超临界锅炉与亚临界锅炉的比较.doc

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1、超临界锅炉与亚临界锅炉的比较一、600MW超临界/亚临界机组热耗比较以16.7Mpa，538/538亚临界参数为基准1.压力为24.1Mpa，538/538热耗值下降约2.0%2.压力为24.1Mpa，538/566热耗值下降约2.3%3.压力为24.1Mpa，566/566热耗值下降约2.9%4.压力为24.1Mpa，538/538/538热耗值下降约4.0%5.压力为31.0Mpa，538/538热耗值下降约3.0%6.压力为31.0Mpa，538/538/538热耗值下降约4.8%7.压力为31.0Mpa，538/566/566热耗值下降约5.8% 二、超临界锅炉设计特点超临界燃煤直流锅

2、炉,可适用于各种变压工况运行，具有较高的锅炉效率和可靠性。其技术特点如下：1良好的变压、备用和再启动性能锅炉下部炉膛水冷壁及灰斗采用螺旋管圈，在各种负荷下均有足够的冷却能力，并能有效地补偿沿炉膛周界上的热偏差，水动力特性稳定；四只启动分离器，壁厚均匀，温度变化时热应力小，适合于滑压运行，提高了机组的效率，延长了汽机的寿命。2燃烧稳定、温度场均匀的新型切圆燃烧系统新型切圆燃烧燃烧方式能保证沿炉膛水平方向均匀的热负荷分配。这种燃烧方式燃烧器布置在四面墙上，火焰喷射方向与墙垂直，燃烧器出口射流两侧具有较大的空间,补气条件好，有利于高温烟气回流，炉膛充满度高，热流分配均匀，减少水冷壁附近烟气流扰动的影

3、响，着火稳定，燃烧器效率高，炉膛出口烟温均匀。同时气流刚性好不易受到水冷壁的影响造成贴墙,从而有利于防止水冷壁结焦的产生。此种燃烧方式除保持切圆燃烧方式的所有优点之外，与传统的角式布置的燃烧器相比，具有火焰行程短，火焰两侧补气条件好等优点。3高可靠性的运行性能哈锅拥有丰富的变压运行直流锅炉设计、制造经验，已经有五十多台哈锅制造生产的超临界锅炉在运行，同时在燃烧理论研究和实际应用上进行了大量工作，并对已投运的机组积累了大量的调试和研究数据。本工程的炉型结合多台具有良好运行业绩锅炉的成熟设计和制造经验，机组的可用率和可靠性高，能满足用户的各种技术要求。4过热器、再热器受热面材料选取留有大的裕度为了

4、降低超临界锅炉因过热器和再热器出口汽温的提高所导致的高温段管子烟气侧高温腐蚀和管内高温氧化，采用大量的高档次奥氏体钢管。三、超临界锅炉总体设计1.超临界锅炉的总体设计，与亚临界汽包炉相比，主要区别在于炉膛水冷壁系统和锅炉启动系统。当然，超临界锅炉汽压汽温比较高，因此在蒸发吸热与过热吸热的比例方面也有所不同，理论上需要更多的过热器、再热器受热面，因此在水冷壁上部（上辐射），作为辐射过热器；2.超临界锅炉的炉膛设计，与亚临界汽包炉没有什么区别，主要取决于燃料特性和燃烧方法。锅炉总体的热平衡计算和效率计算也没有什么区别。 四、超临界锅炉汽水系统设计 1.水冷壁系统从水冷壁中的质量流速可以看出：汽包炉

5、的重量流速较低，例如自然循环MCR工况时约11001200kg/m2.s，控制循环锅炉MCR时约9501050kg/m2.s，超临界直流锅炉MCR达2808 kg/m2.s（石洞口600MW机组），对于CC+锅炉在各种负荷下水冷壁都有循环泵打循环，质量流速都能保证，所以水冷壁很安全。而自然循环的质量流速依靠自然循环压头而生成，因此低负荷时质量流速很低，变负荷时，质量流速也随之升高。超临界直流炉水冷壁内的质量流速几乎与锅炉负荷成正比（循环倍率为1），但为保证启动时最低流量一般有一最小质量流速，保证起动及低负荷时水冷壁安全运行。例如600MW，最低质量流速=850 kg/m2.s。 2.过热器、再

6、热器系统过热器系统超临界锅炉压力、温度提高后，会使管壁厚度增加，这使锅炉受压件重量增加，并使金属蓄热过大不利于快速启停和调峰。另一方面，超临界锅炉蒸汽比容大大低于亚临界蒸汽，这样便可采用较小口径管子，达到降低壁厚，减少重量的目的。从传热学和应力分析角度来看，也不希望采用壁厚较大的管子作受热面，特别是在热负荷较高或温度变化较频繁的区域。因此，超临界锅炉一般都采用较小口径的管子。再热器系统与常规亚临界锅炉设计相同。五、超临界锅炉的炉膛和燃烧器布置超临界锅炉的炉膛设计与亚临界锅炉一样，都是取决于燃料特性和燃烧方式。但是由于直流炉具有无固定的汽水分界点这一特性，炉膛的设计（容积或高度）可以比汽包炉更为

7、自由，例如对于低灰融点的煤，炉膛需要大一些，直流炉就没有什么限制，而汽包炉则担心过多的蒸发受热面会影响出口汽温偏低，因而要采取减少省煤器或设置壁式过热器、壁式再热器等措施来平衡辐射和对流吸热之比，这样会使设计复杂，受热面增加，有时还会影响锅炉效率（当省煤器太少时，有可能使排烟温度升高，锅炉效率下降）。虽然直流炉对炉膛的设计比较自由，但另一方面，则要求对炉膛的热力计算更为准确，这是因为炉膛吸热量（或炉膛出口烟温）的大小，不但与出口汽温有关，还与水冷壁的温度工况直接有关，例如水冷壁的出口介质温度，混合联箱处的温度，以及各种工况下的水冷壁壁温都与炉膛吸热量的准确性有关。当炉膛出口烟温存在较大偏差时，

8、往往会使水冷壁的安全运行带来困难，有时还要调整对流辐射受热面的吸热比例。通常，在省煤器或过热器（例如高温过热器）受热面布置时，留有增减受热面的余地，如果炉膛吸热量太多，就减少省煤器、过热器吸热量太少，就增加省煤器和过热器。燃烧器的布置也同样是根据燃料特性和燃烧方式而定的。但是对于超临界直流锅炉，总体上希望燃烧器的布置要拉开一些，适当减小燃烧器区域壁面热负荷，并进一步防止过大的热负荷分布偏差，从而减小水冷壁的热偏差。在燃烧器具体设计时，还要与水冷壁设计配合，使水冷壁设计更为合理。 六、锅炉启动系统设计直流锅炉在启动时，需要投入启动系统，以便将汽水分离，保证过热器入口只通入饱和蒸汽。直流锅炉启动系

9、统分内置式系统和外置式系统二大类型，目前大多采用内置式启动系统。在内置式系统中，启动分离器的位置，通常设置在水冷壁的出口，从汽水流程来讲，类似于汽包炉汽包的位置。分离器的出口参数在锅炉总体设计时需要加以明确，在锅炉运行时，利用该点汽温作为中间点温度来调节煤水比，使锅炉出口汽温稳定。在锅炉最低直流运行负荷时，分离器出口参数在微过热60100KJ/kg左右，而在超临界满负荷工况，该点温度在420至430左右（对于25MPa的超临界机组）。七、超临界锅炉材料选择序号名 称管子规格材 料1省煤器管组(低过侧)44.5x7.0SA-210C2省煤器管组(低再侧)44.5x7.0SA-210C3省煤器悬吊

10、管51x13.515CrMoG4螺旋水冷壁管38x7.315CrMoG5垂直水冷壁管31.8x6.2 15CrMoG6后水冷壁吊挂管63.5x14.15CrMoG7折焰角管44.5x7 15CrMoG8水平烟道底部管44.5x7 15CrMoG9水平烟道侧墙管44.5x7 15CrMoG10水平烟道对流管束44.5x7 15CrMoG11炉膛和水平烟道顶棚管63.5x10 15CrMoG12尾部烟道顶棚管44.5x7 15CrMoG13尾部烟道后墙管44.5x7 15CrMoG14尾部烟道前墙排管57x9 15CrMoG15尾部烟道前墙管57x9 15CrMoG16尾部烟道侧墙管63.5x10

11、 15CrMoG17尾部烟道中间隔墙排管63.5x13 15CrMoG18尾部烟道中间隔墙管63.5x13 15CrMoG19水平低温过热器51x912Cr1MoVG20立式低温过热器51x9.512Cr1MoVG21屏式过热器中间管段/出口管段外15根管38x7.5SA-213TP347H22屏式过热器入口管段38x6.5SA-213 T9123屏式过热器中间管段/出口管段外13根管38x7.5 SA-213 T9124屏式过热器入口间隔管38x5.6 SA-213 T9125末级过热器入口管段44.5x8.5 SA-213 T9126屏式过热器出口间隔管38x6.6 SA-213 TP34

12、7H27末级过热器出口管段44.5x8.5 SA-213 TP347H28低温再热器入口管组63.5x4.5 SA-210C29低温再热器中间管组63.5x4.5 SA-210C30低温再热器出口垂直管组57x4.5 15CrMoG31低温再热器出口管组57x4.5 15CrMoG32高温再热器入口管段57x4.5 12Cr1MoVG33高温再热器中间管段51x4.5 SA-213 T9134高温再热器出口管段(后4根)51x4.5 SA-213TP347H35高温再热器出口管段(前6根)51x4.5 SA-213TP347H36分离器出口管324x55SA-335P1237分离器出口管至顶棚

13、入口集箱连接管219x35SA-335P1238至中间隔墙入口集箱连接管219x35SA-335P1239一过至屏过连接管559x85SA-335P1240屏过入口集箱连接管168x30SA-335P1241屏过出口集箱连接管168x30SA-335P9142屏过出口连接管559x80SA-335P9143末过入口集箱连接管168x25SA-335P9144末过出口集箱连接管219x40SA-335P9145高再出口集箱连接管219x18SA-335P9146至过渡集箱连接管273x50SA-106C47至下降管的连接管406x55SA-106C48省煤器出口导管559x75SA-106C49

14、省煤器出口导管406x55SA-106C50循环泵过冷管114x20SA-106C51至水冷壁入口集箱连接管114x20SA-106C52至水平烟道侧墙入口集箱连接管168x30SA-335P1253折焰角及水平烟道的连接管114x22SA-335P1254水冷壁出口集箱引出管168x35SA-335P1255至折焰角的下降管汇集管559x85SA-335P1256至折焰角入口集箱连接管114x22SA-335P1257水平烟道侧墙出口集箱引出管168x30SA-335P1258对流管束出口集箱引出管168x30SA-335P1259分离器出水管324x50SA-335P1260贮水箱溢流管(

15、总)324x50SA-335P1261循环泵最小流量管168x30SA-335P1262循环泵吸入管457x50WB36八、超临界锅炉对水质要求1、锅炉给水质量标准a、给水溶解氧含量、联氨浓度和pH值标准处理方式pH值（25）us/cm溶解氧gl联氨gl有铜系统无铜系统挥发处理8.89.39.09.671050 加氧处理a8.59.08.09.030150a:根据实际运行结果不定期抽查b、锅炉给水质量标准项目电导率（25）us/cm二氧化硅gl铁gl铜gl钠glTOCagl氯离子agl挥发处理加氧处理标准值0.20.151510352005期望值0.150.1105122a:根据实际运行结果不

16、定期抽查2、凝结水质量标准挥发处理时，凝结水处理装置前凝结水溶解氧浓度应小于30gl。项目电导率（25）us/cm二氧化硅gl铁gl铜gl钠gl氯离子agl挥发处理加氧处理标准值0.150.12105233期望值0.100.1053111a:根据实际运行结果不定期抽查3、蒸汽质量标准项目电导率（25）us/cm二氧化硅gl铁gl铜gl钠gl标准值0.20151035期望值0.15105124、补给水质量标准项目电导率（25）us/cm二氧化硅gl标准值0.2020期望值0.1510九、超临界锅炉对自控要求超临界锅炉与亚临界汽包锅炉在自动控制方面有所不同，其实质是直流锅炉与汽包锅炉之间的差别。1

17、、汽包锅炉：给水量、燃料量、汽温控制等相对独立，给水水位；燃料产汽量、汽压；喷水汽温 2、直流锅炉中，由于没有汽包，蒸发与过热受热面之间没有固定的分界线，当给水量或燃料量变化时都会引起蒸发量、汽温和汽压的同步变化，相互有牵制，关系密切；随着超临界机组蒸汽压力的升高，直流锅炉中间点汽温（通常取启动分离器出口汽温）和过热器出口汽温控制点的温度变动惯性增加（亦即比热增加），时间常数和延迟时间相应增大，在燃料或给水量扰动时，超临界锅炉的蒸汽温度变化具有更大惯性。在超临界机组起动和低负荷运行期间，必须投入启动旁路系统，因此也增加了锅炉启动系统对控制的要求。 超临界锅炉更难于控制，情况更复杂了一些。在规定的运行工况下，必须维持某些比例常数，而在变工况下必须使这些比例按一定规律变化，而在启动和低负荷时，要求更大幅度地改变这些比例，以得到宽范围领域的自动控制，通常这些比例是：给水流量/蒸汽流量；热量输入/给水流量；喷水流量/给水流量；过热器吸热/再热器吸热。超临界机组与相同容量的亚临界汽包炉相比，自动化系统的规模，即所需的自动控制和仪表装置大致相同，但超临界锅炉更为复杂一些，要求自控设计人员与锅炉设计人员配合，了解直流锅炉运行特点，运用更先进的控制理论和更完美的控制策略。