超临界锅炉的特点
超临界锅炉的概念
5.汽包锅炉与直流锅炉的比较
汽包锅炉 系统流程 循环方式
蒸汽生产区和蒸汽过热区 分开 经蒸发受热面加热的汽水 混合物在锅筒中实现汽水 分离，分离后的工质经水 冷壁多次循环。 自然循环：靠下降管与水 冷壁管中的介质密度差为 循环动力。 控制循环：用专门的循环 泵进行循环。 亚临界压力以下
直流锅炉
蒸汽生产区和蒸汽过热区 没有明显界限 给水经省煤器，蒸发受热 面进入过热系统。给水量 由锅炉负荷决定。
运行方式
由锅炉的给水泵提供动力， 给水一次通过锅炉。 启动工况可多次循环，较 高负荷下直流运行。
运行范围
亚界或超临界
6.蒸汽参数与电厂效率的关系
（1）水冷壁管的根数少，管内质量流速高，不采用 内螺纹管也不会发生膜态沸腾； （2）热偏差小，不需要使用节流圈和中间混合集箱， 可避免汽水混合物的不均匀分配； （3）可适用于亚临界或超临界参数。
3.超临界锅炉优点：
1）机组热效率高； 2）流动特性稳定； 3）单相流体阻力比双相的低； 4）导热系数λ和比热Cp较亚临界工质的高； 5）工质比容较小，管道内径较亚临界的小； 6）超临界压力直流锅炉没有厚壁的汽包，没有 下降管，水冷壁管也较细，金属重量较轻。
4. 变压运行的优点
变压运行机组与定压运行机组不同，它在相当大的 负荷范围内维持汽机调节门的开度不变，让汽机入口 主蒸汽压力随着负荷按比例地变化，其优点为： 1）主蒸汽变压运行，可减少调节门节流损失，汽机 内效率有所提高； 2）低负荷运行时，减少给水泵所需功率消耗，使电 厂的热效率得到改善； 3）降低启动时热损失； 4）减少了负荷变化时汽机各部分金属温度变化，特 别是转子温度变化幅度，亦减小了负荷变化及启动时 的热应力，有利于提高汽机运行可靠性； 5）在负荷变化中汽机高压缸的排汽温度大体上不变， 有别于定压运行机组，能在更大的负荷范围内保持再 热蒸汽温升幅度大体不变，有利于再热汽温调节。
超超临界锅炉介绍详解
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
常规超临界锅炉效率
常规超临界锅炉是一种高效的发电设备，其效率通常可以达到相对较高的水平。
下面是常规超临界锅炉的一般效率范围：
1. 火电厂：常规超临界锅炉的效率通常在35%至45%之间。
这意味着在理想情况下，每消耗一定量的燃料，约有35%至45%的能量被转化为电力，其余的能量以废热的形式散失。
2. 热电联产：在一些热电联产系统中，常规超临界锅炉可以进一步提高能源利用效率。
通过利用锅炉废热产生蒸汽，然后将蒸汽用于发电和供热，可以使总体效率达到更高水平，通常可达到60%至80%左右。
需要注意的是，实际的锅炉效率受到多种因素的影响，包括燃料质量、锅炉设计和操作水平等。
此外，技术的不断进步和改进也可能提高常规超临界锅炉的效率。
因此，上述效率范围只是一个大致的参考值，具体的效率还需根据具体情况进行评估。
超超临界锅炉介绍
墙式反向双切圆燃烧超临界燃煤炉业绩
序号 1 2 3 4 5
电站名称 碧南#1 新地#2 原町#1 三隅#1 舞鹤#1
容量 700MW 1000MW 1000MW 1000MW 900MW
商业投运 10月1991 7月1995 7月1997 7月1998 4月2003
燃料 煤 煤 煤 煤 煤
注 反向双切园 反向双切园 反向双切园 反向双切园 反向双切园
站
松
原
浦
町
电
电
站
站
广
碧
野
南
电
电
站
站
神户制钢电站
1、MHI垂直管圈水冷壁超临界
与超超临界锅炉可靠性
1991~2000
三隅
原町
新地
松浦
可靠性
定义：可靠性=（年日历小时数-强迫停炉小时数）/年日历小时数
三隅电站燃煤1000MW锅炉
主蒸汽压力 MPa
蒸汽温度 ℃
蒸发量 （t/h)
燃料
25.4
604/602
Weak (With Recirculation)
MHI公司PM燃烧器和MACT业绩
三隅#11000MW垂直水冷壁超超临界锅炉排放量 燃煤：澳大利亚Hunter Valley烟煤 负荷：1000MW
项目 NOx（锅炉出口） NOx（SCR出口） 飞灰中未燃尽炭 SOx（脱硫装置出口) 飞灰浓度（烟囱入口)
——MHI先进的燃烧技术——
Low NOx Principle -1-
CO2
氧化
NOx CO H2O
l=1.15
(O2=2.8%) AA N2 氧化
l～1.0 (O2～0.3%)
OFA
超(超)临界锅炉的特点
超（超）临界锅炉的特点一、引言随着我国火力发电事业的快速发展和节能、环保要求的日趋严格，提高燃煤机组的容量与蒸汽参数，进一步降低煤耗是大势所趋。
在这个基础上，节约一次能源，加强环境保护，减少有害气体的排放，已越来越受到国内外的高度重视。
超超临界机组因其煤耗低，节约能源，我国已经把大幅度提高发电效率、加速发展洁净煤技术的超超临界机组作为我国可持续发展、节约能源、保护环境的重要措施。
尽管在同等蒸汽参数情况下，联合循环的效率比蒸汽循环的效率高10%左右，但是，由于PF-BC和IGCC尚处于试验或示范阶段，在技术上还存在许多不完善之处，而超临界技术已十分成熟，超超临界机组也已批量投运，且积累了良好的运行经验，国外已有一套完整而成熟的设计、制造技术。
因此，技术成熟的大容量超临界和超超临界机组将是我国清洁煤发电技术的主要发展方向，也是解决电力短缺、能源利用率低和环境污染严重等问题的最现实和最有效的途径。
超超临界压力锅炉的关键技术是多方面的，在材料的选择、水冷壁系统及其水动力安全性、受热面布置、再热系统汽温的调控等多方面均存在设计和制造上的高难技术。
二、超（超）临界锅炉的特点超临界机组区别与普通机组主要有以下特点：1、蒸汽参数的选择机组的蒸汽参数是决定机组热经济性的重要因素。
一般压力为16.6～31.0MPa、温度在535~600℃的范围内，压力每提高1MPa，机组的热效率上升0.18％~0.29％：新蒸汽温度或再热蒸汽温度每提高10℃，机组的热效率就提高0.25％~0.3％；因此提高蒸汽参数是提高机组热效率的重要途径。
目前超超临界与超临界的划分界限尚无国际统一的标准，下表列举了一些发达国家的典型机组的参数[1]。
现在常规的超临界机组采用的蒸汽参数为24.1MPa、538℃/566℃。
一般认为蒸汽压力大于25MPa，蒸汽温度高于580℃称为超超临界。
研究分析[2]指出对600/600℃这一温度等级，当主汽压力自25MPa升高到28MPa，锅炉岛和汽机岛的钢耗量将分别增加3.5％和2%。
超超临界1000MW机组锅炉的基本特点
超超临界1000MW机组锅炉的基本特点1华能玉环电厂华能玉环电厂的锅炉与我厂一样，由哈尔滨锅炉厂有限责任公司在日本三菱重工业株式会社（Mitsuibishi Heavy Industries Co. Ltd）技术支持下制造的超超临界变压运行直流锅炉，采用П型布置、单炉膛、低NO X PM主燃烧器和MACT燃烧技术、反向双切圆燃烧方式，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、调温方式除煤/水比外，还采用烟气分配挡板、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，燃用神府东胜煤、晋北煤。
锅炉主要参数见表1－3：表1－3 华能玉环电厂锅炉主要参数锅炉不投油最低稳燃负荷为35%BMCR，锅炉点火和助燃采用轻柴油，油燃烧器的总输入热量按30%BMCR，油枪采用机械雾化式。
2国电北仑电厂三期工程北仑电厂位于浙江省宁波市北仑区，地处杭州湾口外金塘水道之南岸。
电厂现装有五台单机容量为600MW亚临界燃煤机组，装机总容量为3000MW。
国电北仑三期扩建2×1000MW工程厂址位于电厂一期工程北侧的原电厂海涂渣场内。
厂址西侧和北侧为原渣场大堤，南侧为原有的老海塘大堤，东侧为电厂煤码头引桥及渣场。
装设二台1000MW燃煤汽轮发电机组。
锅炉为超超临界参数、直流炉、单炉膛、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、前后墙对冲燃烧方式，Π型锅炉。
设计煤种：晋北烟煤1，校核煤种1：晋北烟煤2，校核煤种2：神华东胜煤。
计划于2009年底前全部建成投产。
(1) 锅炉容量和主要参数北仑电厂三期工程的锅炉由东方锅炉（集团）股份有限公司制造，锅炉出口蒸汽参数为27.56MPa(a)/605/603℃，对应汽机的入口参数为26.25MPa(a)/600/600℃。
锅炉的主要参数见表1－4。
表1－4 北仑电厂三期锅炉主要参数（主蒸汽压力为汽机入口参数）：图1－1 压力负荷曲线水冷壁采用螺旋盘绕内螺纹管圈＋垂直管屏全焊接的膜式水冷壁，保证燃烧室的严密性，鳍片宽度能适应变压运行的工况。
超临界锅炉的技术特点
37 35 10
15
20
25
30
35
蒸汽参数MPa (初温℃/再热温℃/再热温℃)
不同蒸汽参数、再热次数和参数对发电厂供电热效率的影响
超（超）临界机组的可靠性
美国初期 蒸汽参数过高，当时冶金工业 难以提供满足 31MPa，621/566/566℃的合理钢材，投运后事故 频繁，可靠性、可用率低，后降低参数运行，取得了 比较满意的业绩。
一次再热，烟煤
高效、绿色发电技术 高 效 发 电
流 化 床
洁 净 发 电
节 水 发 电
分 布 式 电 源
烟 气 循 环 流 化 床 脱 硫 其 它 节 水 技 术 燃 料 电 池 微 型 燃 气 轮 机 太 阳 光 发 电 风 力 发 电
新 型 发 电
超 临 界 机 组
联 合 循 环
多 联 产
煤 炭 加 工 与 转 化
水冷壁的形式和流体温度
内螺纹垂直管屏水冷壁特点
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。
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。
超超临界锅炉(1000MW)安装技术交底
超超临界锅炉（1000MW）安装技术交底超超临界锅炉（1000MW）特点：锅炉工程量大，安装工期长，作业面广，涉及工种多，交叉多而成为工程建设的主线，同时作为超超临界锅炉，新材料的焊接数量多，焊接工期长。
锅炉上下部水冷壁全部由垂直管膜式水冷壁构成，上下部水冷壁之间设有混合集箱。
炉膛上部布置屏式过热器，沿烟气流程方向分别设置二级过热器（大屏）和三级过热器（后屏），折焰角上方布置有四级过热器（末过）。
在水平烟道处布置了垂直二级再热器（高温再热器）。
尾部竖井由中隔墙分隔成前后两个烟道。
前部布置水平一级再热器（低温再热器）和省煤器。
后部布置水平一级过热器（低温过热器）和省煤器。
在后竖井烟道底部设置了烟气调节挡板装置。
烟气通过调节挡板后又汇集在一起经两个尾部烟道引入左右各一的回转式空气预热器。
锅炉启动系统为带再循环泵系统，二只立式内置式汽水分离器布置于锅炉的后部上方，由后竖井后包墙管上集箱引出的锅炉顶棚包墙系统的全部工质均通过4根连接管送入二只汽水分离器。
在启动阶段，分离出的水通过水连通管与一只立式分离器贮水箱相连，而分离出来的蒸汽则送往水平低温过热器的下集箱。
分离器贮水箱中的水经疏水管排入再循环泵的入口管道，作为再循环工质与给水混合后流经省煤器—水冷壁系统，进行工质回收。
除启动前的水冲洗阶段水质不合格时排往扩容器系统外，在锅炉启动期间的汽水膨胀阶段、在渡过汽水膨胀阶段的最低压力运行时期以及锅炉在最低直流负荷运行期间由贮水箱底部引出的疏水均通过三只贮水箱水位调节阀送入冷凝器回收或通过炉水循环泵送入给水管道进入水冷壁进行再循环。
借助于再循环泵和给水泵，在锅炉启动期间水冷壁系统内始终保持相当于锅炉最低直流负荷流量（25%BMCR），启动初期给水泵保持5%BMCR给水流量，随锅炉出力达到5%BMCR，三只贮水箱水位调节阀全部关闭，锅炉的蒸发量随着给水量的增加而增加，而通过循环泵的再循环流量则利用泵出口管道上的再循环调节阀逐步关小来调节，当锅炉达到最小直流负荷（25%BMCR），再循环调节阀全部关闭，此时，锅炉的给水量等于锅炉的蒸发量，启动系统解列，锅炉从二相介质的再循环模式运行（即湿态运行）转为单相介质的直流运行（即干态运行）。
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DP
q1
q2
q3
Q
2、煤水比和汽温控制
煤水比（等温度有反应时，再调整煤水比，延 迟就大了！参数波动大） 喷水减温 粗调与细调 初负荷容易超温的原因有二：煤的火焰行程长； 给水压力低，喷水量小（不够）！ 炉内传热对汽温的影响（直流炉和汽包炉汽温 特性的区别）
3、直流锅炉中的汽水膨胀问题 现象：给水流量没太大变化，而分离器 水位急剧变化。 原因： 危害：水塞 减轻危害的措施（方法）
三、制粉系统
1、中速磨的工作原理(型号： ZGM113N)
ZGM113磨煤机是一种中速辊盘式磨煤机，其碾磨部分是由转动 的磨环和三个沿磨环滚动的固定且可自转的磨辊组成。原煤从磨 机的中央落煤管落到磨环上，在离心力作用下将原煤运动至碾磨 滚道上，通过磨辊进行碾磨。三个磨辊沿圆周方向均布于磨盘滚 道上，碾磨力则由液压加载系统产生，通过静定的三点系统，碾 磨力均匀作用至三个磨辊上，这个力是经磨环、磨辊、压架、拉 杆、传动盘、减速机、液压缸后通过底板传至基础。原煤的碾磨 和干燥同时进行，一次风通过喷嘴环均匀进入磨环周围，将从磨 环上切向甩出的煤粉吹送至磨机上部的分离器，在分离器中进行 分离，粗粉被分离出来返回磨环重磨，合格的细粉被一次风带出 分离器。
2、运行中注意的问题
液压油 定加载与变加载 磨损和使用寿命 石子煤及磨出口风压 在下列几种情况下,石子煤会比较多:①磨 煤机启动后。②紧急停磨。③煤质较次。 ④运行后期磨辊、衬瓦、喷嘴磨损严重。 ⑤运行时磨出力增加过快，一次风量偏 少（即风煤比失调）。 振动和噪音与布煤问题
3、影响煤粉着火的因素
4、干湿态转换问题和给水控制 转换过程中汽压波动问题 对凝汽器的影响 给水泵流量上限和下限问题（流量太小 和太大与汽蚀的问题），对应一个转速， 有一个最小允许流量和和最大允许流量 的问题。
5、冷态冲洗和热态冲洗 流量大小与冲洗质量 变流量冲洗
二、燃烧系统
1、燃烧器的实物图片 煤粉燃烧器 点火油枪 启动油枪
煤质 点火功率 煤粉浓度 煤粉细度 一次风速度 一次风温度 湿度
4、等离子燃烧器的结渣和烧损的防止
1、调整点火功率； 2、调整一次风速； 3、调整煤粉浓度（降低煤粉浓度）； 4、开大气膜风，而且气膜风的气源应采用冷 风。 5、燃烧器壁温有在线监视 。
一次风压 磨出口温度 磨出口风压 二次风开度 三次风开度
四、等离子点火
1、工作原理 本机锅炉在F磨煤机的6个煤粉燃烧器上安装了DLZ－200型等离 子燃烧器。等离子燃烧器包括：等离子发生器，等离子电气系统， 空气系统，冷却水系统四部分组成。等离子发生器是用来产生高 温等离子电弧的装置，其主要由阳极组件、阴极组件、线圈组件 三大部分组成。阳极组件与阴极组件包括用来形成电弧的两个金 属电极阳极与阴极，在两电极间加稳定的大电流。将电极之间的 空气电离形成具有高温导电特性等离子体。线圈通电产生强磁场， 将等离子体压缩，并由压缩空气吹出阳极，形成可以利用的高温 电弧。该电弧（也就是等离子体）在燃烧器的一次燃烧筒中形成 T＞5000K的梯度极大的局部高温区，煤粉颗粒通过该等离子 “火核”受到高温作用，并在10-3秒内迅速释放出挥发物，并使 煤粉颗粒破裂粉碎，从而迅速燃烧。
一、汽水系统
1、水冷壁中流动的脉动问题（两相流）
现象：并列运行的水冷壁管中流量忽大忽小的现象。 原因： 害处：影响水冷壁管的使用寿命。 避免措施（解决办法）：限制给水的最小流量。
汽水密度差 压力=0.1MPa时，汽/水比容~1600 压力=1MPa时，汽/水比容~170 压力=10MPa时，汽/水比容~12
等离子体被定义为除固、液、气三态之外的第 四态物质存在形式，内含有大量化学活性的粒 子，形成温度T＞5000K的，温度梯度极大的 局部高温区。
2、运行注意问题（风压、冷却水 压、电流及壁温)
载体风压力 等离子发生器的壁温 燃烧器壁温 等离子运行电流
3、影响着火的因素
2、HT-NR3型燃烧器 工作原理 一次风对燃烧的影响（煤粉浓度问题） 二次风对燃烧的影响（混合早、晚问题、 影响浓度问题） 三次风对燃烧的影响（旋转强度、烟气 回流量、回流长度问题）
3、煤粉燃烧器的油枪燃烧器的布置
煤粉燃烧器（布置） 点火油枪（布置、运行注意事项） 启动油枪（布置、运行注意事项）
二次风 二次风
一次风 等离子燃烧器 等离子发生器
二级煤粉火 焰
一级煤粉火 焰
三级煤粉火 焰
1、等离子燃烧器点火原理
二次风 二次风
一次风
等00A,300V）在 介质气压（0.01～0.03MPa）的条件下接触引 弧，并在强磁场控制下获得稳定功率的直流空 气等离子体；