超臨界直流鍋爐

超臨界直流鍋爐必看資料超臨界鍋爐和直流鍋爐超臨界鍋爐－－從壓力上分類直流鍋爐－－從有無(wú)汽包分類超臨界鍋爐一定是直流鍋爐直流鍋爐不一定是超臨界鍋爐，可以是亞臨界或以下壓力鍋爐．直流爐可以適用于任何壓力，但如果壓力太低，則不如自然循環(huán)鍋爐，所以一般應(yīng)用在P≥16MPa的鍋爐上。當(dāng)然超（超）臨界參數(shù)鍋爐必須采用直流型式

直流鍋爐工作原理蒸發(fā)段:汽水混合物的焓繼續(xù)提高，比容急劇增加，壓力降低較快過(guò)熱段:

蒸汽焓、溫度和比容均增大，壓力則由于流動(dòng)阻力較大而下降更快熱水段:水的焓和溫度逐漸增高，比容略有加大，壓力則由于流動(dòng)阻力而有所降低沿管子長(zhǎng)度方向工質(zhì)參數(shù)變化情況直流鍋爐沒(méi)有汽包，給水在給水泵壓頭的作用下，順序流過(guò)熱水段、蒸發(fā)段和過(guò)熱段受熱面一次將給水全部變成過(guò)熱蒸汽，蒸發(fā)區(qū)循環(huán)倍率K=1直流鍋爐的技術(shù)特點(diǎn)1.取消汽包，能快速啟停。與自然循環(huán)鍋爐相比，直流爐從冷態(tài)啟動(dòng)到滿負(fù)荷運(yùn)行，變負(fù)荷速度可提高一倍左右。2.金屬耗量少。鍋爐本體金屬消耗量最少，鍋爐重量輕。一臺(tái)300MW自然循環(huán)鍋爐的金屬重量約為5500t～7200t，相同等級(jí)的直流爐的金屬重量?jī)H有4500t～5680t，一臺(tái)直流鍋爐大約可節(jié)省金屬2000t。直流鍋爐的技術(shù)特點(diǎn)3.水泵壓頭高。水冷壁的流動(dòng)阻力全部要靠給水泵來(lái)克服，這部分阻力約占全部阻力的25％～30％。所需的給水泵壓頭高，既提高了制造成本，又增加了運(yùn)行耗電量。4.需要專門(mén)的啟動(dòng)系統(tǒng)。直流鍋爐啟動(dòng)時(shí)約有30％額定流量的工質(zhì)經(jīng)過(guò)水冷壁并被加熱，為了回收啟動(dòng)過(guò)程的工質(zhì)和熱量并保證低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)水冷壁管內(nèi)有足夠的重量流速，直流鍋爐需要設(shè)置專門(mén)的啟動(dòng)系統(tǒng)，而且需要設(shè)置過(guò)熱器的高壓旁路系統(tǒng)和再熱器的低壓旁路系統(tǒng)。啟動(dòng)旁路系統(tǒng)的作用建立啟動(dòng)壓力和啟動(dòng)流量。保證給水連續(xù)通過(guò)省煤器和水冷壁，確保水冷壁的冷卻和水動(dòng)力穩(wěn)定性回收啟動(dòng)初期的熱水、汽水混合物、飽和蒸汽以及過(guò)熱度不足的過(guò)熱蒸汽。啟動(dòng)過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)各受熱面之間和鍋爐與汽輪機(jī)之間工質(zhì)狀態(tài)的配合，防止溫度不高的蒸汽進(jìn)入冷態(tài)的汽輪機(jī)凝結(jié)成水滴。根據(jù)需要，設(shè)置保護(hù)再熱器的汽輪機(jī)旁路系統(tǒng)。（有的為了簡(jiǎn)化系統(tǒng)，不再設(shè)飽和再熱器的旁路，僅通過(guò)控制再熱器的進(jìn)口煙溫和提高金屬檔次來(lái)保證再熱器的安全）直流鍋爐的技術(shù)特點(diǎn)5.需要汽水分離器。系統(tǒng)中的汽水分離器在低負(fù)荷時(shí)起汽水分離作用并維持一定的水位，在高負(fù)荷時(shí)切換為純直流運(yùn)行，汽水分離器作為通流承壓部件。6.需要較高的質(zhì)量流速。為了達(dá)到較高的質(zhì)量流速，必須采用小管徑水冷壁。這樣，不但提高了傳熱能力而且節(jié)省了金屬，減輕了爐墻重量，同時(shí)減小了鍋爐的熱慣性。直流鍋爐的技術(shù)特點(diǎn)7.熱慣性小。水冷壁的金屬儲(chǔ)熱量和工質(zhì)儲(chǔ)熱量最小，即熱慣性最小，使快速啟停的能力進(jìn)一步提高，適用機(jī)組調(diào)峰的要求。但熱慣性小也會(huì)帶來(lái)問(wèn)題，它使水冷壁對(duì)熱偏差的敏感性增強(qiáng)。當(dāng)煤質(zhì)變化或爐內(nèi)火焰偏斜時(shí)，各管屏的熱偏差增大，由此引起各管屏出口工質(zhì)參數(shù)產(chǎn)生較大偏差，進(jìn)而導(dǎo)致工質(zhì)流動(dòng)不穩(wěn)定或管子超溫。直流鍋爐的技術(shù)特點(diǎn)8.流動(dòng)阻力大。為保證足夠的冷卻能力和防止低負(fù)荷下發(fā)生水動(dòng)力多值性以及脈動(dòng)，水冷壁管內(nèi)工質(zhì)的重量流速在MCR負(fù)荷時(shí)提高到2000㎏/（㎡·s）以上。加上管徑減小的影響，使直流鍋爐的流動(dòng)阻力顯著提高。600MW以上的直流鍋爐的流動(dòng)阻力一般為5.4MPa～6.0MPa。直流鍋爐的技術(shù)特點(diǎn)9.汽溫調(diào)節(jié)困難。汽溫調(diào)節(jié)的主要方式是調(diào)節(jié)燃料量與給水量之比，輔助手段是噴水減溫或煙氣側(cè)調(diào)節(jié)。由于沒(méi)有固定的汽水分界面，隨著給水流量和燃料量的變化，受熱面的加熱段、蒸發(fā)段和過(guò)熱段長(zhǎng)度發(fā)生變化，汽溫隨著發(fā)生變化，汽溫調(diào)節(jié)比較困難。直流鍋爐的技術(shù)特點(diǎn)10.易發(fā)生水動(dòng)力不穩(wěn)定。低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，給水流量和壓力降低，受熱面入口的工質(zhì)欠焓增大，容易發(fā)生水動(dòng)力不穩(wěn)定。11.水冷壁布置靈活。水冷壁可靈活布置，可采用螺旋管圈或垂直管屏水冷壁。采用螺旋管圈水冷壁有利于實(shí)現(xiàn)變壓運(yùn)行。直流鍋爐的技術(shù)特點(diǎn)12.熱偏差影響大。超臨界壓力直流鍋爐水冷壁管內(nèi)工質(zhì)溫度隨吸熱量而變，即管壁溫度隨吸熱量而變。因此，熱偏差對(duì)水冷壁管壁溫度的影響作用顯著增大。13.存在傳熱惡化的可能。變壓運(yùn)行的超臨界參數(shù)直流爐，在亞臨界壓力范圍和超臨界壓力范圍內(nèi)工作時(shí)，都存在工質(zhì)的熱膨脹現(xiàn)象。在亞臨界壓力范圍內(nèi)可能出現(xiàn)膜態(tài)沸騰；在超臨界壓力范圍內(nèi)可能出現(xiàn)類膜態(tài)沸騰。直流鍋爐的技術(shù)特點(diǎn)14.啟停速度受汽機(jī)限制。啟停速度和變負(fù)荷速度受過(guò)熱器出口集箱的熱應(yīng)力限制，但主要限制因素是汽輪機(jī)的熱應(yīng)力和脹差。15.給水品質(zhì)要求高。直流鍋爐要求的給水品質(zhì)高，要求凝結(jié)水進(jìn)行100％的除鹽處理。16.控制系統(tǒng)復(fù)雜，調(diào)節(jié)裝置的費(fèi)用較高。超臨界鍋爐的優(yōu)勢(shì)朗肯循環(huán)熱效率隨主蒸汽壓力、溫度的升高而提高，超臨界壓力機(jī)組比亞臨界機(jī)組熱效率提高2—3%。電廠名稱容量MW供電煤耗g/kWh發(fā)電煤耗g/kWh廠用電率%華能南京電廠300324.5309.84.53華能營(yíng)口電廠320337.2320.74.90華能伊敏電廠500329.53l1.25.55國(guó)華盤(pán)山電廠500331.O3l1.16.0石洞口電廠600308.2297.13.6綏中電廠800329.23l2.94.932003年度全國(guó)超臨界機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)國(guó)產(chǎn)超臨界鍋爐主要特點(diǎn)1.采用П型布置形式2.螺旋管圈水冷壁３.采用前后墻對(duì)沖燃燒方式４.采用新型低氮旋流燃燒器５.采用回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器６.采用直吹式制粉系統(tǒng)７.采用軸流式風(fēng)機(jī)采用П型布置形式

П型布置是傳統(tǒng)普遍采用的方式，煙氣由爐膛經(jīng)水平煙道進(jìn)入尾部煙道，在尾部煙道通過(guò)各受熱面后排出。其主要優(yōu)點(diǎn)是鍋爐高度較低，尾部煙道煙氣向下流動(dòng)有自生吹灰作用，各受熱面易于布置成逆流形式，對(duì)傳熱有利等。

螺旋管圈水冷壁

螺旋管圈水冷壁是首先應(yīng)用于超臨界變壓運(yùn)行鍋爐的水冷壁型式。爐膛水冷壁采用螺旋管圈＋垂直管圈方式【即下部爐膛的水冷壁采用螺旋管圈（內(nèi)螺紋管），上部爐膛的水冷壁為垂直】，保證質(zhì)量流速符合要求。水冷壁采用全焊接的膜式水冷壁水冷壁采用一次中間混合聯(lián)箱來(lái)實(shí)現(xiàn)螺旋管至垂直水冷壁管的過(guò)渡現(xiàn)場(chǎng)水冷壁的布置圖

性能優(yōu)越的水冷壁

內(nèi)螺紋螺旋管圈水冷壁結(jié)論：通過(guò)采用內(nèi)螺紋管及選取合適的質(zhì)量流速，水冷壁安全裕度得到極大的提高，汽水阻力僅增加約10%。螺旋水冷壁垂直水冷壁混合集箱垂直水冷壁入口集箱半爐膛混合，減少吸熱偏差小，適應(yīng)變壓運(yùn)行內(nèi)螺紋螺旋管圈水冷壁:充分均勻混合的中間過(guò)渡水冷壁垂直水冷壁

螺旋水冷壁出口

垂直水冷壁進(jìn)口螺旋水冷壁

內(nèi)螺紋螺旋管圈水冷壁:管間吸熱偏差小，適應(yīng)變壓運(yùn)行燃燒器燃燒器燃燒器燃燒器水冷壁出口介質(zhì)溫度垂直管布置水冷壁螺旋上升式水冷壁熱負(fù)荷前墻側(cè)墻后墻側(cè)墻前墻側(cè)墻后墻側(cè)墻流向流向流向流向螺旋管在盤(pán)旋上升的過(guò)程中，每根管子都經(jīng)過(guò)爐膛下部高熱負(fù)荷區(qū)域的整個(gè)周界，途經(jīng)寬度方向不同熱負(fù)荷分布的區(qū)域。因此，螺旋管的每個(gè)管子，以整個(gè)長(zhǎng)度而言，熱偏差很小內(nèi)螺紋螺旋管圈水冷壁:不需設(shè)置水冷壁進(jìn)口節(jié)流圈垂直水冷壁+內(nèi)螺紋管螺旋水冷壁+內(nèi)螺紋管負(fù)荷變化和煤種變化適應(yīng)性對(duì)比流量調(diào)整困難(進(jìn)口節(jié)流圈)采用高質(zhì)量流速，且質(zhì)量流速可以自由調(diào)整。爐膛水冷壁型式節(jié)流圈為針對(duì)鍋爐某一負(fù)荷、某一煤種而設(shè)計(jì)。由于節(jié)流圈的固有特性，對(duì)所有負(fù)荷進(jìn)行流量合理分配、調(diào)節(jié)較為困難；機(jī)組運(yùn)行一段時(shí)間，節(jié)流圈將不可避免地結(jié)垢，偏離設(shè)計(jì)值。對(duì)煤種變化、爐膛結(jié)渣等所引起的爐膛熱負(fù)荷變化適應(yīng)性較差。采用較高質(zhì)量流速設(shè)計(jì)，且進(jìn)口不需裝設(shè)節(jié)流圈，螺旋管圈水冷壁的傳熱、流量分配和介質(zhì)出口溫度等不會(huì)受到燃燒器、磨煤機(jī)切換等工況的影響。對(duì)煤種變化、爐膛結(jié)渣以及機(jī)組負(fù)荷變化所引起的吸熱量的變化適應(yīng)性好，變負(fù)荷、變壓運(yùn)行能力強(qiáng)內(nèi)螺紋管結(jié)構(gòu)

螺旋管圈+內(nèi)螺紋管漩渦效果>重力作用管子內(nèi)表面充滿了液體

內(nèi)螺紋螺旋管圈水冷壁:成熟的制造和安裝工藝，工地安裝方便快捷采用螺旋管圈水冷壁的汕頭工程600MW超臨界鍋爐受壓件安裝焊口數(shù)約38000只（螺旋管圈部分約8200只，垂直管圈部分約6400只，共計(jì)約14600只)?？偟墓さ厥軌杭惭b焊口少于采用垂直管圈水冷壁的600MW超臨界鍋爐。減少熱應(yīng)力銷桿連接(不需要焊接)螺旋管圈水冷壁

主要設(shè)備：合理的水冷壁的支撐結(jié)構(gòu)垂直膜式水冷壁螺旋水冷壁出口集箱垂直水冷壁進(jìn)口集箱螺旋水冷壁出口集箱垂直水冷壁進(jìn)口集箱垂直搭接板垂直剛性梁水平剛性梁螺旋膜式水冷壁上部垂直水冷壁３.采用前后墻對(duì)沖燃燒方式

屏式過(guò)熱器進(jìn)口煙氣分布爐膛出口煙氣溫度分布高溫過(guò)熱器進(jìn)口煙氣分布2020℃煙氣溫度分布高過(guò)爐膛出口250kW/m20kW/m2屏過(guò)0℃采用前后墻對(duì)沖燃燒方式:避免火焰刷墻，防止?fàn)t膛結(jié)渣后墻前墻熱煙氣和灰粒沖刷的幾率較小側(cè)墻布置的吹灰器可有效控制水冷壁的積灰①周圍的煙氣卷吸到燃燒器主氣流中②熱煙氣回流到爐膛角部③含有熔化灰粒的熱煙氣沖刷水冷壁④灰粒在水冷壁上堆積形成結(jié)渣④③①燃燒器爐膛水冷壁②采用前后墻對(duì)沖燃燒方式燃燒器燃盡風(fēng)口前墻左側(cè)墻后墻右側(cè)墻流體溫度(oC)前墻左側(cè)墻右側(cè)墻后墻410400390380100%MCR切圓燃燒切圓燃燒(設(shè)置節(jié)流圈)對(duì)沖燃燒方式20oC10oC7oC燃燒方式最大溫差前后墻對(duì)沖燃燒方式:熱空氣配風(fēng)簡(jiǎn)單可靠４.采用新型低NOX旋流燃燒器將傳統(tǒng)的二次風(fēng)分為兩部分：內(nèi)二次風(fēng)（或稱為二次風(fēng)）和外二次風(fēng)（或稱為三次風(fēng)），這兩股風(fēng)均布置有各自的調(diào)風(fēng)器，以便于在運(yùn)行調(diào)整風(fēng)量和旋流強(qiáng)度。燃燒用空氣沿射流行程逐步分級(jí)送入，在射流下游區(qū)域完全混合,實(shí)現(xiàn)了旋流煤粉燃燒器內(nèi)部的空氣分級(jí)燃燒，控制NOx生成量。鍋爐為超臨界參數(shù)變壓直流爐，單爐膛、一次再熱、平衡通風(fēng)、露天布置、固態(tài)排渣、全鋼構(gòu)架、全懸吊結(jié)構(gòu)Π型鍋爐。中速磨直吹式制粉系統(tǒng)，配6臺(tái)磨(1臺(tái)備用)，裝設(shè)旋流式HT-NR3型燃燒器，前后墻布置，對(duì)沖燃燒。機(jī)組配置2×50％B-MCR汽動(dòng)調(diào)速給水泵和1臺(tái)30％B-MCR電動(dòng)調(diào)速給水泵。采用35％B-MCR容量高、低壓串聯(lián)汽機(jī)旁路。DG1900/25.4-Ⅱ1鍋爐基本性能

鍋爐主要規(guī)范：

鍋爐主要性能參數(shù)（BMCR)鍋爐汽、水、煙、風(fēng)阻力BMCR工況的阻力情況：過(guò)熱器蒸汽側(cè)阻力1.068MPa頂棚和包墻系統(tǒng)阻力0.696MPa再熱器蒸汽側(cè)阻力0.19MPa省煤器水側(cè)阻力0.087MPa水冷壁壓降阻力1.619MPa

空氣預(yù)熱器一次風(fēng)阻力350Pa

空氣預(yù)熱器二次風(fēng)阻力770Pa

空氣預(yù)熱器煙氣側(cè)阻力909Pa

鍋爐本體煙氣阻力（含空預(yù)器）2257Pa

燃燒器一次風(fēng)阻1150Pa

燃燒器二次風(fēng)阻力1950Pa鍋爐主要界限尺寸鍋爐性能保證值

(設(shè)計(jì)煤種)1鍋爐B-MCR出力1900t/h2鍋爐保證熱效率（按低位發(fā)熱量）93.49%3不投油最低穩(wěn)燃負(fù)荷不大于35%B-MCR4煙、風(fēng)壓降實(shí)際值與設(shè)計(jì)值的偏差不大于10%5過(guò)熱器、再熱器、省煤器的實(shí)際水、汽側(cè)壓降數(shù)值不超過(guò)保證值。6過(guò)熱蒸汽在35～100%B-MCR范圍內(nèi)，再熱蒸汽在50～100%B-MCR范圍內(nèi)能維持其額定汽溫；汽溫允許偏差為±5℃。7NOX的排放量不高于400mg/Nm3

鍋爐本體三維動(dòng)畫(huà)螺旋水冷壁管爐膛下部水冷壁（包括冷灰斗水冷壁、中部螺旋水冷壁）都采用螺旋盤(pán)繞膜式管圈，從水冷壁進(jìn)口到折焰角水冷壁下標(biāo)高52608.9mm處。螺旋水冷壁管全部采用六頭、上升角60°的內(nèi)螺紋管，共456根，管子規(guī)格Φ38.1×7.5，材料為SA-213T2。爐膛冷灰斗處管子節(jié)距為50.8及49.827mm，冷灰斗以外的中部螺旋盤(pán)繞管圈，傾角為19.471°，管子節(jié)距50.8mm。冷灰斗管屏、螺旋管屏膜式扁鋼厚δ6.4，材料為15CrMo。下部螺旋水冷壁管屏帶彎頭出廠現(xiàn)場(chǎng)水冷壁的布置圖冷灰斗燃燒器布置對(duì)水冷壁熱負(fù)荷的影響過(guò)渡段水冷壁螺旋水冷壁前墻、兩側(cè)墻出口管全部抽出爐外后墻出口管則是4抽1根管子直接上升成為垂直水冷壁后墻凝渣管，另3根抽出到爐外抽出爐外的所有管子均進(jìn)入24根螺旋水冷壁出口集箱，由22根連接管從螺旋水冷壁出口集箱引入位于鍋爐左右兩側(cè)的兩個(gè)混合集箱（Φ444.5×95，SA335P12）混合后，再通過(guò)22根連接管從混合集箱引入到24根垂直水冷壁進(jìn)口集箱，然后由垂直水冷壁進(jìn)口集箱引出光管形成垂直水冷壁管屏，垂直光管與螺旋管的管數(shù)比為3：1。這種結(jié)構(gòu)的過(guò)渡段水冷壁可以把螺旋水冷壁的荷載平穩(wěn)地傳遞到上部水冷壁。過(guò)渡段水冷壁廠內(nèi)組裝過(guò)渡段水冷壁安裝后水冷壁系統(tǒng)的保護(hù)

溫度監(jiān)測(cè)保護(hù)：水冷壁系統(tǒng)溫度測(cè)點(diǎn)是鍋爐在啟停、運(yùn)行時(shí)對(duì)管子金屬壁溫進(jìn)行監(jiān)視和保護(hù)的重要手段。水冷壁系統(tǒng)溫度的監(jiān)視是通過(guò)設(shè)置系統(tǒng)管道上不同位置的熱電偶來(lái)實(shí)現(xiàn)的，管子金屬壁溫的監(jiān)視是通過(guò)裝設(shè)在水冷壁的壁溫測(cè)點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。壁溫測(cè)點(diǎn)主要系統(tǒng)：汽水系統(tǒng)來(lái)至高壓缸出口水平煙道側(cè)包后豎井前包后豎井側(cè)包后豎井中隔后豎井后包水平煙道側(cè)包啟動(dòng)分離器啟動(dòng)分離器低過(guò)屏過(guò)高過(guò)至高壓缸一級(jí)減溫一級(jí)減溫二級(jí)減溫器二級(jí)減溫器頂棚過(guò)熱器低再高再至中壓缸事故減溫器事故減溫器①省煤器①去高壓缸去中壓缸來(lái)自高加來(lái)自高壓缸⑦⑤④⑨⑧⑥③②爐膛③低過(guò)④屏過(guò)⑤末過(guò)⑥低再⑦高再⑧分離器⑨貯水罐過(guò)熱器一級(jí)減溫再熱器事故減溫過(guò)熱器二級(jí)減溫②（汽水分離器）啟動(dòng)分離器超臨界鍋爐的典型結(jié)構(gòu).在鍋爐啟停及正常運(yùn)行過(guò)程中，汽水分離器均投入運(yùn)行。啟動(dòng)分離器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖分離器尺寸規(guī)格為Ф900×110，直段高度2.890m，材質(zhì)SA-387Gr11C12，數(shù)量為兩個(gè)。經(jīng)水冷壁加熱以后的工質(zhì)分別由6根連接管沿切向逆時(shí)針向下傾斜15°進(jìn)入兩分離器，分離出的水通過(guò)連接管進(jìn)入分離器下方的貯水罐。啟動(dòng)分離器貯水罐的尺寸規(guī)格為Ф990×120，直段高度1