国产首台 600MW 超临界锅炉简介华能沁北电厂位于河南省济源市，一期工程为 600MW 国产超临界依托项目， 1 号机组已于 2004 年 12 月13 日通过 168h 试运，成为首台投产的国产 600MW 超临界火电机组沁北电厂锅炉供货方为东方锅炉厂，其技术支持方为日本 BHK 公司 1 锅炉型式与主要参数 锅炉为超临界参数变压直流本生型锅炉，一次再热，单炉膛，尾部双烟道结构，采用挡板调节再热汽温，固态排渣，全钢构架，全悬吊结构，平衡通风，露天布置燃用晋南、晋东南地区贫煤、烟煤的混合煤种，锅炉型号 DG1900/25.4-Ⅱ1 型 锅炉主要参数表2 锅炉主要性能 2.1 负荷特性锅炉带基本负荷，并具有一定的调峰能力，其不投油最低稳燃负荷不大于 45%B-MCR2.2 高加解列工况在回热系统中，当任何一级或三级全部高压加热器停运时，锅炉的蒸发量仍能使汽轮发电机组达到额定出力，且各受热面不超温2.3 过热器和再热器蒸汽温度控制范围在稳定工况下，过热汽温在 35%～100%B-MCR、再热汽温在 50%～100%B-MCR 负荷范围时，保持稳定在额定值，其允许偏差均在±5℃之内2.4 炉膛燃烧室承压能力锅炉炉膛燃烧室的设计压力为±5800Pa ，瞬时承受压力为±8700Pa，当燃烧室突然灭火或送风机全部跳闸，引风机出现最大抽力时，炉墙及支撑件不会产生永久变形。
2.5 锅炉汽、水、烟、风阻力设计煤种，BMCR 工况的阻力情况：过热器蒸汽侧阻力 1.41MPa顶棚和包墙系统阻力 0.45MPa再热器蒸汽侧阻力 0.19MPa省煤器水侧阻力 0.10MPa水冷壁压降阻力 1.51MPa空气预热器一次风阻力 300Pa 空气预热器二次风阻力 914Pa空气预热器烟气侧阻力 1090Pa锅炉本体烟气阻力（含空预器） 2530Pa燃烧器一次风阻 980Pa燃烧器二次风阻力 1550Pa2.6 锅炉启动时间锅炉从点火到带满负荷所需时间为：冷态启动 5～6 小时温态启动 2 ～3 小时热态启动 1～1.5 小时极热态启动 ＜1 小时3 锅炉主要尺寸界限4 锅炉汽水流程给水由炉前右侧进入省煤器，流经省煤器后，进入螺旋水冷壁、过度段、垂直水冷壁然后进入入汽水分离器进行汽水分离，从分离器分离出来的水进入贮水罐排往冷凝器，蒸汽则依次经顶棚管、后竖井/水平烟道包墙、低温过热器、屏式过热器和高温过热器。
再热器由位于后竖井前烟道的低温再热器和水平烟道内的高温再热器组成汽水流程如图 1 所示：5 锅炉本体结构 5.1 省煤器省煤器位于后竖井后烟道内低温过热器的下方，沿烟道深度方向顺列布置，省煤器蛇形管 168 排省煤器蛇形管由管子 Φ50.8 ×7.1（SA-210C）光管组成，4 管圈绕，横向节距 114.3mm，省煤器分上下两组逆流布置，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5.2 炉膛炉膛宽为 19419.2mm，深度为 15456.8mm，高度为 67000mm，整个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转换连接炉膛冷灰斗的倾斜角度为 55°，除渣口的喉口宽度为 1.2432 米 炉膛下部水冷壁采用螺旋盘绕膜式管圈，螺旋水冷壁管全部采用六头、上升角 60°的内螺纹管，共456 根，管子规格 Φ38.1×7.5 ，材料为 SA-213T2炉膛冷灰斗处管子节距为 50.8 及 49.827mm，冷灰斗以外的中部螺旋盘绕管圈，倾角为 19.471°，管子节距 50.8mm。
冷灰斗管屏、螺旋管屏膜式扁钢厚δ6.4 ，材料为 15CrMo螺旋水冷壁前墙、两侧墙出口管全部抽出炉外，后墙出口管则是 4 抽 1 根管子直接上升成为垂直水冷壁后墙凝渣管，另 3 根抽出到炉外，抽出炉外的管子进入 24 根螺旋水冷壁出口集箱（Φ190.7×43，SA106C） ，由 22 根连接管（Φ141.3×24/Φ127×22，SA335P12）引入位于锅炉左右两侧的两个混合集箱（Φ444.5×95，SA335P12）混合后，再引入到 24 根垂直水冷壁进口集箱（Φ190.7×43，SA335P12 ） ，过渡段水冷壁管子规格 Φ38.1 ×7.5 内螺纹管和 Φ38.1×7.9 光管，材料为 SA-213T2过渡段水冷壁的结构如图 3 所示垂直水冷壁进口集箱引出光管形成垂直水冷壁管屏，垂直光管与螺旋管的管数比为 3：1.，垂直管屏管子规格为 Φ31.8 ×9.1，节距 50.8mm5.3 锅炉启动系统启动循环系统由启动分离器、贮水罐、水位控制阀（361 阀）等组成启动分离器布置在炉前，垂直水冷壁混合集箱出口，采用旋风分离形式，分离器规格为Ф876×98（保证内径 Ф680） ，材料为 SA-336F12，直段高度 2.890m，总长为 4.08m，数量为两个。
经水冷壁加热以后的工质分别由 6 根连接管沿切向向下倾斜 15°进入两分离器，分离出的水通过连接管进入分离器下方的贮水罐，蒸汽则由连接管引入顶棚入口集箱分离器下部水出口设有阻水装置和消旋器启动分离器贮水罐的规格为 Ф972×111（保证内径 Ф750） ，材料为 SA-336F12，直段高度 17.5m，总长为 18.95m，数量一个储水管上有设定的高报警水位、361 阀全开水位、正常水位（上水完成水位） 、361 阀全关水位及基准水位，根据各水位不同的差压值来控制贮水罐水位控制阀（361 阀）调节水位，贮水罐中水流在锅炉清洗及点火初始阶段被排出系统外及循环到冷凝器启动系统如图 4 所示：5.4 过热器顶棚过热器在炉膛上部屏式过热器过区域，顶棚管规格 Φ76.2×16.7, 数量为 170 根，材质 SA-213T2，节距 114.3，扁钢厚度 9mm，材质 15CrMo；在炉膛上部高温过热器区域，管径变为 Φ63.5 ×11，数量为 170 根，材质 SA-213T2，节距 114.3；在水平烟道高温再热器区域，管径变为 Φ57× 9.9，数量为 170 根，材质 SA-213T2，节距 114.3；后竖井区域材质管径为 Φ57 ×9.9，数量为 170 根，材质 SA-209T1a，节距 114.3。
包墙过热器系统管子材质均为 SA-213T2，扁钢材质均为 15CrMo水平烟道侧包墙由 43 根规格Φ31.8×9.5 管子组成，节距 63.5；后竖井前包墙、中隔墙下部由 169 根 Φ38.1 ×9.4 管子组成管屏，节距 114.3，上部烟气进口段均拉稀成前后两排，光管布置，前排管子承载，规格为 Φ45×12.9，后排管子为 Φ38.1×9.4，节距 228.6；后竖井侧包墙由 148 根 Φ34×8.4 管子组成管屏，节距 101.6；后竖井后包墙由 169 根 Φ38.1×9.4 管子组成管屏，节距 114.3低温过热器蛇形管布置在后竖井后烟道内，分为水平段和垂直出口段低温过热器水平段共 1 段，由4 根管子绕成，共 168 排，管排横向节距 114.3，管段下部分管子规格为 Φ45X7.1 ，管段上部分管子规格为 Φ45X7.9 ，材质 SA-213T12；低过垂直段管子由水平段的两排管合成垂直段的一排管，管子规格为Φ45X7.9 ，材质 SA-213T12，横向节距 228.6mm，共 84 排屏式过热器布置在炉膛上部区域，为全辐射受热面，在炉深方向布置了 2 排，两排屏之间紧挨着布置，每一排管屏沿炉宽方向布置 13 片屏，共 26 片。
屏式过热器管屏的横向节距 S1=1371.6，纵向节距S2=57，炉内受热面管子均采用 SA-213TP347H 材料每片屏由 24 根管组成，管屏入口段与出口段采用不同的管子壁厚，内外圈管采用不同的管子规格管屏入口段管子规格为：最外圈管 Φ50.8×8.4/其余管Φ45×7.4；管屏出口段管子规格为：最外圈管 Φ50.8×12.3/其余管 Φ45×10.8 高温过热器蛇形管位于折焰角上部，沿炉宽方向布置有 31 片，管排横向节距 S1=609.6，管子纵向节距 S2=57，每片管屏由 20 根管子并联绕制而成，炉内受热面管子的材质均为 SA-213TP347H管屏内外圈管采用不同的管子规格，管屏最外圈管 Φ50.8×8.9/ 其余管 Φ45 ×7.8蒸汽从高过入口集箱（Φ609.6×128, SA335P22）经蛇形管加热后进入高过出口集箱（Φ609.6 ×108, SA335P91） ，品质合格蒸汽由连接管（Φ540×80, SA335P91）从出口集箱两端引出，上行后合并成单根蒸汽导管（Φ575.1×84, SA335P91）送入汽轮机高压缸5.5 再热器低再蛇形管由水平段和垂直段两部分组成。
水平段分三组水平布置于后竖井前烟道内，由 6 根管子绕制而成，低再横向节距 S1＝114.3，沿炉宽方向共布置 168 排下面两组管子规格 Φ57×4.5 ，管排的纵向节距 S2=76，材质 SA-210C上组管子分两部分，下部分管子规格 Φ50.8×4.5，材质 SA-210C；上部分管子规格 Φ50.8 ×4.5，材质 15GrMoG低再出口垂直段由两片相邻的水平蛇形管合并而成，横向节距228.6mm，横向排数 84 排，管子规格 Φ50.8 ×4.8，材质 12Cr1MoVG高温再热器布置于末级过热器后的水平烟道内，蒸汽从高再进口集箱( Φ736.6×43,SA335P11)经蛇形管屏加热后进入高再出口集箱(Φ736.6×43,SA335P11) ，蛇形管屏共 84 片，每片管屏由 10 根管子并绕成 U 形，管子规格 Φ50.8×4.5，横向节距 228.6，纵向节距 70，炉内受热面管子均为 SA-213TP347H 材料5.6 汽温调节过热器的蒸汽温度是由水/煤比和两级喷水减温来控制水/煤比的控制温度取自设置在汽水分离器前的水冷壁出口集箱上的三个温度测点，通过 3 取中进行控制。
锅炉第一级减温器位于低温过热器出口集箱与屏式过热器进口集箱的连接管上，第二级减温器位于屏式过热器与末级过热器进口集箱的连接管上再热汽温的调节是通过布置在低温再热器和省煤器后的平行烟气档板来调节的，通过控制烟气挡板的开度大小来控制流经后竖井水平再热器管束及过热器管束的烟气量的多少，从而达到控制再热器蒸汽出口温度再热汽事故喷水减温器布置在低温再热器至高温再热器间连接管道上减温器喷嘴采用多孔式雾化喷嘴 6 燃烧设备 6.1 煤粉燃烧器采用前后墙对冲燃烧方式，燃烧器布置图见图 524 只 HT－NR3 燃烧器分三层布置在炉膛前后墙上，沿炉膛宽度方向热负荷及烟气温度分布更均匀 燃烧器一次风喷口中心线的层间距离为 4957.1mm，同层燃烧器之间的水平距离为 3657.6mm，上一次风喷口中心线距屏底距离为 27322.3mm，下一次风喷口中心线距冷灰斗拐点距离为 2397.7mm最外侧燃烧器与侧墙距离为 4223.2mm，能够避免侧墙结渣及发生高温腐蚀燃烧器上部布置有燃尽风(OFA)风口，12 只燃尽风风口分别布置在前后墙上中间 4 只燃尽风风口距最上层一次风中心线距离为 7004.6mm。
两侧靠前后墙 2 只燃尽风风口距最上层一次风中心线距离为4272.3mm在 HT-NR3 燃烧器中，燃烧的空气被分为三股，它们是：直流一次风、直流二次风和旋流三次风燃烧器配风示意图见图 66.2 油燃烧器及其点火器锅炉共设 24 只简单机械雾化点火油枪，12 只蒸汽雾化启动油枪，点火油枪位于三次风通道中，其出力～。