二次再热锅炉的技术发展及优化

中图分类号:TK229. 2
文献标识码:A
文章编号：1672-4763(2019)05-0026-05
0 前言
二次再热机组主要分布在美国、日本、丹麦等 国家。在机组容量、主蒸汽压力等参数范围相同 的情况下，二次再热技术能改善相对热耗率约为 1〜2个百分点，从而提高机组热经济性％目前超 超临界机组普遍为25. 0 MPa\600 °C\600 C的应 用参数，二次再热机组的汽轮机入口参数可以达 到 31. 0 MPa\600 °C\620 °C\620 C，其热效率提 高了约2〜3个百分点，能显著降低机组煤耗％高
川越电厂(Kawagoe Thermal Power Station) 1 号、号机组是采用超超临界压力二级再热系统, 汽轮机入口参数为31 MPa, 566 C/566 C/566 C，机组效率达到46.3%。该电厂锅炉为三菱重 工制造的二级中间再热直流炉 ，机组分别于1989 年3月,1990年6月投入商业运行％
第50卷第5期 2019年％月
锅炉技术
BOILER TECHNOLOGY
Vol. 50, No. 5 Sept, 2019
二次再热锅炉的技术发展及优化
吴克锋$,王 体1，徐 龙1，朱 睿2,刘兆庆2,王永杰
(1.广东大唐国际雷州发电有限责任公司,广东湛江524255； 2.华能莱芜发电有限公司,山东莱芜271100； 3.高效清洁燃煤电站锅炉国家重点实验室，黑龙江哈尔滨150046； 4.哈尔滨锅炉厂有限责任公司，黑龙江哈尔滨150046)
过热器受热面
三级布置
三级布置
再热器受热面
二级布置
二级布置
过热器调温
煤水比十喷水
煤水比十喷水
一次再热器调温
烟气再循环十挡板
微量喷水
二次再热器调温
烟气再循环十挡板
冷烟气再循环十事故喷水
机组效率
465%
47%
上述对比说明：对于二次再热锅炉设计，需要 采用多种调温方式的优化耦合以实现高、低压再热 汽温的调节并满足机组调峰特性。川越电厂1$ 号锅炉再热器采用烟气再循环加烟气挡板调温，调 节范围宽，高压再热器可在35%ECR-BMCR之间 保证额定汽温，低压再热器可在50%ECR-BMCR 之间保证额定汽温,且再热器均无喷水％诺加兰德 电厂3号锅炉只采用烟气再循环而无烟气挡板，烟 气再循环只能调节低压（二次）再热器汽温，高压再 热器的汽温则采用了喷水调节，一定程度上影响了 机组的经济性％因此,二次再热机组最理想的调温 方式应该是再热器调温范围大，再热器调温不采用 喷水，且有调节的裕度％
摘 要：二次再热技术能够进一步提高机组的热效率％国外从20世纪50年代开始发展二次再热机组，但蒸
汽参数较低％国内从2009年开始进行二次再热锅炉的研发，起步晚且蒸汽参数高,存在一定的技术难度％经过
近10年的发展，国内二次再热锅炉技术得到很好的工程验证,且进行了一定的优化改进，取得较好的效果％
关键词：二次再热；技术发展；优化改进
第5期
昊克锋，等：二次再热锅炉的技术发展及优化
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具有较强适用性，能带中间负荷，锅炉为本生直 流塔式炉。该机组1998年投入商业运行%
二次再热器系统调温方式为：高压再热汽温 采用微量喷水调节；低压再热温度采用冷烟气再 循环来控制％再循环烟气取自空气预热器后％
1.3国外二次再热机组的锅炉主要技术特点和 借鉴
诺加兰德电厂(Nordjyll and Power Station) 3号机为燃油/煤供热的二次再热机组，超超临界 其参数压力为29 MPa,蒸汽温度达到580 C/ 580 C/580 C。该机组锅炉可以使用多种燃料,
收稿日期2019 — 02 — 15 作者简介：吴克锋(1973 -)男，硕士，主要从事电站机组的研究和管理工作％
根据对川越电厂和诺加兰德电厂二次再热 机组收资和调研，其技术特点见表1%
序号
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
表1川越电厂和诺加兰德电厂技术特点对比
项目
日本川越1、号炉
丹麦诺加兰德3号炉
容量 燃料 布置方式
700 MW LNG液化天然气
n型布置
415 MW
油/煤 塔式布置
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
燃烧方式
反向双切圆
单切圆
二次再热机组开始研发阶段过多的将重心 放在初压问题上，压力的提高(大于30 MPa)造 成了机组设计安装结构复杂、运行维护变得困 难,再加上机组的低用率、低参数运行，出现了发
展停滞和参数反复的现象 ，在20世纪70年代，日 本川越电站2台700 MW机组和丹麦2台415 MW机组分别于1989年,1998年建成，二次再热 器技术的发展进入瓶颈期％ 1.1日本川越火力发电厂
上海锅炉厂有限公司（以下简称“上锅”）也于 同期进行二次再热锅炉的研发，对于二次再热锅炉 的技术开发做了卓有成效的技术工作，其中上锅设 计的泰州二期示范项目也于2015年投运，宿迁项
' 效清洁的煤电技术是未来的发展方向 1(,二次再
热机组将是大容量机组发展的主导方向。
1国外二次再热机组的经验
20世纪50年代，世界第一台二次再热机组 在德国诞生，美国、日本等国家也陆续建造了大 量二次再热发电机组。在超临界压力二次再热 机组中，大多数机组参数在560 C左右％以美国 和日本为例，一半的机组均是538 C/552 C/566 C再热蒸汽参数，日本二次再热机组多采用重油 为燃料％
2国内二次再热机组的发展
国内目前已经有包括安源、泰州、莱芜、蚌 埠、宿迁、句容等6个二次再热项目已经投运，并 有多个项目正在安装中％
哈尔滨锅炉厂有限责任公司（以下简称“哈 锅”）从2009年开始进行二次再热锅炉的研制开发； 2011年完成参数论证、锅炉设计难点分析;2012年 确定锅炉基本设计方案，中标莱芜、安源项目；2015 年安源、莱芜项目投运&018年句容项目投运％
锅炉为"型布置，燃用液体天然气(LNG), 炉膛为长方形断面，采用反向双切圆燃烧，燃烧 器共4层，每层有8个喷燃器，共计32个燃烧器％ 水冷壁采用管垂管屏％在炉膛下部水冷壁管的 双相流区域，采用传热性能良好的内螺纹管；在 炉膛上部，热负荷低的部分，水冷壁采用光管％
通过烟气再循环加尾部烟气挡板的调节方 式达到再热蒸汽温度的控制％同时，烟气再循环 对降低锅炉的NO’排放也有显著作用％ 1.2丹麦诺加兰德火电厂