超超临界燃煤锅炉技术介绍
超超临界锅炉汽水流程
超超临界锅炉汽水流程
超超临界锅炉（Ultra-Supercritical Boiler）是一种采用超超临界压力（蒸汽温度超过593℃，压力超过22.1MP a）工作的高效、环保的燃煤发电设备。
其汽水流程主要包括以下几个关键环节：
1. 给水系统：
原始的除盐水经过一系列处理后成为合格的高压给水。
给水泵将处理后的给水增压送入超超临界锅炉。
2. 预热阶段：
给水首先进入低温过热器，通过烟气余热加热至饱和温度或接近饱和温度。
然后进入高温过热器进一步加热，达到超临界状态（即温度和压力高于临界点），此时水已经转变为干饱和蒸汽。
3. 蒸发与再热阶段：
超临界状态下的水蒸气继续在蒸发器中吸收燃料燃烧
产生的热量，迅速蒸发并被加热到超超临界条件。
从蒸发器出来的高温高压蒸汽进入再热器，再次利用烟
气余热进行再热，提高蒸汽温度，以提高循环热效率和汽轮机的做功能力。
4. 汽轮机工作阶段：
高温高压的蒸汽随后进入汽轮机冲动级和反动级叶片，推动汽轮机转子旋转，进而带动发电机产生电能。
在汽轮机内部完成能量转换后，低压蒸汽会流回锅炉的冷凝器进行冷却和回收。
整个过程中，超超临界锅炉通过对给水的多级加热和蒸汽的多次膨胀做功，极大地提高了热效率和机组运行性能，同时减少了污染物排放。
哈锅650℃高效超超临界锅炉技术介绍
技术预可行性研究》，深 度 参 与 6 5 0 1 材料解决方
案 、锅炉关键技术研究、机组热力性能分析、机组
系统集成优化等工作。 2017 ~ 2 0 1 8 年 ，哈锅承担中国电力工程顾问
集 团 有 限 公 司 等 级 660MW高效超超临界
燃 煤 发 电 技 术 研 究 》，哈 锅 参 与 完 成 660MW
1)
掀 开 锯 夹 具 压 板 ，将 两 端 已 车 好 螺 纹 的 直连 接 板 ，焊 接 直 管 和 斜 管 为 “Y ”型 接 头 。
管放在“V”型槽 中 ，此时应将直管的下端紧贴钜 4 结束语
炉 膛 条 件 下 ，主 汽 流 量 降 低 ，水 冷 壁 吸 热 比 例 相 对
增 加 ，受 制 于 现 场 工 艺 条 件 ，水冷壁可选材料有 限 ，T23/T24/T9 1 新材料的使用带来的焊接、热处
理等工艺难题。
3 ) 高温受热面壁温上升，高温部件出口管接
头不平衡蒸汽温度已达到670T
炉内受
掌握了 650t ：~700T；重点材料 HR6W、617B 等大口径管焊接工艺，可 用 于 6 5 0 1 〜700丈锅炉 集箱和管道。
5 下一步工作安排
研究现有成熟铁素体耐热应用6 5 0 1 集箱和 管 道 可 行 性 ，以 及 镍 基 材 料 应 用 于 集 箱 、管道的可 加 工 性 、焊 接 性 等 。
道材料的选取研究。
4)
水冷壁候选材料工艺性能和母材性能优
化 ，研究现有成熟铁素体耐热应用650丈集箱和管
道可行性，以及镍基材料应用于集箱、管道的可加
图 2 650T 高效超超临界二次再热锅炉技术方案
工性、焊接性等,选择出适用于650T 机组的材料。
600MW超临界机组总体介绍
600MW超临界机组总体介绍
首先，600MW超临界机组是一种燃煤发电机组，采用超临界锅炉及超
临界蒸汽参数运行。
其设计能力达到了600兆瓦，是一种大型的发电机组。
它采用了先进的燃煤发电技术，具有较高的发电效率，可以最大限度地利
用煤炭资源。
600MW超临界机组的核心设备是超临界锅炉。
它采用了高温高压的工质，将锅炉内的水蒸汽压力提高到临界值以上，使得蒸汽温度大幅度提高。
这种工艺使得机组的热效率得到提高，能耗减少。
同时，超临界锅炉还具
有较小的包容性和快速启停的特点，适合应对电网负荷波动和需求峰谷的
变化。
此外，600MW超临界机组还采用了先进的自动化控制系统。
通过实时
监测和分析各项参数，调整机组的工作状态，使其保持在最佳的工作状态。
这种自动化控制系统能够有效地提高机组的稳定性和可靠性，减少人工干
预的需求。
总的来说，600MW超临界机组是一种现代化、高效能的发电设备。
它
不仅具有高热效率和低耗能的特点，还具有较低的排放量和高度自动化的
控制系统。
这使得600MW超临界机组成为了目前燃煤发电的首选，为能源
供应提供了可靠支持，同时也对环境保护做出了贡献。
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
新型电力形势下锅炉新技术
新型电力形势下锅炉新技术随着电力行业的快速发展，面临着以可再生能源为主导的新型电力形势。
在这种形势下，传统的燃煤锅炉面临着诸多挑战和限制。
为应对这一情况，锅炉新技术的研发和应用成为当务之急。
本文将介绍几种应对新型电力形势的锅炉新技术。
1. 高效低排放锅炉技术高效低排放锅炉技术是指利用先进的燃烧技术和烟气净化技术，实现锅炉燃烧过程中热能的高效利用，同时将燃烧产生的污染物控制在国家标准规定的范围内。
这种技术通过提高燃烧效率和降低排放浓度，实现了对新型电力形势的适应。
2. 低温循环流化床锅炉技术低温循环流化床锅炉技术是一种采用低温循环流化床燃烧技术的锅炉。
它利用石灰石等多种低质燃料，在低温条件下进行燃烧和烟气脱硫，不仅能够减少燃料消耗，还能够有效降低烟气中的二氧化硫和氮氧化物排放。
3. 超临界锅炉技术超临界锅炉技术是指锅炉工作在超临界状态下的一种技术。
它通过提高水/蒸汽的压力和温度，使燃料在锅炉内的燃烧更为完全，并且能够有效抑制氮氧化物的形成。
超临界锅炉技术具有高效性和低排放的特点，是适应新型电力形势的一种重要技术。
4. 燃气-蒸汽联合循环发电技术燃气-蒸汽联合循环发电技术将燃气轮机和蒸汽锅炉相结合，实现对燃气和蒸汽的高效利用。
这种技术以燃气轮机为主，通过余热锅炉收集燃气轮机排放的废热，再次进行发电。
燃气-蒸汽联合循环发电技术不仅能够提高发电效率，还能够降低温室气体排放，适应新型电力形势的要求。
5. 生物质锅炉技术生物质锅炉技术是利用农林废弃物、能源农作物和粉煤等生物质颗粒作为燃料进行燃烧的一种技术。
这种技术不仅可以减少对化石能源的依赖，还能够有效降低碳排放。
生物质锅炉技术在新型电力形势下具有较好的应用前景。
综上所述，新型电力形势下锅炉新技术的研发和应用对于实现高效利用和减排目标至关重要。
高效低排放锅炉技术、低温循环流化床锅炉技术、超临界锅炉技术、燃气-蒸汽联合循环发电技术和生物质锅炉技术等新技术的应用，将为电力行业迈向可持续发展提供有力支持。
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
超临界、超超临界燃煤发电技术
1.工程热力学将水的临界状态点的参数定义为：22.115MPa，374.15℃。
当水蒸气参数值大于上述临界状态点的压力和温度时，则称其为超临界参数。
超超临界设定在蒸汽压力大于25MPa、或蒸汽温度高于593℃的范围。
2.提高机组热效率：提高蒸汽参数（压力、温度）、采用再热系统、增加再热次数。
3.常规亚临界机组参数为16.7MPa/538℃/538℃，发电效率约38%；超临界机组主汽压力一般为24MPa左右，主蒸汽和再热蒸汽温度为538—560℃，典型参数为24.1MPa/538℃/538℃，发电效率约41%；超超临界追压力25—31MPa及以上，主蒸汽和再热蒸汽温度为580—600℃及以上。
超临界机组热效率比亚临界机组的高2%—3%，超超临界机组的热效率比超临界机组高4%以上。
4.在超超临界机组参数条件下，主蒸汽压力提高1MPa，机组的热效率就可下降0.13—0.15%；主蒸汽温度每提高10℃，机组的热效率就可下降0.25%—0.30%。
再热蒸汽温度每提高10℃，机组的热耗率就可下降0.15%—0.20%。
如果增加再热参数，采用二次再热，则其热耗率可下降1.4%—1.6%。
当压力低于30MPa时，机组热效率随压力的提高上升很快；当压力高于30MPa时，机组热效率随压力的提高上升幅度较小。
5.锅炉布置主要采用Ⅱ型布置、塔式布置、T型布置。
超超临界机组可采用四角单切圆塔式布置、墙式对冲塔式布置、单炉膛双切圆Ⅱ型布置及墙式对冲Ⅱ型布置。
Ⅱ型布置适用于切向燃烧方式和旋流对冲燃烧方式；塔式炉适用于切向燃烧方式和旋流对冲燃烧方式；T型布置适用于切向燃烧方式和旋流对冲燃烧方式。
6.水冷壁型式：变压运行超临界直流锅炉水冷壁：炉膛上部用垂直管，下部用螺旋管圈及内螺纹垂直管屏。
7.我国超超临界技术参数：一次再热、蒸汽参数（25—28）MPa/600℃/600℃，相应发电效率预计为44.63%—44.99%，发电煤耗率预计为275—273g/kWh。
超(超)临界锅炉的特点
超（超）临界锅炉的特点一、引言随着我国火力发电事业的快速发展和节能、环保要求的日趋严格，提高燃煤机组的容量与蒸汽参数，进一步降低煤耗是大势所趋。
在这个基础上，节约一次能源，加强环境保护，减少有害气体的排放，已越来越受到国内外的高度重视。
超超临界机组因其煤耗低，节约能源，我国已经把大幅度提高发电效率、加速发展洁净煤技术的超超临界机组作为我国可持续发展、节约能源、保护环境的重要措施。
尽管在同等蒸汽参数情况下，联合循环的效率比蒸汽循环的效率高10%左右，但是，由于PF-BC和IGCC尚处于试验或示范阶段，在技术上还存在许多不完善之处，而超临界技术已十分成熟，超超临界机组也已批量投运，且积累了良好的运行经验，国外已有一套完整而成熟的设计、制造技术。
因此，技术成熟的大容量超临界和超超临界机组将是我国清洁煤发电技术的主要发展方向，也是解决电力短缺、能源利用率低和环境污染严重等问题的最现实和最有效的途径。
超超临界压力锅炉的关键技术是多方面的，在材料的选择、水冷壁系统及其水动力安全性、受热面布置、再热系统汽温的调控等多方面均存在设计和制造上的高难技术。
二、超（超）临界锅炉的特点超临界机组区别与普通机组主要有以下特点：1、蒸汽参数的选择机组的蒸汽参数是决定机组热经济性的重要因素。
一般压力为16.6～31.0MPa、温度在535~600℃的范围内，压力每提高1MPa，机组的热效率上升0.18％~0.29％：新蒸汽温度或再热蒸汽温度每提高10℃，机组的热效率就提高0.25％~0.3％；因此提高蒸汽参数是提高机组热效率的重要途径。
目前超超临界与超临界的划分界限尚无国际统一的标准，下表列举了一些发达国家的典型机组的参数[1]。
现在常规的超临界机组采用的蒸汽参数为24.1MPa、538℃/566℃。
一般认为蒸汽压力大于25MPa，蒸汽温度高于580℃称为超超临界。
研究分析[2]指出对600/600℃这一温度等级，当主汽压力自25MPa升高到28MPa，锅炉岛和汽机岛的钢耗量将分别增加3.5％和2%。
600MW超临界机组技术专题2
冷灰斗
眩陕丑堵庆毛锌彼湖淌棕悟湾祖泥辽瞒星呆胰锌燎卓讨宛屑汉频宏攘幽仰600MW超临界机组技术专题2600MW超临界机组技术专题2
晶甚能灸唇蛇仿优扒编耶冻举犊阂氖靡摈隧铂檬尔婶磅臃酵桨倍运碰陇促600MW超临界机组技术专题2600MW超临界机组技术专题2
螺旋管圈水冷壁
喜粪键舜诀非撞仆乒坤伐淳蚂案化伤秸匪搪区努慈踪恒应酱颧厘瞅费质沾600MW超临界机组技术专题2600MW超临界机组技术专题2
oC
313/327
310/322
排烟温度(修正前/后)
oC
123/118
121/115
语孪蓬浊挺昌做丸闰白耿约彼分庞量荫豆亩烛下辖薯坐盎越半贵员篓扇映600MW超临界机组技术专题2600MW超临界机组技术专题2
名称
单位
姚孟
阳逻
炉膛容积热负荷
kw/m3
83.11
79.99
炉膛断面热负荷
kw/m2
森镀靡具墅凸哭眯靡泰鸭株乞闪捷撒太阜伎蒙页帘恳袒朝光党美杜眼樱舰600MW超临界机组技术专题2600MW超临界机组技术专题2
锅炉主要界限尺寸
锅炉深度
mm
44500
锅炉宽度(外侧柱)
mm
44000
锅炉宽度(内侧柱)
mm
25000
大板梁标高
mm
85900
炉膛宽度
mm
19419.2
炉膛深度
4950
4370
燃料耗量
kg/h
265800
232680
锅炉计算效率(按低位热值)
％
93.72
93.38
炉膛出口过剩空气系数
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。
超临界锅炉的技术特点
37 35 10
15
20
25
30
35
蒸汽参数MPa (初温℃/再热温℃/再热温℃)
不同蒸汽参数、再热次数和参数对发电厂供电热效率的影响
超（超）临界机组的可靠性
美国初期 蒸汽参数过高，当时冶金工业 难以提供满足 31MPa，621/566/566℃的合理钢材，投运后事故 频繁，可靠性、可用率低，后降低参数运行，取得了 比较满意的业绩。
一次再热，烟煤
高效、绿色发电技术 高 效 发 电
流 化 床
洁 净 发 电
节 水 发 电
分 布 式 电 源
烟 气 循 环 流 化 床 脱 硫 其 它 节 水 技 术 燃 料 电 池 微 型 燃 气 轮 机 太 阳 光 发 电 风 力 发 电
新 型 发 电
超 临 界 机 组
联 合 循 环
多 联 产
煤 炭 加 工 与 转 化
水冷壁的形式和流体温度
内螺纹垂直管屏水冷壁特点
优点： 水冷壁阻力较小，可降低给水泵耗电量，其水 冷壁的总阻力仅为螺旋管圈的一半左右。 与光管相比，内螺纹管的传热特性较好。 安装焊缝少，减少了安装工作量和焊口可能泄 漏机率，同时缩短了安装工期。 水冷壁本身支吊，且支承结构和刚性梁结构简 单，热应力小，可采用传统的支吊型式。 维护和检修较易，检查和更换管子较方便。 比螺旋管圈结渣轻。
采用螺旋管水冷壁具有如下的优点：
1）蒸发受热面采用螺旋管圈时，管子数目可按设计 要求而选取，不受炉膛大小的影响，可选取较粗 管径以增加水冷壁的刚度； 2）螺旋管圈热偏差小，工质流速高，水动力特性比 较稳定，不易出现膜态沸腾，又可防止产生偏高 的金属壁温； 3）无中间混合联箱，不会产生汽水混合物不均匀分 配的问题； 4）可采用光管，不必有制造工艺较复杂的内螺纹管， 而可实现锅炉的变压运行和带中间负荷的要求。
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。
超超临界机组介绍
1.不同状态的锅炉可以按照其主蒸汽压力不同而不同。
亚临界机组的典型参数为16.7MPa/538℃/538℃，其发电效率约为38％。
超临界机组的主蒸汽压力大于22.1MPa，主蒸汽和再热蒸汽温度为538～560℃；超临界机组的典型参数为24.1MPa/538℃/538℃，对应的发电效率约为41％。
超超临界机组的主蒸汽压力为25～31MPa，主蒸汽和再热蒸汽温度为580～610℃。
2.火电厂超超临界机组和超临界机组指的是锅炉内工质的压力。
锅炉内的工质都是水，水的临界压力是:22.115MPA 347.15℃；在这个压力和温度时，水和蒸汽的密度是相同的，就叫水的临界点，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，炉内蒸汽温度不低于593℃或蒸汽压力不低于25MPa被称为超超临界。
超临界、超超临界火电机组具有显著的节能和改善环境的效果，超超临界机组与超临界机组相比，热效率要提高1.2%，一年就可节约6000吨优质煤。
未来火电建设将主要是发展高效率高参数的超临界（SC）和超超临界（USC）火电机组，它们在发达国家已得到广泛的研究和应用。
3.08年底目前，我国煤电机组平均发电煤耗为374 克/千瓦时，高于世界先进水平55 克煤，因此提高煤转化效率，节约煤炭资源，是未来煤电发展的重要目标，是实现煤电可持续发展的重要保障。
提高电厂煤炭利用效率的途径，主要是提高发电设备的蒸汽参数。
随着科技的进步，煤电的蒸汽参数已由超高压、亚临界、超临界发展到超超临界，发电净效率也由亚临界机组的38%提高到了超超临界机组的45%左右。
4. 哈锅最终选择了三菱重工业株式会社作为超超临界技术转让方并于2004 年9 月与三菱公司签订技术转让合同。
（1 ）锅炉设计条件本锅炉设计条件是与华能玉环电厂1000MW超超临界燃煤锅炉技术规范书中提出的技术要求和国际上及我国燃煤电站的发展趋势一致的。
1.1 设计煤种设计煤种为内蒙神府东胜煤，校核煤种为山西晋北烟煤。
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。
超超临界锅炉技术研究
李明亮 邱 亚林 陈 红
（ 云南 电力试 验研 究 院 （ 团 ）有 限公 司 电力研 究 院 ，云南 集 昆明 ６０ １ ） ５ ２ ７
摘 要 ：分析 超超 临界发 电技 术 上锅 炉面 临的 四大 关键 技 术 问题 ，对该技 术 的优 势和 需要 解决 的 问题进 行
２ ）超超 临 界 压 力 直 流锅 炉水 冷 壁 的 流 动 阻 力全 部依靠 给 水泵 克 服 ，所 需 的压 头高 ，增 加 了
启停和变工况运行时的热应力，并会对机组启停
速率 提 出更严 格 的要求 ） 。 早 期 的超超 临界锅炉使 用 了大量 的奥 氏体 钢 。 与铁 素 体 钢相 比，奥 氏体 钢具 有更 高 的 热 强 性 ， 但成 本高 、热膨 胀 系数 大 、导 热 性小 ，抗 应 力 腐
和最快捷的途径 。通过 吸收借鉴 国外开发超超临
界机 组 的经验 ，我们 可 以拥 有 更 多 的技 术 准 备 和 支持 ，通 过 引进 国外 先 进 Ｕ Ｃ技 术 的依 托 工 程 ， Ｓ 我们 将更 快 的掌握 Ｕ Ｃ的 国 际领 先 技术 ，实 现 我 Ｓ 国 电力工 业 的快速 发展 。 Ｕ Ｃ在技 术 的成 熟 性 和 大 型 化 方 面优 于其 他 Ｓ
发 电技 术 ，已成 为 目前 国际 上 燃 煤火 电机 组 发展
加再热和回热级数 四条途径 ，但 降低终参数受当
地大气 条件 限制 、而 增 加 再 热 和 回热 级 数 又 会导 致 系统 过 于庞 大 、 系统 可靠 性 降 低 ，因此 提 高蒸
汽初参数 成 为有 效 的途 径 ，表 ｌ显 示 了不 同蒸 汽
参 数下 的 电厂效率 及 供 电煤 耗 。
超超临界机组火电工作原理
超超临界机组火电工作原理
超超临界机组火电工作原理：
超超临界机组是一种先进的火电发电技术，它利用高温高压状态下的水蒸汽来驱动涡轮机发电。
相较于传统的超临界机组，超超临界机组能够更高效地转化燃煤等化石燃料的能量，并减少温室气体排放。
超超临界机组的工作原理可以分为几个关键步骤：
1. 燃料燃烧：燃料（如煤炭）在锅炉内进行燃烧，产生高温的燃烧气体。
2. 锅炉加热：锅炉中设有一组管道和换热器，燃烧气体通过管道传导热量给水。
在高温高压下，水会变成超临界状态，即介于液态和气态之间，具有较高的密度和热导率。
3. 再热循环：超超临界机组会引入再热循环，将水分成两部分，其中一部分通过再热器再次加热，以提高蒸汽温度。
这样可以提高蒸汽的热能利用效率。
4. 涡轮机驱动：经过加热、蒸发和再热后的高温高压蒸汽被导入涡轮机，通过高速旋转的涡轮驱动发电机产生电能。
5. 冷凝回收：蒸汽通过涡轮机后变成湿蒸汽，并进入凝汽器。
在凝汽器中，冷凝器冷却剂（通常是冷水）与湿蒸汽接触，将湿蒸汽冷凝成液态水。
6. 冷水回收：冷凝器中冷却剂加热变成热水，热水再通过预热器回到锅炉，实现部分能量的回收和循环利用。
通过这一工作原理，超超临界机组能够高效地将化石燃料的能量转化为电能，并通过冷凝回收等手段减少热能的浪费，提高能源利用效率。
同时，由于采用了超超临界技术，它能够在相同发电量的情况下减少燃料的消耗，减少二氧化碳等温室气体的排放，具有较高的环保性能。
超超临界燃煤发电技术
超超临界燃煤发电技术中文名称：超超临界燃煤发电技术英文名称：Ultra supercritical power generation (USPG)定义：燃煤电厂在高温运作时，采用先进的蒸汽循环以实现更高的热效率和比传统燃煤电厂更少的气体排放燃煤发电是通过产生高温高压的水蒸气来推动汽轮机发电的，蒸汽的温度和压力越高，发电的效率就越高。
在347.15摄氏度、22.115兆帕压力下，水蒸气的密度会增大到与液态水一样，这个条件叫做水的临界参数。
比这还高的参数叫做超临界参数。
温度和气压升高到600摄氏度、25―28兆帕这样的区间，就进入了超超临界的“境界”。
简介超超临界发电技术从热力学的角度上讲其本质还是超临界技术，只是日本人将蒸汽压力在26MPa以上的机组均划分为超超临界机组，由此得名。
1 我国发展超超临界机组的必要性按照国家制订的2020年电力发展规划，我国发电装机容量将从目前的4亿千瓦增加到2020年9亿千瓦，其中燃煤机组将达到5.8亿千瓦。
2003年，全国二氧化硫排放总量达到2100多万吨，其中燃煤电厂二氧化硫排放约占全国排放总量的46%。
我国酸雨pH值小于5.6的城市面积占全国的70.6%。
随着燃煤装机总量的增加，我国将面临严峻的经济与资源、环境与发展的挑战。
提高燃煤机组的效率、减少总用煤量、降低污染物排放是当前我国火电结构调整，实现可持续发展的重要任务。
目前我国电力工业装机中高效、清洁的火电机组比例偏低，结构性矛盾突出。
2002年，火电机组中30万千瓦及以上机组占41.7%，20万千瓦以下机组占42.5%，超临界机组只占2.38%。
洁净煤发电、核电、大型超（超）临界机组、大型燃气轮机技术开发、设备生产刚刚起步。
全国火电平均供电煤耗383g/kWh，比世界先进水平高出60g/kWh。
因此迫切需要在近期研制出新一代燃煤发电设备来装备电力工业。
新一代发电设备应具备可靠、大型、高效、清洁、投资低等性能；能够替代现有的300MW和600MW亚临界机组，成为装备电力工业的主流机型；同时国内设备制造企业经过努力后能够具备生产能力，能够形成规模生产和市场竞争局面。
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根据以上分析，国产超超临界燃煤锅炉较超临界燃煤锅炉虽有不同，但大多 数特性相似。因此在超超临界燃煤锅炉调试过程中，应当充分借鉴超临界燃煤锅 炉的调试经验，并实事求是的对待新技术和新问题。特别是哈锅供 1000MW 超 超临界锅炉，技术上有较大的不同，潜在的问题较多。
目前国内的超超临界锅炉的风烟系统仍然是典型的双侧通风结构，三大风机
的主要特点与 600MW 常规机组差别不大，由于通风量明显增大，而压头变化较 小，因此引风机、送风机和一次风机一般选择的是轴流风机。表 8 所示即为，华 能玉环电厂选取的三大风机的具体参数。而空气预热器除了蓄热元件面积明显增 大，转速并未有明显变化。
表6
名称
水平低过蛇形管(每 片 5 根)
立式低过(每片 10 根)
数量 240 片
120 片
分隔屏(大屏=4(小 屏)*60 根)
屏过蛇形管(屏=13 根)
12(大 屏)
58(屏)
末过蛇形管屏=16 根 94(屏)
水平低再(每片 6 根) 240 片
立式低再
120(片)
末再蛇形管(片=9 根) 118(片)
磨辊辊套
12000
磨碗衬板
15000
磨辊轴承密封件
20000
石子煤刮板
10000
易磨损件材质
磨辊辊套 磨碗衬板
铸钢件母体，表面硬质合金堆 焊
高铬耐磨铸铁
单位 kg/s
℃ r/min
Pa Pa Pa Pa m3/min Pa
kW.h/t kW.h/t g/t.煤
h h h h
5 国产超超临界燃煤锅炉逻辑特点
规 格 mm Φ50.8ⅹ8.1
Φ50.8ⅹ8.4
Φ54ⅹ10.7 Φ54ⅹ7.2 Φ50.8ⅹ6.2 Φ63.5ⅹ6.2 Φ57.1ⅹ7.7 Φ48.6ⅹ7.7
Φ63.5ⅹ3.5、 4.5、6.4、5.7
Φ63.5ⅹ3.5
ⅹ3.5～6.4
材质 SA213-T12
SA213-T12
SA213-T22 SA213-TP347H
目前投产的国内超超临界锅炉燃用的都是烟煤，玉环电厂和邹县电厂设计煤 质如表 7 所示。而且，考虑到这批超超临界机组的容量和物理环境，可以预见到
神府东胜煤、晋北煤等优质烟煤将是南方和海港电厂的主要煤种，随之而来的防
结渣问题成为锅炉燃烧调整很重要的任务。
表7
华能玉环
神府东胜煤 晋北煤
华电邹县
济北矿区
4 国产超超临界燃煤锅炉配套辅机
HP1163/Dyn 旋转分离器 弹簧变加载
固定基础
95.12
94.16
t/h
73.1
74.5
t/h
85.61
84.74
t/h
23.78
23.54
t/h
43.72
39.70
40.07
41.97
kg/s kg/s kg/s
项目
设计煤种
校核煤种
最小通风量
30.60
磨煤机入口干燥介质温度
245
210
磨煤机转速
国内超超临界锅炉主保护逻辑（MFT）和超临界机组较为相似。华能玉环电 厂 MFT 条件如下：
1) 2 台送风机全停。 2) 2 台引风机全停。 3) 锅炉主蒸汽压力＞30.52MPa。
4) 炉膛压力＜－5.88 kPa，延时 3s。 5) 炉膛压力＞＋5.88 kPa，延时 3s。 6) 顶棚水冷壁出口联箱温度高高。 7) 一级过热器出口联箱温度高高。 8) 全燃料失去。 9) 给水泵全停延时 1s。 10)给水流量＜517 延时 30s。（三取二） 11)锅炉风量＜30％MCR 风量（978 m3/h）延时 5s。（三取二） 12) 全火焰丧失。 13)DPU 故障。 14)延时点火（MFT 复置且快关阀开，30 分钟内无燃烧器投用记录）。 15)机组负荷＞30％，汽轮机跳闸且高、低压旁路未开，延时 3s。 16) 再热器保护。 17) 燃料供应不稳定。 18)火检冷却风丧失，延时 5 分钟。 19)手动 MFT。 国内超超临界锅炉 RB 逻辑也和超临界机组较为相似。华能玉环电厂 RB 条 件如下： 1) 二台汽泵运行时，一台跳闸。 2) 二台送风机运行时一台跳闸。 3) 二台引风机运行时一台跳闸。 4) 二台一次风机运行时一台跳闸。 5) 一台汽泵和一台电泵运行时，电泵跳闸。 6) 两台空预器运行时，一台跳闸。
kPa
>1911
r/min
滚动
轴承润滑方式 轴承冷却方式 轴瓦冷却水量 风机旋转方向（从电机侧看）
转速 功率
稀油
油池+强制油循环
2.25
t/h
逆时针
1470
r/min
3959
kW
目前国内的超超临界锅炉选用的制粉系统多为中速磨煤机，以 HP 磨煤机为 代表，例外的是华电邹县电厂选用了 BBD 型双进双出钢球磨煤机。中速磨煤机 优点是投资小、运行费用低，而双进双出钢球磨煤机的优点是运行稳定、煤种适
表8
项目
数据
单位
引风机
流量
264.8
m3/s
风压
5450
pa
功率
50ห้องสมุดไป่ตู้0
kW
转速
496
r/min
介质温度
132
℃
调节方式
入口导叶调节
调节范围
-75～30
%
数量
2
台/炉
型号
AN42E6( V19+4°)
风机调节装置型号
A184T00
制造厂家
成都电力机械厂
润滑方式
油脂
送风机
流量 风压 轴功率 转速 调节范围 数量 型号 型式 制造厂家 调节装置型号 调节方式
方便，但也容易致使水冷壁出口汽温偏差偏大，对燃烧调整的要求较高，尤其对
于八角双切圆燃烧锅炉更为重要。
表5
哈锅
内螺纹垂直水冷壁 （三菱技术）
东锅
下部螺旋管圈
上部垂直管
上锅
下部螺旋管圈
上部垂直管
由于超超临界机组主参数有了很大的提高，带来的最直接的变化是受热面管 材有了很大的发展。特别是过热器和再热器管材，出现了一些新的牌号，如 SA213-TP347H 、Code case 2328、SA213TP310HCbN。表 6 所示为，玉环 电厂过热器和再热器管材列表。
风机型号 制造厂 叶轮直径 轴的材质 风机调节装置型号 叶片、轮毂材质 叶轮级数 每级叶片数 叶片调节范围 液压缸缸径和行程
风量 入口风压 出口风压 风机的第一临界转速 风机轴承型式
378.90～198.80
m3/s
5050～2313
pa
2290
kW
996
r/min
-30～30
％
2
台/炉
FAF30-14-1
了这种燃烧方式，但在调试和运行过程中都遇到了很多的问题，其中较突出的问
题是烟温偏差问题和由此带来的爆管问题。而同阶段投产的邹县电厂的对冲燃烧
锅炉在这个方面的问题要少很多。
表4
八角双切圆
哈锅 上锅π型炉
四角切圆
上锅塔式炉
对冲
东锅
北巴
由于引进技术的来源不同，不同锅炉厂选择的水冷壁形式也不尽相同，如表
5 所示。值得注意的是哈锅水冷壁上下部全为垂直管，固然给安装带来的极大的
超超临界燃煤锅炉技术介绍
华北电科院 李前宇
1 引言
我国一次能源构成中煤炭是主要能源，在相当长的时间内燃煤火力发电仍将 在我国发电领域占主导地位。提高蒸汽参数、发展大容量机组是提高机组热效率 的主要手段，目前国内外超超临界机组的发电效率可达 45%~47%，比亚临界机 组高 6%~7%，比超临界机组高 3%~4%，且技术成熟，其可靠性与超临界和亚 临界机组基本相当。发展超超临界燃煤机组不仅可以提高机组热效率，降低发电 煤耗，而且同时可减少CO2和其他大气污染物的排放。
133.5 267 267
国内超超临界锅炉都采用了带有启动循环泵的内置分离器启动系统，其优点 是机组启动速度快、低负荷特性好。而由此带来的技术难点是，湿态运行时储水 箱水位控制问题和干湿态问题，这是和超临界机组相似的。图 1 所示即为，华能 玉环的分离器和储水箱的示意图。
图 1 玉环电厂启动分离器和储水箱示意图
27.7
最大通风阻力
4500
通风阻力(保证出力)
4200
计算通风阻力（BMCR）
3710
3780
磨煤机密封风系统
磨煤机的密封风量
87.20
磨煤机的密封风压(或与一次风压的 差值)
磨煤机单位功耗（BMCR）
2000
8.9
8.9
保证出力下的单位功耗
8.5
8.5
磨煤机单位磨损率（磨辊辊套）
1.9
主要部件寿命
因此，发展超超临界燃煤机组是提高我国火电机组技术水平、实现火电技术 升级最有效的手段、最现实的手段，也是当前电力建设的热点问题。本文将主要 介绍超超临界燃煤锅炉的基本状况、基本特点、配套辅机、逻辑特点及调试中的 重点和难点问题，本文的依据是各种公开发表的文献和相关电厂的说明书、调试 资料和运行规程。
2 国产超超临界燃煤机组基本状况
超超临界是英文（Ultra supercritical）的中文直译，并不存在物理意义上的
分界点，代表了超临界参数或技术发展的一个阶段，只是表征机组参数特性的商
业名称。因此，不同国家对于超超临界的定义也不相同，如表 1 所示。而我国这
段时间正在建设的 1000MW 超超临界燃煤机组主参数特征是，主汽压力
26.25MPa~27.12MPa，主汽温度 603℃~605℃。