超临界锅炉介绍
超临界锅炉介绍
（4）直流锅炉不受工作压力的限制，而且更适于超 高压力和超临界压力，因为随压力的提高以及水和 汽的比容差的减小，工质的流动更为稳定。 （5汽压和汽温的波动较大。 但是正因为储热少，对调节的反映也快，如配有灵 敏的调节设备，可适应外界负荷变动。 （6）直流锅炉的起动和停炉的时间较短，一般不超 过1小时。汽包锅炉由于汽包壁很厚，为减少由于汽 包壁内外和上下温差而引起的热应力，在起动和停 炉时常需缓慢进行，要用3 10小时之久。 炉时常需缓慢进行，要用3～10小时之久。
三、锅炉的结构简介
汽机调门开度扰动
● 主汽流量迅速增加，随着主汽压力的下 降而逐渐下降直至等于给水流量。 ● 主汽压力迅速下降，随着主汽流量和给 水流量逐步接近，主汽压力的下降速度 逐渐减慢直至稳定在 新的较低压力。 ● 过热汽温一开始由于主汽流量增加而下 降，但因为过热器金属释放蓄热的补偿 作用，汽温下降并不 多，最终主汽流量 等于给水流量，且燃水比未发生变 化， 故过热汽温近似不变。 ● 由于蒸汽流量急剧增加，功率也显著上 升，这部分多发功率来自锅炉的蓄热。 由于燃料量没有变 化，功率又逐渐恢复 到原来的水平。
给水流量扰动
当给水流量扰动时，由于加热段、蒸发段延长而 推出一部分蒸汽，因此开始压力和功率是增加的， 但由于过热段缩短使汽温下降，最后虽然蒸汽流 量增加但压力和功率还是下降，汽温经过一段时 间的延迟后单调下降，最后稳定在一个较低的温 度上。 ●随着给水流量的增加，主汽流量也会增大。但 由于燃料量不变，加热段和蒸发段都要延长。在 最初阶段，主汽流量只是逐步上升，在最终稳定 状态，主汽流量必将等于给水量，稳定在一个新 的平衡点。 ●主汽压力开始随着主汽流量的增加而增加，然 后由于过热汽温的下降而有所回落。 ●过热汽温经过一段较长时间的迟延后单调下降 直至稳定在较低的数值。 ●功率最初由于蒸汽流量增加而增加，随后则由 于汽温降低而减少。因为燃料量未变，所以最终 的功率基本不变，只是由于蒸汽参数的下降而稍 低于原有水平。
超临界锅炉的概念
5.汽包锅炉与直流锅炉的比较
汽包锅炉 系统流程 循环方式
蒸汽生产区和蒸汽过热区 分开 经蒸发受热面加热的汽水 混合物在锅筒中实现汽水 分离，分离后的工质经水 冷壁多次循环。 自然循环：靠下降管与水 冷壁管中的介质密度差为 循环动力。 控制循环：用专门的循环 泵进行循环。 亚临界压力以下
直流锅炉
蒸汽生产区和蒸汽过热区 没有明显界限 给水经省煤器，蒸发受热 面进入过热系统。给水量 由锅炉负荷决定。
运行方式
由锅炉的给水泵提供动力， 给水一次通过锅炉。 启动工况可多次循环，较 高负荷下直流运行。
运行范围
亚界或超临界
6.蒸汽参数与电厂效率的关系
（1）水冷壁管的根数少，管内质量流速高，不采用 内螺纹管也不会发生膜态沸腾； （2）热偏差小，不需要使用节流圈和中间混合集箱， 可避免汽水混合物的不均匀分配； （3）可适用于亚临界或超临界参数。
3.超临界锅炉优点：
1）机组热效率高； 2）流动特性稳定； 3）单相流体阻力比双相的低； 4）导热系数λ和比热Cp较亚临界工质的高； 5）工质比容较小，管道内径较亚临界的小； 6）超临界压力直流锅炉没有厚壁的汽包，没有 下降管，水冷壁管也较细，金属重量较轻。
4. 变压运行的优点
变压运行机组与定压运行机组不同，它在相当大的 负荷范围内维持汽机调节门的开度不变，让汽机入口 主蒸汽压力随着负荷按比例地变化，其优点为： 1）主蒸汽变压运行，可减少调节门节流损失，汽机 内效率有所提高； 2）低负荷运行时，减少给水泵所需功率消耗，使电 厂的热效率得到改善； 3）降低启动时热损失； 4）减少了负荷变化时汽机各部分金属温度变化，特 别是转子温度变化幅度，亦减小了负荷变化及启动时 的热应力，有利于提高汽机运行可靠性； 5）在负荷变化中汽机高压缸的排汽温度大体上不变， 有别于定压运行机组，能在更大的负荷范围内保持再 热蒸汽温升幅度大体不变，有利于再热汽温调节。
超临界锅炉参数
超临界锅炉参数
超临界压力锅炉是指主蒸汽压力超过临界压力 MPa的锅炉。
大容量超临界压力锅炉的主蒸汽压力通常定在 MPa左右。
当主蒸汽压力达到
25\~31MPa时，称为超超临界压力锅炉（ultra super critical Pressure boiler）。
超临界锅炉的主要参数包括：
1. 主蒸汽压力：超临界压力锅炉的主蒸汽压力超过 MPa，通常在 MPa左右。
当主蒸汽压力达到25\~31MPa时，则被称为超超临界压力锅炉。
2. 过热蒸汽流量：如DG1900/Ⅱ1型配600 MW发电机组的超临界直流锅炉，其过热蒸汽流量为1900 t/h。
3. 过热器出口汽压：如上述锅炉，其过热器出口汽压为 MPa。
4. 过热器出口汽温：如上述锅炉，其过热器出口汽温为571℃。
5. 再热蒸汽流量：如上述锅炉，其再热蒸汽流量为 t/h。
6. 再热器进口汽压和出口汽压：如上述锅炉，其再热器进口汽压为 MPa，出口汽压为 MPa。
7. 再热器进口汽温与出口汽温：如上述锅炉，其再热器进口汽温为322℃，出口汽温为569℃。
8. 省煤器进口给水温度：如上述锅炉，其省煤器进口给水温度为284℃。
此外，超临界锅炉的设计和结构特点也包括一次再热、前后墙对冲燃烧单炉膛、尾部双烟道结构、挡板调节再热汽温、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构、平衡通风以及露天布置等。
如需了解更多参数或信息，建议查阅专业资料或咨询专业人士。
超超临界锅炉
超超临界锅炉一、水的临界点锅炉内的工质都是水，水的临界压力是:22.115MPa374.15℃；在这个压力和温度时，水和蒸汽转化汽化潜热等于零，不存在两相区，即水变成蒸汽是连续的，并以单相形式进行，就叫水的临界点。
二、热力锅炉分类炉内工质压力低于这个压力就叫亚临界锅炉，大于这个压力就是超临界锅炉。
目前，国内将工质压力大于26MPa被称为超超临界锅炉，准确的说应该叫高效超临界锅炉。
三、发电机组的分类亚临界机组：典型参数为16.7MPa/538℃/538℃，发电效率约为38%。
超临界机组：主蒸汽压力通常为24MPa左右，主蒸汽和再热蒸汽温度为538～560℃，发电效率约为41%。
超超临界机组：主蒸汽压力为25～31MPa，主蒸汽和再热蒸汽温度为580～610℃。
四、国内外现状我国从华能石洞口第二电厂的600MW超临界机组开始（80年代末）引进超临界发电技术，目前有引进20台，国产2台，其中最大单机容量900MW，最长运行时间10余年。
2004年11月23日凌晨1时17分,由中国东方电气集团公司东方锅炉为华能沁北电厂提供的国产首台60万千瓦超临界锅炉顺利通过168小时试运行并投入商业运行。
该项目成功填补60万千瓦超临界锅炉国产化空白。
华能玉环电厂2×1000MW超超临界变压运行直流锅炉（型号：HG-2953/27.46-YM1）是我国国内运行的首台超超临界锅炉。
锅炉蒸汽参数（MPa/℃/℃）27.46/605/603炉膛宽×深32.084m×15.67m，高度66.6m。
2006年11月28日完成168满负荷试运行同时机组动态移交生产，为全国首台投入商业运行的1000MW机组。
1998年，最早投入运行的超超临界机组安装在丹麦的Nordjyllands发电厂，由丹麦BWE公司设计生产，发电效率创造了新的世界记录，达到47%1000MW超超临界锅炉。
超超临界锅炉介绍详解
变压运行锅炉的水冷壁型式。
炉膛水冷壁采用螺旋管圈＋垂直管圈方式【即下部炉膛的水冷壁采 用螺旋管圈（内螺纹管），上部炉膛的水冷壁为垂直】，保证质量流 速符合要求。 水冷壁采用全焊接的膜式水冷壁
水冷壁采用一次中间混合联箱来实现螺旋管至垂直水冷壁管的过渡
垂直水冷壁
螺旋管圈+内螺纹管
漩涡效果 > 重力作用
第三章 主要受热面介绍
• • • • 水冷壁 过热器 再热器 省煤器
• 炉膛四周为全焊式膜式水冷壁，炉膛由下部螺旋 盘绕上升水冷壁和上部垂直上升水 冷壁两个不同 的结构组成，两者间由过渡水冷壁和混合集箱转 换连接。 • 炉膛下部水冷壁（包括冷灰斗水冷壁、中部螺旋 水冷壁）都采用螺旋盘绕膜式管圈。 螺旋水冷壁 管（除冷灰斗采用光管外）采用六头、上升角 60°的内螺纹管。 • 由垂直水冷壁进口集箱拉出三倍于引入螺旋管数 量的管子 进入垂直水冷壁，垂直管与螺旋管的管 数比为 3：1。这种结构的过渡段水冷壁可以把 螺旋水冷壁的荷载平稳地传递到上部水冷壁。
管子内表面充满了液体
垂直水冷壁进口 螺旋水冷壁出口 螺旋水冷壁
• •
采用内螺纹管，提高水冷壁安全裕度 管间吸热偏差小，适应变压运行
3：采用前后墙对冲燃烧方式: 锅炉水冷壁出口温度偏差小 技术特点：
上部炉膛宽度方向上的烟气温度和速度分布
比较均匀，使水冷壁出口温度偏差较小，也 就有利于降低过热蒸汽温度偏差，保证过热
左侧墙
器和再热器的安全性。
左侧墙 4ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ0 前墙 右侧墙 后墙
右侧墙 燃尽风口 流体温度(oC) 400
100%MCR
390
燃烧器
380
最大温差 燃烧方式 切圆燃烧 切圆燃烧(设置节流圈) 对冲燃烧方式
超超临界锅炉介绍
墙式反向双切圆燃烧超临界燃煤炉业绩
序号 1 2 3 4 5
电站名称 碧南#1 新地#2 原町#1 三隅#1 舞鹤#1
容量 700MW 1000MW 1000MW 1000MW 900MW
商业投运 10月1991 7月1995 7月1997 7月1998 4月2003
燃料 煤 煤 煤 煤 煤
注 反向双切园 反向双切园 反向双切园 反向双切园 反向双切园
站
松
原
浦
町
电
电
站
站
广
碧
野
南
电
电
站
站
神户制钢电站
1、MHI垂直管圈水冷壁超临界
与超超临界锅炉可靠性
1991~2000
三隅
原町
新地
松浦
可靠性
定义：可靠性=（年日历小时数-强迫停炉小时数）/年日历小时数
三隅电站燃煤1000MW锅炉
主蒸汽压力 MPa
蒸汽温度 ℃
蒸发量 （t/h)
燃料
25.4
604/602
Weak (With Recirculation)
MHI公司PM燃烧器和MACT业绩
三隅#11000MW垂直水冷壁超超临界锅炉排放量 燃煤：澳大利亚Hunter Valley烟煤 负荷：1000MW
项目 NOx（锅炉出口） NOx（SCR出口） 飞灰中未燃尽炭 SOx（脱硫装置出口) 飞灰浓度（烟囱入口)
——MHI先进的燃烧技术——
Low NOx Principle -1-
CO2
氧化
NOx CO H2O
l=1.15
(O2=2.8%) AA N2 氧化
l～1.0 (O2～0.3%)
OFA
第一讲 超临界锅炉概述
厂用电 率% 4.53
4.90 5.55
华能南京电厂
华能营口电厂 华能伊敏电厂
国华盘山电厂
石洞口电厂 绥中电厂
500
600 800
331.O
308.2 329.2
3l1.1
297.1 3l2.9
6.0
3.6 4.93
二、污染排放低，保护环境
– 低NOx排放 – 低CO2排放
主 • 要用于褐煤型锅炉 -高灰份 缺 • 乏1000MW超临界燃煤变压锅炉经验 需 • 研究大容量超临界锅炉可靠性
业绩
结构与安装
具 • 备成熟的结构技术及众多业绩， 可靠性高 煤 • 适应性好（采挡板调节再热汽温）
性能及运行
再 • 热器采用喷水及燃烧器摆动调温，对经 济性和煤适应性有影响。
DBC/BHK/BHDB
16.给水品质要求高
直流锅炉要求的给水品质高，要求凝结 水进行100％的除盐处理。
17.控制系统复杂
控制系统复杂，调节装置的费用较高。
六、国产超临界锅炉主要特点
1.采用П型布置形式 2.螺旋管圈水冷壁 ３.采用前后墙对冲燃烧方式
４.采用新型低氮旋流燃烧器 ５.采用回转式空气预热器
６.采用直吹式制粉系统 ７.采用轴流式风机
4.水泵压头高
水冷壁的流动阻力全部要靠给水泵来克 服，这部分阻力约占全部阻力的25％～ 30％。所需的给水泵压头高，既提高了 制造成本，又增加了运行耗电量。
5.需要专门的启动系统
直流锅炉启动时约有30％额定流量的工 质经过水冷壁并被加热，为了回收启动 过程的工质和热量并保证低负荷运行时 水冷壁管内有足够的重量流速，直流锅 炉需要设置专门的启动系统，而且需要 设置过热器的高压旁路系统和再热器的 低压旁路系统。加上直流锅炉的参数比 较高，需要的金属材料档次相应要提高， 其总成本不低于自然循环锅炉。
超临界直流锅炉的原理
超临界直流锅炉的原理
超临界直流锅炉是一种高效的发电设备，其原理基于超临界水的特性和直流发电技术。
在传统的锅炉中，水在加热过程中会经历液态、气态两个相态的转变，而超临界直流锅炉则利用超临界水的特性，使水在高温高压下保持单一的超临界状态。
超临界水是指当水的温度和压力超过临界点时，水不再具有明确的液态和气态边界，而呈现出一种介于液态和气态之间的状态。
这种状态下的水具有较高的热导率和低的粘度，使得热能传递更加高效。
超临界直流锅炉利用超临界水的高热导率，将水加热至超临界状态后，通过喷嘴将超临界水喷入喷嘴腔，形成高速的喷射流。
喷射流通过喷嘴后，会经过一个扩散器，使其速度逐渐减小，从而将动能转化为压力能。
然后，喷射流进入涡轮机，推动涡轮机旋转，从而驱动发电机产生电能。
超临界直流锅炉的优势在于其高效率和灵活性。
由于超临界水的特性，锅炉可以在较低的温度下达到高效的热能转换，从而提高发电效率。
此外，超临界直流锅炉还具有较小的体积和重量，适用于各种规模的发电厂。
总的来说，超临界直流锅炉通过利用超临界水的特性和直流发电技术，实现了高效的热能转换和发电。
这种技术在未来的能源领域具有广阔的应用前景。
超超临界锅炉介绍详解
3. 直流锅炉的给水品质要求高
直流锅炉没有汽包，不能进行锅内水处理， 给水带来的盐分除一部分被蒸汽带走外， 其余将沉积在受热面上影响传热，使受热 面的壁温有可能超过金属的许用温度，且 这些盐分只有停炉清洗才能除去，因此为 了确保受热面的安全，直流锅炉的给水品 质要求高。
4.直流锅炉的启停和变负荷速度快
2:采用内螺纹螺旋管圈水冷壁
对于超临界变压运行锅炉，螺旋管圈水冷壁是首先应用于超临界 变压运行锅炉的水冷壁型式。
➢ 炉膛水冷壁采用螺旋管圈＋垂直管圈方式【即下部炉膛的水冷壁采 用螺旋管圈（内螺纹管），上部炉膛的水冷壁为垂直】，保证质量流 速符合要求。
➢ 水冷壁采用全焊接的膜式水冷壁 ➢ 水冷壁采用一次中间混合联箱来实现螺旋管至垂直水冷壁管的过渡
• 省煤器蛇形管由光管组成，若干根管圈绕，采用 上下两组逆流布置，上组布置在后 竖井下部环形
集箱以上包墙区域，下组布置在后竖井环形集箱 以下护板区域。
第四章 超超临界锅炉存在的主要问题
• 受热面管子管屏超温、爆管 • 安装质量问题 • 逻辑设计不合理，人员业务水平
受热面管子管屏超温、爆管
玉环电厂#1超超临界1000MW锅炉，调试期间事故与异常情况：
• 日期：2006年10月31日
• 运行方式：负荷从700MW（主汽压22.0Mpa、主汽温 587℃,CDEF磨、AB汽泵、电除尘A侧投运、炉干态。） 降至150MW后,
• 动作情况：汽机手动跳闸，电气逆功率动作自动解 列，锅炉手动MFT。
• 动作原因：二过、三过泄漏，停炉检修,二过管更换 6根、水冷壁管更换4根、更换节流孔和束孔6处，割 口检查清理19处，共焊口73个,拍片2416处，新增壁 温测点439个。
• 运行方式：主汽压7.50Mpa、主汽温520℃,燃油5支、 A、B磨、电/B汽泵、炉湿态、负荷160MW
超临界机组锅炉设备
技术发展
高效燃烧技术
采用先进的燃烧技术和控制系统 ，提高锅炉燃烧效率，降低能耗
。
清洁排放技术
采用高效脱硫、脱硝、除尘等技 术，降低锅炉排放物对环境的影
响。
智能化控制技术
利用物联网、大数据等先进技术 ，实现锅炉设备的远程监控和智
能控制。
未来趋势
高效化
未来超临界机组锅炉将进一步提高燃烧效率、热 效率等性能指标，降低运行成本。
超临界机组锅炉设备
目录
• 设备概述 • 设备运行与控制 • 设备安全与环保 • 设备应用与发展
01
设备概述
定义与特点
定义
超临界机组锅炉是一种利用超临 界压力的锅炉设备，其工作压力 超过水的临界压力（22.12 MPa ）。
特点
具有高效、低耗、低污染等优点 ，是当前火力发电厂的主流技术 之一。
工作原理
排放监测与报告
建立排放监测系统，定期 对污染物排放进行监测和 报告，确保符合国家和地 方环保标准。
事故处理与预防
事故应急预案
制定针对超临界机组锅炉可能发生的 事故的应急预案，明确应急处置流程 和责任人。
事故演练与培训
事故原因分析
对发生的事故进行深入分析，找出事 故原因，采取有效措施预防类似事故 再次发生。
清洁化
随着环保要求的提高，超临界机组锅炉将更加注 重环保减排，减少对环境的负面影响。
智能化
智能化技术将进一步应用于超临界机组锅炉，实 现远程监控、智能诊断和优化运行等功能。
THANKS
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温度
超临界机组锅炉的运行温度需根据不同工况进行控制，以实现高效的能量转换 和减少污染物排放。运行过程中需密切关注温度的变化，及时调整燃料和风量 等参数，保持温度稳定。
《超超临界锅炉介绍》课件
《超超临界锅炉介绍》PPT课件
本PPT课件将介绍超超临界锅炉，解释其定义、特点，探讨其工作原理、优点， 以及国内外应用情况和发展趋势。
一、什么是超超临界锅炉
超超临界锅炉是一种高效率燃煤发电锅炉，采用高温高压工况，提高煤燃烧效率和发电效率，并减少对环境的 污染。 超超临界锅炉的特点包括高温高压运行、高效用能、灵活操作、可脱硫、可脱硝和紧凑结构等。
国内应用情况
中国市场广泛应用超超临界锅 炉技术，提升发电效率，改善 环境保护。
国外应用情况
超超临界锅炉技术在美国、日 本等国家也得到了广泛应用， 并不断推动技术进步。
市场前景分析
超超临界锅炉市场前景广阔， 随着能源需求的增长，其应用 将继续扩大。
五、超超临界锅炉的发展趋势
1 技术趋势
超超临界锅炉技术将进一步提高效率、减少排放，并拓展适用范围。
二、超超临界锅炉的工作原理
1
原理介绍
超超临界锅炉利用高温高压水蒸汽的特性，实现高效燃煤发电，提高能源利用效 率。
2
主要部件介绍
超超临界锅炉的主要部件包括锅炉本体、燃烧系统、蒸汽轮机和控制系统等。
3
工作流程
超超临界锅炉的工作流程包括燃烧、水循环、蒸汽生成、送电和烟气处理等步骤过高温高压技术，提高燃煤发 电的效率，降低煤耗。
污染排放小
超超临界锅炉采用先进的烟气处理技术，可以 显著减少污染物的排放。
燃烧效率高
超超临界锅炉中的燃烧系统可以更充分地燃烧 煤炭，提高能源转化效率。
适用范围广
超超临界锅炉适用于各种煤种和不同规模的火 力发电厂。
四、超超临界锅炉的应用
2 市场趋势
超超临界锅炉市场将呈现增长趋势，特别是在新兴经济体和能源需求旺盛的地区。
超临界锅炉工作原理
超临界锅炉工作原理超临界锅炉是一种高效能的发电设备，它利用高温高压的水蒸气来驱动涡轮发电机，产生电能。
本文将详细介绍超临界锅炉的工作原理。
一、概述超临界锅炉是一种新型的发电设备，它采用了比常规锅炉更高的温度和压力条件，以提高发电效率。
超临界状态的水蒸气具有更高的热能，能够更充分地释放能量，从而提高锅炉的热效率。
二、超临界锅炉的组成1. 锅炉本体超临界锅炉的主要组成部分是锅炉本体，其内部包括水冷壁、受热面、蒸汽分离器等。
水冷壁起到了隔离锅炉内外的作用，同时也起到传热的作用。
受热面则是蒸汽从水中吸热的地方，其表面积较大，以便更有效地进行热交换。
蒸汽分离器用于将水和蒸汽分离，以保证蒸汽的纯度。
2. 循环系统超临界锅炉的循环系统包括给水系统和蒸汽系统。
给水系统负责将水从水箱中抽送至锅炉内，通过加热后转变为水蒸气。
蒸汽系统则负责将蒸汽从锅炉中输出，驱动涡轮发电机发电。
两个系统通过高压泵、高温管道等连接在一起，形成闭合循环。
三、超临界锅炉的工作原理超临界锅炉的工作原理可以简单概括为以下几个过程：1. 水的加热超临界锅炉中水通过循环系统输送至受热面，受热面通过燃料的燃烧释放热能，使水分子的运动加剧，温度不断升高。
2. 动能转换水在受热面吸热后，温度上升，从而转化为水蒸气。
水蒸气具备较大的动能，可以驱动涡轮发电机旋转。
3. 能量释放水蒸气进入涡轮发电机后，其内部的叶片受到水蒸气的推动，因此涡轮发电机开始旋转。
涡轮旋转的过程中，其动能将转化为电能，通过输出端口输出。
4. 循环回流水蒸气通过涡轮发电机后变成低温低压的水，经过蒸汽分离器分离后，再次被抽回锅炉进行循环往复，以驱动涡轮继续发电。
四、超临界锅炉的优势与传统锅炉相比，超临界锅炉具有如下优势：1. 提高热效率超临界锅炉采用高温高压的水蒸气，其具备更高的热能，能够更充分地释放能量，从而提高锅炉的热效率。
2. 减少二氧化碳排放超临界锅炉在高效发电的同时，由于温度和压力的提高，其燃烧过程更加充分，煤炭的利用率更高，从而减少了二氧化碳等有害气体的排放。
超临界压力锅炉
发展现状
自20世纪50年代以来，超临界压力锅炉一直处在发展和应用之中，至今全世界已有600多台大型超临界压力 锅炉在电厂运行。超临界压力锅炉的可靠性指标已与亚临界压力锅炉相当。世界上生产和使用超临界压力锅炉最 多的国家是前苏联、美国、日本和德国，已在运行的各国最大机组是1300 MW(美国)、1200 MW(俄国)、1000 MW （日本)和800 MW(德国).超临界机组的平均容量已达600MW等级，最大锅炉的蒸发量达4433t/h。
超临界压力锅炉用钢由于超临界压力锅炉特别是超超临界压力锅炉的汽压、汽温都很高，在确定锅炉参数时 首先要考虑高温过热器和高温再热器的用钢问题。当汽温超过540℃时，超临界压力锅炉高温段受热面就需要采 用奥氏体钢种，这些钢材不但要有耐高温强度性能，而且还需要有抗高温氧化的良好性能。与同容量亚临界锅炉 相比，超临界锅炉的各级受热面，通常采用较小直径和较好一档管材，旨在减小管壁厚度，适应调峰需要并延长 使用寿命。
超临界压力锅炉
主蒸汽压力超过临界压力22.12 MP的 锅炉
01 锅炉简介
03 水冷壁系统 05 材料选择
目录
02 发展现状 04 注意事项
超临界压力锅炉是指主蒸汽压力超过临界压力22.12 MP的锅炉。通常大容量超临界压力锅炉的主蒸汽压力定 在24.5 MPa左右。当主蒸汽压力达到25~31MPa时，又称为超超临界压力锅炉(ultra super critical Pressure boiler)。
超临界压力锅炉起动系统因为超临界压力锅炉是直流锅炉，因此必需配备一套起动系统(见直流锅炉起动系 统)，供锅炉在滑参数起动时分离由水冷壁产生的汽水混合物，将饱和燕汽通向过热器，水则通往除氧器水箱或其 它可被利用的地方。当代超临界压力锅炉起动流量约为25%~35%锅炉最大连续蒸发量 (BMCR)。
超临界锅炉介绍汇总
1.9 热物性对水冷壁传热特性的影响3.4
• 大比热区内工质比容的急剧变化必然导致
工质的膨胀量增大，从而引起水动力不稳 定或类膜态沸腾。密度降低时比热同时减 小，导致贴壁处的工质温度上升。这种问 题主要发生在光管水冷壁，内螺纹管一般 不会出现。
1.5 超临界锅炉水动力及传热
• 在超临界压力工作的水冷壁，管内工质温
度处于对应压力下的大比热区范围，随着 工质吸热量增加，工质温度变化不大，而 工质比容急剧增大，温导系数急剧减小， 容易引起水动力不稳定或流量分配不均， 同时可能引起工质对管壁的传热变差，导 致类膜态沸腾
1.6 超临界压力下水和水蒸汽的热物性
压力下的膜态沸腾。
1.7 超临界压力下水和水蒸汽的热物性－1
• 工质热物性是决定水冷壁传热的重要因素： • ①对应一定压力，工质存在一个大比热区。对应比
热最大的温度点叫拟临界温度。在大比热区内，工 质温度随吸热量变化不大；在大比热区外，工质温 度随吸热量变化很大。
• ②工质比容和温导系数在拟临界温度附近的大比热
280 310 340 370 400 43t0℃460 490 520 550 580 610
1.8 热物性对水冷壁传热特性的影响－2
• 由于管子贴壁处流体温度较高导热系数却
降低，使导热性差的流体与管壁接触。 对 于蒸汽参数为25MPa的超临界锅炉，水冷壁 中工质压力大约为30MPa。对这一压力下的 工质，温度在400℃左右，正好处于比热最 大的拟临界温度。在320℃～440℃的变化 范围内，温导系数降低了80％左右，发生 传热恶化的机会就会增加。
t℃
580 540 500 460 420 380 340 300 260 220 180 140
亚临界和超临界锅炉参数
亚临界和超临界锅炉参数亚临界和超临界锅炉是现代燃煤发电厂中常用的锅炉类型。
它们具有高效率、低排放和经济性等优点，成为了能源领域的重要设备。
本文将从亚临界和超临界锅炉的参数方面进行介绍和比较。
一、亚临界锅炉参数亚临界锅炉是指锅炉工作压力和温度都低于临界点的一种锅炉。
其参数通常为：工作压力在16-24 MPa之间，工作温度在540-560摄氏度之间。
亚临界锅炉的主要特点如下：1. 转变点：亚临界锅炉的工作温度接近于水的临界点温度，因此存在液相和蒸汽两相共存的现象，转变点是指液相和蒸汽相变的温度。
2. 热效率：亚临界锅炉的热效率通常在35%左右，这主要是由于水的沸点限制了蒸汽温度，进而限制了热效率的提升。
3. 燃烧方式：亚临界锅炉采用的是传统的燃烧方式，即燃煤产生热能，再通过水管等传热设备将热能传递给水。
4. 环保性能：亚临界锅炉的环保性能相对较低，烟气中的二氧化硫、氮氧化物等污染物排放较高。
二、超临界锅炉参数超临界锅炉是指锅炉工作压力高于临界点的一种锅炉。
其参数通常为：工作压力在24-30 MPa之间，工作温度在560-620摄氏度之间。
超临界锅炉相较于亚临界锅炉具有以下特点：1. 转变点：超临界锅炉的工作温度高于水的临界点温度，因此不存在液相和蒸汽两相共存的现象，转变点消失。
2. 热效率：超临界锅炉的热效率相较于亚临界锅炉有所提升，可以达到40%以上。
这是因为超临界锅炉的高温高压条件下，蒸汽的热能更充分地释放出来。
3. 燃烧方式：超临界锅炉采用的是超临界循环技术，利用高温高压下的超临界水作为工质，不仅可以提高燃烧效率，还可以减少燃烧产生的污染物。
4. 环保性能：超临界锅炉的环保性能较亚临界锅炉更好，排放的二氧化硫、氮氧化物等污染物更少，符合现代环保要求。
三、亚临界和超临界锅炉的比较亚临界锅炉和超临界锅炉在参数上存在明显的区别，主要表现在工作压力和温度上。
超临界锅炉相较于亚临界锅炉具有更高的工作压力和温度，因此热效率更高，排放更少。
超临界锅炉讲义
➢ 整体脉动 ➢ 屏间（屏带或管屏）脉动 ➢ 管间脉动
特点：
脉动危害 发生这种管间脉动时 ，热水段、蒸发段、过热段都在作周 期性波动，在交界处附近壁温周期性变化，最大波动甚 至达到150℃ ，因而使管子产生疲劳破坏 。 并联各管会出现很大的热偏差，当超过容许的热偏差值 时，也将使管子超温过热而损坏 。
有关
二、超临界直流锅炉传热恶化特点
➢ 第一类传热恶化可能出现 ➢ 第二类传热恶化一定出现 ➢ 在大比热区内，也会发生传热恶化，称为类膜态沸腾。
在大比热区，比容（密度）的变化相当大，工质的温度 几乎不变；在管子内壁面附近工质密度比中心处小3～4 倍，在流动截面上存在不均匀性，出现最小的传热系数。 当热负荷高时，出现传热额恶化。
内螺纹管: 在x=0.8时，壁温才开始飞升。充分说明 了内螺纹管具有显著的抵抗膜态沸腾、推迟传热恶化 的作用。
内螺纹管抵抗膜态沸腾、推迟传热恶化的机理
由于工质受到螺纹的作用产生旋转，增强了管子内壁 面附近的扰动，使水冷壁管内壁面上产生的汽泡可以 被旋转向上运动的液体及时带走，
水流受到旋转力的作用，紧贴内螺纹槽壁面流动，从 而避免了汽泡在管子内壁面上的积聚所形成的"汽膜"， 保证了管子内壁击上有连续的水流冷却。
亚临界参数自然循环锅炉采用内螺纹管水冷壁是具 有相当大的安全裕度的。
§2 蒸发受热面主要形式 由于锅炉向大容量、高参数发展；采用了膜式水冷 壁；滑参数运行和给水处理技术发展。因此直流锅 炉形式有了很大的变化。
➢ 一次垂直上升管屏式（UP型） ➢ 炉膛下部多次上升、炉膛上部一次上升管屏式（FW型） ➢ 螺旋围绕上升管屏式
一次垂直上升管屏式（UP型）
FW型
螺旋围绕上升管屏式
超临界锅炉原理及运行课件
与直流锅炉比较
给水处理与排污
超临界锅炉和直流锅炉都需要对 给水进行处理和排污，但直流锅 炉的给水处理要求更高，因为其
不进行自然循环。
运行控制与调整
直流锅炉的蒸汽流量和压力调整 较超临界锅炉更为灵活，但超临 界锅炉在运行控制和稳定性方面
具有优势。
适用范围
直流锅炉适用于高参数、大容量 的机组，而超临界锅炉适用于各
按照设计要求将各个部件组装起来，形成一 个完整的超临界锅炉。
03
超临界锅炉运行
启动与停炉
启动
超临界锅炉启动时，需要先进行系统检查，确保所有设备正常。然后进行上水操 作，控制上水温度和速度，以防止热胀冷缩对设备造成损坏。上水完成后，开始 加热升温，直到锅炉达到临界状态。
停炉
超临界锅炉停炉时，需要先降低负荷，逐渐降低温度和压力。当锅炉温度和压力 降低到一定程度时，进行停炉操作。停炉后需要进行冷却降温，防止设备过热损 坏。
种规模和参数的机组。
05
超临界锅炉的应用与前景
应用领域
01
02
03
电力行业
超临界锅炉在火力发电厂 中广泛应用，是高效、清 洁发电的重要技术手段。
工业供热
超临界锅炉可用于工业生 产过程中的供热，满足各 种工艺需求。
化工行业
超临界锅炉在化工生产中 用于提供高温高压的反应 条件，提高生产效率和产 品质量。
工作原理简介
工作原理
超临界锅炉利用水的临界点特性，通 过控制压力和温度，使锅炉内的水在 超临界状态下进行快速加热和蒸发， 产生蒸汽推动汽轮机发电。
工作流程
给水经过加热、蒸发、过热等阶段， 最终形成高温高压的蒸汽，推动汽轮 机转动，带动发电机发电。
历史与发展
火力发电厂超临界锅炉综合介绍
02
火力发电厂中超临界锅 炉应用现状
国内外发展概况
国际发展
自20世纪50年代起，超临界锅炉技术在发达国家开始得到应用，随着技术进步和环保要求提高，超临界锅炉逐渐 成为火力发电厂的主流选择。目前，国际上超临界锅炉技术已经非常成熟，并在不断提高效率和环保性能。
国内发展
我国自20世纪80年代开始引进超临界锅炉技术，经过消化吸收和自主创新，目前已经形成了具有自主知识产权的 超临界锅炉设计制造能力。近年来，随着国内火电市场的快速发展和环保要求的提高，超临界锅炉在国内的应用 也越来越广泛。
关键技术与优化措施
超临界技术
燃烧优化技术
通过提高锅炉的运行压力和温度，使水在 临界点以上进行加热，从而提高蒸汽的做 功能力和机组的热效率。
采用先进的燃烧控制技术，实现燃料与空 气的精确配比和充分混合，提高燃烧效率 并减少污染物排放。
传热强化技术
节能减排技术
通过改进受热面的结构和布置方式，增加 受热面积和传热系数，提高锅炉的传热效 率。
主要参数及性能指标
主要参数
超临界锅炉的主要参数包括蒸汽压力、蒸汽温度、给水温度、排烟温度、热效率 等。这些参数直接影响锅炉的性能和经济性。
性能指标
超临界锅炉的性能指标主要包括热效率、污染物排放、负荷适应性等。热效率是 衡量锅炉能量转换效率的重要指标，污染物排放反映了锅炉环保性能，负荷适应 性则体现了锅炉在不同负荷下的运行稳定性。
性能评价指标体系建立
热效率Βιβλιοθήκη 01衡量锅炉能量转换效率的重要指标，超临界锅炉热效率通常高
于亚临界锅炉。
污染物排放
02
包括氮氧化物、硫氧化物、颗粒物等排放物的浓度和总量，需
要符合国家或地区的环保标准。
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尹智勇
一、超临界机组概述
随着锅炉朝着大容量高参数的方向发展，超临界机组日益显 示其诸多优点。火电机组随着蒸汽参数的提高，效 率也相应 地提高：
● 亚临界机组（16～17Mpa、538/538℃），净效率在37％～38％之间 ，煤耗330~350g/kwh； ● 超临界机组(24～28Mpa、538/538℃)，净效率约为40～41%，煤耗 310~320g/kwh； ● 超超临界机组（30Mpa以上、566/566℃），净效率约为44～46%， 煤耗280~300g/kwh； 由于效率的提高，不仅煤耗大大降低，污染物排量也相应减少，经济效 益十分明显。
二、直流锅炉与汽包的简单比较
（1）应有高品质的给水：进入锅炉的给水全部变为 蒸汽，给水所含的盐分除少量溶于蒸汽而被带出 外，其余杂质均将沉积在受热管内壁上。 （2）节约钢材：采用小管径而且不用汽包，就可大 量节约钢材。一般直流锅炉大约可节约20 ％～30 ％的钢材。 （3）由于强制工质流动，蒸发部分的管子允 许有 多种布置方式不必象自然循环锅炉那样要用 立置 的蒸发管。但蒸发段的最后部分受热面应安 置在 热负荷较为温和的地区。
（4）直流锅炉不受工作压力的限制，而且更适于超 高压力和超临界压力，因为随压力的提高以及水和 汽的比容差的减小，工质的流动更为稳定。 （5）锅炉储存的热量少。当外界负荷变化较快而燃 烧和给水调整赶不上时，汽压和汽温的波动较大。 但是正因为储热少，对调节的反映也快，如配有灵 敏的调节设备，可适应外界负荷变动。 （6）直流锅炉的起动和停炉的时间较短，一般不超 过1小时。汽包锅炉由于汽包壁很厚，为减少由于汽 包壁内外和上下温差而引起的热应力，在起动和停 炉时常需缓慢进行，要用3～10小时之久。
热力学理论认为，在22.129MPa、温度374℃时，水的汽化会在一瞬间完 成，即在临界点时饱和水和饱和蒸汽之间不再有汽、水共存的两相区存 在，两者的参数不再有区别。由于在临界参数下汽水密度相等，因此在 临界压力下无法维持自然循环，只能采用直流炉。超临界直流炉的汽水 行程如图所示。
直流锅炉没有汽包，整个锅炉是由许多管子 并联，然后用联箱连接串联而成。在给水泵 的压头作用下工质顺序一次通过加热、蒸发 和过热受热面。进口工质为水，出口工质为 过热蒸汽。由于没有汽包，所以在加热和蒸 发受热面之间，以及在蒸发和过热受热面之 间都没有固定的分界线。加热区和过热区中 的参数变化同自然循环锅炉相同；在蒸发区 中由于流动阻力，压力有所降低，相应的饱 和温度也有所下降。
燃料量扰动
燃料发生变化时，由于加热段和蒸发段缩短，锅 炉储水量减少，在燃烧率扰动后经过一个较短的 延迟，蒸汽量会向增加的方向变化，当燃烧率增 加时，一开始由于加热段蒸发段的缩短而使蒸发 量增加，也使压力、功率、温度增加。 ●由于给水流量保持不变，因此主汽流量最终仍 保持原来的数值。但由于燃料量的增加而导致加 热段和蒸发段缩短，锅炉中贮水量减少，因此主 汽流量在燃料量扰动后经过一段时间的延迟后会 有一个上升的过程。 ●主汽压力在短暂延迟后逐渐上升，最后稳定在 较高的水平。最初的上升是由于主汽流量的增大， 随后保持在较高的水平是由于过热汽温的升高， 蒸汽容积流量增大，而汽机调速阀开度不变，流 动阻力增大所致。 ●过热汽温一开始由于主汽流量的增加而略有下 降，然后由于燃料量的增加而稳定在较高的水平。 ●功率最初的上升是由于主汽流量的增加，随后 的上升是由于过热汽温（新汽焓）的增加。
给水流量扰动
当给水流量扰动时，由于加热段、蒸发段延长而 推出一部分蒸汽，因此开始压力和功率是增加的， 但由于过热段缩短使汽温下降，最后虽然蒸汽流 量增加但压力和功率还是下降，汽温经过一段时 间的延迟后单调下降，最后稳定在一个较低的温 度上。 ●随着给水流量的增加，主汽流量也会增大。但 由于燃料量不变，加热段和蒸发段都要延长。在 最初阶段，主汽流量只是逐步上升，在最终稳定 状态，主汽流量必将等于给水量，稳定在一个新 的平衡点。 ●主汽压力开始随着主汽流量的增加而增加，然 后由于过热汽温的下降而有所回落。 ●过热汽温经过一段较长时间的迟延后单调下降 直至稳定在较低的数值。 ●功率最初由于蒸汽流量增加而增加，随后则由 于汽温降低而减少。因为燃料量未变，所以最终 的功率基本不变，只是由于蒸汽参数的下降而稍 低于原有水平。
三、锅炉的结构简介
汽机调门开度扰动
● 主汽流量迅速增加，随着主汽压力的下 降而逐渐下降直至等于给水流量。 ● 主汽压力迅速下降，随着主汽流量和给 水流量逐步接近，主汽压力的下降速度 逐渐减慢直至稳定在 新的较低压力。 ● 过热汽温一开始由于主汽流量增加而下 降，但因为过热器金属释放蓄热的补偿 作用，汽温下降并不 多，最终主汽流量 等于给水流量，且燃水比未发生变 化， 故过热汽温近似不变。 ● 由于蒸汽流量急剧增加，功率也显著上 升，这部分多发功率来自锅炉的蓄热。 由于燃料量没有变 化，功率又逐渐恢复 到原来的水平。