1000MW 级火电机组锅炉发展综述

800MW 机组。 其它国家则少见有这类大容量机 司制造的部分已投运的 900MW 以上锅炉。
组投运的报道。 百万千瓦级的大容量火电机组从 由表 1 可见: CE 生产的大容量锅炉大多为超
60 年代在美国的兴起, 70 年代开始逐渐衰退, 至 临界压力一次再 热 锅 炉, 参 数 为 24. 1M Pa2539
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第 1 期
动 力 工 程
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表 2 B&W 公司的 1000MW 以上机组锅炉
发电厂
机组容量 (MW )
蒸发量 (t h)
锅炉参数 主蒸汽压力
900 1000 900 900
煤
Bu ll R un Station 1 号
油
R aven s W ood 3 号
煤
Keystone 1 号、2 号
煤
Conem augh 1 号、2 号
1965. 7 1965. 6 1967, 1968 1970, 1971
(1) 锅炉结构 锅炉炉膛容积为 15236m 3, 炉膛容积热负荷
为 140. 7kW m 3。该炉包括 2 个固态排渣炉膛, 中 间用双面曝光水冷壁隔开, 形成 2 个燃烧室。燃烧 器布置在每个燃烧室的四角, 具体位置在前水冷 壁和后水冷壁的角上, 形成四角切圆燃烧方式。每 组燃烧器由煤粉和重油喷燃器组成, 后者供锅炉 启动时自动点火用。喷燃器可上下摆动, 以改变火 焰中心位置。
0 前言
1 美国的大容量电站锅炉
上海外高桥电厂第二期工程为引进 2 台
本世纪 60、70 年代是美国火电行业的黄金时
900MW 超临界压力变压运行发电机组, 锅炉由 代。由于不断增加单机功率和提高蒸汽参数, 大容
德国阿尔斯通公司设计制造, 汽轮机由西门子公 量、高参数火电机组不断涌现, 单机容量迅速突破
第 23 卷 第 1 期
动 力 工 程
2003 年 2 月
POW ER EN G IN EER IN G
·综述·
文章编号: 100026761 (2003) 0122127208
V o l. 23 N o. 1 Feb. 2003
1000MW 级火电机组锅炉发展综述
匡江红1, 陈端雨2
炉大多为双炉结构, 炉膛中间用双面曝光水冷壁
隔开, 采用四角切圆燃烧。再热器出口蒸汽温度一
收稿日期: 2002208219 修订日期: 2002208220 作者简介: 匡江红 (1967. 8- ) , 女, 硕士, 讲师。长期从事电站 锅炉传热方面的试验研究工作。
般用摆动式燃烧器来调节, 过热器蒸汽温度用喷 水来调节。 1. 1. 2 大容量锅炉示例
Com berland 电站的 1 号、2 号机组为最早投 运的 1300MW 机组, 其锅炉的设计参数示于表 2。 锅炉的基本情况如下:
(1) 锅炉结构 炉膛宽度为 33. 832m , 深度为 15. 544m , 从炉 底集箱到炉顶的高度为 57. 911m , 炉膛的前后墙 上分 2 层共布置了 44 只双喷嘴湍流燃烧器, 形成 对冲燃烧。
表 1 CE 公司的 900MW 以上锅炉
设计年份
锅炉容量 (t h)
参数 (M Pa2°C °C)
所配机组容量 (MW )
燃料
发电厂
投运日期
1961 1963 1964 1966
2880 2950 2885 2880
24. 12539 539 16. 532538 538 24. 12539 539 24. 12539 539
(1. 上海工程技术大学 机械工程学院, 上海 200336; 2. 上海发电设备成套设计研究所, 上海 200240)
摘 要: 介绍了国外 1000MW 级火电机组锅炉参数及发展情况, 并对我国大容量机组锅炉的发展提出了建
议。 表 4 参 9
关键词: 大容量; 火电机组; 锅炉; 百万千瓦级 中图分类号: T K 08 文献标识码: A
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动 力 工 程
第 23 卷
B u ll R un Sta tion 1 号机组是于 1965 年投运 临界压力复合循环燃烧锅炉, 其设计参数示于表 的 1 台 900MW 机组, 锅炉由 CE 公司制造, 为超 1。 下面为该锅炉的一些基本情况。
(M Pa)
蒸汽温度 (°C °C)
投运年份
Paradise 3 号
1150
3629
24. 1
538 538
1969
Com berland 1 号、2 号
1300
4218
24. 1
538 538
1973
Amos 3 号
1300
4434
26. 5
543 538
1973
Gavin 1 号
1300
4434
1. 3 FW 公司 福斯特·惠勒公司 (以下简称 FW 公司) 是
美国仅次于 CE、B &W 公司的第三大锅炉制造 商。它生产的锅炉有自然循环锅炉和直流炉 2 种。 FW 公司生产的自然循环锅炉中, 燃煤锅炉的最 大 容 量 为 840MW , 燃 油、气 锅 炉 最 大 容 量 为 930MW 。 在 直 流 锅 炉 中, 燃 煤 的 最 大 容 量 为 900MW , 燃油、燃气锅炉最大容量为 750MW 。
26. 5
543 538
1991
注: 在表 2 中, 1991 年投运的 Zimm er 1 号是由核电站改建的。
过热器的布置方式为: 低温过热器逆流布置 在烟道中, 高温过热器冷段顺流布置, 热段为混流 布置。 (2) 汽水流程
给水经省煤器到水冷壁, 经顶棚到过热器。其 水冷壁的特点是: 由下至上有 3 个回路。在炉膛下 部有 2 个回路。 这 2 个回路的管子在四面水冷壁 墙上交替布置, 2 个回路之间的工质可充分混合。 第二回路出口工质再一次混合进入第三回路, 这 样的整个炉膛内, 工质经过了 2 次混合, 从而减少 了工质温度的不均匀程度。
下面以 A EP 电力公司的 5 台 835MW 机组 锅炉为例, 介绍 FW 公司的大容量锅炉情况。 该 系列锅炉为超临界压力二次再热直流锅炉。
(3) 运行情况 Com berland 1 号机组于 1972 年 2 月点火, 1972 年 6 月首次到达满负荷, 1973 年 3 月正式商 业运行。 在首次到达满负荷后的 9 个月内, 共有 45% 的时间, 锅炉在 70%～ 100% 负荷下运行。其 余时间, 由于各种问题的出现, 使得锅炉不是停 炉, 就是在低于 70% 负荷下运行。 在运行过程中, 1 号炉过热器前部表面曾出 现结渣, 导致锅炉被迫停炉。原因是吹灰器安装在 过热器第一排管束后, 未能吹扫到过热器前部表 面。另外, 锅炉的过热器管子共发生了 11 次问题, 其中 9 次使锅炉被迫停炉。 这是由过热器管子和 连接管中残留的碎片引起, 这些碎片有些是在贮 存、安装过程中掉进去的, 而有些是某次启动时阀 门破碎后的碎片。 从运行情况看, 锅炉效率比预期的高, 再热蒸 汽的喷水量比预期的多。 这 2 台锅炉均未出现任 何与容量大小有关的问题。 但要解决运行中出现 问题所需的时间可能与容量有关。另外, 管子泄漏 在事故中占的比例较大。
1. 2. 1 概述 巴拔葛公司 (以下简称 B &W 公司) 是美国仅
次于 CE 公司的第二大锅炉制造商。B &W 公司是 美国掌握单机容量超过 1000MW 机组的设计、制 造、运行经验的唯一锅炉制造厂。 在 1965～ 1980 年间, B &W 公司共生产了 11 台 1000MW 以上锅 炉, 其中 8 台为配 1300MW 机组锅炉, 全部为超 临 界 压 力 U P 型 直 流 锅 炉。B &W 公 司 生 产 的 1000MW 以上机组锅炉有 2 个系列: 一个系列是 配 1150MW 机组; 另外一个系列是配 1300MW 机组。 首台 1000MW 以上机组锅炉于 1965 年订 货, 装于美国 TVA 电力公司的 Pa rad ise 电站 3 号机组上。
800MW 以上的火电机组的国家只有美国、日本
美国燃烧工程公司 (以下简称 CE 公司) 曾经
和原苏联 3 个国家。德国在 90 年代末、21 世纪初 是美国最大的锅炉制造商, 在电站锅炉的发展史
才投运了一些 800MW 以上的火电机组。 我国东 上占有很重要的一席之地。CE 公司在发展大容
北 的 绥 中 发 电 厂 在 90 年 代 从 俄 罗 斯 引 进 了 量电站锅炉方面有其独特的成就。 表 1 为 CE 公
80、90 年代在日本又崛起的经历, 以及国外大容 °C 539°C。
量机组锅炉的运行和技术发展经验均值得我国借
CE 公司生产的大容量机组锅炉主要采用控
鉴。本文主要介绍美国、日本以及原苏联等 3 个国 制循环和复合循环。 在超临界参数时采用复合循
家大容量机组锅炉的发展情况。
环, 亚临界参数时采用控制循环。CE 的大容量锅
在折焰角上部炉膛内, 布置了 4 片屏式过热 器, 中间形成较宽的烟气走廓。 然后, 烟气继续绕 过节距更小的对流受热面, 先经过两段高温再热 器, 然后流过最末一级过热器, 再转向流入尾部烟 道。尾部烟道中布置有水平过热器, 包括低温过热 器和高温过热器。
(2) 汽水流程 给水经阀门进入省煤器, 在混合球与水冷壁 出口部分工质混合, 流过再循环泵, 进入水冷壁。 双面曝光水冷壁和外围水冷壁是串联的, 蒸汽先 进双面曝光水冷壁, 接着进外围水冷壁, 再进入转 向烟道的包覆水冷壁。此时, 蒸汽通过锅炉的节流 阀, 流过水平过热器和悬吊过热器, 最后进入汽轮 机。 (3) 锅炉特点 该锅炉在设计上有如下特点: ①工质在炉膛 和转向烟道的水冷壁中是垂直向上流动; ②由于 是直流流动, 管屏的所有管子中工质入口温度相 同; ③双面曝光水冷壁和外围水冷壁是串联的; ④ 所有的炉膛受热面均可疏水。 这些特点使锅炉具有许多优越性。 通过炉膛 四周平行管子的流量可以调节, 使管屏中的流速 不会过大, 也不会过小。 另外, 由于使用了再循环 泵, 水冷壁的压力降特性也得到了改善。 1. 2 B&W 公司
表 2 为 B &W 公 司 生 产 的 部 分 已 投 运 的 1000MW 以上机组锅炉。
B &W 公司 1000MW 以上机组锅炉在炉膛和 燃烧器设计上的共同特点为: 炉膛宽度大, 在炉膛 前后墙上布置了数目众多的燃烧器, 这样可使炉 内的热量输入均匀, 减少了炉内结渣的可能性。炉 膛设计中均采用了烟气再循环和烟温调节 2 种蒸 汽温度调节手段。在低负荷运行时, 用烟气再循环 来增加再热器的吸热量, 并降低炉膛下部的烟气 温度, 从而保护了炉膛下部回路。而烟温调节是减 少过热器和再热器的外部腐蚀、脆化和表面积灰 的有效手段。 1. 2. 2 大容量锅炉示例
司设计制造, 将于 2003 年投运。 这是我国迄今为 1000MW 。
止单机容量最大的火电机组, 是我国火电发展史
首台 1000MW 以上发电机组于 1965 年投
上的又一个新的里程碑。 在我国自行设计发展百 运, 装于 Con so lida te Ed ison 电力公司的 R aven s
万千瓦级火电机组以前, 必须做好各种技术准备 W ood 火电厂, 其锅炉由 CE 公司设计制造。CE、
26. 5
543 538
1974
Gavin 2 号
1300
Hale Waihona Puke Baidu4434
26. 5
543 538
1975
Below s C reek 1 号
1140
3311
25. 2
542 538
1974
Below s C reek 2 号
1140
3311
25. 2
542 538
1975
Zimm er 1 号
1300
4434
和储备工作; 另一方面, 对大容量机组运行中可能 B &W 和 FW 公司是美国的三大锅炉制造商。 下
出现的问题和故障也应有所估计和准备。为此, 了 面分别介绍这 3 个公司发展大容量电站锅炉的情
解百万千瓦级大容量机组锅炉的发展情况、结构 况。
特点以及运行情况是非常必要的。
1. 1 CE 公司
直至 90 年代中期, 已经投运了单机容量在 1. 1. 1 概述