我國超超臨界機組發(fā)展及依托工程建設(shè)-西安熱工研究院有限公司(李續(xù)軍)

1、超臨界和超超臨界火力發(fā)電技術(shù)的發(fā)展及我國國產(chǎn)化依托工程的建設(shè)摘要 文章首先對各國超臨界和超超臨界發(fā)電技術(shù)的演繹及發(fā)展進行了回顧和概述，在介紹國外典型超超臨界機組的基礎(chǔ)上，詳細介紹了我國超臨界機組的現(xiàn)狀及超臨界國產(chǎn)化依托工程華能沁北電廠一期2×600MW超臨界機組的建設(shè)，并簡要介紹了超超臨界依托工程華能玉環(huán)工程的情況。主題詞 超臨界 超超臨界 機組 國產(chǎn)化 依托工程 發(fā)展 超臨界和超超臨界火力發(fā)電技術(shù)的發(fā)展及我國國產(chǎn)化依托工程的建設(shè) 西安熱工研究院有限公司（西安 710032） 李續(xù)軍 0.前言從歷史發(fā)展的過程來看，蒸汽動力裝置的發(fā)展和進步就一直是沿著提高參數(shù)的方向前進的。提高蒸汽參數(shù)

2、并與發(fā)展大容量機組相結(jié)合是提高常規(guī)火電廠效率及降低單位容量造價最有效的途徑11。根據(jù)我國的能源資源狀況和電力技術(shù)發(fā)展的水平，發(fā)展高效、節(jié)能、環(huán)保的超超臨界火力發(fā)電機組則勢在必行。為此，600MW超臨界國產(chǎn)化火力發(fā)電機組在依托工程建成投產(chǎn)后，超超臨界火力發(fā)電機組的研發(fā)計劃和依托工程的的建設(shè)也正在緊張進行。1. 超臨界機組和超超臨界機組的概念21理論上，水的臨界狀態(tài)點壓力和溫度數(shù)值分別為22.115MPa和374.15。通常認(rèn)為蒸汽參數(shù)超過水的臨界狀態(tài)點壓力和溫度數(shù)值的機組即稱為超臨界機組。在電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T893-2004電站汽輪機汽輪機名詞術(shù)語中定義主蒸汽壓力高于臨界壓力（一般高于24.0

3、MPa，低于28.0MPa）的汽輪機為超臨界汽輪機；超超臨界汽輪機為主蒸汽壓力達到28.0 MPa以上，或主蒸汽溫度或/ 和再熱蒸汽溫度為593及以上的超臨界汽輪機。我們可以定義超臨界機組為主蒸汽壓力高于臨界壓力（一般高于24.0MPa，低于28.0MPa）的機組；超超臨界機組為主蒸汽壓力達到28.0以上，或主蒸汽溫度或/ 和再熱蒸汽溫度為593及以上的超臨界機組。2國外超臨界和超超臨界發(fā)電機組發(fā)展歷史和研發(fā)計劃2.1 世界主要發(fā)達國家超臨界和超超臨界機組的發(fā)展歷史 11 31 41前蘇聯(lián) 限于燃料成本與奧氏體鋼價格之間的關(guān)系，蘇聯(lián)的超臨界機組蒸汽參數(shù)大多為常規(guī)超臨界參數(shù)，選用24.12MPa

4、、545/545。俄羅斯目前正在開發(fā)二次中間再熱機組，今后計劃研制功率為8001 000MW，參數(shù)為31.5MPa、650650的汽輪機，同時將研制單機功率等級為1600MW的汽輪機。日本 1989年日本投運了世界上第一臺采用超超臨界參數(shù)的川越電廠1號機組，該機組為中部電力公司設(shè)計制造的700MW機組，燃料為液化天然氣，主蒸汽壓力為31MPa,主蒸汽溫度和再熱蒸汽溫度為566/566/566，機組熱效率為41.9。日本在通過吸收美國技術(shù)，成功發(fā)展超臨界技術(shù)的基礎(chǔ)上，進一步自主開發(fā)超超臨界機組。日本投運的超超臨界機組蒸汽參數(shù)逐步由566/566提高到566/593、600/600，蒸汽壓力則保持

5、2425MPa,容量為1000MW為多。以三菱、東芝、日立等公司為代表的制造業(yè)，將發(fā)展超超臨界汽輪機參數(shù)的計劃分為三個階段，第一階段24.5MPa、600600已完成。第二階段計劃采用31.4MPa、593593593參數(shù)。第三階段則采用更高的34.5MPa、649593593的蒸汽參數(shù)。美國 美國是世界上發(fā)展超超臨界壓力火電機組最早的國家之一。美國于1957年在俄亥俄州費洛（Philo）電廠投產(chǎn)了世界上第一臺試驗性的高參數(shù)超臨界壓力機組。機組容量為125MW，蒸汽參數(shù)為31MPa、蒸汽溫度為621/566/566，二次中間再熱。由B&W公司制造。1959年，艾迪斯頓電廠又投運了一臺3

6、25MW,34.4MPa(350kgf/cm2),蒸汽溫度為650/566/566,二次中間再熱機組,熱耗為8630kJ(kw·h), 該機組同時打破了當(dāng)時發(fā)電機組最高出力、最高壓力、最高溫度和最高效率4項紀(jì)錄。該機組后來將參數(shù)降為32.4MPa，610/560/560運行。美國電力研究院(EPRl)從1986年起就一直致力于開發(fā)32 MPa、593593593帶中間負荷的燃煤火電機組。德國 德國也是發(fā)展超超臨界技術(shù)最早的國家，但其單機容量較小。1956年參數(shù)為29.3MPa、600（無再熱）的117MW超超臨界機組投運。德國近年來很重視發(fā)展超超臨界機組，目前最具有代表性的超臨界機組

7、是1992年投運的斯道丁格電站5號機組，該機組容量為535MW，參數(shù)為26.2MPa、545/562，機組凈效率可達43%。德國西門子公司20世紀(jì)末設(shè)計的超超臨界機組，容量在4001000MW范圍內(nèi)，蒸汽參數(shù)為27.5MPa, 589/600，機組凈效率在45%以上。丹麥 丹麥Nodjyllands vaerker電站1臺容量為411MW，參數(shù)為28.5MPa、580580580，二次再熱的燃煤超超臨界機組于1998年投入運行，由于汽輪機排汽的冷卻水溫降到10，鍋爐排煙溫度降到100，鍋爐效率達95，廠用電率為7.6，機組的凈效率達到47，是當(dāng)今世界上效率最高的超超臨界火電機組。2.2 國外超

8、超臨界機組的研發(fā)計劃為進一步降低能耗和減少污染物排放，改善環(huán)境，在材料工業(yè)發(fā)展的支持下，超超臨界機組正朝著更高參數(shù)的技術(shù)方向發(fā)展。國外超超臨界機組發(fā)展的近期目標(biāo)為1000MW級機組，參數(shù)為31MPa,600/600/600,并正在向更高的水平發(fā)展。一些國家和制造廠商已經(jīng)公布了發(fā)展下一代超超臨界機組的計劃，蒸汽初溫將提高到700，再熱汽溫達720，相應(yīng)的壓力將從目前的30MPa左右提高到3540MPa,機組的發(fā)電廠供電效率可達到5055%。 根據(jù)英國貿(mào)工部對超臨界蒸汽發(fā)電的預(yù)測：今后5年內(nèi)，超臨界機組蒸汽溫度將達到620。到2020年，蒸汽溫度將達到650700C，循環(huán)效率可達到5055。 目前

9、，歐共體制定了“THERMIE"700先進燃煤火電機組的發(fā)展汁劃，聯(lián)合歐洲ABB、SIEMENS、GEC-ALSTOM為主的歐洲汽輪機制造商等40家公司，成立了700發(fā)電委員會。從1998年開始，計劃用17年時間，開發(fā)35MPa、700720(720)的超超臨界火電機組，其凈效率將達到50以上。第階段的6年計劃正在執(zhí)行之中。 由此可見，世界各發(fā)達國家都以提高機組蒸汽參數(shù)，發(fā)展超超臨界機組為目標(biāo)，對各自發(fā)展的超超臨界機組做出了階段性計劃，且都普遍發(fā)展到了第二、第三階段。我國作為世界電力工業(yè)大國，也應(yīng)抓住時機，適時制定研發(fā)計劃，穩(wěn)步發(fā)展超超臨界機組。目前世界上部分高參數(shù)超臨界電站見表1。

10、由表1可以看出，近年來世界上已建和在建的超臨界和超超臨界機組的蒸汽參數(shù)和容量的發(fā)展有明顯的特點：（1） 歐洲一些發(fā)達國家在建設(shè)大容量超超臨界發(fā)電機組時，以追求機組的高效率為主要目標(biāo)，為獲得機組效率的最大化，在提高蒸汽溫度的同時，蒸汽壓力也隨之提高，但機組的容量保持在1000MW以下，除德國超超臨界機組容量為400MW左右外，其余機組的容量多在700MW950MW之間；機組的主蒸汽壓力維持在25.028.0MPa,主蒸汽溫度以580居多，再熱蒸汽溫度為580600，大多采用一次再熱；（2） 日本的超超臨界機組在大幅度提高機組容量的同時，為獲得高的機組效率，主要是以提高機組的蒸汽溫度為手段，而蒸汽

11、壓力基本保持在25MPa，到目前為止，日本1000MW超超臨界機組已投運數(shù)臺，主蒸汽參數(shù)多為25.0 MPa /600/600，并采用一次再熱。（3）對于700MW和1000MW等級超超臨界機組，歐洲及日本基本選用一次中間再熱，主蒸汽及再熱汽溫均為580/580和593600左右，主蒸汽壓力為25MPa和27MPa28 MPa等級。表1 目前世界上的（部分）高參數(shù)超臨界電站序號電站名稱功率（MW）蒸汽參數(shù)（MPa/）投運年份/機組效率%1日本 Kobe Steel Kobe N0.1 70024.1/538/56620022日本 Kansal maizuru N0.190024.5/595/5

12、9520043日本 Tokyo Hirono N0.560024.5/600/60020044日本 Isogo60025/600/61020015日本 Tachibaba-bay N0.2105025.0/600/61020016日本 Tsuruga N0.270024/593/59320007日本 Tachibaba-bay N0.1105025/600/61020008日本 Tachibaba-wan70024/566/59320009日本 Misumi N0.1100025/600/600199810日本 Haramachi N0.2100025/600/600199811日本 Hana

13、o-ohta N0.274024/593/593199812日本 Matsuura N0.2100024/593/593199713日本 Haramachi N0.1100025/566/593199716日本 Kawagoe N0.1川越70031/566/566/5661989/41.9%17日本 Kawagoe N0.2川越70031/566/566/5661990/41.9%18丹麥 Avedoere 241630/580/6002002/48.4%19丹麥 Nordjylland 341029/582/580/5801998/47.0%20丹麥 Esbjerg 341525/560/

14、5601992/45.8%21德國 HESSLER70027/580/600199722日本Noshiro N0.260025.4/566/593199423芬蘭 MERU PORI68027.8/580/580已投運24挪威HEMMEG N0.968027.8/580/580已投運25德國 RIPPENDOPT93026/554/580已投運三套26德國 NIEDARAUSSEMK96027.5/580/6002002年投運27德國 留別克40027.5/580/5601995/45.5%28德國 Boxberg 2×91525.84/541/58030德國 Frimmersdor

15、f102526.5/576/59931AD700計劃 43035/700/720201232德國 Westfalen D35028/600/620/47%33德國 Altbach 33525/540/56519973. 超超臨界機組實例63.1 日本川越電站日本川越火電廠的2×700MW機組(32MPa、566566566)是當(dāng)代具有代表性的超超臨界火力發(fā)電機組，其鍋爐為三菱重工制造的露天型直流輻射二級中間再熱直流爐。鍋爐最高溫的過熱器采用耐酸性能良好、符合ASME標(biāo)準(zhǔn)的SA213P347H細粒鋼管，允許應(yīng)力比原來SU347HTB鋼材高18，管壁厚減少14。高溫過熱器出口聯(lián)箱和主蒸汽

16、管道采用ASME標(biāo)準(zhǔn)的335P91鋼材，該材料比原用的STPA24高溫強度高，溫度571時的允許應(yīng)力可提高1倍，使壁厚大為減薄。主蒸汽管也采用SA335P91鋼材，壁厚比以前的主蒸汽管薄，但壽命損耗以及熱膨脹引起的管道反向力矩仍與以前相同。PCV(電動排泄閥)、PCV主閥門、主蒸汽管疏水閥等，由于使用條件都很苛刻，因此也采用SA213T91材料(鍛材)。川越火電廠700MW汽輪機為兩次再熱、凝汽式TC4F33.5型，是以單軸700MW超臨界壓力汽輪機為基礎(chǔ)的二次再熱式超超臨界滑壓運行的汽輪機，轉(zhuǎn)速3600rmin，由4個汽缸構(gòu)成，超高壓缸與高壓缸為對向流合缸結(jié)構(gòu)，中壓缸為單缸分流式，低壓缸為雙

17、缸4排汽結(jié)構(gòu)。其中超高壓缸有6級葉輪，高壓缸有5級葉輪，雙流中壓缸左右各有5級葉輪，2個雙流的低壓缸各有6級葉輪。 圖1為汽輪機的整體結(jié)構(gòu)示意圖。汽缸和超高壓、高壓汽輪機的軸均采用12Cr鋼。低壓轉(zhuǎn)子采用常用的3.5NiCrMoV鋼，但要盡量去除P、S、Sn、Mn、Si等不純微量元素的超靜子，有良好的防腐性能?？紤]到12Cr軸的熱傳導(dǎo)率低、硬度高，軸頸部分和推力軸承套采用CrMoV鋼制成熱套式結(jié)構(gòu)。超高壓汽輪機前幾級葉片采用了可靠性高的鞍型葉片，材料為實際應(yīng)用過的12Cr鋼。為了不因高溫高壓而增加壁厚，因此噴嘴室采用12Cr鋼，同時采用雙向進汽，減少熱應(yīng)力。由于高溫高壓化，主汽閥和調(diào)節(jié)閥承壓部

18、分本體材料采用12Cr鑄鋼，再熱主汽閥使用1.25Cr-Mo-V鋼。圖1為汽輪機的整體結(jié)構(gòu)示意圖。川越火電廠1號機組于1988年1月初啟動，同年12月底首次并網(wǎng)發(fā)電，1989年3月3日出力達到700MW的額定出力，同時達到了超超臨界蒸汽參數(shù)(31.1MPa、566566566)。提高主蒸汽壓力和溫度的主要目的在于提高機組的熱效率，圖2是該汽輪機組的熱效率與負荷的關(guān)系曲線及與一般相同容量機組熱效率的比較。機組完全可以滿足各種負荷水平下的運行。滿負荷下，全廠效率和汽輪機組效率分別為419和484。與一般相同容量的機組相比，兩種效率均提高了約5。機組的啟動時間是衡量機組性能的一個重要指標(biāo)，川越火電廠

19、的超超臨界機組在鍋爐啟動后可在139min達到帶滿負荷運行，具有良好的日啟停性能，如圖3所示。3.2. 丹麥NV電廠丹麥NV電廠3號機組 (1998年10月投運)411MW機組(28.5MPa580580580),汽輪機由GECAlsthom公司采用沖動式設(shè)計，汽機入口壓力從28.5MPa分3級降到0.7MPa：通過超高壓缸(VHP)后蒸汽從28.5MPa降到7.8MPa返回鍋爐，通過高壓缸(HP)后蒸汽從7.4MPa降到2.0MPa返回鍋爐，通過高中壓缸(IP0)蒸汽從1.9MPa降到0.7MPa再到中壓一缸中缸二缸(IP1IP2)。VHP汽缸由3層缸(噴嘴室、內(nèi)缸和外缸)組成。VHP汽缸噴

20、嘴室由9Cr鑄造材料制成。通過調(diào)速級反動式設(shè)計引起反向冷氣流，使內(nèi)缸和調(diào)速級轉(zhuǎn)子逐漸冷卻。轉(zhuǎn)子由10Cr材料制成。在超高壓缸通汽部分，葉片由12Cr抗蠕變材料制成，安裝在轉(zhuǎn)子上，并用整體圍帶連圖2 汽輪機組的熱效率與負荷的關(guān)系曲線圖3 川越火電廠日啟停性能續(xù)連接，以達到減幅和避免共振。第一級隔板選用小弧弦導(dǎo)葉，第一隔板采用抗蠕變的12Cr材料，最后一個隔板采用12Cr材料，以滿足轉(zhuǎn)子的熱膨脹系數(shù)。內(nèi)缸上下兩部分在水平鉚接處由鎳80A和12Cr螺栓固定在一起，材料與噴嘴室完全相同，上缸的理想中心由水平連接支持保證，通過隔板的圍帶和噴嘴室防止強烈對流。LPlLP2汽缸都是標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，內(nèi)缸采用9Cr鋼

21、，低壓轉(zhuǎn)子由奧氏體材料制造，螺帽與內(nèi)缸一樣采用鎳80A鋼。3.3 日本三隅發(fā)電廠（NO.1）1000MW超超臨界燃煤鍋爐3.3.1 概述日本三隅（Misumi）熱電廠1號機組鍋爐自1998年6月25日商業(yè)運行以來，至今運行平穩(wěn)。這是三菱重工在采用垂直管圈水冷壁爐膛的鍋爐上蒸汽溫度最高的首臺鍋爐。該鍋爐容量為1000MW，在25.4MPa（259kg/cm2）、604/602的高壓和高溫蒸汽條件下運行。鍋爐型式：輻射再熱、垂直管圈水冷壁爐膛、變壓運行、直流鍋爐、室內(nèi)布置。BMCR工況下： 主蒸汽流量：2900 t/h；再熱蒸汽流量：2379.8 t/h 過熱器出口壓力：25.4 MPa；再熱器出

22、口壓力：4.50 MPa；再熱器入口壓力4.70 MPa 過熱器出口蒸汽溫度：604；再熱器出口蒸汽溫度：602；再熱器入口蒸汽溫度305.2；給水溫度（省煤器入口）289.2鍋爐燃料為煤、點火油（可帶30%MCR）；點火系統(tǒng)采用APM燃燒器和先進的MACT循環(huán)強化燃燒系統(tǒng)；煤粉燃燒系統(tǒng)采用直吹式正壓系統(tǒng)；通風(fēng)系統(tǒng)為平衡通風(fēng)；一次風(fēng)為冷一次風(fēng)系統(tǒng)。蒸汽溫度控制系統(tǒng)中主蒸汽溫度采用水/煤比和噴水控制；再熱蒸汽溫度控制采用煙氣分配檔板和煙氣再循環(huán)，緊急時采用噴水減溫。3.2 主要技術(shù)特點和運行性能3.2.1 主要技術(shù)特點3.2.1.1 采用垂直管圈水冷壁爐膛系統(tǒng)可靠性高截止2002年底，三菱重工（

23、MHI）已有7臺采用垂直內(nèi)螺紋水冷壁管的超臨界鍋爐投入運行，4臺700MW和3臺1000MW投入使用。自1989年第一臺鍋爐（松浦No.1）投入商業(yè)運行以來，三隅1號鍋爐已是第7臺鍋爐，歐洲和美國都對垂直管圈水冷壁變壓運行直流鍋爐技術(shù)十分關(guān)注。歐美各國為了確保爐膛水冷壁管冷卻所需的流體質(zhì)量流速，多采用傾斜螺旋爐膛水冷壁管結(jié)構(gòu)，以減少爐膛水冷壁管根數(shù)來使管內(nèi)流體速度提高23倍，但存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜，系統(tǒng)阻力損失高，輸送動力增大等缺點。在這種環(huán)境下，MHI是世界上唯一已有該形式運行業(yè)績（超臨界壓力）的鍋爐制造商。根據(jù)已取得的運行經(jīng)驗，MHI正在向用戶提供可靠性更高的垂直管型水冷壁鍋爐。在試運期間的試驗證

24、明，水冷壁系統(tǒng)是安全可靠的，在各種負荷下，水冷壁出口的流體溫度分布穩(wěn)定和均勻。3.2.1.2 解決高溫與燃用各種煤的問題爐膛的基本結(jié)構(gòu)已與各種煙煤（24種）相匹配設(shè)計。另外，爐膛的設(shè)計也能燃用煙煤和次煙煤的混煤，保證了燃料選擇的靈活性；次煙煤混合的最大比例可到50%。為了使材料經(jīng)受住604/602的溫度，使用了耐高溫材料，維持了系統(tǒng)的可靠性。3.2.1.3 NOX排放低，飛灰中未燃碳含量低為減少NOX排放量和飛灰中未燃碳的含量，采用了低NOX和低未燃碳的燃燒系統(tǒng)，該系統(tǒng)裝有APM燃燒器（污染物最少的先進燃燒器）、爐內(nèi)NOX還原系統(tǒng)、磨制極細煤粉的MRSII磨煤機（配三菱旋轉(zhuǎn)式分離器）。由于采用

25、了上述的新技術(shù)，達到了理想的結(jié)果。與通常的PM燃燒器和MRS磨煤機相比，NOX和飛灰中未燃碳含量兩者都大幅度地降低，在加上減少過量空氣率達到了高效燃燒。3.2.2 鍋爐性能在試運期間確定的性能試驗結(jié)果如圖4所示。試驗表明，減少過量空氣率10%，鍋爐效率最高，達到91.83%，保證值為89.21%。通過采用了APM燃燒器和MRSII磨煤機，減少了未燃碳損失，實現(xiàn)了低過量空氣率運行，達到了理想的結(jié)果。引進了模糊控制系統(tǒng)來預(yù)測爐膛水冷壁傳熱表面的實時狀態(tài)，以適應(yīng)燃用多煤種。在試運期間，采用該方法，成功地控制了5種不同煤的調(diào)整。試運試驗也表明，燃煤最低穩(wěn)燃負荷降到15%，這些都證明了鍋爐運行的適應(yīng)性能

26、力。3. 我國超臨界、超超臨界火力發(fā)電機組的現(xiàn)狀及建設(shè)3.1 我國超臨界火力發(fā)電機組的現(xiàn)狀我國從80年代后期起開始重視發(fā)展超臨界火電機組，目前已建成數(shù)座超臨界機組電站，如上海石洞口二廠、盤山電廠、南京電廠、營口電廠、伊敏電廠、綏中發(fā)電廠、漳州厚石電圖4 鍋爐性能試驗時的鍋爐效率廠一期。上海外高橋電廠二期將安裝900MW、蒸汽參數(shù)為25.0/538/566的超臨界機組也已經(jīng)投入商業(yè)運行，漳州厚石電廠擴建工程仍在進行，但這些機組均為國外進口機組。其主要參數(shù)統(tǒng)計參見表2。表2 我國已引進的超臨界電站主要參數(shù)統(tǒng)計表電廠名制造廠臺數(shù)功率（MW）參數(shù)MPa/石洞口二廠ABB/CE-SULZER 26002

27、4.2/538/566盤山電廠前蘇聯(lián)250023.54/540/540華能南京電廠前蘇聯(lián)232023.54/540/540外高橋電廠二期西門子/ABB-ALSTHOM290024.96/538/566營口電廠前蘇聯(lián)230025.01/545/545伊敏電廠前蘇聯(lián)250025.0/545/545綏中發(fā)電廠前蘇聯(lián)280025.0/545/545漳州厚石電廠三菱660024.52/538/5662000年4月，國家有關(guān)部委明確將華能沁北電廠（2臺600MW）工程作為600MW超臨界機組設(shè)備國產(chǎn)化項目的依托工程，目前一期工程的1、2機組均完成機組安裝和調(diào)試工作，分別于2004年11月23日和12月13

28、日完成168小時滿負荷試運行，并投入商業(yè)運行。 目前600MW超臨界火力發(fā)電機組的建設(shè)正在全國各地的電源點全面展開，據(jù)不完全統(tǒng)計，截至2003年底，600MW超臨界火力發(fā)電機組的制造廠定貨數(shù)量超過百臺以上，預(yù)計將在2005年至2007年進入投產(chǎn)的高峰期。3.2 超臨界機組國產(chǎn)化依托工程建設(shè)簡介3.2.1工程概況華能沁北電廠為我國600MW超臨界機組國產(chǎn)化依托工程，規(guī)劃設(shè)計容量6×600MW。一期建設(shè)規(guī)模為2×600MW超臨界燃煤發(fā)電機組。其鍋爐、汽輪機、發(fā)電機組分別由東方鍋爐廠、哈爾濱汽輪機廠、哈爾濱電機廠采用引進技術(shù)制造。該工程建設(shè)單位為華能沁北發(fā)電有限責(zé)任公司，設(shè)計單位

29、為西北電力設(shè)計院設(shè)計。3.2.2 機組主要設(shè)備技術(shù)規(guī)范3.2.2.1 鍋爐主要設(shè)備及系統(tǒng)鍋爐系DG1900/25.4-II1型單爐膛、一次再熱，超臨界本生直流鍋爐。鍋爐全鋼構(gòu)架，固態(tài)排渣，平衡通風(fēng)，露天布置。爐膛寬19419.2mm，深15456.8mm，高度67000mm。爐膛四周為全焊式膜式水冷壁，由下部螺旋盤繞上升水冷壁和上部垂直上升水冷壁組成。沿?zé)煔饬鞒桃来尾贾闷潦竭^熱器、高溫過熱器、高溫再熱器。豎井為雙煙道結(jié)構(gòu)，前/后煙道深分別為6604/8331.2mm，前煙道布置低溫再熱器、后煙道布置低溫過熱器和省煤器，其后布置三分倉回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器。鍋爐設(shè)計燃用晉南、晉東南地區(qū)貧煤、煙煤的混合

30、煤種，采用中速磨直吹式制粉系統(tǒng)，每爐配6臺磨煤機，1臺備用。燃燒器采用前后墻對沖燃燒方式，24只HTNR3燃燒器分三層布置在爐膛前后墻上，上部布置有12只燃燼風(fēng)(OFA)風(fēng)口。鍋爐設(shè)計采用定壓-滑壓-定壓或定壓運行運行方式。每臺鍋爐均配置兩臺軸流式引風(fēng)機、軸流式送風(fēng)機、一次風(fēng)機和回轉(zhuǎn)式三分倉空氣預(yù)熱器，設(shè)置兩臺雙室四電場干式靜電除塵器，采用密相正壓氣力輸送方式除灰。爐渣由刮板撈渣機將先輸送至渣倉，然后由汽車運輸?shù)姆绞匠＿^熱蒸汽溫度由水/煤比和兩級噴水減溫來控制，水/煤比的控制溫度取自汽水分離器前水冷壁出口集箱上的三個溫度測點。再熱蒸汽溫度采用擋板調(diào)節(jié)。3.2.2.2 汽輪機主要設(shè)備及系統(tǒng)汽

31、輪機采用哈爾濱汽輪機廠有限責(zé)任公司生產(chǎn)的超臨界、一次中間再熱、三缸四排汽、單軸、雙背壓、凝汽式汽輪機，型號為CLN600-24.2/566/566，額定給水溫度為280.4 ，運行方式為定-滑-定運行。每臺機組設(shè)置兩臺50%容量的汽動給水泵及一臺30%容量的電動調(diào)速給水泵；回?zé)嵯到y(tǒng)為三高四低一除氧；高壓加熱器采用大旁路設(shè)置。每臺機組設(shè)兩臺100%容量的定速、電動、立式筒型凝結(jié)水泵，選用中壓凝結(jié)水精處理裝置；設(shè)置三套50%容量水環(huán)式真空泵，正常情況下兩套運行，一套備用。3.2.2.3 主要電氣設(shè)備及系統(tǒng)發(fā)電機型號為QFSN-600-ZYHG，額定容量為667MVA，額定電壓為20kV，冷卻方式為

32、定子水內(nèi)冷、轉(zhuǎn)子氫冷，采用靜態(tài)可控硅勵磁系統(tǒng)（自并勵）。主變壓器型號為SFP-720000/500，額定容量720MVA，額定電壓為550-3×2.5%/20KV。 一期工程兩臺機組均以發(fā)電機變壓器組單元接線接入500kV母線。500kV采用斷路器接線。500kV配電裝置按規(guī)劃出線回路數(shù)六回布置，本期建成兩回。發(fā)電機出口裝設(shè)斷路器。機組啟動電源由500kV升壓站經(jīng)主變倒送方式取得，發(fā)電機并列由發(fā)電機出口開關(guān)完成。備用停機變壓器6kV側(cè)通過共箱母線連接到每臺機組的兩段6k工作母線及公用母線上作為備用電源，在事故情況下，備用停機變可以備用自投一半機組負荷（包括電動給水泵）運行，保證機組安

33、全停機。本工程對發(fā)電機、主變壓器、廠高變、高公變、勵磁變等主設(shè)備保護按全面雙重化配置，保護裝置為RCS-985B微機型發(fā)變組保護裝置。勵磁系統(tǒng)采用UNITROL 5000型靜態(tài)可控硅勵磁系統(tǒng)，型號為Q5S-0/U251-S6000，由勵磁變壓器、勵磁調(diào)節(jié)器、可控硅整流器單元、起勵單元、滅磁單元等組成。同期系統(tǒng)只設(shè)自動準(zhǔn)同期裝置，取消了傳統(tǒng)的手動并列方式。每臺發(fā)電機組并列只設(shè)發(fā)電機出口斷路器一個同期點，配備兩套SID2CM型自動準(zhǔn)同期裝置（一投一備）。機組電氣設(shè)備均采用ECS控制方式。3.2.2.4. 控制系統(tǒng)設(shè)計功能及配置分散控制系統(tǒng)(DCS)采用ABB貝利公司的Symphony系統(tǒng)，其功能涵

34、蓋了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(DAS)、模擬量控制系統(tǒng)(MCS)、順序控制系統(tǒng)(SCS)、鍋爐爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)(FSSS)、汽輪機控制系統(tǒng)(DEH)、給水泵汽輪機控制系統(tǒng)(MEH)、旁路控制系統(tǒng)(BPS)和事故跳閘保護系統(tǒng)(METS)等各項控制功能，是套軟硬件一體化的、功能比較完善的控制系統(tǒng)。DCS按照功能分散、信息集中管理的原則配置，每臺機組配置一套DCS系統(tǒng)，每套DCS系統(tǒng)控制網(wǎng)絡(luò)均為環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)。在兩臺機組的DCS環(huán)網(wǎng)之間設(shè)置個公用環(huán)網(wǎng)，公用系統(tǒng)控制器即掛接在該公用環(huán)網(wǎng)上。本工程單元機組未設(shè)計快速減負荷（FCB）功能。3.2.3 啟動調(diào)試概述（2號機組）華能沁北電廠一期工程1號機組鍋爐、汽輪發(fā)電機組安裝

35、由東北電建一公司承擔(dān)；東北電力科學(xué)研究院負責(zé)公用系統(tǒng)（除輸煤系統(tǒng)）及1號機組分系統(tǒng)、整套啟動的調(diào)試；2號機組鍋爐安裝由東北電建三公司承擔(dān)，汽輪發(fā)電機組安裝由河南火電二公司承擔(dān)；西安熱工研究院有限公司負責(zé)輸煤系統(tǒng)及2號機組分系統(tǒng)、整套啟動的調(diào)試。2號機組調(diào)試工作于2004年2月份開始前期準(zhǔn)備，3月8日輸煤系統(tǒng)開始調(diào)試，5月20日廠用系統(tǒng)如期帶電，標(biāo)志著機組分系統(tǒng)調(diào)試正式開始，至2004年10月31日完成了DCS受電、廠用系統(tǒng)帶電、輸煤系統(tǒng)調(diào)試、鍋爐本體及爐前系統(tǒng)化學(xué)清洗、鍋爐點火沖管、制粉系統(tǒng)調(diào)試等機組整套啟動前的重要形象進度，機組于2004年11月1日進入整套啟動試運行。經(jīng)空負荷、帶負荷試運行

36、，機組于2004年12月6日13：31帶滿負荷進入168h試運行，2004年12月13日13：31一次通過168h試運行，各項技術(shù)指標(biāo)均達到火電工程調(diào)整試運質(zhì)量檢驗及評定標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)良水平。機組連續(xù)平均負荷率101.5%，連續(xù)滿負荷時間168h，熱工自動投入率98.26%，保護裝置投入率100，首次吹管至完成168h滿負荷試運結(jié)束共耗油3762.525噸，首次沖轉(zhuǎn)至完成168h試運天數(shù)為43天。沁北電廠2號機組鍋爐于2004年10月6日首次點火沖管至2004年12月13日13:31完成168h滿負荷試運行，共點火14次(其中包括鍋爐吹管啟動3次)。2號機組從2004年11月1日首次沖轉(zhuǎn)整組啟動至2

37、004年12月13日通過168小時試運行期間，汽輪機共啟動7次，其中冷態(tài)啟動3次，溫態(tài)啟動1次，熱態(tài)啟動3次。發(fā)電機并網(wǎng)6次，整組啟動共6次。3.2.4 華能沁北電廠一期工程啟動試運工作進程華能沁北電廠一期工程啟動試運工作進程見表3。3.3 我國超超臨界火力發(fā)電機組依托工程的建設(shè)為了縮短我國火力發(fā)電技術(shù)和世界先進水平的差距，加快我國火力發(fā)電設(shè)備的更新?lián)Q代，降低機組發(fā)電煤耗，滿足日益嚴(yán)格的環(huán)保要求，我國有關(guān)部委已將超超臨界燃煤發(fā)電技術(shù)列入我國高技術(shù)研究發(fā)展計劃，并確定了華能玉環(huán)電廠為超超臨界燃煤發(fā)電技術(shù)的依托工程。華能玉環(huán)電廠的主機已經(jīng)確定，汽輪機為SIMENS與上海汽輪機有限公司合作生產(chǎn)的“HMN”1000MW單軸、四缸四排汽凝汽式汽輪機；鍋爐為采用三菱技術(shù)生產(chǎn)的超超臨界參數(shù)，垂直管水冷壁變壓運行鍋爐