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1、超临界压力锅炉超临界压力锅炉(supereritieal pressure boil- er)主蒸汽压力超过临界压力22.12 MP的锅 炉 称为超临界压力锅炉通常大容量超临界压力电站锅炉的主蒸汽压力定在24.5 MPa左右也 有比之更高的当主蒸汽压力达到27 MPa以上时见蒸汽参 数又称为超超临界压力锅炉 (ultra super eritieal Pressure boiler)锅炉简介超临界压力锅炉为了更有效地提高火力发电厂的经济性因此对超临 界压力锅炉还伴随着采用更高的汽温和 更大的锅炉容积 超临界压力锅炉技术特性由于水和蒸汽的压力超过临界压力后不可能有汽 水双相混合物共存因此 超临界
2、压力锅炉只能采用没有锅筒的直流锅炉超临界压力也体现了 当代电站锅炉最先进的技术与亚临界锅炉相比由于蒸汽参数更高因此在锅炉受压元件的设 计时需要采用更高等级的材质并需要更完善的强度设计和寿命分析;由于它是直流锅炉因此 其水冷壁系统的设计与锅筒式锅炉有很大区别并且还需要设计一套起动系统;由于超临界压 力锅炉往往采用变压运行因此在锅炉性能设计时还要兼顾超临界和亚临界各种不同运行工 况时的特点保证锅炉安全经济运行水冷壁系统设计要求此外超临界压力锅炉在给水品质自控以及防 止高温部件高温腐蚀等方面都有着更高的要求 超临界压力锅炉水冷盛与亚临界压力锅炉相比超临界压力锅炉最大特点体现在水冷壁系统 的设计方面.
3、当代超临界压力锅炉水冷壁设计必需体现超 临界直流锅炉与变压运行的三大 要素水冷壁管圈型式质t流速热偏差流量分配等都是超临界压力锅炉水冷壁设计的关键 因素水冷壁管圈型式超临界压力锅炉螺旋管圈水冷壁管与水平线成一定倾角从锅炉底部沿炉膛四周螺旋式盘绕 上升直至炉膛上部折焰角与炉膛出口处为止通常盘绕12圈螺旋倾角在1002护之间 垂直 管圈与通常的锅筒式锅炉相似从冷灰斗至炉顶 水冷壁管均作垂直布置并且为满足变压运行 需要往 往采用小管径一次上升式管圈这两种型式在当代大 容 t 超临界压力锅炉上都得到了 广泛采用二者在水 冷壁结构设计制造和安装等方面各有优缺点但只要 设计合理都可以满 足锅炉运行性能的要
4、求 质 t 流速超临界压力锅炉水冷壁管内质量流速 的合理选取十分关键 是关系到锅炉安全经济运行的 重要因素.对于螺旋管圈可以通过合理选择管径根 数和姗旋 倾角等来确定合理的质量流速对于垂直管 圈特别是一次上升式垂直管圈一般只能采用较小 管 径 （ 例如尹 28 或尹 32）来满足对质量流速的要求而且 还需要采用内螺纹管解决水冷壁高 热负荷区传热注意事项热偏差超临界压力锅炉在高负荷超临界状态运 行时介质作单相强制流动对炉膛内的热偏差 比较敏 感在水冷壁并联管之间介质温度或管壁温度会产生 较大差值因此在水冷壁设计时 要作热偏差判断和计 算在水冷壁上部往往还设置中间混合联箱以减少工 质热偏差防止水
5、冷壁超温或产生过大温差应力.流t分配现代大容量超临界压力锅炉水冷壁由成百上千根 并联管子组成介质在这些管子中作强 制一次性流动为了保证水冷壁的安全运行应特别注 意并联各管间的流量分配无论在超临界压力或亚临 界压力工作状态每个水冷壁管中都需要 保持足够的 冷却流量使水冷壁安全运行 超临界压力锅炉起动系统因为超临界压力锅炉 是直流锅炉因此必需配备一套起动系统（见 直流锅炉 起动系统）供锅炉在滑参数起动时分离由水冷壁产生 的汽水混合物将饱和燕汽通 向过热器水则通往除氧 器水箱或其它可被利用的地方当代超临界压力锅炉 起动流量约为 25%35%锅炉最大连续蒸发量 （BMCR）材料问题超临界压力锅炉用钢由
6、于超临界压力锅炉特别 是超超临界压力锅炉的汽压汽温都很高在确 定锅炉 参数时首先要考虑高温过热器和高温再热器的用钢问题当汽温超过540r时超临 界压力锅炉高温段受热 面就需要采用奥氏体钢种这些钢材不但要有耐高温 强度性能而且 还需要有抗高温氧化的良好性能与同 容量亚临界锅炉相比超临界锅炉的各级受热面通常 采用较小直径和较好一档管材旨在减小管壁厚度适 应调峰需要并延长使用寿命 超临界压力水冷壁壁温比亚临界压力高得多达到500C以上甚至540C因此需要采用合金 钢例如10CrMo910/P22P91等相应等级的材料 超临界压力锅炉变压运行现代大容量超临 界锅 炉都采用变压运行超临界变压运行锅炉设计
7、时要特 别注意受压部件的疲劳寿命计算 和分析不但对高温 厚壁部件而且还要对中温部件如水冷壁及其刚性梁 等都要作专门计算 另外也要注意锅炉总体性能设计 和调温手段以适应大的调峰范围发展现状超临界压力锅炉发展概况自20世纪50年代以来超临界压力锅炉一直处在发展和应用之中 至今全世界已有600多台大型超临界压力锅炉在电厂运行超临界压力锅炉的可靠性指标已 与亚临界压力锅炉相当世界上生产和使用超临界压力锅炉最多的国家是前苏联美国日本和 德国已在运行的各国最大机组是1300 MW（美国）1200 MW（俄国）1000 MW旧本）和800 MW（德国）超临界机组的平均容量已达600MW等级最大锅炉的蒸发量达4433t/h 设计 参数最高的超超临界压力锅炉以日本和德国最为先 进当代已投运的超超临界变压运 行锅炉参数为31.5 MPa569/569/569C正在研制的有34. 5 MPa620/ 625C参数的锅炉 中国电网中 已有10台超临界压力锅炉在运行(2X600MW4X 500 MW4 X 300 MW)这些锅 炉的可靠性和经济性 指标都已得到了证实为中国发展国产超临界锅炉提 供了经验正在建 设的还有4台超临界压力锅炉(2x 800 MW2 X 900 MW中国对超临界压力锅炉的研 究已有 十多年历史在中国发展超临界压力锅炉不但 技术上是可行的经济上也是有利的特别是在原 料昂 贵地区
