超超临界锅炉介绍详解
超临界锅炉参数
超临界锅炉参数
超临界压力锅炉是指主蒸汽压力超过临界压力 MPa的锅炉。
大容量超临界压力锅炉的主蒸汽压力通常定在 MPa左右。
当主蒸汽压力达到
25\~31MPa时，称为超超临界压力锅炉（ultra super critical Pressure boiler）。
超临界锅炉的主要参数包括：
1. 主蒸汽压力：超临界压力锅炉的主蒸汽压力超过 MPa，通常在 MPa左右。
当主蒸汽压力达到25\~31MPa时，则被称为超超临界压力锅炉。
2. 过热蒸汽流量：如DG1900/Ⅱ1型配600 MW发电机组的超临界直流锅炉，其过热蒸汽流量为1900 t/h。
3. 过热器出口汽压：如上述锅炉，其过热器出口汽压为 MPa。
4. 过热器出口汽温：如上述锅炉，其过热器出口汽温为571℃。
5. 再热蒸汽流量：如上述锅炉，其再热蒸汽流量为 t/h。
6. 再热器进口汽压和出口汽压：如上述锅炉，其再热器进口汽压为 MPa，出口汽压为 MPa。
7. 再热器进口汽温与出口汽温：如上述锅炉，其再热器进口汽温为322℃，出口汽温为569℃。
8. 省煤器进口给水温度：如上述锅炉，其省煤器进口给水温度为284℃。
此外，超临界锅炉的设计和结构特点也包括一次再热、前后墙对冲燃烧单炉膛、尾部双烟道结构、挡板调节再热汽温、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构、平衡通风以及露天布置等。
如需了解更多参数或信息，建议查阅专业资料或咨询专业人士。
超超临界锅炉
超超临界锅炉一、水的临界点锅炉内的工质都是水，水的临界压力是:22.115MPa374.15℃；在这个压力和温度时，水和蒸汽转化汽化潜热等于零，不存在两相区，即水变成蒸汽是连续的，并以单相形式进行，就叫水的临界点。
二、热力锅炉分类炉内工质压力低于这个压力就叫亚临界锅炉，大于这个压力就是超临界锅炉。
目前，国内将工质压力大于26MPa被称为超超临界锅炉，准确的说应该叫高效超临界锅炉。
三、发电机组的分类亚临界机组：典型参数为16.7MPa/538℃/538℃，发电效率约为38%。
超临界机组：主蒸汽压力通常为24MPa左右，主蒸汽和再热蒸汽温度为538～560℃，发电效率约为41%。
超超临界机组：主蒸汽压力为25～31MPa，主蒸汽和再热蒸汽温度为580～610℃。
四、国内外现状我国从华能石洞口第二电厂的600MW超临界机组开始（80年代末）引进超临界发电技术，目前有引进20台，国产2台，其中最大单机容量900MW，最长运行时间10余年。
2004年11月23日凌晨1时17分,由中国东方电气集团公司东方锅炉为华能沁北电厂提供的国产首台60万千瓦超临界锅炉顺利通过168小时试运行并投入商业运行。
该项目成功填补60万千瓦超临界锅炉国产化空白。
华能玉环电厂2×1000MW超超临界变压运行直流锅炉（型号：HG-2953/27.46-YM1）是我国国内运行的首台超超临界锅炉。
锅炉蒸汽参数（MPa/℃/℃）27.46/605/603炉膛宽×深32.084m×15.67m，高度66.6m。
2006年11月28日完成168满负荷试运行同时机组动态移交生产，为全国首台投入商业运行的1000MW机组。
1998年，最早投入运行的超超临界机组安装在丹麦的Nordjyllands发电厂，由丹麦BWE公司设计生产，发电效率创造了新的世界记录，达到47%1000MW超超临界锅炉。
超超临界锅炉技术介绍(幻灯片)
超超临界锅炉技术介绍
一次风机
双级动叶调节轴流风机 技术难点：一次风机喘振问题
1000MW机组锅炉等离子技术
八角双切圆
8台等离子发生器 应用：玉环、宁海、泰州、潮州
对冲燃烧
8台等离子发生器 应用：北仑
技术难点：
1.等离子点火燃尽率和稳燃能力 2.防止尾部再燃措施
1000MW机组锅炉主保护逻辑
玉环电厂主保护逻辑
1000MW机组锅炉基本结构
π型锅炉
厂家：哈锅、东锅、北巴和上锅 应用：玉环电厂、邹县电厂、潮州电厂等 优点：投资小、安装难度小、施工调试经验丰富
塔式锅炉
厂家：上锅 应用：外高桥第三发电厂 优点：烟温偏差小、结渣特性好、受热面磨损小、 不易爆管
1000MW机组锅炉燃烧方式
八角切圆
哈锅、上锅π型炉
致谢
本文的形成得到了所里领导、潮州二期项目 部领导的有力指导，参考了许瑶和马万军两位同 志之前做的大量工作，得到了兄弟单位很多帮 助，在此一并致谢。本文对锅炉厂家的产品只是 从调试角度进行介绍，不对采购和评标承担指导 意义，特此说明。本文参考了公开发表或刊印的 文献、规程、说明书共计98篇，考虑到本文并不 准备正式发表，因此不在文后一一列出，特此说 明。
四角切圆
上锅塔式炉
对冲
东锅、北巴
1000MW机组锅炉水冷壁形式
超临界锅炉的简介
超临界锅炉的简介一. 锅炉的作用和要求1、锅炉的作用锅炉（Boiler）是指利用燃料的燃烧热能或其他热能加热给水（或其他工质）以生产规定参数和品质的蒸汽、热水（或其他工质、或其他工质蒸汽）的机械设备。
用以发电的锅炉称电站锅炉或电厂锅炉，又泛称为蒸汽发生器（Steam Generator）。
在电站锅炉中，通常将化石燃料（煤、石油、天然气等）燃烧释放出来的热能，通过受热面的金属壁面传给其中的工质——水，把水加热成具有一定压力和温度的蒸汽。
蒸汽驱动汽轮机，把热能转变为机械能；汽轮机再带动发电机，将机械能转变为电能供给用户。
电站锅炉中的“锅”指的是工质流经的各个受热面，一般包括省煤器、水冷壁、过热器及再热器等以及通流分离器件如联箱、汽包（汽水分离器）等；“炉”一般指的是燃料的燃烧场所以及烟气通道，如炉膛、水平烟道及尾部烟道等。
2、电力系统运行对电站锅炉提出的要求电力是不能大规模储存的，所以对于电站锅炉来说，它的出力要随外界的负荷需要而变化，这是发电厂生产的一个重要特点。
电站锅炉要达到这一要求，就必须按照外界负荷需要及时调整燃料量、风量以及给水量。
尤其是现在趋向于大电网运行，电力需求的峰谷差可以达到电网容量的50%左右，所以要求电站锅炉要具有很大的变负荷运行能力。
概括说来，对电站锅炉总的要求是即要安全稳定又要经济。
因此，对电站锅炉的基本要求有以下几点：1）锅炉的蒸发量要满足汽轮发电机组的要求，能够在铭牌参数下长期运行，并具有较强的调峰能力。
2）在宽负荷范围内运行时能够保持正常的汽温和汽压。
3）锅炉要具有较高的经济性。
4）耗用钢材量要少，以减少初投资，降低成本。
5）锅炉在运行中要具有较强的自稳定能力。
二. 锅炉的分类锅炉的分类可以按循环方式、燃烧方式、排渣方式、运行方式以及燃料、蒸汽参数、炉型、通风方式等进行分类，其中按循环方式和蒸汽参数的分类最为常见。
1、按循环方式分类锅炉按照循环方式可分为自然循环锅炉、控制循环锅炉和直流锅炉。
09超临界、超超临界锅炉及阀门介绍
2009.01.10
武汉锅炉集团阀门有限责任公司
目录
一、超临界、超超临界锅炉发展介绍 二、超临界、超超临界锅炉总体介绍 三、超临界、超超临界锅炉材料应用介绍 四、超临界、超超临界火电机组阀门 五ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ超临界、超超临界火电阀门研制
一、超临界、超超临界锅炉发展介绍（1）
超临界锅炉发展历程
262
568
596
2009
WAIGAOQIAO III
塔式
中国
1000
262
605
603
2008
YONGHUNG #1, #2 NIEDERAUSSEM K
型 塔式
韩国 德国
800 1000
248 271
569 580
569 600
2004 2003
WANSLEY 2
型
美国
952
247
538
538
1978
一、超临界、超超临界锅炉发展介绍（4）
§ 国际火电发展趋势
• PF-SC 超临界 • USC 超超临界机组 • IGCC 联合循环 • PFBC-CC 增压流化循环机组等。
§ 热效率
• 中小机组30%,亚临界机组38%,超临界,超超临界大型机组42%～45%
§ 2006～2020年我国电力发展产业政策:
WANSLEY 1
型
美国
952
247
538
538
1976
BOWEN 3, 4
型
美国
952
247
538
538
1975
GASTON ERNEST C 5
型
美国
超临界直流锅炉的原理
超临界直流锅炉的原理
超临界直流锅炉是一种高效的发电设备，其原理基于超临界水的特性和直流发电技术。
在传统的锅炉中，水在加热过程中会经历液态、气态两个相态的转变，而超临界直流锅炉则利用超临界水的特性，使水在高温高压下保持单一的超临界状态。
超临界水是指当水的温度和压力超过临界点时，水不再具有明确的液态和气态边界，而呈现出一种介于液态和气态之间的状态。
这种状态下的水具有较高的热导率和低的粘度，使得热能传递更加高效。
超临界直流锅炉利用超临界水的高热导率，将水加热至超临界状态后，通过喷嘴将超临界水喷入喷嘴腔，形成高速的喷射流。
喷射流通过喷嘴后，会经过一个扩散器，使其速度逐渐减小，从而将动能转化为压力能。
然后，喷射流进入涡轮机，推动涡轮机旋转，从而驱动发电机产生电能。
超临界直流锅炉的优势在于其高效率和灵活性。
由于超临界水的特性，锅炉可以在较低的温度下达到高效的热能转换，从而提高发电效率。
此外，超临界直流锅炉还具有较小的体积和重量，适用于各种规模的发电厂。
总的来说，超临界直流锅炉通过利用超临界水的特性和直流发电技术，实现了高效的热能转换和发电。
这种技术在未来的能源领域具有广阔的应用前景。
超超临界锅炉介绍详解
3. 直流锅炉的给水品质要求高
直流锅炉没有汽包，不能进行锅内水处理， 给水带来的盐分除一部分被蒸汽带走外， 其余将沉积在受热面上影响传热，使受热 面的壁温有可能超过金属的许用温度，且 这些盐分只有停炉清洗才能除去，因此为 了确保受热面的安全，直流锅炉的给水品 质要求高。
4.直流锅炉的启停和变负荷速度快
2:采用内螺纹螺旋管圈水冷壁
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（内螺纹管），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
• 省煤器蛇形管由光管组成，若干根管圈绕，采用 上下两组逆流布置，上组布置在后 竖井下部环形
集箱以上包墙区域，下组布置在后竖井环形集箱 以下护板区域。
第四章 超超临界锅炉存在的主要问题
• 受热面管子管屏超温、爆管 • 安装质量问题 • 逻辑设计不合理，人员业务水平
受热面管子管屏超温、爆管
玉环电厂#1超超临界1000MW锅炉，调试期间事故与异常情况：
• 日期：2006年10月31日
• 运行方式：负荷从700MW（主汽压22.0Mpa、主汽温 587℃,CDEF磨、AB汽泵、电除尘A侧投运、炉干态。） 降至150MW后,
• 动作情况：汽机手动跳闸，电气逆功率动作自动解 列，锅炉手动MFT。
• 动作原因：二过、三过泄漏，停炉检修,二过管更换 6根、水冷壁管更换4根、更换节流孔和束孔6处，割 口检查清理19处，共焊口73个,拍片2416处，新增壁 温测点439个。
• 运行方式：主汽压7.50Mpa、主汽温520℃,燃油5支、 A、B磨、电/B汽泵、炉湿态、负荷160MW
超临界机组锅炉设备
技术发展
高效燃烧技术
采用先进的燃烧技术和控制系统 ，提高锅炉燃烧效率，降低能耗
。
清洁排放技术
采用高效脱硫、脱硝、除尘等技 术，降低锅炉排放物对环境的影
响。
智能化控制技术
利用物联网、大数据等先进技术 ，实现锅炉设备的远程监控和智
能控制。
未来趋势
高效化
未来超临界机组锅炉将进一步提高燃烧效率、热 效率等性能指标，降低运行成本。
超临界机组锅炉设备
目录
• 设备概述 • 设备运行与控制 • 设备安全与环保 • 设备应用与发展
01
设备概述
定义与特点
定义
超临界机组锅炉是一种利用超临 界压力的锅炉设备，其工作压力 超过水的临界压力（22.12 MPa ）。
特点
具有高效、低耗、低污染等优点 ，是当前火力发电厂的主流技术 之一。
工作原理
排放监测与报告
建立排放监测系统，定期 对污染物排放进行监测和 报告，确保符合国家和地 方环保标准。
事故处理与预防
事故应急预案
制定针对超临界机组锅炉可能发生的 事故的应急预案，明确应急处置流程 和责任人。
事故演练与培训
事故原因分析
对发生的事故进行深入分析，找出事 故原因，采取有效措施预防类似事故 再次发生。
清洁化
随着环保要求的提高，超临界机组锅炉将更加注 重环保减排，减少对环境的负面影响。
智能化
智能化技术将进一步应用于超临界机组锅炉，实 现远程监控、智能诊断和优化运行等功能。
THANKS
感谢观看
温度
超临界机组锅炉的运行温度需根据不同工况进行控制，以实现高效的能量转换 和减少污染物排放。运行过程中需密切关注温度的变化，及时调整燃料和风量 等参数，保持温度稳定。
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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（内螺纹管），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
垂直水冷壁
螺旋管圈+内螺纹管
漩涡效果 > 重力作用
第三章 主要受热面介绍
• • • • 水冷壁 过热器 再热器 省煤器
• 炉膛四周为全焊式膜式水冷壁，炉膛由下部螺旋 盘绕上升水冷壁和上部垂直上升水 冷壁两个不同 的结构组成，两者间由过渡水冷壁和混合集箱转 换连接。 • 炉膛下部水冷壁（包括冷灰斗水冷壁、中部螺旋 水冷壁）都采用螺旋盘绕膜式管圈。 螺旋水冷壁 管（除冷灰斗采用光管外）采用六头、上升角 60°的内螺纹管。 • 由垂直水冷壁进口集箱拉出三倍于引入螺旋管数 量的管子 进入垂直水冷壁，垂直管与螺旋管的管 数比为 3：1。这种结构的过渡段水冷壁可以把 螺旋水冷壁的荷载平稳地传递到上部水冷壁。
管子内表面充满了液体
垂直水冷壁进口 螺旋水冷壁出口 螺旋水冷壁
• •
采用内螺纹管，提高水冷壁安全裕度 管间吸热偏差小，适应变压运行
3：采用前后墙对冲燃烧方式: 锅炉水冷壁出口温度偏差小 技术特点：
上部炉膛宽度方向上的烟气温度和速度分布
比较均匀，使水冷壁出口温度偏差较小，也 就有利于降低过热蒸汽温度偏差，保证过热
左侧墙
器和再热器的安全性。
左侧墙 4ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ0 前墙 右侧墙 后墙
右侧墙 燃尽风口 流体温度(oC) 400
100%MCR
390
燃烧器
380
最大温差 燃烧方式 切圆燃烧 切圆燃烧(设置节流圈) 对冲燃烧方式
20oC 10oC 7oC
前后墙对冲燃烧方式:热空气配风简单可靠
燃尽风
燃烧器 来自AH 来自AH 燃烧器
第一章 超临界基本概念 及直流锅炉的特点
• 热力学理论认为，在22.129MPa、温度374℃时，水的汽化会在一瞬间 完成，即在临界点时饱和水和饱和蒸汽之间不再有汽、水共存的两相 区存在，两者的参数不再有区别。由于在临界参数下汽水密度相等， 因此在临界压力下无法维持自然循环，只能采用直流炉。超临界直流 炉的汽水行程如图所示。
2．超临界直流锅炉蓄能小且呈分布特性
在超临界直流炉中，由于没有汽包，汽水容积小，所 用金属也少，锅炉蓄能显著减小且呈分布特性。蓄 能以二种形式存在——工质储量和热量储量。工质 储量是整个锅炉管道长度中工质总质量，它随着压 力而变化，压力越高，工质的比容越小，必需泵入 锅炉更多的给水量。在工质和金属中存在一定数量 的蓄热量，它随着负荷非线性增加。由于锅炉的蓄 质量和蓄热量整体较小，负荷调节的灵敏性好，可 实现快速启停和调节负荷。另一方面，也因为锅炉 蓄热量小，汽压对被动负荷变动反映敏感，这种情 况下机组变负荷性能差，保持汽压比较困难。
第二章 锅炉整体布置介绍
• 型号 DG2000/26.15-Ⅱ2 型 • 型式 超超临界参数燃煤汽轮发电机组， 锅炉为超超临界参数 变压直流炉、一次再热、 平衡通风、露天布置、固态排渣、全钢构架、 全悬吊结构 Π 型 锅炉。 • 锅炉宽度22162.4mm,锅炉深度15456.8mm,顶 棚标高72500mm。 • 燃烧方式：前后墙对冲燃烧方式，36只低 NOx 旋流式煤粉燃烧器
3. 直流锅炉的给水品质要求高 直流锅炉没有汽包，不能进行锅内水处理， 给水带来的盐分除一部分被蒸汽带走外， 其余将沉积在受热面上影响传热，使受热 面的壁温有可能超过金属的许用温度，且 这些盐分只有停炉清洗才能除去，因此为 了确保受热面的安全，直流锅炉的给水品 质要求高。
4.直流锅炉的启停和变负荷速度快 直流锅炉由于没有汽包，在启停过程及变 负荷运行过程中的升、降温速度可快些， 锅炉启停时间可大大缩短，锅炉变负荷速 度提高。
燃烧器 大风箱
4：锅炉旁路系统采用带炉水再循环泵的启动 系统，虽然系统相对复杂，但在锅炉启动和 低负荷运行时可以回收大量的工质和热量， 同时保证启动系统的运行更加安全可靠。 5：过热汽温调温方式为煤水比和二级喷水减 温来控制，再热汽为烟气挡板调温、燃烧器 摆动并装有事故紧急喷水。过热器正常喷水 水源来自省煤器出口的水，这样可减少喷水 减温器在喷水点的温度差和热应力，再热器 喷水水源来自给水泵中间抽头。
直流锅炉的特点
1．超临界直流炉没有汽包 超临界直流炉没有汽包环节，给水经加热、蒸 发和变成过热蒸汽是一次性连续完成的，随着 运行工况的不同，锅炉将运行在亚临界或超临 界压力下，蒸发点会自发地在一个或多个加热 区段内移动。因此，为了保持锅炉汽水行程中 各点的温度、湿度及水汽各区段的位置为一规 定的范围，要求燃水比、风煤比及减温水等的 调节品质相当高。
• 直流锅炉没有汽包，整个锅炉是由许多管子 并联，然后用联箱连接串联而成。在给水泵 的压头作用下，工质顺序一次通过加热、蒸 发和过热受热面。进口工质为水，出口工质 为过热蒸汽。由于没有汽包，所以在加热和 蒸发受热面之间，以及在蒸发和过热受热面 之间都没有固定的分界线。加热区和过热区 中的参数变化同自然循环锅炉相同；在蒸发 区中由于流动阻力，压力有所降低，相应的 饱和温度也有所下降。
东锅超超临界锅炉主要技术特点
1： 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。
2:采用内螺纹螺旋管圈水冷壁
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
锅炉主要参数（B-MCR ）
• • • • • • • • • • • 过热蒸汽流量t / h 过热蒸汽出口压力MPa 过热蒸汽出口温度℃ 再热蒸汽流量t / h 再热蒸汽进口压力MPa 再热蒸汽出口压力MPa 再热蒸汽进口温度℃ 再热蒸汽出口温度℃ 给水温度℃ 排烟温度（修正前）℃ 保证热效率％ 2060 26.15 605 1638.8 4.62 4.67 349 603 292 132 93