超临界锅炉概述

压力越高，水蒸汽分子间 的距离和液体水分子间的 距离的差距越小 从而使得水和水蒸汽之间 的物性差别随着压力升高 越来越小 直至达到临界压力时，水 和水蒸汽没有差别，在同 一温度下，要么全部是水， 要么全部为气（其实是很 “稠密”的蒸汽）。
压力/bar
超临界 亚临界
温度/℃
水分子密度与压力、温度关系
水和汽之间的区别仅在于 分子间距离
水冷壁的金属储热量和工质储热量最小，即热 惯性最小，使快速启停的能力进一步提高，适 用机组调峰的要求。 但热惯性小也会带来问题，它使水冷壁对热偏 差的敏感性增强。当煤质变化或炉内火焰偏斜 时，各管屏的热偏差增大，由此引起各管屏出 口工质参数产生较大偏差，进而导致工质流动 不稳定或管子超温。
9.流动阻力大
二、 “超临界”是什么意思？
当流体的压力和温度超过一定的值（临 界点）时，流体会处于一种介乎于液态 和气态的中间态，称为超临界态。 对锅炉来说,主蒸汽压力超过（大于）临 界点压力（22.12MPa)的工况
超临界压力下朗肯循环过程的T—S图
三、超临界锅炉和直流锅炉 是一回事吗
超临界锅炉－－从压力上 分类
600MW超临界机组
技术专题介绍 1
超临界锅炉技术概述
郑州电力高等专科学校
杨建华
引子
前面展示的就是超临界机组，它是近几年 来迅速发展的一种大型燃煤火力发电机组。 我们在学习中可能会有以下问题：
– 1. 超临界锅炉中的“超临界”是什么意思？它 和直流锅炉是一回事吗？
– 2.超临界锅炉有什么优势？ – 3.超临界锅炉有什么特点？和亚临界界锅炉一定是直流锅 炉
直流锅炉不一定是超临界 锅炉，可以是亚临界或以 下压力锅炉．
直流炉可以适用于任何压 力，但如果压力太低，则 不如自然循环锅炉，所以 一般应用在P≥16MPa的锅 炉上。当然超（超）临界 参数锅炉必须采用直流型 式
循环倍率
超临界压力锅炉水冷壁出口蒸汽干度为１； 亚临界压力汽包锅炉水冷壁出口蒸汽干度为 ０.１６－０.２５； 超高压汽包锅炉水冷壁出口蒸汽干度为０.１ ２５－０.２。
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。
为保证足够的冷却能力和防止低负荷下 发生水动力多值性以及脉动，水冷壁管 内工质的重量流速在MCR负荷时提高到 2000㎏/（㎡·s）以上。加上管径减小的 影响，使直流锅炉的流动阻力显著提高。 600MW以上的直流锅炉的流动阻力一般 为5.4MPa～6.0MPa。
水和汽之间的区 别仅仅是分子间 距离
分子间距离在一 定距离范围内就 称为水
分子间距离超过 这个界限就称为 汽
压力/bar
超临界 亚临界
温度/℃
水分子密度与压力、温度关系
微观解释
临界或超临界压力下，温度较低时，水分 子之间的距离紧密，处于液态水的状态。随着 温度的升高，分子动能增大，分子间距离逐渐 变大，宏观上看就是水的体积膨胀，或比容增 大。当达到临界温度时，分子之间的距离大于 液体水分子之间距离的上限，则水在这瞬间就 全部由水变成了蒸汽，之后的加热过程中，水 蒸汽温度升高，分子间距离继续增大，宏观上 水蒸气体积膨胀，比容变大。
四、超临界锅炉有什么优势
一、热效率高，节约燃料 朗肯循环热效率随主蒸汽压力、温度的 升高而提高，超临界压力机组比亚临界 机组热效率提高2—3%。
2003年度全国超临界机组运行经济指标统计数据
电厂名称 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
容量 MW 300 320 500 500 600 800
加热到过热蒸汽的过程中要经过
汽化过程，即经过水和水蒸汽共
存的状态；
T
而如果压力在临界压力或临界压 力以上时，水在加热的过程中就 没有汽水共存状态而直接从水转 变为蒸汽。
临界点的主要影响参数是压力， 水的临界点压力为22.115MPa。
临界点
饱和水线
饱和汽线
S 水的临界点
常见困惑：水和蒸汽没有区别的状态 是怎样的？
6.需要汽水分离器
系统中的汽水分离器在低负荷时起汽水 分离作用并维持一定的水位，在高负荷 时切换为纯直流运行，汽水分离器作为 通流承压部件。
7.需要较高的质量流速
为了达到较高的质量流速，必须采用小 管径水冷壁。这样，不但提高了传热能 力而且节省了金属，减轻了炉墙重量， 同时减小了锅炉的热惯性。
8.热惯性小
供电煤耗 g/kWh 324.5 337.2 329.5 331.O 308.2 329.2
发电煤耗 g/kWh 309.8 320.7 3l1.2 3l1.1 297.1 3l2.9
厂用电 率% 4.53 4.90 5.55 6.0 3.6 4.93
二、污染排放低，保护环境
– 低NOx排放 – 低CO2排放
么不同的地方？
主要内容
一、“临界点”是怎么回事 二、 “超临界”是什么意思？ 三、超临界锅炉和直流锅炉是一回事吗 四、超临界锅炉有什么优势 五、直流锅炉的技术特点 六、国产超临界锅炉主要特点
一、“临界点”是怎么回事
一、“临界点”
水在加热过程中存在一个状态 点——临界点
低于临界点压力，从低温下的水
五、直流锅炉的技术特点
1.取消汽包，能快速启停。
与自然循环锅炉相比，直流炉从冷态启 动到满负荷运行，变负荷速度可提高一 倍左右。
2.压力适应性广
适用于亚临界和超临界以及超超临界压 力锅炉。
3.金属耗量少
锅炉本体金属消耗量最少，锅炉重量轻。 一台300MW自然循环锅炉的金属重量约 为5500t～7200t，相同等级的直流炉的 金属重量仅有4500t～5680t，一台直流 锅炉大约可节省金属2000t。加上省去了 汽包的制造工艺，使锅炉制造成本降低。