級3級2級1級2級1級25CrSA213TP310HCbN√√√18CrCodeCase2328√√√SA213TP347H√9Cr2.25CrSA213T91SA213T22√√√1CrSA213T12√√√碳鋼SA192SA210√煙氣腐蝕試驗數據蒸汽氧化試驗數據95010001050110011501200T92／E911／T122鋼與T91鋼及TP304H和TP347H奧氏體鋼的許用應力比較新材料的應用末級過熱器出口集箱及管接頭采用P122/T122材料；主汽管道采用P122材料；以上兩種材料的焊接工藝及檢驗方法由三菱公司提供，并對我公司員工進行培訓。許用應力以及高溫強度的提高，可以使得受壓元件的壁厚減薄，不僅節約了金屬，更因為它們具有較高的導熱率和較低的熱膨脹系數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壁所產生的氧化膜的組成成分和層厚比較均勻，不容易剝落，其抗剝離性能優于奧氏體鋼。這樣便減小了在管子內壁發生應力腐蝕或晶間腐蝕的可能性。1000MW超超臨界鍋爐

啟動系統介紹大氣擴容式啟動系統帶疏水熱交換器的啟動系統帶循環泵的啟動系統三種內置式啟動系統的優缺點種類擴容器式循環泵式熱交換器式優點系統簡單投資少；運行操作方便；容易實現自動控制：維修工作量少。系統簡單；工質和熱量回收效果好：對除氧器設計無要求，適合于兩班制和周日停機運行方式。系統簡單；運行操作方便；容易實現自動控制；工質和熱量回收效果好；維修工作量少。缺點運行經濟性差；要求除氧器安全閥容量增大；不適合于兩班制和周日停機運行方式。投資大；運行操作復雜；轉動部件的運行和維護要求高；循環泵的控制要求高。

投資大；金屬耗量大；要求除氧器安全閥容量增大。通過對幾種啟動系統的優缺點比較，我公司在華能玉環1000MW機組鍋爐上選用帶循環泵的啟動系統三菱公司典型的啟動系統啟動過程簡圖

玉環1000MW超超臨界鍋爐

方案介紹玉環1000MW超超臨界鍋爐技術參數（一）爐型：MHI垂直水冷壁變壓運行輻射式超超臨界直流爐（MO-SVRR）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： 27.56MPa.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）玉環1000MW超超臨界鍋爐結構參數（一）爐膛寬×深 32.084m×15.67m鍋爐高度（從水冷壁下集箱到頂棚管） 66.6m后豎井深度 12.177m總深度（從前水冷壁到后包墻） 33.847m水冷壁下集箱標高 6.3m過熱器頂棚標高 73.9m大板梁下沿標高 81m最外排柱中心線間縱向跨距 53.8m最外排柱中心線間橫向跨距 69.6m上層燃燒器中心線到屏底高度 22.364m下層燃燒器中心線到冷灰斗拐點高度 6.941m玉環1000MW超超臨界鍋爐技術參數（二）爐膛容積熱負荷

82.7MW/m3爐膛截面熱負荷 4.55KW/m2爐膛出口煙溫 990℃屏底煙溫 1300℃一次風溫（空予器進口） 29℃（BRL）二次風溫（空予器進口） 23℃（BRL）排煙溫度（修正前/修正后） 128/124℃（BMCR）爐膛出口過剩空氣系數 1.15（BMCR）鍋爐保證效率 93.65%（BRL）煤耗量 364T/H（BMCR）鍋爐縱剖圖鍋爐水平圖玉環燃燒器設計參數燃燒及制粉系統燃燒系統選用6臺RP1163中速磨直吹制粉系統八角切向擺動燃燒器風箱結構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有三層油槍用于鍋爐點火及低負荷穩燃合理的一、二次風動力參數保證煤粉的充分燃燒八角切向燃燒的特點1、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。2、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。3、對煤種適應性強。4、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。5、解決了鍋爐爐膛出口左右煙溫偏差問題燃燒器布置方案燃燒器性能參數一次風率 21.9%一次風速 25m/s一次風溫 75℃二次風率 63.1%二次風速 56m/s二次風溫 321℃OFA風率 10%AA風率 20%AA風速 60m/sAA風中心距上排燃燒器中心距離 7206mm燃燒器輔助風設計參數設計參數 運行參數AA 40%（TotalAir） 25%(TotalAir)OFA 10%（TotalAir） 10%(TotalAir)主燃燒區 80%（TotalAir） 80%(TotalAir)切圓直徑 1640mm玉環1000MW鍋爐受熱面材料受熱面管子鋼材過熱器再熱器省煤器水冷壁4級3級2級1級2級1級25CrSA213TP310HCbN√√√18CrCodeCase2328√√√SA213TP347H√9Cr2.25CrSA213T91SA213T22√√√1CrSA213T12√√√碳鋼SA192SA210√玉環1000MW超超臨界鍋爐結構參數單位水平低過立式低過 分隔屏屏過末過管子規格(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節距(橫向/縱向)mm/Mm132/90267/1102670/63.5534/60.3333.8/58.1材質SA-213T12SA-213T12SA-213TP347HSA213T22SA213TP310HCbNCodeCase2328SA213T91SA213TP310HCbNCodeCase2328SA213T91并聯管數根5240=120010120=120015412=7201358=7541694=1504玉環1000MW超超臨界鍋爐結構參數玉環1000MW鍋爐集箱

及管道材料過熱器出口集箱及管道由P91改為P122過熱器出口集箱管接頭由T91改為T122再熱器出口集箱及管道為P91玉環1000MW超超臨界鍋爐

啟動系統項目單位原町電廠1號機組三隅電廠1號機組玉環電廠1號機組主汽流量t/h297029002953主汽壓力Mpa25.425.427.46主汽溫度℃569604605再熱汽流量t/h2522.12379.82446再熱汽壓力Mpa4.64.55.94再熱汽溫度℃593602603冷凝器供貨廠家TOSHIBAMHISIEMENS冷凝器中管子數量186801821233972冷凝器中管子規格mm34.93×0.5×2251034.93×0.5×2251034.93×0.5×22510冷卻水量M3/h145800142050107100三個同等容量的電廠冷凝器的參數比較華能玉環鍋爐啟動系統鍋爐啟動系統各管道流量示意圖BoilerInitialWaterFlowFlowRate(t/h)WDCValveInletWDCValveOutletQ0Q1Q2Q3Q4Q5Q6QsQPress:P1(MPa(a))Enthalpy:h(kj/kg)Press:P2(MPa(a))Sat.WaterEnthalpyhw(kj/kg)Sat.StmEnthalpyhs(kj/kg)FlashVeryHot700.7700.750800197.6197.60633.16.39965.92.08917.72798.02.6Hot700.7700.750800197.6197.60633.13.46816.81.68868.82793.00.0Warm700.7700.750800197.6197.60633.11.04560.20.34581.12730.60.0Cold700.7700.750800197.6197.60633.10.57373.00.34581.12730.60.0SwellingduringBoilerIgnitionFlowRate(t/h)WDCValveInletWDCValveOutletQ0Q1Q2Q3Q4Q5Q6QsQPress:P1(MPa(a))Enthalpy:h(kj/kg)Press:P2(MPa(a))Sat.WaterEnthalpyhw(kj/kg)Sat.StmEnthalpyhs(kj/kg)FlashVeryHot700.7700.7100800247.61133.6886633.16.211126.22.17927.42798.910.7Hot700.7700.7100800247.61281.61034633.13.26951.71.67867.52793.04.4Wa