超临界锅炉原理及运行
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超临界锅炉原理及运行
绪 论
第一节 600MW机组锅炉的类型和发展概况
第二节 600MW控制循环锅炉 第三节 600MW自然循环锅炉 第四节 600MW超临界压力直流锅炉
第一节
600MW机组锅炉的类型和发展 概况
600MW级燃煤机组是世界多数工业发达 国家重点发展的火电主力机组， 在一些国家火 力发电机组标准系列中是一个重要的级别。 这 一容量等级的机组也是目前我国火电建设中大 力发展的系列之一。 从1985年我国引进的第一台600MW火力 发电机组在元宝山电厂投运开始，我国进入了 发展600MW火电机组的年代。
苏· 波道 捷· 斯可 尔斯克 达公司 （苏IIk3) 2×500 Π—78T 型
1998/99
2×500 塔式
5
循环方式
强制循 环汽包 炉
超临界 压力直 流炉
控制循 环汽包 炉
亚临界 压力本 生直流
超临界 压力直 流炉
低倍率 强制循 环汽包 炉 1650 17.46 540
超临界 压力直 流炉
6 7 8
一、600MW机组锅炉的类型和特性 下表列出我国已投运的或在建的几台600MW级锅炉的主要 设计特性。
序 号 1 2 3 4 项目 制造厂或 供应商 装机台数 ×容量 炉型 投产日期 北仑电厂 美国燃烧工 程公司 （CE） 2×600 倒U型 1989 1992 石洞口 二厂 美CE瑞 士sulzer 2×600 倒U型 1992 平圩电 厂 哈尔滨 锅炉厂 2×600 Π型 1990. 元宝山 电厂 德国斯 坦因缪 勒公司 1×600 塔式 1985 伊敏电 厂 神头二 厂 蓟县电 厂 苏· 波道 尔斯克 (苏 IIk3) 2×500 Π—76T 型
锅炉容量 (MCR工 况)(t/h) 主蒸汽压力 (MPa) 主蒸汽温(℃) 再热蒸汽流 量(t/h) 再热蒸汽压 力(进/ 出)(MPa)
2008 18.21 537
1900 25.3 541
2008 17.3 540.6
1832 18.6 545
1650 25.0 545
1650 25.0 545
331/545
257
295/545
275Байду номын сангаас
333/540
255
295/545
275
13 14
排烟温度 (℃)
锅炉效率 (%) 燃料品种
130 92.8
130 92.53 神头府谷 晋北烟煤
125 92.39 平圩 烟煤
140 91.5 元宝 山褐煤
153 89.5 伊敏 褐煤
139 90.5 平朔 洗中煤
可燃基挥发 分Vdaf(%)
可以看出，这些600MW级锅炉基本上是从国外 引进或用引进技术进行制造的，它的设备或技术 基本引进于美国燃烧工程公司(CE)、拔柏葛公司 (B&W)及福斯特· 惠勒公司(FW)，许多国家的锅炉 设计也都在不同程度上承袭了上述三公司的设计 特点。
1．锅炉蒸发系统内工质的流动方式
100
A 全负荷复合循环
2
3
6 1 5
4
100
水冷壁流量
50
再循环量
7
给水量
0
B 部分负荷复合循环
50 锅炉负荷/ %
100
1—水冷壁； 2---汽水分离器； 3---省煤器； 4---混合器； 5---循环泵； 6---控制阀； 7---节流阀
(1)自然循环汽包炉
电站锅炉中采用自然循环锅炉是相当普 遍的。拔柏葛公司根据其在亚临界压力 直 流炉上为防止膜态沸腾而采用内螺纹管的 经验，在自然循环汽包炉上亦加用内螺纹 管，以保证循环可靠，使其成为保证炉膛 水冷壁达到充分冷却的最简单、有效及可 靠的方法。
燃烧器摆 动+喷水
同左
同左
一级 喷水
同左
同左
22
22441
22901
20934
11304
18190
22458
23
9.61
16.45
9.82
25.12
38
12.46
24 25
19.77 22.82
7.19 23.56
25.28 23.09
30.09 23.74
15.6 47
37.0 39.3
19.77 32.31
A 自然循环
3
3 8 4
4
5 1 7 C 直流
1—循环泵； 2—锅筒；
6 D 复合循环
3—省煤器； 4—炉膛水冷壁
5—节流阀； 6— 分配集箱； 7—给水泵； 8—混合器
图5—2 亚临界压力复合循环
3
2 4 100 流 量
水冷壁流量
1
5 6 7
100%
再循环量
50
给水量 0
50
锅炉负荷/ 100%
锅炉蒸发系统内工质的流动方式主要有自然循 环、控制循环、直流炉及直流复合循环四种。直 流炉适合于超临界压力及亚临界压力参数，自然 循环及控制循环只适宜于亚临界压力参数。国内 目前600MW级锅炉主要有自然循环、控制循环和 直流炉三种型式。
锅炉汽水循环基本方式：
3
3 2 4
流向过热器
2
4
5 1
6 B 控制循环
9
10
1683
3.813/ 3.635
1613
/4.47
1696
3.49/3.3 1 313.3/ 540.6 272.2
1688
4.36/4.1 5
1380
/4.0
1481
4.211/ 4.003
1360
/3.9
11
12
322.2/53 再热蒸汽温 338/566 度(进/出) (℃) 7 给水温度(℃) 279.7 286
自然循环汽包炉的主要特点是流动方式简单、 运行可靠。 由于自然循环锅炉具有能适应炉膛内吸收热量 变化而进行自调节的优点，因此吸收热量最多的 管子通过的水量也最多，可防止传热不均匀现象 的产生。 自然循环不需用循环泵，故投资及运行费用均 可减少。 在炉膛高热负荷区域为使管子得到充分冷却并 维持核态沸腾，需要一定的质量流速，而这种流 速随着汽包运行压力的升高而增加。
135 91.5 晋北煤
15
晋北烟煤
16 17
无油助燃时 最低允许 30 负荷(%)
30 1235 123.4× 103
30 1086 98.91× 106
5.61× 106
30 1095 76.648× 103
0.97× 106
50
30 1110
燃烧室出口 温度(℃)
燃烧室容积 热强度 (W/m3) 燃烧室断面 热强度
964
1050
18
19
1.28× 106
1.04× 106
20
过热蒸汽 调温方式
一级喷水
二级 喷水
二级喷 三级 水 喷水
喷水
汽-汽热交 换器 高负荷时喷 水 10790
三级 喷水
喷水
21
再热蒸汽 调温方式 燃料低位 发热量 Qar,net(kJ/kg) 燃料全水分 Mar(%) 燃料灰分 Aar(%)
绪 论
第一节 600MW机组锅炉的类型和发展概况
第二节 600MW控制循环锅炉 第三节 600MW自然循环锅炉 第四节 600MW超临界压力直流锅炉
第一节
600MW机组锅炉的类型和发展 概况
600MW级燃煤机组是世界多数工业发达 国家重点发展的火电主力机组， 在一些国家火 力发电机组标准系列中是一个重要的级别。 这 一容量等级的机组也是目前我国火电建设中大 力发展的系列之一。 从1985年我国引进的第一台600MW火力 发电机组在元宝山电厂投运开始，我国进入了 发展600MW火电机组的年代。
苏· 波道 捷· 斯可 尔斯克 达公司 （苏IIk3) 2×500 Π—78T 型
1998/99
2×500 塔式
5
循环方式
强制循 环汽包 炉
超临界 压力直 流炉
控制循 环汽包 炉
亚临界 压力本 生直流
超临界 压力直 流炉
低倍率 强制循 环汽包 炉 1650 17.46 540
超临界 压力直 流炉
6 7 8
一、600MW机组锅炉的类型和特性 下表列出我国已投运的或在建的几台600MW级锅炉的主要 设计特性。
序 号 1 2 3 4 项目 制造厂或 供应商 装机台数 ×容量 炉型 投产日期 北仑电厂 美国燃烧工 程公司 （CE） 2×600 倒U型 1989 1992 石洞口 二厂 美CE瑞 士sulzer 2×600 倒U型 1992 平圩电 厂 哈尔滨 锅炉厂 2×600 Π型 1990. 元宝山 电厂 德国斯 坦因缪 勒公司 1×600 塔式 1985 伊敏电 厂 神头二 厂 蓟县电 厂 苏· 波道 尔斯克 (苏 IIk3) 2×500 Π—76T 型
锅炉容量 (MCR工 况)(t/h) 主蒸汽压力 (MPa) 主蒸汽温(℃) 再热蒸汽流 量(t/h) 再热蒸汽压 力(进/ 出)(MPa)
2008 18.21 537
1900 25.3 541
2008 17.3 540.6
1832 18.6 545
1650 25.0 545
1650 25.0 545
331/545
257
295/545
275Байду номын сангаас
333/540
255
295/545
275
13 14
排烟温度 (℃)
锅炉效率 (%) 燃料品种
130 92.8
130 92.53 神头府谷 晋北烟煤
125 92.39 平圩 烟煤
140 91.5 元宝 山褐煤
153 89.5 伊敏 褐煤
139 90.5 平朔 洗中煤
可燃基挥发 分Vdaf(%)
可以看出，这些600MW级锅炉基本上是从国外 引进或用引进技术进行制造的，它的设备或技术 基本引进于美国燃烧工程公司(CE)、拔柏葛公司 (B&W)及福斯特· 惠勒公司(FW)，许多国家的锅炉 设计也都在不同程度上承袭了上述三公司的设计 特点。
1．锅炉蒸发系统内工质的流动方式
100
A 全负荷复合循环
2
3
6 1 5
4
100
水冷壁流量
50
再循环量
7
给水量
0
B 部分负荷复合循环
50 锅炉负荷/ %
100
1—水冷壁； 2---汽水分离器； 3---省煤器； 4---混合器； 5---循环泵； 6---控制阀； 7---节流阀
(1)自然循环汽包炉
电站锅炉中采用自然循环锅炉是相当普 遍的。拔柏葛公司根据其在亚临界压力 直 流炉上为防止膜态沸腾而采用内螺纹管的 经验，在自然循环汽包炉上亦加用内螺纹 管，以保证循环可靠，使其成为保证炉膛 水冷壁达到充分冷却的最简单、有效及可 靠的方法。
燃烧器摆 动+喷水
同左
同左
一级 喷水
同左
同左
22
22441
22901
20934
11304
18190
22458
23
9.61
16.45
9.82
25.12
38
12.46
24 25
19.77 22.82
7.19 23.56
25.28 23.09
30.09 23.74
15.6 47
37.0 39.3
19.77 32.31
A 自然循环
3
3 8 4
4
5 1 7 C 直流
1—循环泵； 2—锅筒；
6 D 复合循环
3—省煤器； 4—炉膛水冷壁
5—节流阀； 6— 分配集箱； 7—给水泵； 8—混合器
图5—2 亚临界压力复合循环
3
2 4 100 流 量
水冷壁流量
1
5 6 7
100%
再循环量
50
给水量 0
50
锅炉负荷/ 100%
锅炉蒸发系统内工质的流动方式主要有自然循 环、控制循环、直流炉及直流复合循环四种。直 流炉适合于超临界压力及亚临界压力参数，自然 循环及控制循环只适宜于亚临界压力参数。国内 目前600MW级锅炉主要有自然循环、控制循环和 直流炉三种型式。
锅炉汽水循环基本方式：
3
3 2 4
流向过热器
2
4
5 1
6 B 控制循环
9
10
1683
3.813/ 3.635
1613
/4.47
1696
3.49/3.3 1 313.3/ 540.6 272.2
1688
4.36/4.1 5
1380
/4.0
1481
4.211/ 4.003
1360
/3.9
11
12
322.2/53 再热蒸汽温 338/566 度(进/出) (℃) 7 给水温度(℃) 279.7 286
自然循环汽包炉的主要特点是流动方式简单、 运行可靠。 由于自然循环锅炉具有能适应炉膛内吸收热量 变化而进行自调节的优点，因此吸收热量最多的 管子通过的水量也最多，可防止传热不均匀现象 的产生。 自然循环不需用循环泵，故投资及运行费用均 可减少。 在炉膛高热负荷区域为使管子得到充分冷却并 维持核态沸腾，需要一定的质量流速，而这种流 速随着汽包运行压力的升高而增加。
135 91.5 晋北煤
15
晋北烟煤
16 17
无油助燃时 最低允许 30 负荷(%)
30 1235 123.4× 103
30 1086 98.91× 106
5.61× 106
30 1095 76.648× 103
0.97× 106
50
30 1110
燃烧室出口 温度(℃)
燃烧室容积 热强度 (W/m3) 燃烧室断面 热强度
964
1050
18
19
1.28× 106
1.04× 106
20
过热蒸汽 调温方式
一级喷水
二级 喷水
二级喷 三级 水 喷水
喷水
汽-汽热交 换器 高负荷时喷 水 10790
三级 喷水
喷水
21
再热蒸汽 调温方式 燃料低位 发热量 Qar,net(kJ/kg) 燃料全水分 Mar(%) 燃料灰分 Aar(%)