(整理)上海锅炉厂有限公司600MW等级超超临界Π型锅炉方案简介.

上海锅炉厂有限公司600MW 等级超超临界Π型锅炉方案简介

丘加友徐雪元杨震张建文王正光蔡宏彭玲

（上海锅炉厂有限公司，上海200245）

Brief introduction on Π-type ultra-supercritical boiler of 600MW

Qiu Jiayou, Xu Xueyuan, Yang Zhen, Zhang Jianwen, Wang Zhengguang, Cai Hong, Peng ling

Shanghai Boiler Works Co. Ltd.

摘要：本文对上海锅炉厂有限公司600MW 等级超超临界Π 型锅炉方案进行了简要介绍，主要包

括锅炉的技术规范，总体布置，受压件设计，燃烧系统设计，空气预热器设计等。关键词：超超临界600MW Π型锅炉系统

Abstract: This paper briefly illustrates the design of 600MW ultra-supercritical two pass boiler by Shanghai Boiler Works Co. Ltd., including technical specification, general outlet, design of pressure parts, design of combustion system, design of air-preheater and others. Key words: 600MW ultra-supercritical，two pass boiler，system

1 锅炉的主要技术规范

本方案锅炉为600MW 等级超超临界参数变压运行螺旋管圈直流炉、一次再热、单炉膛、平衡通风、运转层以上露天布置、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构Π 型锅炉。

1.1 锅炉设计容量和参数

名称单位BMCR BRL

过热蒸汽流量t/h 1810 1724

过热器出口蒸汽压力MPa(g) 29.15 29.04

过热器出口蒸汽温度℃605 605

再热蒸汽流量t/h 1529 1460

再热器进口蒸汽压力MPa(g) 6.15 5.87

再热器出口蒸汽压力MPa(g) 5.96 5.68

再热器进口蒸汽温度℃369 360

再热器出口蒸汽温度℃603 603

省煤器进口给水温度℃295 292

1.2 设计条件

煤种为国内典型烟煤。

锅炉运行方式：带基本负荷并参与调峰。

锅炉按变压运行方式设计，采用定—滑—定的方式，变压运行的范围按30%～90%BMCR；定

压运行的范围按0～30%BMCR 和90%～100%BMCR。

制粉系统：采用中速磨煤机正压直吹式制粉系统，每炉配6 台磨煤机。

给水调节：机组配置2×50%B-MCR 调速汽动给水泵和一台启动用电动调速给水泵。根据锅炉

启动旁路设置情况，推荐的电动给水泵容量为30%B-MCR。

1.3 锅炉特点

1）上海锅炉厂有限公司产品范围较广，在超超临界锅炉设计上既有螺旋管圈水冷壁设计，又有垂直管圈水冷壁的设计，两种不同水冷壁布置的设计均能满足机组变压运行的要求；本方案选用成熟的螺旋管圈水冷壁型式。

2）采用较大的炉膛断面和容积，较低的炉膛断面热负荷和炉膛出口烟气温度；3）采用单炉膛四角切圆的燃烧方式；整个炉膛作为一个大燃烧器组织燃烧，对于每个燃烧器的风量和粉量控制简单；水冷壁的吸热曲线的分布特征相对恒定，与燃料层的投运层数无关等；燃烧器采用SOFA 的布置方式，在降低NOx 排放的同时，使烟气的尖峰热流及平均温度降低，可有效防止燃烧器区域的结渣和高温腐蚀；

4）采用低NOx 同轴燃烧系统（LNCFSTM）；

LNCFS 是一种经过考验的成熟技术，迄今在全球范围内已有超过200 台的新建和改造锅炉的成

功运行业绩，总的装机容量大于62,000MW，LNCFS 在降低NOx 排放的同时，着重考虑提高锅炉不

投油低负荷稳燃能力和燃烧效率，另外LNCFS 在防止炉内结渣、高温腐蚀和降低炉膛出口烟温偏差

等方面，同样具有独特的效果。

5）启动系统推荐采用带有再循环泵的启动系统，能有效回收启动阶段的工质和热量，并增加了

运行的灵活性；采用简单疏水扩容式启动系统则成本将减少，也适用于本方案；6）过热器采用煤水比加两级四点喷水，再热器采用烟气挡板调温、燃烧器摆动、低负荷过量空

气系数调节和在进口装设事故紧急喷水；

7）过热器、再热器受热面材料选取留有大的裕度；

为了降低超超临界锅炉因过热器和再热器出口汽温的提高所导致的高温段管子烟气侧高温腐蚀和管内高温氧化，采用大量的高档次奥氏体钢管。

2 锅炉整体布置

炉膛宽度18816mm，炉膛深度18144mm，水冷壁下集箱标高为6500mm（暂定），炉顶管中心标高为75340mm（暂定）。炉膛由膜式壁组成。从炉膛冷灰斗进口（标高8546mm）到49.597m 标高处炉膛四周采用螺旋管圈，管子规格为38.1mm，节距为54mm。在此上方为垂直管圈，管子规格为34.9mm，节距为56mm。

炉膛上部布置有分隔屏过热器和后屏过热器，炉膛折焰角上方布置高温过热器，水平烟道布置

高温再热器，尾部烟道为并联双烟道，后烟井前烟道布置有低温再热器、后烟道布置有低温过热器，在低温再热器和低温过热器管组下方布置有省煤器。

燃烧系统按中速磨冷一次风直吹式制粉系统设计。24 只直流式燃烧器分6 层布置于炉膛下部四角，煤粉和空气从四角送入，在炉膛中呈切圆方式燃烧。尾部烟道下方设置两台转子直径13492mm 三分仓受热面旋转容克式空气预热器。炉底排渣系统采用机械出渣方式。锅炉运行层标高暂定为17.00m。锅炉设有膨胀中心及零位保证系统，炉顶采用大罩壳热密封，炉顶管采用全金属密封，炉墙为

轻型结构带梯型金属外护板，屋顶为轻型金属屋盖。

1）锅炉总体布置图：如下图1 所示。

图1 锅炉总体布置图

2）锅炉总体设计简况：如下表1 所示。

表1 锅炉的总体设计简况

序号项目螺旋管圈

1 炉型

单炉膛型布置，全悬吊结构。炉膛下部（包括冷灰斗）采用螺旋围绕管圈经过中间混合集箱引入上部垂直管屏

2 炉膛断面尺寸18816×18144 mm

3 水平烟道深度7440 mm

4尾部烟道深度

（前烟井/后烟井）

14180 mm

（7090/7090 mm）

5 顶棚管标高75340 mm序号项目螺旋管圈

汽水流程

主汽系统

给水

↓

省煤器

↓

炉膛下部螺旋管圈

↓

中间混合集箱

↓

炉膛上部垂直管屏

↓

汽水分离器

↓

炉顶、包复过热器

↓

低温过热器

↓

分隔屏过热器

↓←一级喷水

后屏过热器

↓←二级喷水

末级过热器

↓

去汽机

再热系统：

来自汽机高压缸排汽

事故喷水→↓

低温（一级）再热器

↓

高温（二级）再热器

↓

去汽机中压缸

启动系统

汽水分离器

↓

贮水箱

↓大气扩容器

混合器↓

↓凝结水

箱

再循环泵↓

↓凝汽器

给水管道省煤器

7 烟气流程

炉膛（包括分隔屏过热器、后屏式过热器）序号项目螺旋管圈末级过热器

↓

高温再热器

↓

↓↓

低温再热器低温过热器

↓↓

省煤器省煤器

↓

空气预热器

8

燃烧系统

磨煤机

燃烧器型式

数量

油枪

中速磨六台HP943，每台接一层四个喷口，5 台磨带BMCR。单炉膛单切圆燃烧、低NOx 同轴燃烧系统（LNCFSTM），一层SOFA 布置。六层布置，共24 只煤粉喷口。

20%MCR 输入热量。12 根启动暖炉，低负荷稳燃

9

调温方式

主蒸汽

再热蒸汽

煤水比+两级喷水（按6%BMCR 流量）

烟气档板调温+燃烧器摆动+过量空气系数

（事故超温时喷水）

10

空气预热器

型式

数量

容克式三分仓回转式预热器

2 台

11 吹灰器

炉膛：墙式吹灰器96 台

对流烟道：长伸缩式吹灰器68 台

预热器：蒸汽吹灰器 4 台

12 出渣装置机械刮板捞渣机装置

3 受压部件简介

3.1 水冷系统

水冷壁采用上下分段的水冷壁结构。炉膛下部水冷壁采用螺旋管圈。炉膛从冷灰斗进口（即标高8546mm）到49597mm 标高处炉膛四周采用螺旋管圈，管子规格为Φ38.1mm，节距为54mm。炉膛上部水冷壁采用垂直管圈，管子规格为Φ31.8mm，节距为56mm。冷灰斗采用螺旋管圈，管子规格为Φ38.1×7.5mm，节距为54mm。螺旋管与垂直管的过渡采用中间混合联箱型。水冷壁系统流程见图2。图2 水冷壁系统流程图

3.2 过热器系统

过热器系统流程见图3。

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S-58 Siamese headers

Desh#2

Desh#1

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图3 过热器流程图过热器采用两级喷水减温，第一级设置在分隔屏至后屏的管道上、第二级设置在后屏过热器出

口管道上，减温水取自省煤器进口，两级减温水量总量为各负荷下主蒸汽流量的6%。

3.3 再热器系统

再热器系统流程见图4。

图4 再热器流程图

再热器蒸汽温度采用烟气挡板调温、燃烧器摆动和过量空气系数调节，低再进口管道上设置事

故紧急喷水。

3.4 省煤器系统

省煤器系统流程见图5。

图5 省煤器系统流程

3.5 启动系统

启动系统推荐采用带再循环泵的启动系统。带再循环泵的启动方式具有节约启动时间和节约启动过程中燃料和水的消耗量等的优点，使得锅炉在启动时（特别是冷态启动时）可以快速地启动。

再循环系统采用 1 台湿式马达启动泵，型式与常规控制循环的炉水循环泵基本相同，但只有一个泵出口（控制循环泵有两个出口），泵的扬程也要比控制循环泵高，功率消耗大。

4 燃烧设备

上海锅炉厂有限公司在引进ALSTOM 公司低NOx 同轴燃烧系统（LNCFSTM）技术的基础上，对燃烧设备已具有自主设计、制造的能力。低NOx 同轴燃烧系统（LNCFSTM），LNCFS 在降低NOx排放的同时，着重考虑提高锅炉不投油低负荷稳燃能力和燃烧效率，同时通过技术的不断更新，LNCFS 在防止炉内结渣、高温腐蚀和降低炉膛出口烟温偏差等方面，同样具有独特的效果。

5 空气预热器

锅炉配备两台回转式空气预热器。空气预热器主轴垂直布置，烟气和空气以逆流方式换热。空气预热器型号为：2-32-VI(T)-2050。

上海锅炉厂有限公司在引进ALSTOM-APC 技术的基础上，已具备自主设计、制造回转式空预器的能力。

6 钢构架和平台楼梯

锅炉构架采用全钢结构，主要构件的接头采用扭剪型高强度螺栓连接，比较次要的构件的接头

采用高强度螺栓或焊接连接。主要承力构件材料为抗腐蚀性能良好的高强度低合金钢Q345，比较次

要的构件材料为Q235。除回转式空气预热器支撑在构架上以外，锅炉其余部分全悬吊于构架上。

7 结论

本锅炉方案是在充分吸收我公司大量的600MW 和1000MW 超超临界压力直流锅炉设计、制造和运行经验的基础上提出的，本方案是成熟可靠。锅炉设计采用成熟、先进的超超临界锅炉技术，以确保机组的可用率和获得高的经济性；炉膛尺寸及燃烧设备的选用保证炉膛不结渣、高的燃烧效率、低负荷稳燃、降低NOx 排放、防止低温受热面飞灰沾污和磨损、防止炉内受热面腐蚀和锅内高温蒸汽氧化等，所有这些设计特点都能够确保锅炉长期运行的安全性和高经济性。

作者简介：

丘加友男，1975 年1 月生，1998 年毕业于哈尔滨工业大学，同年进入上海锅炉厂有限公司工作，

主要从事电站锅炉设计工作。