《超临界锅炉讲稿》由会员分享，可在线阅读，更多相关《超临界锅炉讲稿（176页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、超临界参数锅炉,本课程学时数 24（不包括考核时数） 授课方式 多媒体课件 主要参考教材： 超超临界及亚临界参数锅炉编者：樊泉桂 中国电力出版社2007年9月,第一节 发展超临界参数发电机组的背景,能源是人类社会发展的重要基础资源，世界能源需求 量持续增大，环境污染加重和环保压力加大，世界能源消费向清洁化、高效化发展。目前我国电力工业结构性矛盾突出，装机中高效、清洁的火电机组比例偏低，这些机组不仅降低了经济效益，同时也增加了污染物排放量。2004 年，全国发电装机达到4.41亿千瓦，其中，水电约占总容量24.57%，火电约占总容量73.72%，核电达到约占总容量的1.59%，火电机组中300M
2、W及以上机组Y约400台，占火电装机容量的43.76%。,据统计，燃煤发电产生的灰渣约占全国灰渣的70%，烟尘排放占工业排放的33%，二氧化硫排放占工业排放的56%。我国一次能源以煤为主的格局在很长时期内不会改变，能源供应将维持以煤为主，我国将面临严峻的经济与资源、环境与发展的挑战，急需一种相对燃煤污染排放小、发电效率高的洁净煤发电技术，实现可持续发展的重要任务。,为节约能源和减轻环境污染，国内外正在开发多 种洁净煤发电技术，所谓“洁净煤发电技术”就是指“洁 净煤技术”中与发电相关的技术项目。它的重点是为了提 高发电机组的效率和控制因燃煤而引起的污染物的排放。 目前“洁净煤发电技术”主要有以下
3、几种：*超临界燃煤电站加脱硫脱硝装置（SC+FGD+De-NOx）*循环流化床锅炉燃烧技术（CFBC）*增压流化床燃气-蒸汽联合循环发电（PFBCCC）*整体煤气化燃气-蒸汽联合循环发电（IGCC）,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，由于我国的IGCC和PFBC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，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和制造技术。 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比较现实和有效的途径。超临界
4、发电技术则是在技术已很成熟的传统燃煤发电机组技术基础上进一步改善，采用更高的蒸汽初参数和先进的烟气脱硫脱硝技术。即“高效、节能、环保”的发电方式,工程热力学将水的临界状态点的参数定义为：压力为22.13MPa, 374.15C。当水的状态参数达到临界点时，在饱和水和饱和蒸汽之间不再有汽、水共存的二相区存在。与较低参数的状态不同，这时水的传热和流动特性等也会存在显著的变化。当水蒸气参数值大于上述临界状态点的压力和温度值时，则称其为超临界参数。,超临界定义：,2、超超临界定义：,日本的定义为压力大于24.2MPa,或温度达到593； 丹麦定义为压力大于27.5MPa； 西门子公司的观点是应从材料的
5、等级来区分超临界和超超临界机组等等。 我国电力百科全书则将超超临界定义为：蒸汽参数高于27MPa。综合以上观点，一般将超超临界机组设定在蒸汽压力大于25MPa，蒸汽温度高于580的范围,第二节 超临界机组的发展主蒸汽压力大于临界压力的机组称为超临界机组，而压力大于27MPa、温度大于580的机组则称为超超临界机组，国外超超临界技术从上世纪50 年代就开始了。美国于1957 年投运的第一台125MW 超临界机组的参数为31MPa/621/566/560，1958 年投运的325MW 机组的参数为34.4MPa/649/566/566，由于蒸汽参数过高，当时的金属材料性能达不到要求，运行中出现了很
6、多问题，只能降低参数运行，以后美国的超临界机组多采用24.1MPa，主蒸汽温度为538。到80 年代初，美国超临界机组达170余台，占燃煤机组的70%以上，其中单机容量大于500 MW的机组占总装机的70%以上，最大单机容量为1300MW，也是迄今世界上最大单机容量机组，至1994 年共安装投运了9 台1300MW 的超临界机组。,20世纪90年代开始，超超临界技术在美国、日本和欧 洲得到迅速发展，并已批量投运，取得了良好的运行业 绩，表现出良好的可靠性、经济性和灵活性。这表明超 超临界技术已代表了当代火力发电技术的国际先进水平 和发展潮流。1999年，美国能源部提出了发展先进发电技术的 Vi
7、sion21计划。其中，对于超超临界技术，主要是开发 35MPa760 760760的超超临界火电机组（两 次中间再热），使其热效率高于55，污染物排放比亚 临界机组减少30。,蒸汽动力装置循环理论分析表明，提高循环蒸汽的初参数和降低循环的终参数都可以提高循环的热效率。除此之外，采用再热循环和回热循环也可以提高循环的热效率。事实证明，提高蒸汽参数并与发展大容量机组相结合是提高常规火电厂效率及降低单位容量造价最有效的途径。与同容量亚临界火电机组的热效率相比，在理论上采用超临界参数可提高效率22.5，采用超超临界参数可提高45。目前，世界上先进的超超临界机组效率已达到4749。而超超临界高温机组效
8、率可达到5255。另一方面，超超临界机组采用先进的烟气净化系统，包括除尘、脱硝、脱硫过程，大大降低污染物的排放。,不同蒸汽参数机组经济性比较(锅炉出口参数),国外部分超临界机组经济性举例,超超临界机组热效率可以达到45%以上，煤耗低到270g/千瓦时,二 . 国内超临界机组发展情况 前几年国内引进的多台300、500、600、900MW等多台超临界火 电机组均成功投运，取得了一些重要的调试和运行经验。近几年 来国内三大动力集团在电站设备设计和制造方面的技术、经验、能 力和技术装备水平等都有了很大的进步和发展。所有这些，都为加 速我国大型超临界火电机组的研制步伐和实现批量生产，提供了必 要的条件
9、和基础。世界各国超临界机组的起步容量各有不同，如俄罗斯定为300MW 日本定为450MW。目前600MW级机组在技术上也属于成熟产品， 考虑到国内原有5个大电网对单机容量600MW的需求和国内已有亚 临界600MW火电机组产品的实际情况(有些配套可以通用)， 我国发展超临界火电机组的起步容量定为600MW。从技术性、 经济性以及机组配用材料方面考虑，参数初步定为压力2426MPa 、温度538566 、一次再热。目前已经大力发展1000 MW级机 组，压力超过27MPa ，温度为605/603.,2008年中共中央、国务院隆重举行国家科学技术奖励大会，由中国华能集团公司承接，联合有关设计、制造
10、、应用单位共同研发和应用的超超临界燃煤发电技术获得2007年度国家科学技术进步一等奖。,据统计，至2009年末我国发电装机容量已达8.74亿千瓦，600MW以上超临界机组占新增火电容量的59%左右，已有30余台超超临界1000MW机组投入运行或即将建成。中国已是世界上拥有超超临界机组最多的国家,2012年新建火电厂（计划）及拟在建火电项目河南紫陵电厂发电机组建设工程（6900MW） 广东大唐国际雷州发电厂工程（21000MW） 大唐国际唐山北郊热电联产一期项目（2300MW） 大唐内蒙古五原电厂空冷机组项目（2600MW） 大唐松原热电厂新建工程（2300MW） 大唐延安发电厂改扩建项目（23
11、00MW） 福建惠安电厂一期工程（21000MW） 大唐燕山电厂21000MW机组工程（21000MW） 大唐绩溪石煤综合利用发电项目（2300MW） 大唐华银怀化石煤发电（一期）工程（2300MW） 国电库尔勒热电联产项目（2300MW） 国电乌鲁木齐热电（西郊）联产一期2350MW项目,国电泰安一期2300MW热电联产项目（2300MW） 国电电力邯郸东郊热电2350MW“上大压小“项目 国电民众3185MW级燃气热电联产项目 江西丰城电厂拟建三期工程（2350MW） 荥阳二期扩建21000MW机组工程 国电靖边煤电一体化项目（2350MW） 贵州安顺电厂2660MW燃煤发电机组建设项目
12、辽宁2300MW热电联产机组项目 国电新疆伊宁热电联产（一期）工程（2300MW） 国电普宁热电联产工程（2300MW） 国电西安城南热电（一期）项目（2300MW） 四川达州燃气电站新建项目（2350MW）,安徽淮南煤电基地田集电厂二期扩建工程（2600MW） 广东粤电大埔发电厂项目（2600MW） 龙煤集团七台河铁东矸石电厂新建工程（1300 MW） 甘肃金昌市热电联产工程（2330MW） 神华陕西国华锦界煤电一体化项目三期工程41000MW 甘肃电投常乐（一期）工程（21000MW） 华润电力汕尾海丰电厂新建工程（21000MW）,举上海为例，上世纪90年代初石洞口二厂就引 进了两台60
13、0MW超临界机组，而后外高桥电厂在 2000年代初投产了两台900MW超临界机组，目前 上海外高桥电厂和临港电厂两台1000MW超超临界 机组也已投入运行。目前华能规划在上海石洞口电厂筹建1260MW超 超临界机组，以保持国内领先地位。据悉浙江也准备筹建1200 MW超超临界机组。,1.外高桥第三电厂21000MW 上锅（SBWC）-阿尔斯通公司（API，USA）2.华能玉环电厂21000MW 哈锅（HBC）-三菱公司（MHI，JAPAN）3.华电国际邹县发电厂四期21000MW 东锅（DBC）-巴布科克-日立公司（BHK，JAPAN）,国内最早的百万等级典型超超临界压力锅炉：,玉环电厂100
14、0MW机组锅炉总剖面图,最大连续蒸发量B-MCR 2950 t/h 额定蒸汽压力（过热器出口） 26.25 MPa(a) 额定蒸汽温度 605 再热蒸汽蒸汽流量（B-MCR/BRL） 2457/2279 t/h 再热器进口/出口蒸汽压力（B-MCR） 5.27/5.07 MPa(a) 再热器进口/出口蒸汽温度（B-MCR） 359/ 603 给水温度（B-MCR） 298 双炉膛直流燃烧器双切圆燃烧方式,邹县电厂1000MW机组锅炉总剖面图,旋流燃烧器前后墙对冲燃烧方式,外高桥三期1000 MW 锅炉剖面图,纵切面,主蒸汽 820.8 kg/s (2,955 t/h) 29.7 MPa (设计
15、压力) 605 0C再热蒸汽 678.6 kg/s (2,443 t/h) 7.0 MPa (设计压力) 0C给水 297 0C 煤种 烟煤直流燃烧器切向燃烧方式,第三节 超临界锅炉基本型式及原理1.基本型式 电厂锅炉按工质在蒸发受热面内的流动方式可以将锅炉分成：自然循环锅炉、强制循环锅炉和直流锅炉 亚临界锅炉均可以采用上述三种型式(1) 自然循环锅炉。蒸发受热面内的工质，依靠下降管中的水和上升管中的汽水混合物之间的密度差所产生的压力差进行循环的锅炉，称为自然循环锅炉。,(2) 控制循环锅炉。 控制循环锅炉都是在自然循环锅炉的基础上发展起来的，蒸发受热面内的工质除了依靠下降管中的水和上升管中的
16、汽水混合物之间的密度差所产生的压力差以外，主要依靠锅水循环泵的压头进行循环的锅炉，称为控制循环锅炉。控制循环锅炉的循环系统在水冷壁上升管的入口处加装了节流圈，目的是调节各根上升管中的流量分配，避免在蒸发系统中出现多值性、脉动、停滞及倒流等循环故障，以及减轻水冷壁管子的热偏差。,(3)直流锅炉。给水靠给水泵的压头，一次通过锅炉各受热面产生蒸汽的锅炉，称为直流锅炉，直流锅炉的特点是没有汽包，整台锅炉由许多管子并联，然后用联箱连接串联组成。在给水泵压头的作用下，工质依顺序一次通过加热、蒸发和过热受热面。进口的工质是水，出口工质则是符合设计要求的过热蒸汽。由于所有受热面内工质流动是靠给水泵的压头来推动的，所以在直流锅炉中，受热面中工质都是强制流动。直流锅炉既可用于临界压力以下的锅炉，又可用于临界压力以上的锅炉，而超临界压力时只能采用直流锅炉。,
