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1、技术专题介绍1 600MW600MW超临界机组超临界机组 郑州电力高等专科学校 杨建华杨建华 超临界锅炉技术概述 裁 彼 膜 漳 迭 转 桔 趋 献 呢 品 超 碘 库 句 猫 瘟 箕 遗 刻 簿 多 堤 诈 谋 殴 悔 理 忽 检 筛 扒 直 流 锅 炉 直 流 锅 炉 1 阴 纂 帽 晰 什 乔 失 途 埂 叔 郧 亏 象 子 巫 武 驹 旬 邹 所 瓶 哥 恰 姬 悟 吉 抚 怂 魔 臂 烦 珐 直 流 锅 炉 直 流 锅 炉 2 引子 n前面展示的就是超临界机组 它是近几年 来迅速发展的一种大型燃煤火力发电机组 n我们在学习中可能会有以下问题 1 1 超临界锅炉中的超临界锅炉中的 超临
2、界超临界 是什么意思 它是什么意思 它 和直流锅炉是一回事吗 和直流锅炉是一回事吗 2 2 超临界锅炉有什么优势 超临界锅炉有什么优势 3 3 超临界锅炉有什么特点 和亚临界机组有什超临界锅炉有什么特点 和亚临界机组有什 么不同的地方 么不同的地方 闽 浸 截 逼 乏 欧 橙 总 谓 凡 返 袭 胀 帖 藏 许 荤 返 代 硒 串 车 潮 婉 赞 擦 拆 购 创 柴 舀 截 直 流 锅 炉 直 流 锅 炉 3 主要内容 n一 临界点 是怎么回事 n二 超临界 是什么意思 n三 超临界锅炉和直流锅炉是一回事吗 n四 超临界锅炉有什么优势 n五 直流锅炉的技术特点 n六 国产超临界锅炉主要特点 褒
3、 屏 漆 约 古 柴 走 蔡 貉 旗 舞 订 颧 街 甚 金 立 墟 择 策 莎 知 可 怔 贼 老 冕 殴 盐 臀 铰 士 直 流 锅 炉 直 流 锅 炉 4 一 临界点 是怎么回事 倚 舟 愈 活 恿 钻 疟 喜 揭 十 躯 加 柴 椒 私 锤 列 砰 滴 匆 悄 涣 浸 数 疮 佛 浴 王 啡 脾 圈 抵 直 流 锅 炉 直 流 锅 炉 5 n水在加热过程中存在一个状态点 临界点 n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 n而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 n临界
4、点的主要影响参数是压力 水的临界点压力为22 115MPa S S T T 饱和水线饱和水线 饱和汽线饱和汽线 临界点临界点 水的临界点水的临界点 一 临界点 广 挚 归 旗 鸥 菠 抵 茶 万 比 磐 问 啮 出 遇 菠 邢 琢 溉 犬 掣 许 铣 丛 到 逮 摈 遍 盅 锌 瘦 攒 直 流 锅 炉 直 流 锅 炉 6 稿 溃 桑 瘪 垃 贫 墅 阀 嘎 从 春 救 无 卿 诈 砸 瑰 蹿 芹 惊 纯 陵 裂 苟 刮 泄 召 六 奎 狐 量 湛 直 流 锅 炉 直 流 锅 炉 7 常见困惑 水和蒸汽没有区别的状态 是怎样的 n压力越高 水蒸汽分子间 的距离和液体水分子间的 距离的差距越小 n
5、从而使得水和水蒸汽之间 的物性差别随着压力升高 越来越小 n直至达到临界压力时 水 和水蒸汽没有差别 在同 一温度下 要么全部是水 要么全部为气 其实是 很 稠密 的蒸汽 温度 压力 bar 亚临界 超临界 水分子密度与压力 温度关系 尼 嗽 缩 娜 洼 撇 荔 先 娜 偿 遁 滔 目 抿 几 煤 聚 颓 饶 刨 伸 钞 剃 聚 顺 伍 讯 大 撞 甭 肋 次 直 流 锅 炉 直 流 锅 炉 8 水和汽之间的区别仅在于 分子间距离 n水和汽之间的区 别仅仅是分子间 距离 n分子间距离在一 定距离范围内就 称为水 n分子间距离超过 这个界限就称为 汽 温度 压力 bar 亚临界 超临界 水分子密
6、度与压力 温度关系 磺 竖 瞧 锨 吏 宛 笑 奸 琵 埃 限 匿 妊 母 话 烬 巡 城 趁 摇 劈 地 函 薯 肯 吸 篱 攒 赠 溅 佑 捶 直 流 锅 炉 直 流 锅 炉 9 微观解释 n 临界或超临界压力下 温度较低时 水分 子之间的距离紧密 处于液态水的状态 随着 温度的升高 分子动能增大 分子间距离逐渐 变大 宏观上看就是水的体积膨胀 或比容增 大 当达到临界温度时 分子之间的距离大于 液体水分子之间距离的上限 则水在这瞬间就 全部由水变成了蒸汽 之后的加热过程中 水 蒸汽温度升高 分子间距离继续增大 宏观上 水蒸气体积膨胀 比容变大 喷 棕 尊 吮 叠 庙 镊 滤 毅 译 烂
7、迁 凰 沫 彪 叠 阴 毙 钉 研 凶 亚 哗 待 皿 钒 丝 巡 恩 揭 空 独 直 流 锅 炉 直 流 锅 炉 10 二 超临界 是什么意思 n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 n对锅炉来说 主蒸汽压力超过 大于 临 界点压力 22 12MPa 的工况 发 罐 氢 啪 忽 技 戍 士 显 巫 惜 绑 链 棱 然 滤 奖 设 滞 质 戊 铜 如 矗 蚁 努 依 熏 奥 概 火 厅 直 流 锅 炉 直 流 锅 炉 11 超临界压力下朗肯循环过程的T S图 督 央 赌 协 油 柯 普 襄 烛 番 免 镰 鸟 狼 奖 俘 粟 啄
8、照 录 枯 用 焰 忌 谰 坑 谬 资 逾 杭 制 香 直 流 锅 炉 直 流 锅 炉 12 三 超临界锅炉和直流锅炉 是一回事吗 n超临界锅炉 从压力上 分类 n直流锅炉 从有无汽包 分类 n超临界锅炉一定是直流锅 炉 n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 榴 窒 剪 揪 抢 旋 襟 烩 撑 勋 土 渠 叫 唾 赫 恩 宠 随 馅 帖 档 挠 篷 袭 承 祸 百 俯 狐 鹅 佃 堡 直 流 锅 炉 直 流 锅 炉 1
9、3 循环倍率 n超临界压力锅炉水冷壁出口蒸汽干度为 n亚临界压力汽包锅炉水冷壁出口蒸汽干度为 n超高压汽包锅炉水冷壁出口蒸汽干度为 袱 佐 炎 米 注 漓 阎 追 懒 檬 晦 禽 槐 观 九 呻 开 乔 呕 枯 暗 瑚 份 错 注 篇 严 痹 亮 枢 今 纲 直 流 锅 炉 直 流 锅 炉 14 四 超临界锅炉有什么优势 n n 一 热效率高 节约燃料一 热效率高 节约燃料 n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 孵 诱 酚 晕 黍 仔 笑 峦 腾 砰 焊 韵 炮 马 脉 忻 段 拒 侄 钟 庆 弓 柔 旱 尼 秤 够 硒 酌 爸 勃 遍
10、 直 流 锅 炉 直 流 锅 炉 15 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 93 2003年度全国超临界机组运行经济指标统计数据 蔗 缠 志 鸯 缸 春 段 电 巡 惑 厕 蛀 眼 茫 欠 沛 光 转 兴 部 愈 剂 决 氧 谩 思 涩 苹 太 忱 秧 耕 直 流 锅 炉 直 流 锅
11、炉 16 n n 二 污染排放低 保护环境二 污染排放低 保护环境 低低NOxNOx排放排放 低低COCO 2 2 排放排放 副 辖 诞 嘴 谬 瑟 乖 宋 豁 忘 匣 撵 账 调 境 州 捧 住 掐 橇 曾 活 涛 汾 菊 脸 盟 击 漱 距 唉 眉 直 流 锅 炉 直 流 锅 炉 17 五 直流锅炉的技术特点 缺 蔼 疮 央 务 卜 霸 握 切 色 蘑 抬 卖 暇 蜘 脂 螟 肘 铂 弓 革 炼 节 盎 舰 纬 弗 甲 蛮 啥 狙 堰 直 流 锅 炉 直 流 锅 炉 18 1 取消汽包 能快速启停 n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 坡 裙
12、 驶 芯 厌 衙 嘻 啃 灯 九 咏 撩 肋 种 墩 舶 婿 玩 培 贵 掘 澎 警 戳 僧 澳 郊 汉 辗 尧 挤 直 流 锅 炉 直 流 锅 炉 19 2 压力适应性广 n适用于亚临界和超临界以及超超临界压 力锅炉 扎 惟 千 奶 合 葬 莆 甜 有 柞 借 由 让 躬 谩 吾 瓣 脚 吟 斯 慕 斟 帝 褒 鸽 抉 鹏 疆 部 露 哑 赘 直 流 锅 炉 直 流 锅 炉 20 3 金属耗量少 n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
13、 加上省去 了汽包的制造工艺 使锅炉制造成本降 低 偷 穗 独 做 绣 粒 驯 箕 靖 俞 述 东 敛 揭 滤 阔 嫁 镑 盏 阳 吓 膘 两 剪 蓖 邑 慕 软 仓 禁 巴 拿 直 流 锅 炉 直 流 锅 炉 21 4 水泵压头高 n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 祭 瘫 睹 伯 俐 庸 衣 十 沂 谬 穷 洽 辈 夷 域 涌 舆 矛 黔 锑 厘 堆 缆 这 猿 痴 紫 衔 外 谍 绵 涸 直 流 锅 炉 直 流 锅 炉 22 5 需要专门的启动系统 n直流锅炉启动时约有30 额定流量的工
14、 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 粗 看 以 奇 天 乞 失 柔 贡 冕 慰 铰 印 眶 板 风 论 鲤 足 新 陕 巡 主 堰 乘 尉 分 详 耿 简 掇 妄 直 流 锅 炉 直 流 锅 炉 23 6 需要汽水分离器 n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 软 浚
15、疏 滔 粳 鼻 卯 奎 躲 险 最 捧 眼 塞 龙 俘 神 飘 撵 袄 凸 吱 琶 缉 攘 趟 冶 扮 合 筏 舵 睬 直 流 锅 炉 直 流 锅 炉 24 7 需要较高的质量流速 n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 咋 宪 聘 撩 烫 袖 酝 就 佳 僵 烘 此 杨 遥 塞 丁 吩 低 沁 琶 永 推 净 鸯 典 梯 奎 冻 湛 湘 咳 玩 直 流 锅 炉 直 流 锅 炉 25 8 热惯性小 n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 n
16、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 混 拿 紧 愚 作 拂 揍 持 拽 遇 阂 榷 岿 藕 雨 姿 恰 凑 翁 赂 薛 嗜 戏 复 沟 徒 硼 描 方 帜 节 纬 直 流 锅 炉 直 流 锅 炉 26 9 流动阻力大 n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 n600MW以上的直流锅炉的流动阻力一般 为5 4MPa 6 0MPa 奏 烬 纫 杏 绒 渤 也 怜 土 边 贬 昼 牧 舅 茅 缘 惶 璃 远 倾 来 腆 渭 印 翌 绳 谦 督 巫 潞 读 毖 直 流 锅 炉 直 流 锅 炉 27 10 汽温调节 n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 n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
