超临界直流炉.

TS超临界直流锅炉主讲人：TS21概述1.1名词定义1.2超临界直流炉的特点2超临界直流锅炉的典型结构2.1蒸发受热面2.2启动系统2.3燃烧系统本课件主要内容TS3本课件主要内容3超临界直流炉的运行特性3.1启动前的水冲洗阶段3.2点火、升温、升压阶段3.3干、湿态转换4超临界直流炉的运行调节4.1蒸汽压力的控制与调节4.2蒸汽温度的控制与调节4.3锅炉燃烧调整TS41.1名词定义临界点、超临界、直流炉的定义临界点：水在加热过程中存在一个状态点。（1）低于临界点压力，从低温下的水加热到过热蒸汽的过程中要经过汽化过程，即经过水和水蒸汽共存的状态；（2）如果压力在临界压力或临界压力以上时，水在加热的过程中就没有汽水共存状态而直接从水转变为蒸汽。临界点的主要影响参数是压力，水的临界点压力为22.115MPa,对应的温度374.15℃。ST饱和水线饱和汽线临界点水的临界点TS51.1名词定义超临界：当流体的压力和温度超过一定的值（临界点）时，流体会处于一种介乎于液态和气态的中间态，称为超临界态。对锅炉来说,主蒸汽压力超过（大于）临界点压力（22.12MPa)的工况直流锅炉：锅炉中水或水蒸气在加热管道中的流动是依靠水泵的作用，而且与自然循环锅炉和强制循环锅炉不同的是直流锅炉没有汽包，水在一次经过加热管道后就变成了饱和蒸汽或过热蒸汽，故称之为直流锅炉结论：•超临界锅炉－－从压力上分类•直流锅炉－－从有无汽包分类•超临界锅炉一定是直流锅炉•直流锅炉不一定是超临界锅炉，可以是亚临界或以下压力锅炉．直流炉可以适用于任何压力，但如果压力太低，则不如自然循环锅炉，所以一般应用在P≥16MPa的锅炉上。当然超（超）临界参数锅炉必须采用直流型式TS61.2超临界直流炉的特点超临界直流炉的主要特点热效率高，节约燃料朗肯循环热效率随主蒸汽压力、温度的升高而提高，超临界压力机组比亚临界机组热效率提高2—3%，而超超临界机组的热效率比常规超临界机组的高4％左右。在超超临界机组参数范围的条件下主蒸汽压力提高1MPa，机组的热耗率就可下降0.13％～0.15%;主蒸汽温度每提高10℃，机组的热耗率就可下降0.25％～0.3O％；再热蒸汽温度每提高10℃，机组的热耗率就可下降0.15％～0.20％；在一定的范围内，如果增加再热次数，采用二次再热，则其热耗率可较采用一次再热的机组下降正1.4％～1.6％。TS71.2超临界直流炉的特点电厂名称容量MW供电煤耗g/kWh发电煤耗g/kWh厂用电率%华能南京电厂300324.5309.84.53华能营口电厂320337.2320.74.90华能伊敏电厂500329.53l1.25.55国华盘山电厂500331.O3l1.16.0石洞口电厂600308.2297.13.6绥中电厂800329.23l2.94.93TS81.2超临界直流炉的特点污染排放低，保护环境低NOx排放低CO2排放取消汽包，能快速启停与自然循环锅炉相比，直流炉从冷态启动到满负荷运行，变负荷速度可提高一倍左右。水泵压头高水冷壁的流动阻力全部要靠给水泵来克服，这部分阻力约占全部阻力的25％～30％。所需的给水泵压头高，既提高了制造成本，又增加了运行耗电量。金属耗量少锅炉本体金属消耗量最少，锅炉重量轻。一台300MW自然循环锅炉的金属重量约为5500t～7200t，相同等级的直流炉的金属重量仅有4500t～5680t，一台直流锅炉大约可节省金属2000t。加上省去了汽包的制造工艺，使锅炉制造成本降低TS91.2超临界直流炉的特点需要专门的启动系统直流锅炉启动时约有30％额定流量的工质经过水冷壁并被加热，为了回收启动过程的工质和热量并保证低负荷运行时水冷壁管内有足够的重量流速，直流锅炉需要设置专门的启动系统，而且需要设置过热器的高压旁路系统和再热器的低压旁路系统。加上直流锅炉的参数比较高，需要的金属材料档次相应要提高，其总成本不低于自然循环锅炉。需要汽水分离器系统中的汽水分离器在低负荷时起汽水分离作用并维持一定的水位，在高负荷时切换为纯直流运行，汽水分离器作为通流承压部件。需要较高的质量流速为了达到较高的质量流速，必须采用小管径水冷壁。这样，不但提高了传热能力而且节省了金属，减轻了炉墙重量，同时减小了锅炉的热惯性。TS101.2超临界直流炉的特点热惯性小水冷壁的金属储热量和工质储热量最小，即热惯性最小，使快速启停的能力进一步提高，适用机组调峰的要求。但热惯性小也会带来问题，它使水冷壁对热偏差的敏感性增强。当煤质变化或炉内火焰偏斜时，各管屏的热偏差增大，由此引起各管屏出口工质参数产生较大偏差，进而导致工质流动不稳定或管子超温。流动阻力大为保证足够的冷却能力和防止低负荷下发生水动力多值性以及脉动，水冷壁管内工质的重量流速在MCR负荷时提高到2000㎏/（㎡·s）以上。加上管径减小的影响，使直流锅炉的流动阻力显著提高。600MW以上的直流锅炉的流动阻力一般为5.4MPa～6.0MPa。TS111.2超临界直流炉的特点汽温调节汽温调节的主要方式是调节燃料量与给水量之比，辅助手段是喷水减温或烟气侧调节。由于没有固定的汽水分界面，随着给水流量和燃料量的变化，受热面的省煤段、蒸发段和过热段长度发生变化，汽温随着发生变化，汽温调节比较困难。容易发生水动力不稳定低负荷运行时，给水流量和压力降低，受热面入口的工质欠焓增大，容易发生水动力不稳定。由于给水流量降低，水冷壁流量分配不均匀性增大；压力降低，汽水比容变化增大；工质欠焓增大，会使蒸发段和省煤段的阻力比值发生变化。水冷壁可灵活布置水冷壁可灵活布置，可采用螺旋管圈或垂直管屏水冷壁。采用螺旋管圈水冷壁有利于实现变压运行。TS121.2超临界直流炉的特点热偏差影响大超临界压力直流锅炉水冷壁管内工质温度随吸热量而变，即管壁温度随吸热量而变。因此，热偏差对水冷壁管壁温度的影响作用显著增大。存在传热恶化的可能变压运行的超临界参数直流炉，在亚临界压力范围和超临界压力范围内工作时，都存在工质的热膨胀现象。在亚临界压力范围内可能出现膜态沸腾；在超临界压力范围内可能出现类膜态沸腾。TS131.2超临界直流炉的特点各大锅炉厂设计思路及依据上海锅炉厂有限公司600MW超临界锅炉→引进ALSTOM美国公司超临界锅炉技术。东方锅炉厂有限公司600MW超临界锅炉→引进日立巴威公司超临界锅炉技术哈尔滨锅炉厂有限公司600MW超临界锅炉→引进三井巴布科克公司超临界锅炉技术。哈尔滨锅炉厂有限公司1000MW超临界锅炉→引进三菱公司超临界锅炉技术。北京巴威锅炉厂有限公司600MW超临界锅炉→引进美国巴威公司超临界锅炉技术。TS142超临界直流锅炉的典型结构锅炉典型结构大型超临界煤粉锅炉的整体布置主要采用Π型布置和塔式布置，也有T型布置方式。П型布置是传统普遍采用的方式，烟气由炉膛经水平烟道进入尾部烟道，在尾部烟道通过各受热面后排出。其主要优点是锅炉高度较低，尾部烟道烟气向下流动有自生吹灰作用，各受热面易于布置成逆流形式，对传热有利等。TS152超临界直流锅炉的典型结构启动分离器→顶棚过热器→包墙过热器→低温过热器→一级减温→屏式过热器→二级减温→高温过热器①省煤器①去高压缸去中压缸来自高加来自高压缸⑦⑤④⑨⑧⑥③②炉膛③低过④屏过⑤末过⑥低再⑦高再⑧分离器⑨贮水罐过热器一级减温再热器事故减温过热器二级减温②水平烟道侧包后竖井前包后竖井侧包后竖井中隔后竖井后包水平烟道侧包启动分离器启动分离器低过屏过高过至高压缸一级减温一级减温二级减温器二级减温器顶棚过热器低再高再至中压缸事故减温器事故减温器低温再热器→再热器事故喷水减温→高温再热器TS162.1蒸发受热面早期直流锅炉蒸发受热面的形式:本生型:蒸发受热面型式为多次垂直上升管屏苏尔寿型:蒸发受热面型式为多行程迂回管屏拉姆辛型:蒸发受热面型式为水平围绕管屏现代直流锅炉蒸发受热面的主要型式垂直+内螺纹管垂直+螺旋光管.垂直+螺旋内螺纹管TS172.1蒸发受热面水冷壁的构造对于超临界变压运行锅炉，螺旋管圈水冷壁是首先应用于超临界变压运行锅炉的水冷壁型式。炉膛水冷壁采用螺旋管圈＋垂直管圈方式【即下部炉膛的水冷壁采用螺旋管圈，上部炉膛的水冷壁为垂直】，保证质量流速符合要求。水冷壁采用全焊接的膜式水冷壁水冷壁采用一次中间混合联箱来实现螺旋管至垂直水冷壁管的过渡TS182.1蒸发受热面螺旋管圈水冷壁炉管现有两种型式，一种是光管，另一种是内螺纹管。后者是为了强化传热、防止传热恶化。可使水冷壁运行更安全，更可靠。但是，内螺纹管水冷壁的成本将增加10％一15％。采用螺旋管水冷壁具有如下的优点：1）蒸发受热面采用螺旋管圈时，管子数目可按设计要求而选取，不受炉膛大小的影响，可选取较粗管径以增加水冷壁的刚度；2）螺旋管圈热偏差小，工质流速高，水动力特性比较稳定，不易出现膜态沸腾，又可防止产生偏高的金属壁温；3）无中间混合联箱，不会产生汽水混合物不均匀分配的问题；4）可采用光管，不必有制造工艺较复杂的内螺纹管，而可实现锅炉的变压运行和带中间负荷的要求。TS192.1蒸发受热面（5）不需在水冷壁入口处和水冷壁下集箱进水管上装设节流圈以调节流量；6）螺旋形管圈对燃料的适应范围比较大，可燃用挥发分低、灰分高的煤；7）能变压运行，快速启停，能适应电网负荷的频繁变化，调频性能好。螺旋管圈虽有以上优点，但它的结构与制造工艺复杂，故制造与安装比较困难，所需工期较长。TS20自由选择管子尺寸和数量：布置与选择管径灵活，易于获得足够的质量流速螺旋管圈水冷壁所需管子根数和管径，可通过改变管子水平倾斜角度来调整，使之获得合理的设计值，以确保锅炉安全运行与水冷壁自身的刚性。管子根数大大减少，而且这种减少水冷壁管子根数的办法不加大管子之间的节距，使管子和肋片的金属壁温在任何工况下都安全。2.1蒸发受热面TS212.1蒸发受热面TS222.1蒸发受热面内螺纹螺旋管圈水冷壁:管间吸热偏差小，适应变压运行燃烧器燃烧器燃烧器燃烧器水冷壁出口介质温度垂直管布置水冷壁螺旋上升式水冷壁热负荷前墙侧墙后墙侧墙前墙侧墙后墙侧墙流向流向螺旋管在盘旋上升的过程中，每根管子都经过炉膛下部高热负荷区域的整个周界，途经宽度方向不同热负荷分布的区域。因此，螺旋管的每个管子，以整个长度而言，热偏差很小TS232.1蒸发受热面TS242.1蒸发受热面螺旋管圈+内螺纹管漩涡效果重力作用管子内表面充满了液体TS252.1蒸发受热面内螺纹垂直水冷壁优点：水冷壁阻力较小，可降低给水泵耗电量，其水冷壁的总阻力仅为螺旋管圈的一半左右。与光管相比，内螺纹管的传热特性较好。安装焊缝少，减少了安装工作量和焊口可能泄漏机率，同时缩短了安装工期。水冷壁本身支吊，且支承结构和刚性梁结构简单，热应力小，可采用传统的支吊型式。维护和检修较易，检查和更换管子较方便。比螺旋管圈结渣轻。缺点：水冷壁管径较细，内螺纹管相对于光管来说价格较高，一般高出10％～15％。需装设节流孔圈，增加了水冷壁和下集箱结构的复杂性，节流圈的加工精度要求高，调节较为复杂。机组容量会受垂直管屏管径的限制，对容量较小机组，其炉膛周界相对较大，无法保证质量流速。TS262.2启动系统启动系统作用建立启动压力和启动流量回收工质和热量实现锅炉各受热面之间和锅炉与汽轮机之间工质状态的配合。主要设备（1）炉水循环泵（2）启动分离器（3）分离器储水罐（4）疏水扩容器TS272.2启动系统HWL-2VALVE,V-157F-31CF-39V-150NWLVALVE,V-149DEAERATORHWL-1VALVE,V-154V-147V-143TOCONDENSATERECEIVINGTANKTOHPHEATERSF-31BF-30F-31AF-32S-1FLASHTANKWARM-UPLINETODSHMULTI-HOLEORIFICETOATMOSPHEREF-9,20,29F-35启动分离器省煤器LP水冷壁IP末级