1、向與會的各位領(lǐng)導(dǎo)和專家致敬！ 1000MW超超臨界鍋爐技術(shù),上海電氣上海鍋爐廠有限公司 2007年5月18日,主要介紹內(nèi)容,SBWL1000MW超超臨界鍋爐技術(shù)來源； Alstom 公司超臨界鍋爐技術(shù)特征及業(yè)績； 1000MW等級超超臨界直流鍋爐方案簡介； 塔式布置 雙煙道布置,SBWL1000MW超超臨界鍋爐技術(shù)來源,2003年從Alstom Power,USA公司轉(zhuǎn)讓了600MW超臨界/9001000MW超超臨界鍋爐技術(shù) 2004年從Alstom Power Boiler GmbH 公司轉(zhuǎn)讓了800MW1000MW 超超臨界塔式鍋爐技術(shù),ALSTOM公司超超臨界鍋爐技術(shù)特征及業(yè)績,引進(jìn)AP

2、BG超超臨界鍋爐技術(shù)特征,容量：800MW1000MW 壓力：25.4MPa30.0MPa 溫度：540605oC/569615oC 爐型： 塔式爐 燃燒方式：四角切圓燃燒（單爐膛單切圓） 水冷壁形式：螺旋管 啟動系統(tǒng)：簡單疏水系統(tǒng)、帶再循環(huán)泵、熱交換器,引進(jìn)APUSA超超臨界鍋爐技術(shù)特征,容量：800MW1000MW 壓力：25.4MPa30.0MPa 溫度：540605oC/569615oC 爐型： 型爐 燃燒方式：四角切圓燃燒（單爐膛單切圓，雙切圓） 水冷壁形式：垂直管、螺旋管 啟動系統(tǒng)：簡單疏水系統(tǒng)、帶再循環(huán)泵、熱交換器,外高橋2 x 900 MW,主蒸汽 279bar (設(shè)計壓力)

3、542C 774.4kg/s (2,788 t/h) 再熱蒸汽 69bar (設(shè)計壓力) 568C 687.6kg/s (2,475 t/h) 給水 273C 煤種 煙煤,外高橋三期2 x 1,000 MW,縱切面,主蒸汽 297bar (設(shè)計壓力) 605C 820.8kg/s (2,955 t/h) 再熱蒸汽 70bar (設(shè)計壓力) 603C 678.6kg/s (2,443 t/h) 給水 297C 煤種 煙煤,主蒸汽參數(shù) 275bar (設(shè)計壓力) 560C 1,080t/h 再熱蒸汽溫度 560C 燃料 煙煤,I/S Vestkraft - Denmark Vestkraft PS

4、 - Unit 3 - 400 MW,塔式爐典型業(yè)績,韓國Yonghung電廠超臨界滑壓2x800MW,單機(jī)功率: 800MW 最大連續(xù)處理: 5,324,168 lb/hr (671kg/s) 過熱出口壓力: 3627 psig (250 bar) 過熱出口溫度: 1056F (569C) 再熱出口溫度: 1056F (569C) 煤種: 澳大利亞煙煤,Comanche 3#,容量：800MW 采用變壓垂直管圈水冷壁設(shè)計 參數(shù)：過熱器出口壓力26.2MPa 過熱器出口溫度 568oC 再熱器出口溫度 596oC,上鍋超臨界及超超臨界鍋爐業(yè)績,至目前為止，上海鍋爐廠有限公司承接的1000MW超

5、超臨界鍋爐有16臺，其中4臺為雙煙道布置、 12臺為塔式布置、600MW級超超臨界鍋爐10臺、600MW等級超臨界鍋爐60臺。,1000MW塔式布置,外高橋三期 臺數(shù)：2 流量：2955t/h 壓力：28.0 MPa 溫度：605/603 oC 國華浙江寧海電廠 臺數(shù)：2 流量：3093t/h 壓力：27.46 MPa 溫度：605/603 oC,1000MW雙煙道布置,天津國投北疆電廠 臺數(shù)：2 流量：3102t/h 壓力：27.46 MPa 溫度：605/603 oC 廣東粵電平海電廠 臺數(shù)：2 流量：3093t/h 壓力：27.46 MPa 溫度：605/603 oC,1000MW等級超

6、超臨界直流鍋爐方案簡介,設(shè)計條件-蒸汽參數(shù),鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量(BMCR)對應(yīng)于汽機(jī)在VWO工況下的進(jìn)汽量 鍋爐額定蒸發(fā)量(BRL)即是汽機(jī)在TRL（1000MW）工況下的進(jìn)汽量（進(jìn)汽量等同于TMCR工況）,設(shè)計條件-煤質(zhì)資料,灰結(jié)渣特性評價,煤種分析,總體評價： 設(shè)計煤種、校核煤分別屬于高揮發(fā)分A煙煤和高揮發(fā)分B煙煤。水分含量為14 % - 16.5 %，灰分含量為7.04 % - 13.07 %。修正燃料比（固定碳/揮發(fā)份），設(shè)計煤種為2.12，校核煤種為1.80 。含氮量為0.64 % - 0.66 % 。 灰成分分析評價 綜合灰熔點(diǎn)溫度、酸堿比等指標(biāo)判斷，設(shè)計煤種和校核煤種均具有嚴(yán)重的

7、結(jié)渣傾向； 設(shè)計煤種和校核煤種的沾污特性嚴(yán)重 從灰中的SiO2、Al2O3、Fe2O3含量以及磨損指數(shù)EI等綜合判斷，設(shè)計煤種和校核煤種具有輕微磨損特性； 設(shè)計煤種/校核煤種硫份和灰份含量都比較低，鐵和堿金屬在灰中的含量中等，但鈣含量較高可有助于減輕腐蝕，設(shè)計煤種不具有腐蝕性。對于校核煤硫份比較低但是灰份中等，然而，灰中由于高的硅/氧化鋁，非常低的鐵含量和中等程度的鈉/鉀含量，所以校核煤種同樣也不具有高的腐蝕性。,不同結(jié)渣特性爐膛斷面熱負(fù)荷數(shù)值,方案設(shè)計考慮,重點(diǎn)考慮爐內(nèi)結(jié)渣及爐膛出口處受熱面管子堆渣和水冷壁高溫腐蝕。同時對煤種變化和煤質(zhì)變差后，煤粉的著火、燃燒的穩(wěn)定、高效，煤質(zhì)適應(yīng)能力、負(fù)荷

8、調(diào)節(jié)能力、制粉系統(tǒng)匹配，低NOX排放、低負(fù)荷穩(wěn)燃等方面，也將采取切實有效的措施。另外還對高溫段受熱面爐內(nèi)煙氣腐蝕和抗鍋內(nèi)蒸汽高溫氧化及尾部對流受熱面的磨損問題作考慮。,塔式布置方案,塔式鍋爐是不同于雙煙道鍋爐的一種爐型，相對于雙煙道鍋爐在中國市場上的普遍性而言，塔式鍋爐在國內(nèi)并不多見，但在歐洲比較普遍，上海外高橋二期900MW超臨界鍋爐（由ALSTOM Power,EVT設(shè)計）和三期1000MW超超臨界鍋爐（由上海鍋爐廠有限公司設(shè)計）均采用塔式鍋爐。,塔式布置鍋爐優(yōu)點(diǎn)（1）,塔式鍋爐 適合于大容量高參數(shù)超超臨界鍋爐 煙氣溫度和速度分布均勻 水冷壁出口及過熱器、再熱器出口汽溫偏差小,塔式鍋爐 適

9、合于燃用易結(jié)渣煤種 低的燃燒室出口煙氣溫度 煙氣溫度及熱負(fù)荷分布均勻,塔式布置鍋爐優(yōu)點(diǎn)（2）,塔式鍋爐 -具備優(yōu)異的備用和快速啟動特點(diǎn) 所有的受熱面均采用水平布置，具有很強(qiáng)的自疏水能力 受壓件防磨蝕性能好,塔式布置鍋爐優(yōu)點(diǎn)（3）,塔式鍋爐 結(jié)構(gòu)簡單，布置規(guī)正 受熱面布置呈上部緊湊，下部寬松方式，減少并避免了堵灰現(xiàn)象； 懸吊結(jié)構(gòu)規(guī)則，支撐結(jié)構(gòu)簡單； 運(yùn)行過程中鍋爐能自由膨脹； 占地面積??；,塔式布置鍋爐優(yōu)點(diǎn)（4）,塔式爐切圓燃燒,塔式爐布置最早在60年代為配合褐煤而設(shè)計的，然后再應(yīng)用到其他煤種。 所有在歐洲的現(xiàn)代超臨界鍋爐都采用塔式單煙道設(shè)計。 塔式單煙道設(shè)計在直流爐技術(shù)中非常具有競爭力 - 在

10、重量上無明顯差別 - 在地基負(fù)荷上無明顯差別 安裝可以不需要特殊吊車 - 可使用中國現(xiàn)有的吊車 安裝周期塔式單煙道和型爐相同 - 部件個數(shù)更少 維護(hù)工作量顯著降低 - 在所有的項目中都得到驗證,鍋爐總體布置圖,鍋爐主要界限尺寸,鍋爐主要熱力數(shù)據(jù),爐膛容積熱負(fù)荷： 65.93 kw/m3 爐膛斷面熱負(fù)荷： 4.471 Mw/m2 燃燒器區(qū)域熱負(fù)荷： 1.072 Mw/m2 爐膛出口溫度： 995oC 燃燒室出口煙溫： 1220 oC 排煙溫度（修正后）： 125 oC 熱風(fēng)溫度（一次/二次） 331/342 oC 鍋爐保證熱效率：（BRL) 93.72 % 省煤器煙氣流速： 6.1m/s,與外高

11、橋二期和三期比較,與外高橋三期項目相比，寧海項目爐膛斷面積增加16.2%,爐膛容積增加13.3%，EPRS增加9%。,爐膛尺寸比較圖,水冷壁系統(tǒng),下水冷壁：螺旋管圈 26.21度 38.17.33 、SA-209 T1 38.17.33 、SA-213 T12 38.17.33 、SA-213 T23 772根 St=53 mm 質(zhì)量流速 2292/709 kg/m2.s 過渡聯(lián)箱標(biāo)高68.18m，圈數(shù)1.1 上水冷壁： 1544根 St=60 mm 38.17.33 、SA-213 T23 質(zhì)量流速 1115/376 kg/m2.s 772根 St=120 mm 44.57.33 、SA-2

12、13 T23 質(zhì)量流速 1499/464 kg/m2.s,螺旋水冷壁出口溫度,螺旋水冷壁出口溫度,啟動系統(tǒng),啟動系統(tǒng)流程圖,1、啟動和低負(fù)荷運(yùn)行時，不但能回收全部工質(zhì)，還可100%回收疏水熱量 2、可有效縮短冷態(tài)和溫態(tài)啟動時間，相比于簡單疏水?dāng)U容啟動系統(tǒng)，當(dāng)冷態(tài)啟動時，點(diǎn)火至汽機(jī)沖轉(zhuǎn)時間可縮短7080分鐘；溫態(tài)啟動可縮短1020分鐘 3、可降低給水泵在啟動和低負(fù)荷運(yùn)行的功率 4、適合于頻繁啟動、帶循環(huán)負(fù)荷和二班制運(yùn)行機(jī)組,再循環(huán)啟動系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn),外高橋三期受熱面布置,外高橋三期受熱面材料選用,受熱面選材及溫度,高溫過熱器出口汽溫比較 (600 MW Units),Flue gas duct wid

13、th/depth mm,Temperature C,外高橋二期900MW鍋爐過熱器、再熱器出口溫度,主蒸汽和高溫再熱蒸汽管道選材,大容量超超臨界機(jī)組的主蒸汽和高溫再熱蒸汽管道，將比常規(guī)超臨界機(jī)組面臨更高壓力和更高溫度的考驗。首先，管道材料的高溫蠕變強(qiáng)度必須滿足由于管道熱膨脹而引起的熱應(yīng)力的要求。一般來說，適合于作為高溫蒸汽管道的材料，其在工作溫度下的105小時蠕變應(yīng)力值應(yīng)達(dá)到90100MPa。同時，還要求管道材料的熱膨脹系數(shù)比較小且導(dǎo)熱率較大，從而能夠降低管道內(nèi)的熱應(yīng)力水平。 超臨界工程主蒸汽及熱再熱蒸汽管道可選擇的材料較多，有P92、P122、E911等新材料，也包括應(yīng)用已較多的P91材料，

14、但由于目前我國各工程均在建設(shè)中，國外工程運(yùn)行時間業(yè)不長，尚有許多問題需要現(xiàn)在及今后面對,T/P92材料許用應(yīng)力,外高橋二期900MW鍋爐燃燒器6000 h運(yùn)行后,外高橋三期燃燒器布置,SOFA,Intermediate & Lower Windbox,Upper Windbox incl. CCOFA,外高橋二期/寧海二期空氣分布,NOx 外高橋二期測試結(jié)果,輔助系統(tǒng)配置,1、汽輪機(jī)旁路系統(tǒng) 按照歐洲的設(shè)計慣例，系統(tǒng)配置了100%的高壓旁路和65%的低壓旁路，取消了過熱器出口安全閥的設(shè)置。配置了再熱器安全閥，和鍋爐的低壓旁路一起達(dá)到保護(hù)再熱器的目的。再熱器安全閥數(shù)量，再熱器出口4臺 。 2、給

15、水泵配置 2臺50%容量氣動泵和1臺3040%電動泵,HP旁路推薦意見,LP旁路推薦意見,電動給水泵配置比較,吹灰系統(tǒng),蒸汽吹灰： 墻式短行程吹灰器：64只 可伸縮式長行程吹灰器：96只 空氣預(yù)熱器吹灰器：4只 蒸汽汽源取自再熱器進(jìn)口。 水吹： 可伸縮式長行程吹灰器：8只 爐膛出口煙氣溫度探針：2臺,制粉系統(tǒng)匹配,正壓冷一次風(fēng)直吹系統(tǒng): HP型磨煤機(jī) MPS型磨煤機(jī) SM型磨煤機(jī) 雙進(jìn)雙出型磨煤機(jī),塔式爐鋼結(jié)構(gòu),煤倉間、鍋爐本體、空預(yù)器,1、筒式鋼框架 ； 2、大板梁和爐頂桁架 ； 3、鍋爐兩側(cè)輔鋼架 ； 4、爐前輔鋼架 ； 5、鋼平臺 ； 6、空氣預(yù)熱器鋼架 ；,1000MW塔式鍋爐鋼結(jié)構(gòu)主

16、要結(jié)構(gòu)組成如下：,1000MW塔式鍋爐的結(jié)構(gòu)形式和受力體系不同于國內(nèi)常規(guī)的雙煙道布置的300MW、600MW和1000MW鍋爐鋼結(jié)構(gòu)爐架。常規(guī)雙煙道布置的鍋爐鋼架和平臺框架以及空氣預(yù)熱器框架是一個整體，塔式將鋼結(jié)構(gòu)分成主體鋼架和輔助鋼架。1000MW塔式鍋爐鋼結(jié)構(gòu)主要結(jié)構(gòu)組成如下：筒式框架、大板梁和爐頂桁架、鍋爐兩側(cè)輔鋼架、爐前輔鋼架、鋼平臺和空氣預(yù)熱器鋼架。 1000MW塔式鍋爐鋼結(jié)構(gòu)主要特點(diǎn)是：筒式框架是鍋爐的主要受力結(jié)構(gòu)，其不但承受垂直力，又是傳遞水平力的主要結(jié)構(gòu)。筒式框架自己組成一個穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，兩側(cè)輔鋼架、爐前輔鋼架和鋼平臺依附在筒式框架上。這就給安裝帶來一個好處，只要將筒式框架、爐頂平

17、臺、大板梁及其桁架安裝完畢后就可以吊受熱面，安裝鋼結(jié)構(gòu)和受熱面可以同時進(jìn)行，對縮短安裝周期帶來益處。,塔式鍋爐鋼結(jié)構(gòu)特點(diǎn),P型布置,鍋爐總體布置圖,根據(jù)循環(huán)負(fù)荷設(shè)計分離器,大量采用高檔次材料,采用低NOx燃燒系統(tǒng),再循環(huán)泵啟動系統(tǒng),擋板調(diào)節(jié),螺旋管圈水冷壁,鍋爐主要界限尺寸,鍋爐主要熱力數(shù)據(jù),爐膛容積熱負(fù)荷： 72.02 kw/m3 爐膛斷面熱負(fù)荷： 4.485 Mw/m2 燃燒器區(qū)域熱負(fù)荷： 1.652 Mw/m2 爐膛出口溫度： 963oC 燃燒室出口煙溫： 1295 oC 排煙溫度（修正后）： 127 oC 熱風(fēng)溫度（一次/二次） 340/348 oC 鍋爐保證熱效率：（BRL) 93.

18、80 % 省煤器煙氣流速： 6.51/8.7 m/s,燃燒系統(tǒng),先進(jìn)成熟可靠的燃燒系統(tǒng),燃燒方式采用從ALSTOM公司引進(jìn)的低NOx切向燃燒系統(tǒng)（LNTFSTM），具有以下技術(shù)特點(diǎn)： LNTFS是一種經(jīng)過考驗的成熟技術(shù)，迄今在全球范圍內(nèi)已有超過200臺的新建和改造鍋爐的成功運(yùn)行業(yè)績，總的裝機(jī)容量大于62,000MW； ALSTOM公司至今已經(jīng)有94臺雙切圓的鍋爐，其中49臺容量大于675MW LNTFS在降低NOx排放的同時，著重考慮提高鍋爐不投油低負(fù)荷穩(wěn)燃能力和燃燒效率； 通過技術(shù)的不斷更新，LNTFS在防止?fàn)t內(nèi)結(jié)渣、高溫腐蝕和降低爐膛出口煙溫偏差等方面，同樣具有獨(dú)特的效果； 目前鎮(zhèn)江電廠性

19、能試驗鑒定，典型的神華煤：216mg/Nm3（BMCR, 6%O2)。,ALSTOM公司最新的燃燒器設(shè)計技術(shù)，其燃燒器設(shè)計改進(jìn)主要如下： 1、采用CCOFA和SOFA實現(xiàn)對燃燒區(qū)域過量空氣系數(shù)的多級控制； 2、采用可水平擺動調(diào)節(jié)的SOFA噴嘴設(shè)計，控制爐膛出口煙溫偏差； 3、燃燒器擺動系統(tǒng)設(shè)計的改進(jìn)； 4、采用強(qiáng)化著火煤粉噴嘴設(shè)計； 5、帶同心切圓燃燒方式（CFS）的多隔倉輔助風(fēng)設(shè)計； 6、燃燒器采用不分組的型式。,燃燒系統(tǒng)改進(jìn),煤粉燃燒器立面布置圖,煤粉燃燒器平面布置圖,SOFA燃燒器立面布置圖及運(yùn)行方式,LNTFS 過量空氣系數(shù),爐膛出口煙溫分布,爐膛出口煙速分布,水冷系統(tǒng),水冷壁流程布置

20、,水冷壁流程布置,螺旋管： 管子根數(shù)：654根 管子節(jié)距：54mm 管子規(guī)格：F38.1 管子材料：15CrMoG 螺旋角度：20.7424 垂直管 管子根數(shù)：1962根 管子節(jié)距：50.8mm 管子規(guī)格：F31.8 管子材料：15CrMoG， T22 螺旋管/垂直管比：1：3,不同負(fù)荷下的質(zhì)量流速,螺旋管與垂直管過渡段,螺旋管圈水冷系統(tǒng)與燃燒方式的完美結(jié)合,燃燒系統(tǒng)：切園燃燒方式的獨(dú)有特點(diǎn)就是其沿爐膛寬度方向的熱負(fù)荷分布不隨鍋爐負(fù)荷的變化而變化，高度方向的熱負(fù)荷分布也是基本一致的。而且每面墻（前墻，后墻，側(cè)墻之間的熱負(fù)荷分布是一致的，相互之間沒有區(qū)別）。 水冷系統(tǒng)：由于采用螺旋管圈水冷系統(tǒng)，

21、所以對于每一根管子，都是均勻地通過每一面墻。 由于每各管子的任何一點(diǎn)與其它管子相比，其受熱條件都是一致的，再加上其結(jié)構(gòu)上的一致性，確保了其水冷壁出口汽溫基本一致。,四角切圓燃燒方式,B,C,D,E層一次風(fēng)所處的溫度場分布,B層一次風(fēng),F層一次風(fēng)所處的溫度場分布,燃燒器擺動對爐膛吸熱的影響,螺旋管圈水冷壁,螺旋管圈水冷壁出口,螺旋管圈水冷壁出口蒸汽溫度鎮(zhèn)江電廠600MW,垂直管圈水冷壁出口,過熱器、再熱器受熱面,過熱器系統(tǒng),爐頂、包復(fù)過熱器低溫過熱器分隔屏過熱器后屏過熱器末級過熱器 采用煤水比和三級噴水減溫調(diào)節(jié)汽溫。噴水量按8%BMCR設(shè)計，減溫器的管道和閥門的設(shè)計能力按10%BMCR的流量。,

22、過熱器系統(tǒng)流程圖,再熱器系統(tǒng),再熱器受熱面分二級布置。第一級布置在尾部分隔前煙道，受熱面分為水平段和垂直段；第二級再熱器（末級）布置在水平煙道上方。 采用尾部擋板調(diào)溫為主； 采用燃燒器擺動調(diào)溫； 過量空氣系數(shù)。,再熱器系統(tǒng)流程圖,過熱器與再熱器系統(tǒng)設(shè)計與調(diào)溫方式的完美結(jié)合 經(jīng)濟(jì)性,過熱器系統(tǒng)：具有強(qiáng)烈的輻射特性（約80%），同時也具有一定的對流特性。主要采用煤水比三級噴水減溫調(diào)節(jié)。 再熱器系統(tǒng)：具有純對流特性，可調(diào)節(jié)部分的吸熱部分占再熱器總吸熱的大部分（約57-62%）。檔板調(diào)節(jié)為主，輔助調(diào)節(jié)為燃燒器擺動和空氣量。,高等級材料的合理應(yīng)用-安全性,對于處于高溫部分的：后屏，末級過熱器和末級再熱器

23、，其爐內(nèi)部分全部采用HR3C和SUPER304H（噴丸），確保鍋爐的長期安全運(yùn)行。 同時，所有受熱面管的壁溫余度不小于15oC。,分隔屏過熱器材料分段圖,后屏過熱器材料分段圖,末級過熱器材料分段圖,末級再熱器材料分段圖,過熱器、再熱器出口集箱管道材料,采用SA-335 P92 材料 許用應(yīng)力按ECCC05規(guī)范,600MW受熱面實測數(shù)據(jù),在BMCR工況下，沿爐膛寬度方向，最高出口汽溫596oC（報警溫度610oC），最低溫度562oC，偏差34oC。,600MW受熱面實測數(shù)據(jù),在BMCR工況下，沿爐膛寬度方向，最高出口汽溫537oC（報警溫度579oC），最低溫度521oC，偏差16oC。,600MW受熱面實測數(shù)據(jù),在BMCR工況下，沿爐膛寬度方向，最高出口汽溫593oC（報警溫度620oC）