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。

1.2 蒸汽参数
华能玉环电厂1000MW 机组选定锅炉出口蒸汽参数为27.56MPa(a)/605℃/603℃，对应汽机的入口参数为26.25MPa(a)/600℃/600℃，锅炉给水温度298℃。

华能玉环电厂1000MW 超超临界机组的锅炉由哈锅与三菱重工（MHI）联合设计与制造，汽机则由上海汽轮机公司与Siemens 公司联合设计与制造。

超超临界机组相对于常规超临界机组经济性的改善是明显的。

27.56MPa(a)/605℃/603℃与25.4MPa(a)/571℃/569℃的蒸汽参数相比，预计汽机热耗约可降低2.5%，供电煤耗降低13.96g/KWh。

1.3 运行方式和工况要求
机组承担基本负荷，但能参与调峰，采用定、滑运行方式。

锅炉在燃用设计煤种时，不投油最低稳燃负荷为35%BMCR。

锅炉有良好的启动特性和负荷变化适应性，锅炉的动态特性能满足机动性的要求。

本锅炉在25%至100%负荷范围内以纯直流方式运行，在25%负荷以下以带循环泵的再循环方式运行，启动系统用以保证启动的安全可靠性和经济性。

低的NOx 排放，锅炉出口NOx 排量不超过360mg/Nm3（干烟气6%O2）。

2 锅炉设计
2.1 炉型
锅炉采用超超临界参数，变压运行垂直管圈水冷壁直流炉、一次中间再热，再热汽调温
采用尾部烟气档板，锅炉采用八角双火球切圆燃烧方式，平衡通风、固态排渣，全钢悬吊构架，露天布置燃煤锅炉。

锅炉总图见图1。

2.2 燃烧方式和炉膛尺寸
目前，国内已投运的大容量燃煤锅炉以四角切向燃烧方式居多，制造厂与电厂对四角切园燃烧方式已积累了丰富的设计运行经验。

切向燃烧方式的优点是煤种适用性强，与前后墙对冲燃烧相比，炉内NOx 排放量相对较低。

5.超临界机组
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。

锅炉按照蒸汽参数分为低压锅炉（出口蒸汽压力≤2.45MPa）、中压锅炉（2.94～4.90 MPa）、高压锅炉（7.8～10.8 MPa）、超高压锅炉（11.8～14.7 MPa）、亚临界压力锅炉（15.7～19.6 MPa）、超临界压力锅炉（>22.1 MPa）和超超临界压力锅炉（>25 MPa）。

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。

大型超临界锅炉的特点
超临界火电技术由于参数本身的特点决定了超临界锅炉只能采用直流锅炉，在超临界锅炉内随着压力的提高，水的饱和温度也随之提高，汽化潜热减少，水和汽的密度差也随之减少。

当压力提高到临界压力（22.12Mpa）时，汽化潜热为0，汽和水的密度差也等于零，水在该压力下加热到临界温度（374.15℃）时即全部汽化成蒸汽。

超临界压力临界压力时情况相同，当水被加热到相应压力下的相变点（临界温度）时即全部汽化。

因此超临界压力下水变成蒸汽不再存在汽水两相分离，由此可知，超临界压力直流锅炉由水变成过热蒸汽经历了两个阶段即加热和过热，而工质状态由水逐渐变成过热蒸汽。

因此超临界直流锅炉没有汽包，启停速度快，与一般亚临界汽包炉相比，超临界直流锅炉启动到满负荷运行，变负荷速度可提高1倍左右，变压运行的超临界直流锅炉在亚临界压力范围内超临界压力范围内工作时，都存在工质的热膨胀现象，并且在亚临界压力范围内可能出现（膜态沸腾）；在超临界压力范围内可能出现（类膜态沸腾）。

超临界直流锅炉要求的汽水品质高，要求凝结水进行100%除盐处理。

由于超临界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，即提高了制造成本又增加了运行耗电量且直流锅炉普遍存在着流动不稳定性、热偏差和脉动水动力问题。

另外，为了达到较高的质量流速，必须采用小管径水冷壁，较相同容量的自然循环锅炉超临界直流锅炉本体金属耗量最少，锅炉重量轻，但由于蒸汽参数高，要求的金属等级高，其成本高于自然循环锅炉。

超临界机组具有无可比拟经济性，单台机组发电热效率最高可达50%，每kW.h 煤耗最低仅有255g/KW.h（丹麦BWE公司），较亚临界压力机组（每kW.h煤耗最
低约有327g左右）煤耗低；同时采用低氧化氮技术，在燃烧过程中减少65%的氮氧化合物及其它有害物质的形成，且脱硫率可超98%，可实现节能降耗、环保的目的。

膜态沸腾
film boiling 又可称球腾蒸发。

在外部加热的主管中，水在泵的压力下，自下往上流动时，先因强制对流而受热，与管壁接触的水在某一高度形成一些汽泡而局部沸腾，汽泡的进一步聚结会扩展成连续的蒸汽流，形成膜态沸腾。

该现象可在普通锅炉的蒸发管、核电厂蒸汽发生器传热管、反应堆堆芯冷却剂通道中见到。

当管壁壁面和流体之间生成蒸汽膜时，蒸汽膜的绝缘性使热量交换变得很差，以致壁面会达到很高的温度，而有烧毁的危险。