目前主要国内制造厂1000MW超超临界锅炉设备及特点

超超临界机组技术资料汇编锅炉专业241第五章目前主要国内制造厂1000MW超超临界锅炉设备及特点概述我国电力工业以煤为主要燃料，以煤为主的发电格局在今后相当长的时期内不会改变。超临界机组在国际上已经是商业化成熟的发电技术，对于超临界机组，一般可以分为两个层次，一个是常规超临界机组（ConventionalSupercritical）,其中主汽压力一般为240bar左右，主汽和再热蒸汽温度为540－560℃，另一个是高效超临界机组（HighEfficiencySupercriticalCycle）,通常也称为超超临界机组（UltraSupercritical）或者高参数超临界机组（AdvancedSupercritical）,其中主汽压力为280～300bar，主汽和再热蒸汽温度为580～600℃。目前我国超超临界锅炉的主要设计生产厂家主要有：哈尔滨锅炉厂（简称HBC），其技术支持方为日本三菱重工业株式会社（MHI）；东方锅炉厂（简称DBC），其技术支持方为日本巴布科克-日立公司（BHK）；上海锅炉厂（简称SBWL）的技术支持方为美国阿尔斯通公司（API）。哈尔滨锅炉厂选定三菱重工株式会社（MHI）作为技术支持方。MHI是全球著名的发电设备和重型机械制造公司之一，在开发超临界和超超临界技术方面走在世界的前列，到目前为止已投运的容量大于500MW的超临界和超超临界锅炉已达60台，其中采用螺旋管圈水冷壁的变压运行超临界锅炉为21台，采用新型的垂直管圈水冷壁的变压超临界锅炉和超超临界锅炉已投运12台。采用内螺纹管垂直管圈、变压运行的超超临界锅炉在技术上代表了当前高效超临界锅炉的最新水平。到2003年，MHI已生产了68台超临界锅炉和超超临界锅炉，其中500MW以上的锅炉为59台，而1000MW的超临界和超超临界锅炉共有7台；如以运行方式分类，则32台为定压运行，36台为变压运行；如从蒸汽参数上看，超超临界锅炉共有9台，其中2台为31MPa，566/566/566℃二次再热，其余均为一次再热，蒸汽压力为24.1～24.5MPa，蒸汽温度为566/593，593/593直至600/600℃。MHI是目前世界上生产超临界和超超临界锅炉最多和最大的火力发电设备制造商。哈锅是国家大型电站锅炉的科研与开发基地，高度重视新产品的开发工作，哈锅与国内高等院校及研究所合作完成了多项超临界锅炉关键技术的开发研究，并完成了黑龙江省双鸭山垂直管圈变压运行超临界锅炉方案，为完成好玉环项目打下了坚实的基础。东方锅炉和巴布科克-日立共同合作，全面进行产品的技术设计、制造技术等方面的工作，各项工作都在有序的进行之中。BHK公司在超临界本生直流锅炉方面具有世界一流的技术和良好的业绩。BHK自60年代起就在研究超临界直流炉的技术，对于发展大容量高参数锅炉，BHK超超临界机组技术资料汇编锅炉专业242在十分重视煤粉燃烧技术、烟气脱硫、脱硝技术开发的同时，还十分重视耐热新钢种的研制与使用。到现在已销售约13台500MW及以下的亚临界压力本生炉和21台600MW及以上容量的超临界压力本生型直流锅炉，自90年代以来600MW及以上容量的13台超临界压力锅炉全部都是按变压运行带中间负荷调峰、低污染排放设计的本生直流炉，其中燃煤炉12台。BHK的超临界本生直流炉上以下特点：a高的可靠性、制造精良、利用率高b性能优异①参数高，效率高②环保措施好c降低成本，大模块化组合率东锅拥有雄厚的技术实力和完善的质保体系，取得了美国ASME授权证书和S、U、U2三枚钢印，国家核安全局颁发的民用核承压设备制造许可证，A级锅炉生产许可证和三类容器设计制造许可证，并通过了GB/T19001-ISO9001质量体系认证。东方锅炉具有现代化的生产装备，现已配置、引进了生产超临界本生型直流锅炉的专用设备，并具备开发、设计、研制、生产单机容量为600MW锅炉的能力。上海锅炉厂引进ALSTOMPowerInc.,USA的超临界技术。ALSTOM公司是世界著名的发电设备供货商之一。在全球已安装的发电设备中，采用ALSTOM锅炉技术的市场份额高达40%以上。ALSTOM直接提供的设备几乎占20%，总装机容量为650,000MWe，其中锅炉设备超过400,000MWe，煤粉锅炉超过270,000MWe。ALSTOMPower.,Inc.在超临界技术领域始终处于领先地位，全球范围内提供的超临界锅炉超过60,000MW，其技术受让方（包括日本三菱）运用ALSTOM的技术提供的超临界锅炉超过40,000MW。ALSTOM的超临界技术先进、可靠，使电厂的运行效率更高，运行成本更低，同时也更能满足环保要求锅也曾做过多种技术引进方案，但从技术的连续性和技术的先进性两方面考虑，最终还是决定引进ALSTOMPowerInc.,USA的超临界技术。1上海锅炉厂（SBWL）1000MW超超临界锅炉主要特点1.1锅炉的主要特点1.1.1锅炉结构特点锅炉采用“Л”型布置、单炉膛、API低NOx切圆燃烧技术（LNTF），双火球切圆燃烧方式，炉膛采用内螺纹管垂直上升膜式水冷壁、循环泵启动系统、一次中间再热、调温方式除超超临界机组技术资料汇编锅炉专业243煤/水比外，还采用燃烧器摆动及喷水方式。无烟气分配挡板调温。锅炉采用平衡通风、露天布置、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构。上锅锅炉总体简图1.1.2设计煤种项目单位设计煤校核煤产地－神华大同工业分析固定碳FC%47.0048.83挥发份VM%36.4932.95灰份AY%12.0016.77水份WY%14.0010.40元素分析应用基碳CY%61.4558.33氢HY%3.613.42氧OY%7.89.70氮NY%0.710.68硫SY%0.430.63低位发热量LHVMJ/kg23.4222.12灰成分及灰熔SiO2％35.0949.90Al2O3％16.4134.7超超临界机组技术资料汇编锅炉专业244项目单位设计煤校核煤点Fe2O3％12.476.36CaO％22.562.27MgO％1.340.62K2O％0.300.78Na2O％0.270.20SO3％6.901.511.1.3锅炉设计参数参数单位过热蒸汽再热蒸汽蒸汽流量t/h29552443蒸汽压力bar28061.3设计压力bar(g)29775蒸汽温度℃605603给水温度℃297再热进口温度℃367压力降bar36.62.0喷水率%60参数单位数值锅炉效率(BRL工况;设计煤种;按ASMEPTC4;按LCV)%93.7烟气排放温度(修正)℃125过量风%20参考温度℃25炉膛容积热负荷kW/m³70.5横截面热负荷MW/m²4.97燃烧器区域热负荷MW/m²1.11.2内螺纹管垂直水冷壁特点采用改进型的内螺纹垂直水冷壁。炉膛内螺纹管垂直水冷壁由冷灰斗上1m处开始至炉顶棚，中间无混合集箱（压降低），水冷壁的节流孔圈装在水冷壁进口球型容器中，负责将总流量按不同墙的热负荷分布，进行分配；装在进口集箱中的节流圈负责对每面墙中的每组管子超超临界机组技术资料汇编锅炉专业245按炉膛横向热负荷分布曲线进行流量分配。垂直水冷壁和内螺纹管超超临界机组技术资料汇编锅炉专业246上锅－阿尔斯通1000MW双火球切圆燃烧垂直水冷壁初步方案1.3过热器与再热器系统过热器由顶棚、包墙、分隔屏、屏式过热器和末级过热器组成，无低温过热器。再热器分为低温再热器和高温再热器两级。在低温再热器入口设有事故喷水减温器，再热汽温主要用摆动式燃烧器调节。1.4燃烧系统1.4.1燃烧器设计特点煤粉燃烧器为切向燃烧，主风箱设有6层强化着火煤粉喷嘴，在其四周布置有燃料风（周界风），每相邻两层煤粉喷嘴之间布置1层辅助风喷嘴，其中包括上下两只偏置的CFS（ConcentricFiringSystem）同心切圆喷嘴。在主风箱上部设有两层CCOFA（Closed-CoupledOFA）紧凑燃尽风喷嘴，在主风箱下部设有一层UFA（UnderfireAir）火下风喷嘴。在主风箱上部布置有5层（SOFA分离燃尽风）喷嘴，以降低NOX排放量。1.4.2采用CFS同心切圆燃烧喷嘴有的特点a在各种负荷工况下热分布均匀b炉膛烟温低c燃烧完全d炉膛出口温度可控e生成NOx最少超超临界机组技术资料汇编锅炉专业247CFS同心切圆喷嘴1.4.3采用SOFA燃尽风喷嘴的特点a可调的偏转角度b可调的节距SOFA分离燃尽凤喷嘴1.4.4上锅－阿尔斯通公司设计的1000MW切圆燃烧锅炉的优点a炉膛热负荷及吸热均匀-不会产生极端峰值烟温超超临界机组技术资料汇编锅炉专业248b采用摆动燃烧器调节再热蒸汽温度c可用偏转风燃烧系统防止水冷壁结焦，改善清洁度增加炉膛下部吸热－降低结焦风险d反切燃烬风和分离燃烬风降低炉膛热负荷峰值和烟温峰值-降低结焦风险e反切燃烬风和分离燃烬风降低旋流强度，增加燃料喷射强度，减少水冷壁附近的煤/灰粒子－降低烟温偏差和结焦风险f分离燃烬风喷射角度可调–降低烟温偏差和未燃烬碳损失g反切燃烬风和分离燃烬风控制NOx350mg/Nm31.5制粉系统900MW、1000MW均为中速磨直吹式制粉系统，每台磨带一层燃烧器。900MW配置6台中速磨，1000MW配置7台中速磨。2哈尔滨锅炉厂（HBC）1000MW超超临界锅炉主要特点2.1锅炉的主要特点2.1.1锅炉结构特点哈锅1000MW超超临界锅炉采用“Л”型布置、MHI反向双切圆燃烧方式（单炉膛双火球），PM（PollutionMinimum）主燃烧器和MACT（MitsubishiAdvancedCombustionTechnology）型低NOx分级送风燃烧系统，它具有炉内烟气温度场和热负荷分配较为均匀、单只燃烧器热功率较小的优点，避免了≥1000MW大型燃煤锅炉采用单切圆燃烧时炉膛尺寸上的限制。双切圆燃烧炉膛相当于二个尺寸较小的单切园炉膛的组合，对保证直流燃烧器的火焰穿透能力和改进燃烧组织均是有利的。炉膛采用内螺纹管垂直上升膜式水冷壁、循环泵启动系统、一次中间再热、调温方式除煤/水比外，还采用烟气调节挡板、燃烧器摆动、喷水等方式。锅炉采用平衡通风、露天布置、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构。超超临界机组技术资料汇编锅炉专业249哈锅锅炉总体简图2.1.2设计煤种项目单位设计煤校核煤产地－神华兖州同忻挥发份VM%26.5027.33元素分析应用基碳CY%61.757.9256.32氢HY%3.673.683.68氧OY%8.568.097.75氮NY%1.121.170.93硫SY%0.670.550.8灰份AY%8.8021.3924.52水份WY%15.557.206.00哈氏可磨系数HGIHGI55.0065.00灰成分及灰熔点SiO2％30.5755.9347.24Al2O3％13.1127.4538.97Fe2O3％16.243.995.76CaO％23.544.172.13MgO％1.011.440.41超超临界机组技术资料汇编锅炉专业250项目单位设计煤校核煤K2O％0.781.540.34Na2O％0.920.320.17变形温度t1℃11501190软化温度t2℃119015001450熔化温度t3℃123015002.1.3锅炉设计参数锅炉设计参数如下：蒸汽流量主蒸汽流量：2980t／h(BMCR)2887t／h(BRL)再热汽流量：2424t／h(BMCR)2339t／h(BRL)蒸汽压力过热器出口：26.15MPa.g(BMCR)再热器入口：5.11MPa.g(BMCR)再热器出口：4.85MPa.g(BMCR)蒸汽温度过热器出口：605℃(BMCR)再热器入口：353℃(BMCR)再热器出口：603℃(BMCR)给水温度：302℃(BMCR)锅炉热力参数如下：炉膛容积热负荷83.0MW／m3炉膛截面热负荷4.60kW／m2炉膛出口烟温980℃屏底烟温1290℃超超临界机组技术资料汇编锅炉专业251锅炉保证效率93.66％(BRL)锅炉几何参数如下：炉膛宽×深32.084×15.67m2锅炉高度(从水冷