百萬(wàn)千瓦等級(jí)高效超臨界技術(shù)研究介紹[1]

1、哈鍋百萬(wàn)千瓦等級(jí)高效超臨界鍋爐技術(shù)介紹哈爾濱鍋爐廠有限責(zé)任公司二二年九月一、概述改革開放以來(lái)，我國(guó)的電力工業(yè)取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，到上世紀(jì)末，火力發(fā)電設(shè)備的裝機(jī)容量已達(dá)到3億千瓦。我國(guó)煤炭?jī)?chǔ)量十分豐富，年產(chǎn)量達(dá)10億噸，居世界第一位。但我國(guó)人口眾多，人均擁有的儲(chǔ)煤量和產(chǎn)量在世界上僅屬中等水平。我國(guó)煤炭多分布在中西部地區(qū)，而用電負(fù)荷多集中在東部沿海地區(qū)，發(fā)電用煤的長(zhǎng)距離運(yùn)輸已成為鐵路部門的沉重負(fù)擔(dān)。此外我國(guó)的火力發(fā)電平均煤耗與世界先進(jìn)水平相差約80克/度，一次能源浪費(fèi)十分驚人。節(jié)約能源是我國(guó)的一項(xiàng)緊迫任務(wù)，提高發(fā)電機(jī)組的熱效率已是刻不容緩。眾所周知，提高蒸汽初參數(shù)是提高機(jī)組熱效率的主要途徑。據(jù)分

2、析，將蒸汽參數(shù)從16.7MPa，538/538提高到24.2MPa，538/538，汽輪機(jī)熱耗可降低約1.8%，如將初壓提高到31.1MPa，熱耗可再下降1%。提高主汽溫度對(duì)提高機(jī)組熱效率的效果更明顯，當(dāng)主汽壓力為24.2MPa時(shí)，主汽溫度由538提高到566，熱耗可下降0.9%，再熱汽溫由538提高到566，熱耗可下降0.8%。從而降低電廠運(yùn)行成本，這將有利于縮短投資回收年限，并減少對(duì)環(huán)境污染，超臨界機(jī)組的市場(chǎng)前景看好。此外，“六五”期間我國(guó)引進(jìn)了300MW、600MW亞臨界參數(shù)，控制循環(huán)機(jī)組的設(shè)計(jì)制造技術(shù)，使我國(guó)的超臨界鍋爐開發(fā)有了一個(gè)較高的起點(diǎn)。由亞臨界參數(shù)向超臨界參數(shù)過渡是火力發(fā)電技術(shù)

3、發(fā)展的必然趨勢(shì)。上海石洞口二廠(2×600MW)，華能南京和營(yíng)口(2×300MW)，盤山和伊敏(2×500MW)，綏中（2×800MW)，后石（2×500MW)等超臨界電站的相繼建成，并取得良好的運(yùn)行業(yè)績(jī)，為超臨界電站的建設(shè)、運(yùn)行和管理積累了經(jīng)驗(yàn)。我國(guó)大力推廣和應(yīng)用超臨界技術(shù)的條件已經(jīng)成熟。我國(guó)超臨界機(jī)組的研究開發(fā)起步較晚，70年代哈鍋設(shè)計(jì)制造了一臺(tái)12t/h、24.6MPa/570的超臨界試驗(yàn)直流鍋爐，并投入運(yùn)行，并完成了一系列試驗(yàn)。上海地區(qū)從1986年開始采取技貿(mào)結(jié)合的方式與國(guó)外合作生產(chǎn)了二臺(tái)600MW螺旋管圈水冷壁變壓運(yùn)行超臨界直流鍋爐，

4、首臺(tái)于1991年在上海石洞口二廠投入運(yùn)行；由日本三菱重工供貨的福建后石兩臺(tái)600MW超臨界機(jī)組于2000年左右也先后投入運(yùn)行。此外，原電力部從前蘇聯(lián)購(gòu)買了一批300MW和500MW超臨界機(jī)組，首臺(tái)300MW機(jī)組已在華能南京熱電廠投入運(yùn)行。我國(guó)出產(chǎn)的首臺(tái)600MW超臨界機(jī)組（24.2MPa,566/566）的沁北工程也于2002年4月正式開始設(shè)計(jì)、制造。從1993年開始，我公司積極與日本三菱公司、美國(guó)燃燒工程公司(ABB-CE)和瑞士蘇爾壽公司等外商積極接觸，尋找合作伙伴。經(jīng)多年談判，最近我公司已與ALSTOM公司簽署了超臨界鍋爐的技術(shù)引進(jìn)協(xié)議，為我公司今后開發(fā)超臨界及高效超臨界鍋爐奠定了堅(jiān)實(shí)的

5、技術(shù)基礎(chǔ)。二、國(guó)外高效超臨界鍋爐發(fā)展情況1高效超臨界技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀國(guó)際上通常把主汽壓力在28Mpa以上或主蒸汽溫度、再熱蒸汽溫度在580及其以上機(jī)組定義為高效超臨界（high efficiency supercritical）機(jī)組，通常也稱為超超臨界（ultra supercritical）機(jī)組或先進(jìn)的超臨界（advanced supercritical）機(jī)組。之所以這樣定義是因?yàn)檫@個(gè)參數(shù)是鍋爐、汽輪機(jī)能夠使用現(xiàn)代超臨界機(jī)組用鋼，超過這個(gè)參數(shù)高溫高壓部件就必須采用改進(jìn)或新開發(fā)的耐熱鋼種。表1給出了世界上已投運(yùn)的高效超臨界電站。此外，尚有一批高效超臨界電站正在建設(shè)中。國(guó)家電廠功率MW燃料容量t/h

6、參數(shù)鍋爐制造商投運(yùn)日期/年日 本川越1號(hào)700液化天然氣215031.0/566/566/566三菱1989川越2號(hào)1990七尾大田1號(hào)1000煙煤24.5/566/593石川島播磨1997原町1號(hào)1000煙煤297024.5/566/593三菱1997松浦2號(hào)1000煙煤295024.1/593/593三菱1997三隅1號(hào)1000煙煤290024.5/600/600三菱1998原町2號(hào)1000煙煤289024.5/600/600B&W - 日立1998七尾大田2號(hào)700煙煤212024.1/593/593石川島播磨1998桔灣700煙煤225024.1/566/593日立2000桔灣

7、火力1號(hào)1050煙煤/油300025.0/600/610石川島播磨2000桔灣火力2號(hào)2000敦賀2號(hào)700煙煤212024.1/593/593三菱2000碧南5號(hào)1000煙煤305024.1/566/593石川島播磨2002丹麥Skærbak411天然氣97229.0/582/580/580FLSmiljj1997Nordiyland411煙煤/油97229.0/582/580/580FLSmiljj1998Avedjre400天然氣/油106730.5/582/600FLSmiljj2001德國(guó)Boxberg906.6褐煤26.6/545/581Alstom1998Lippend

8、orf933褐煤242026.7/554/583Alstom1999Niederauem1012褐煤266826.6/580/600Alstom2002由表1可見，近10年來(lái)高效超臨界技術(shù)在日本和歐洲得到迅速發(fā)展，投運(yùn)的高效超臨界機(jī)組取得了良好的運(yùn)行業(yè)績(jī)，經(jīng)濟(jì)性、可靠性和靈活性得到認(rèn)可，代表了當(dāng)代火力發(fā)電技術(shù)的先進(jìn)水平，因而極大的增強(qiáng)了各國(guó)發(fā)展更先進(jìn)的高效超臨界技術(shù)的信心。在已投運(yùn)的高效超臨界機(jī)組中，單機(jī)容量除了丹麥的3臺(tái)為400MW等級(jí)以外，其余都在7001000MW之間。由于容量的進(jìn)一步增大受到螺旋管圈水冷壁吊掛結(jié)構(gòu)復(fù)雜化和管帶過寬熱偏差增大的限制。因此，1000MW被認(rèn)為是螺旋管圈水冷壁

9、單爐膛鍋爐容量的上限。單機(jī)容量的進(jìn)一步增大還受到汽輪機(jī)的限制。近30年來(lái)，汽輪機(jī)單機(jī)功率增長(zhǎng)緩慢，目前世界上投運(yùn)的單軸最大功率汽輪機(jī)仍然是原蘇聯(lián)制造的1200MW汽輪機(jī)。雙軸最大功率汽輪機(jī)是瑞士BBC制造的1300MW汽輪機(jī)。蒸汽參數(shù)最高的百萬(wàn)千瓦級(jí)大功率汽輪機(jī)是日本東芝公司生產(chǎn)的25MPa/600/610的1050MW汽輪機(jī)。盡管從技術(shù)上來(lái)講進(jìn)一步增大單機(jī)容量并非不可能，但從用戶的角度來(lái)看，擔(dān)心容量增大帶來(lái)可用率降低，以及對(duì)火電機(jī)組機(jī)動(dòng)性的要求等因素，所以至今沒有出現(xiàn)超過百萬(wàn)千瓦容量等級(jí)機(jī)組的市場(chǎng)需求。日本最初投運(yùn)的兩套高效超臨界機(jī)組，由于受當(dāng)時(shí)耐熱鋼材料的限制，只是提高主蒸汽壓力而未提高其

10、溫度。同時(shí)，由于主蒸汽壓力和溫度不匹配，故采用兩次再熱以避免汽輪機(jī)末級(jí)蒸汽濕度過高。兩次再熱雖是成熟的技術(shù)，但系統(tǒng)復(fù)雜，設(shè)計(jì)難度增大。31.0MPa，566兩次再熱機(jī)組制造成本顯著提高，缺乏市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。所以，近年來(lái)日本各公司都轉(zhuǎn)為生產(chǎn)24.125Mpa，593610高效超臨界機(jī)組，其熱效率僅比31.0MPa，566兩次再熱低0.5%，制造成本則大大降低。歐洲高效超臨界機(jī)組也大致經(jīng)歷了這一過程。丹麥90年代末投運(yùn)的2臺(tái)高效超臨界機(jī)組，采用了29MPa,580的蒸汽參數(shù)，兩次再熱。而歐洲在建中的高效超臨界機(jī)組也都改為采用一次再熱。與日本不同的是主汽壓力和溫度都進(jìn)一步提高(27MPa，580/600

11、)，其性能價(jià)格比要優(yōu)于29MPa，580兩次再熱機(jī)組。應(yīng)該說(shuō)，現(xiàn)已建成的高效超臨界機(jī)組尚屬過渡型，隨著材料技術(shù)的發(fā)展，各國(guó)計(jì)劃在未來(lái)1020年間將開發(fā)蒸汽初參數(shù)更高的兩次再熱高效超臨界機(jī)組，并正在付諸實(shí)施，其熱效率可達(dá)5055%。2高效超臨界鍋爐的技術(shù)特點(diǎn)2.1水冷壁管圈型式傳統(tǒng)的觀念認(rèn)為只有螺旋管圈水冷壁才能滿足全爐膛變壓運(yùn)行的要求，目前除日本三菱公司之外的高效超臨界機(jī)組鍋爐都仍然采用下爐膛螺旋管圈，上爐膛垂直管屏的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)。這種水冷壁系統(tǒng)對(duì)于光管水冷壁為了獲得足夠的冷卻能力是十分必要的。其優(yōu)點(diǎn)是：可以采用較大口徑的光管水冷壁管；可以有效地補(bǔ)償沿爐膛周界上的熱偏差；不需要根據(jù)熱負(fù)荷分布進(jìn)行平

12、行管系中復(fù)雜的流量分配；在低負(fù)荷下仍能保持平行管系流動(dòng)的穩(wěn)定性。螺旋管圈水冷壁的缺點(diǎn)是顯而易見的，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、流動(dòng)阻力大和現(xiàn)場(chǎng)安裝工作量大。因而日本三菱公司在亞臨界控制循環(huán)鍋爐設(shè)計(jì)制造經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，開發(fā)出了一次上升垂直管圈水冷壁變壓運(yùn)行超臨界鍋爐。其特點(diǎn)是采用內(nèi)螺紋管來(lái)防止變壓運(yùn)行至亞臨界區(qū)域時(shí)，下爐膛高熱負(fù)荷區(qū)域發(fā)生膜態(tài)沸騰和在水冷壁管入口處設(shè)置節(jié)流圈使其管內(nèi)流量與它的吸熱相適應(yīng)。垂直管圈的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于吊掛，廠內(nèi)組裝率高，工地焊接工作量小。此外系統(tǒng)水阻力小。給水泵的功耗降低。它的缺點(diǎn)是水冷壁管徑細(xì)，熱敏感性強(qiáng)。因此對(duì)運(yùn)行控制的要求高，對(duì)煤種變化的適應(yīng)性較差。直流鍋爐垂直管水冷壁設(shè)計(jì)的發(fā)展

13、趨勢(shì)是采用較低的質(zhì)量流速，呈現(xiàn)出強(qiáng)制自然循環(huán)特性。即在高負(fù)荷下呈強(qiáng)制循環(huán)特性，低負(fù)荷下呈現(xiàn)一定的自然循環(huán)特性。這樣可以采用較粗的管徑。既提高了水冷壁的剛性，又降低了熱敏感性和流動(dòng)阻力。2.2承壓部件材質(zhì)的選擇解決高溫承壓部件的材質(zhì)問題是開發(fā)高效超臨界鍋爐的關(guān)鍵技術(shù)，對(duì)其性能的要求是：高溫?zé)釓?qiáng)度高，抗高溫?zé)煔夂推难趸g，良好的焊接和加工性能。由于制造，特別是安裝的要求，鍋爐水冷壁必須是無(wú)需焊后熱處理的材料制成?，F(xiàn)代超臨界鍋爐水冷壁通常采用的鋼種為T12/13CrMo44。這種材料就水冷壁而言，最高許用溫度460470。對(duì)于高效超臨界鍋爐，當(dāng)主汽參數(shù)為28MPa/580/580時(shí)，水冷壁采用

14、這種材料還是可行的。低合金Cr-Mo鋼的最大不足是其高溫蠕變斷裂強(qiáng)度低，隨著參數(shù)的提高管壁厚度增加，提高了成本和工藝復(fù)雜性，也降低了運(yùn)行靈活性。日本新研制的HCM2S不僅具有優(yōu)于常規(guī)低鉻鐵素體鋼的高溫蠕變強(qiáng)度，而且具有優(yōu)于2.25Cr-1Mo的可焊性，也不需要焊前預(yù)熱和焊后熱處理。HCM2S已獲得ASME規(guī)范認(rèn)可，列為SA213-T23，可替代T12用于更高的蒸汽參數(shù)。對(duì)于過熱器、再熱器出口集箱及其連接管道，當(dāng)前所用的P22/X20CrMoV121，其極限許用溫度略高于550。若采用改善的9%Cr鋼P(yáng)91做集箱，其極限許用溫度可超過580。用P91替代P22，盡管其焊接性能不及P22，但壁厚可

15、減薄50%以上，經(jīng)濟(jì)效益十分可觀。在集箱領(lǐng)域中，對(duì)P91的進(jìn)一步改進(jìn)，新一代9%12%Cr系鋼按其高溫蠕變，斷裂強(qiáng)度已經(jīng)進(jìn)入奧氏體鋼的溫度范圍。在600的汽溫條件下，其壁厚可比P91減薄40%，如E911，NF616和HCM12A等。對(duì)于過熱器、再熱器管束，在600 /600 的汽溫條件下，其最高管壁溫度達(dá)到650670 ，因此選用奧氏體是十分必要的，如TP347H，TP347HFG，Super304H等。甚至部分高溫段采用20-25Cr系的奧氏體鋼，如HR3C，NF709,Tempaloy A-3。這種材料給予足夠的蠕變斷裂強(qiáng)度，且由于含Cr高還能很好地抗高溫腐蝕。奧氏體鋼在受到熱疲勞時(shí)易出

16、問題，但用于管束，由于口徑小管壁薄，產(chǎn)生熱疲勞的可能性不大。2.3直流鍋爐調(diào)溫方式直流鍋爐沒有鍋筒，蒸發(fā)與過熱受熱面之間無(wú)固定的分界線，因此在汽溫的調(diào)節(jié)與蒸發(fā)量、汽壓具有相關(guān)性。直流鍋爐的蓄熱能力小，運(yùn)行工況變化時(shí)，蒸汽參數(shù)變化快，很敏感，因此增加了汽溫控制的難度。高效超臨界鍋爐，過熱吸熱量的份額增大，氣溫高，因此對(duì)汽溫的控制提出了更高的要求。過熱汽溫的控制直流鍋爐的給水量等于蒸發(fā)量，因此只要保持燃料量與給水量的比值一定，則過熱蒸汽的焓值不變，所以直流鍋爐過熱汽溫的調(diào)整主要通過調(diào)節(jié)煤水比來(lái)實(shí)現(xiàn)，但是實(shí)際上要保證煤水比不變并不容易，因此還必須用噴水做精確調(diào)整。在運(yùn)行工況變化時(shí)首先調(diào)整煤水比，再加

17、噴水微調(diào)，將過熱汽溫穩(wěn)定控制在允許變化范圍內(nèi)。再熱汽溫的控制再熱汽溫的控制比過熱汽溫控制的難度更大，一方面由于再熱蒸汽壓力低，蒸汽比熱小，因此在同樣的熱偏差下，再熱汽溫的偏差要比過熱汽溫的偏差大。另一方面，再熱器的運(yùn)行工況不僅受鍋爐運(yùn)行工況的影響，還與汽機(jī)工況有關(guān)。再熱汽溫的控制手段很多，如擺動(dòng)式燃燒器，煙氣再循環(huán)，煙道擋板，三流體換熱器和再熱器噴水等。以往各個(gè)鍋爐制造商采用各自特色的調(diào)溫方式，現(xiàn)在則互相通用，同時(shí)采用多種調(diào)溫手段，不僅取決于受熱面的布置方式，還往往取決于業(yè)主的意愿。眾所周知，再熱器噴水會(huì)影響機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性，因此通常作為事故噴水使用。Alstom公司采用擺動(dòng)式燃燒器作為再熱氣溫的

18、主調(diào)節(jié)手段，噴水作為輔助手段，噴水量控制在2%ECR以內(nèi)。為了提高系統(tǒng)效率，最近Alstom公司開發(fā)出一種三流體換熱器來(lái)替代再熱器噴水，它是布置在煙道內(nèi)的套管換熱器，內(nèi)管為過熱蒸汽，套管環(huán)形通道內(nèi)為再熱蒸汽，套管外則為煙氣。擺動(dòng)式燃燒器只有對(duì)輻射特性較強(qiáng)的再熱器調(diào)溫效果較好。三菱公司亞臨界汽包爐采用帶壁式和屏式再熱器的設(shè)計(jì)，傳統(tǒng)采用擺動(dòng)燃燒器調(diào)節(jié)再熱氣溫。但超臨界和高效超臨界直流鍋爐取消了壁式再熱器，低溫再熱器布置到尾部煙道入口處，再熱器對(duì)流特性增強(qiáng)，因此三菱公司把煙道擋板和煙氣再循環(huán)兩個(gè)手段都用上了。煙氣再循環(huán)是日立公司通常采用的再熱汽溫調(diào)節(jié)手段?，F(xiàn)在是煙氣再循環(huán)和煙道擋板合用。煙氣再循環(huán)的

19、作用更多的是控制爐膛吸熱量和抑制NOX的生成，主要由煙道擋板來(lái)調(diào)節(jié)再熱汽溫。2.4直流鍋爐啟動(dòng)系統(tǒng)鍋爐啟動(dòng)系統(tǒng)是直流鍋爐特有的輔助系統(tǒng)，其主要功能是：在鍋爐啟動(dòng)、停爐和最低直流負(fù)荷以下運(yùn)行期間避免過熱器進(jìn)水，為水冷壁的安全運(yùn)行提供足夠高的工質(zhì)重量流速和盡可能回收工質(zhì)及其所含的熱量，使啟動(dòng)更容易。直流鍋爐啟動(dòng)系統(tǒng)由汽水分離系統(tǒng)和熱量回收系統(tǒng)兩部分組成?，F(xiàn)代變壓運(yùn)行超臨界直流鍋爐毫無(wú)例外地都采用內(nèi)置式分離器啟動(dòng)系統(tǒng)。所謂內(nèi)置式，系指自鍋爐點(diǎn)火至正常運(yùn)行期間，分離器始終接入汽水系統(tǒng)。在最低直流負(fù)荷以下，分離器呈濕態(tài)運(yùn)行，在最低直流負(fù)荷以上轉(zhuǎn)為干態(tài)運(yùn)行，此時(shí)汽水分離器僅作為蒸汽通道使用。作為內(nèi)置式分離

20、器啟動(dòng)系統(tǒng)，依據(jù)疏水能量回收方式的不同，可以分成：大氣擴(kuò)容器、啟動(dòng)疏水熱交換器和再循環(huán)泵方式三種。三種啟動(dòng)系統(tǒng)各有優(yōu)點(diǎn)：大氣擴(kuò)容器式系統(tǒng)簡(jiǎn)單，投資小，但能量回收較差；啟動(dòng)疏水熱交換器和再循環(huán)泵方式，系統(tǒng)較復(fù)雜，投資大，但能量回收較好。在國(guó)外，由于燃煤火力發(fā)電機(jī)組通常作為調(diào)峰運(yùn)行，頻繁啟停，因此重視啟動(dòng)的經(jīng)濟(jì)性，所以幾乎沒有采用大氣擴(kuò)容器式啟動(dòng)系統(tǒng)。歐洲通常采用帶疏水熱交換器的啟動(dòng)系統(tǒng)，而日本則采用帶再循環(huán)泵的啟動(dòng)系統(tǒng)。國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的超臨界直流鍋爐，因?yàn)槎汲袚?dān)基本負(fù)荷，所以為了降低初投資，都采用大氣擴(kuò)容器式啟動(dòng)系統(tǒng)。它主要有啟動(dòng)分離器，大氣式擴(kuò)容器和疏水控制閥等組成。鍋爐啟動(dòng)流量為35%MCR。在這

21、一流量下，啟動(dòng)過程中水冷壁中流動(dòng)是穩(wěn)定的，并且有足夠的冷卻能力。2.5高效超臨界鍋爐的環(huán)保技術(shù)鍋爐環(huán)保技術(shù)原則上與參數(shù)和容量無(wú)關(guān)，但是由于發(fā)達(dá)國(guó)家都頒布了極為嚴(yán)格的環(huán)保法規(guī)，所以現(xiàn)代高效超臨界機(jī)組除了原有的除塵裝置外，還都采用低NOX燃燒技術(shù)和配置排煙脫硝、脫硫裝置。高效超臨界鍋爐提高了循環(huán)效率，降低了燃料的消耗，因而減少了溫室氣體CO2和其它有害物質(zhì)的排放。有關(guān)粉塵的排放，電氣除塵或袋式除塵基本滿足了法規(guī)的要求。為了降低NOX的排放，各鍋爐制造商都開發(fā)出各自的低NOX燃燒技術(shù)，如三菱公司改進(jìn)的MACT法，日立公司的IFNR法，石川島播磨公司的INPACT法，其基本原理都是一樣的，即：

22、3;通過降低過量空氣系數(shù)，采用兩級(jí)燃燒，煙氣再循環(huán)等措施造成燃燒器出口處的低溫缺氧環(huán)境來(lái)抑制NOX的生成。·通過改進(jìn)燃燒器結(jié)構(gòu)，形成濃、淡兩股煤粉氣流，改善燃料和空氣的擴(kuò)散混合，縮短燃燒氣體在高溫區(qū)域的滯留時(shí)間，以抑制NOX的生成。低NOX燃燒技術(shù)可將鍋爐出口煙氣中的NOX含量降低到200400mg/NM3,但這還不能滿足發(fā)達(dá)國(guó)家嚴(yán)格的法規(guī)要求。因此國(guó)外的高效超臨界機(jī)組都設(shè)置排煙脫硝裝置，采用最多的主流方法是選擇性催化還原法（SCR），其特征是在觸媒上使NOX有選擇的與氨進(jìn)行反應(yīng)，使之還原為N2和H2O。目前，實(shí)際應(yīng)用中的煙氣脫硫技術(shù)多種多樣，其中濕法煙氣脫硫的效率最高，可脫除燃煤產(chǎn)

23、生SO2的95%以上，但投資費(fèi)用昂貴，約占燃煤電站總投資的12%15%，運(yùn)行費(fèi)用也較貴。除此之外，國(guó)際上應(yīng)用較為成熟的煙氣脫硫技術(shù)還有：爐內(nèi)噴鈣尾部增濕活化，排煙循環(huán)流化床脫硫技術(shù)，噴霧半干法脫硫技術(shù)等。3典型的高效超臨界鍋爐3.1中國(guó)電力公司三隅1號(hào)鍋爐這臺(tái)1000MW一次再熱變壓運(yùn)行超臨界直流鍋爐，燃用煙煤，最大蒸發(fā)量2900t/h，鍋爐出口蒸汽參數(shù)25.4MPa/604/602。鍋爐采用內(nèi)螺紋管的一次上升垂直水冷壁，額定負(fù)荷下的質(zhì)量流速取15002000 kg/m2s,水冷壁的工作是安全的，爐膛為八角切向燃燒單爐膛結(jié)構(gòu)，爐膛中央不設(shè)雙面水冷壁，爐內(nèi)形成旋轉(zhuǎn)方向相反的雙切向火焰。燃燒器從四

24、角布置改為布置在爐壁上，有利于爐膛水冷壁出口工質(zhì)分布更為均勻和提高著火區(qū)域的熱輻射強(qiáng)度。在燃燒方面，為實(shí)現(xiàn)低NOX和高的燃燼率，組合采用了A-PM型燃燒器，爐內(nèi)脫硝A-MACT燃燒方式和高細(xì)度MRS型磨煤機(jī)。NOX可以降低到220×106以下，飛灰可燃物也大大降低。為了進(jìn)一步降低排煙中NOX含量，在省煤器出口還設(shè)置了選擇性催化還原裝置，使得出口NOX達(dá)到70ppm以下，灰中未燃碳含量在3%以下，排煙脫硫則采用MHI的濕式脫硫法，脫硫率為90%。由于采用了600的過熱和再熱汽溫，過熱器和再熱器高溫段部分使用了25Cr鋼(SUS 310 JITB)，主蒸汽管和再熱器管使用了改進(jìn)的9Cr鋼

25、(STPA28)，確保了過熱器、再熱器運(yùn)行的可靠性并獲得顯著的經(jīng)濟(jì)效益。過熱汽溫的調(diào)整采用控制煤水比和二級(jí)噴水，再熱汽溫則采用擋板調(diào)溫和煙氣再循環(huán)來(lái)控制，以提高煤種適應(yīng)性和負(fù)荷變化率，過熱蒸汽和再熱蒸汽溫度能在50%100%的負(fù)荷范圍內(nèi)保持額定值，負(fù)荷變化率在正常工況下為每分鐘3%5%。32 尼德勞森電站1000MW褐煤鍋爐該爐是世界上最大容量的褐煤鍋爐，毛輸出功率1012MW，凈輸出功率965MW，過熱蒸汽流量2620t/h，鍋爐出口蒸汽參數(shù)27.5MPa/580/600，鍋爐效率94.4%。鍋爐呈塔式布置，下爐膛螺旋管圈，上爐膛垂直管屏水冷壁。單爐膛切圓燃燒方式，風(fēng)扇磨直吹式制粉系統(tǒng)，燃燒

26、器沿爐膛四墻八角布置，應(yīng)用低NOX燃燒系統(tǒng)。燃用褐煤時(shí)，鍋爐出口NOX含量可低于200mg/m3。對(duì)于所采用的蒸汽參數(shù)，水冷壁管材仍可采用13CrMo44，而過熱器，再熱器熱段必須采用含有17%Cr和12%Ni的奧氏體鋼X3CrNiMoN17-13制造，主蒸汽管道采用改進(jìn)的9%12%Cr鋼E911，與P91相比壁厚可從100mm減薄至75mm。為了進(jìn)一步提高效率，在鍋爐出口與空氣預(yù)熱器平行布置了熱回收裝置，抽取部分煙氣用給水冷卻。另一個(gè)措施是減少再熱器中的噴水量，采用三流體(氣汽汽)熱交換器，在穩(wěn)定的條件下，可將再熱器噴水降至零。33諾爾地蘭德兩次再熱高效超臨界鍋爐。丹麥諾爾地蘭德電站411M

27、W機(jī)組是目前世界上效率最高的燃煤機(jī)組，圖3，純發(fā)電熱效率達(dá)到47%。如此高的效率與北歐特殊的氣象條件和采用深海水冷卻的低背壓運(yùn)行方式有關(guān)，折算到常規(guī)狀態(tài)，熱效率應(yīng)為4445%。熱電聯(lián)產(chǎn)熱效率為90%。機(jī)組純發(fā)電輸出功率為411MW，熱電聯(lián)產(chǎn)時(shí)340MW。鍋爐最大蒸發(fā)量972t/h，鍋爐出口蒸汽參數(shù)29Mpa,582/580/580，鍋爐效率95.2%。鍋爐呈塔式布置，下爐膛螺旋管圈，上爐膛垂直管屏，單爐膛切圓燃燒方式，16只BWE低NOX燃燒器和4臺(tái)DB MPS中速磨。額定負(fù)荷下，鍋爐出口煙氣NOX含量170至200mg/MJ，尾部設(shè)置了SCR脫硝裝置，DeNOX效率86%。濕式脫硫，脫硫率達(dá)

28、96%。三、哈鍋超臨界鍋爐技術(shù)的研究與開發(fā)工作1 研究與開發(fā)11 哈鍋超臨界鍋爐技術(shù)的研究與開發(fā)超臨界12T/H 熱態(tài)實(shí)驗(yàn)鍋爐水冷壁管圈形式論證和兩種管圈水動(dòng)力特性的研究水冷壁傳熱特性的研究汽機(jī)旁路系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)開發(fā)研究啟動(dòng)特性計(jì)算程序的研究超臨界鍋爐金屬材料性能和強(qiáng)度的研究配套輔機(jī)和閥門研究動(dòng)態(tài)特性和控制的研究 超臨界鍋爐可靠性研究啟動(dòng)特性計(jì)算程序的研究12 制造工藝的研發(fā)及設(shè)備改造121 新增主要工藝裝備擴(kuò)大膜式壁焊接能力（MPM焊槍頭數(shù)達(dá)到48極）集箱角焊縫焊接機(jī)器人集箱三軸數(shù)控鉆床裝備TIG+MIG直管對(duì)接焊機(jī)高靈敏度X光工業(yè)電視利用國(guó)家貼息貸款再增加下列設(shè)備三維數(shù)控彎管機(jī)大型固溶化熱處

29、理爐水冷壁螺旋管屏成排彎大型帶鋸床2. 哈鍋引進(jìn)ALSTOM公司600900MW等級(jí)超臨界鍋爐的技術(shù)內(nèi)容 2.1關(guān)鍵技術(shù):、超臨界鍋爐啟動(dòng)特性計(jì)算·帶再循環(huán)泵的啟動(dòng)系統(tǒng)的特性計(jì)算·帶啟動(dòng)熱交換器的啟動(dòng)系統(tǒng)的特性計(jì)算·不帶再循環(huán)泵的簡(jiǎn)易啟動(dòng)系統(tǒng)的特性計(jì)算、超臨界壓力鍋爐水冷壁管內(nèi)傳熱及阻力特性試驗(yàn)計(jì)算·傾斜光管的傳熱及阻力特性計(jì)算、超臨界壓力鍋爐水冷壁水動(dòng)力特性計(jì)算方法·超臨界垂直管圈鍋爐水冷壁的水動(dòng)力特性計(jì)算方法·超臨界螺旋管圈鍋爐水冷壁的水動(dòng)力特性計(jì)算方法、超臨界機(jī)組運(yùn)行技術(shù)、超臨界機(jī)組鍋爐自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)、超臨界機(jī)組主要受壓部

30、件設(shè)計(jì)、制造技術(shù)2.2 關(guān)鍵工藝：、合金鋼螺旋管圈膜式壁的制造工藝、T91大口徑集箱和導(dǎo)管的制造、T91厚壁和薄壁高溫區(qū)蛇形管制造工藝、啟動(dòng)分離器（低合金鋼）的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與制造、SA-213 TP347HFG管屏制造工藝四、對(duì)國(guó)內(nèi)發(fā)展高效超臨界機(jī)組容量、參數(shù)選擇的建議（1） 建議采用2426MPa，580/600的蒸汽參數(shù)，主要考慮如下：l 目前，從國(guó)際上主要是日本和歐洲（德國(guó)、丹麥）高效超臨界（USC）技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，已從八十年代超超臨界壓力和二次中間再熱31MPa，566/566/566，發(fā)展到九十年代的2426MPa和一次中間再熱，但汽溫提高到593/593及600/600或580/60

31、0。這是因研究表明提高壓力或采用二次中間再熱對(duì)機(jī)組效率的改進(jìn)不如提高汽溫來(lái)得明顯，而且當(dāng)壓力由24.2MPa提高到31MPa時(shí)將大幅度增加金屬重量，MHI的數(shù)值是增加29%，因此除了提高造價(jià)外，也帶來(lái)了熱應(yīng)力增加、啟動(dòng)時(shí)間延長(zhǎng)等問題。機(jī)組采用二次中間再熱，極大地增加了鍋爐和汽機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和控制方面的復(fù)雜性。到目前為止，日本三菱重工共制造了12臺(tái)高效超臨界機(jī)組，除最早于八十年代末投運(yùn)的川越電廠的兩臺(tái)700MW高效超臨界機(jī)組采用31MPa、566/566/566參數(shù)、二次中間再熱外，其余的超超臨界機(jī)組大多采用了24.2MPa,593/593或600/600的蒸汽參數(shù)。ALSTOM公司于2001年12

32、月投運(yùn)的Niedrauem 1000MW機(jī)組則采用26MPa、580/600的參數(shù)，而丹麥新開發(fā)的400MW高效超臨界機(jī)組在選用的蒸汽參數(shù)上也由二次再熱580/580/580改為一次再熱580/600。上述這些高效超臨界機(jī)組以高熱值計(jì)算的機(jī)組效率(汽機(jī)輸出端)均為43%，相當(dāng)于按低熱值計(jì)算的機(jī)組效率則達(dá)到45%。l 高效超臨界機(jī)組的蒸汽溫度大幅度提高，從鍋爐高溫級(jí)過熱器和再熱器管運(yùn)行的可靠性看，除要求管材具有高熱強(qiáng)度外，必須考慮由此引起的煙側(cè)高溫腐蝕和管子內(nèi)壁的蒸汽氧化問題。當(dāng)蒸汽溫度達(dá)到600，末級(jí)過熱器和再熱器最高壁溫可達(dá)到650以上，此時(shí)管子煙側(cè)的高溫腐蝕和汽側(cè)的蒸汽氧化問題將更為顯著，

33、另外當(dāng)金屬壁溫超過625時(shí)，TP347HFG鋼的許用應(yīng)力急劇下降，管子壁厚將顯著增加，導(dǎo)致產(chǎn)生較高的熱應(yīng)力，增加了制造工藝的難度。l 從鍋爐高溫級(jí)過熱器、再熱器和主汽導(dǎo)管的選用鋼材看，建議立足于國(guó)際上已有較多設(shè)計(jì)、制造和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的改進(jìn)型18Cr級(jí)奧氏體鋼如TP347HFG（18Cr10Ni1Nb）和國(guó)內(nèi)已有成熟工藝和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的TP347H、T91、P91等鋼材。因此，建議主汽溫度采用580為宜，如果采用600，則高溫過熱器出口段將采用Super TP-304H或最新開發(fā)的特殊的25Cr20Ni級(jí)的不銹鋼HR3C，而主汽管道也將采用新型的P92（NF616）甚至18Cr級(jí)不銹鋼。l 從水冷壁管鋼

34、材看，應(yīng)立足于采用不需焊后熱處理的1Cr1/2Mo級(jí)的珠光體鋼如13CrMo44，T12等，它們可以用國(guó)產(chǎn)15CrMo或12Cr1MoV代替。如果主汽溫度采用580，則水冷壁出口溫度可以控制在450-460范圍內(nèi)；如果采用31MPa，主汽溫度600，則水冷壁要采用國(guó)內(nèi)還缺乏制造和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的HCM2S（T23）或需焊后熱處理的T22（10CrMo910）。（2） 機(jī)組的容量（800MW、900MW或1000MW）決定于汽輪機(jī)廠的設(shè)計(jì)選擇，主要是低壓缸末級(jí)葉片的長(zhǎng)度、汽機(jī)的背壓等因素。作為鍋爐制造廠來(lái)說(shuō)，無(wú)論汽機(jī)采用的容量是多少，由于我公司已引進(jìn)了ALSTOM公司的超臨界鍋爐（包括900MW機(jī)組）

35、的設(shè)計(jì)、制造技術(shù)，并經(jīng)過元寶山600MW大型褐煤鍋爐的設(shè)計(jì)，已掌握了可用于百萬(wàn)kW等級(jí)20m×20m單爐膛切向燃燒的技術(shù)，我公司有能力設(shè)計(jì)制造出與汽輪機(jī)相匹配的高效超臨界鍋爐。五、玉環(huán)電廠高效超臨界鍋爐的設(shè)計(jì)、材質(zhì)選用、國(guó)產(chǎn)化和經(jīng)濟(jì)性比較（1） 設(shè)計(jì)方面l 近十年來(lái)，我公司已與國(guó)內(nèi)高校和研究單位完成了十余項(xiàng)研究課題，如垂直管圈和螺旋管圈的水動(dòng)力特性和傳熱的研究和計(jì)算程序的開發(fā)、超臨界鍋爐啟動(dòng)系統(tǒng)和汽機(jī)旁路系統(tǒng)的研究等。最近，我公司已與ALSTOM公司簽訂了超臨界鍋爐的技術(shù)引進(jìn)合同，引進(jìn)技術(shù)的容量范圍包括600MW到900MW等級(jí)的超臨界機(jī)組，蒸汽參數(shù)為2530MPa、540600，再

36、加上近期國(guó)家批準(zhǔn)的高效超臨界機(jī)組研究計(jì)劃中我公司參與的一些新的研究課題的開展，我公司在開發(fā)高效超臨界鍋爐在技術(shù)上有充分的把握。l 除了我公司從ALSTOM公司引進(jìn)的一些超臨界鍋爐的設(shè)計(jì)用程序和標(biāo)準(zhǔn)外，我公司八十年代從ABB-CE公司引進(jìn)的亞臨界鍋爐的設(shè)計(jì)軟件中也有不少是超臨界鍋爐和亞臨界兼用的程序和標(biāo)準(zhǔn)，如熱力計(jì)算程序、壁溫計(jì)算程序等，因此在超臨界鍋爐的性能計(jì)算和設(shè)計(jì)方面有充分的技術(shù)保障。（2） 材質(zhì)選用和國(guó)產(chǎn)化高效超臨界鍋爐受壓件的材質(zhì)選用上與亞臨界鍋爐相比變化較大，除省煤器外，全部采用合金鋼，包括珠光體、馬氏體和奧氏體鋼。但如果選用2425Mpa壓力及580/600的蒸汽溫度，與普通的超臨

37、界鍋爐566/566參數(shù)相比，在材料種類上變化不大。由于水冷壁溫度為450460，仍可采用不需焊后熱處理的1Cr1/2Mo等級(jí)的13CrMo44或SA-213T12。如果國(guó)產(chǎn)的15CrMo或12Cr1MoV鋼管能滿足超臨界鍋爐鋼管的制造技術(shù)條件的要求也是可以全部代用的。在高溫過熱器方面將采用更多的細(xì)晶粒鋼管TP347HFG，過熱器出口集箱和主汽導(dǎo)管仍可采用SA213-P91；高溫再熱器則不能全部采用T91，必須采用較多的普通TP347H奧氏體鋼管。再熱器出口集箱和導(dǎo)管由于壓力較低也仍可采用P91，只是壁厚有所增加。高效超臨界鍋爐中的省煤器、水冷壁、中低溫過熱器和再熱器仍采用傳統(tǒng)合金鋼如15Cr

38、Mo，12Cr1MoV等，基本上可立足于國(guó)內(nèi)，但高溫過熱器和再熱器所采用T91，TP347H，TP347HFG均需進(jìn)口，所有大口徑集箱和導(dǎo)管由于國(guó)內(nèi)不能生產(chǎn)則必須進(jìn)口，我公司預(yù)計(jì)在全部受壓件鋼材中約有50%需要進(jìn)口。對(duì)于高效超臨界鍋爐采用TP347HFG細(xì)晶粒奧氏體鋼，已在歐洲得到較為廣泛的采用如丹麥的400MW超臨界鍋爐和ALSTOM公司1000MW的580/600高效超臨界鍋爐，有較為成熟的設(shè)計(jì)制造經(jīng)驗(yàn)，可供我公司采用。在國(guó)產(chǎn)高效超臨界鍋爐的閥門方面，我公司已建立了試驗(yàn)研究課題，由于超臨界閥門的材質(zhì)和密封性要求，目前國(guó)內(nèi)還不能自行設(shè)計(jì)、制造，因此所有高溫高壓閥門均需進(jìn)口。油系統(tǒng)中的調(diào)節(jié)閥、

39、速斷閥、油槍閥等，按國(guó)內(nèi)慣例也需進(jìn)口。（3） 經(jīng)濟(jì)性比較假設(shè)玉環(huán)電廠高效超臨界鍋爐容量與蒸汽參數(shù)分別按900MW、24.2MPa，580/600，年運(yùn)行7000小時(shí)，年發(fā)電按60億kW.h計(jì)算，與哈汽廠1995年所做的900MW、24.2MPa、566/566三缸四排汽方案設(shè)計(jì)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較，可得出如下數(shù)據(jù)：項(xiàng) 目24.2Mpa 538/56624.2Mpa 566/56624.2Mpa 580/600汽機(jī)熱耗kcal/kW.h1820.71804.5預(yù)計(jì)1770供電煤耗 g/kW.h302.5300294年耗標(biāo)準(zhǔn)煤 萬(wàn)噸182180176年耗神木煙煤 萬(wàn)噸232229224從上表可看到若采用5

40、80/600，與采用的566/566方案相比，每年可節(jié)省煙煤約5萬(wàn)噸，若每噸煤價(jià)格按300元，則每年可節(jié)省1500萬(wàn)元。上述計(jì)算中廠用電率按4.5%，不考慮玉環(huán)項(xiàng)目汽機(jī)背壓與哈汽1995年采用的背壓之間的差別。六、高效超臨界鍋爐需進(jìn)口部件和材料的范圍l 高溫過熱器和再熱器系統(tǒng)的鋼材：SA-213 T91，SA-213 P91、P92，TP-304H，TP-347H， TP-347HFGl 螺旋管圈水冷壁與垂直管圈過渡的精密鍛件l 大型恒力彈簧吊架l 高溫高壓系統(tǒng)的所有閥門及執(zhí)行機(jī)構(gòu)（包括啟動(dòng)系統(tǒng)的閥門）l 汽水系統(tǒng)流量測(cè)量裝置l 爐膛安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（FSSS）的就地裝置l 啟動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)七、

41、高效超臨界機(jī)組的布置型式的比較對(duì)于高效超臨界鍋爐的爐型，我公司建議以塔式爐型作為首選爐型。在歐洲地區(qū)鍋爐基本上都采用塔式布置，其特點(diǎn)如下：l 煙氣垂直向上流過所有對(duì)流受熱面，爐內(nèi)煙速度場(chǎng)和溫度場(chǎng)均勻，因此煙氣側(cè)熱偏差小，磨損小。l 上部水冷壁回路簡(jiǎn)單，工質(zhì)及金屬溫度均勻，不會(huì)象型鍋爐產(chǎn)生后水冷壁上部爆管，熱應(yīng)力小。l 管束水平布置，節(jié)距自上而下越來(lái)愈寬，灰可以自如下落，避免堵灰、堵渣。l 垂直負(fù)載，膨脹方向垂直向下，熱應(yīng)力小維修工作量小。l 水平管束全部為可疏水式，機(jī)組啟停速度快。l 爐膛各墻熱負(fù)荷均勻，水動(dòng)力特性好。l 鍋爐較高，以900MW煙煤?jiǎn)螤t膛鍋爐為例，大板梁上緣標(biāo)高比型布置高101

42、2m。型爐型是美國(guó)、日本采用的主要爐型，其優(yōu)點(diǎn)是鍋爐高度較低，調(diào)溫手段多，除燃燒器擺動(dòng)外，還可采用擋板調(diào)溫等，對(duì)燃燒方式適應(yīng)強(qiáng)，除四角切向燃燒外還可采用對(duì)沖燃燒；其主要缺點(diǎn)為鍋爐沿爐寬的煙側(cè)和汽側(cè)偏差較大，后水冷壁上部回路復(fù)雜，如設(shè)計(jì)不當(dāng)容易發(fā)生超溫爆管或扭曲變形，另外由于高溫對(duì)流受熱面為垂直布置，疏水困難，影響鍋爐的啟動(dòng)速度。八、高效超臨界鍋爐機(jī)組的設(shè)計(jì)和制造周期（1）哈鍋超臨界鍋爐的技術(shù)引進(jìn)工作情況發(fā)展超臨界機(jī)組，是提高我國(guó)火電技術(shù)水平的最有效而又現(xiàn)實(shí)的措施。早在70年代我公司就已開始著手超臨界鍋爐技術(shù)的開發(fā)研究，設(shè)計(jì)制造了一臺(tái)12t/h的超臨界復(fù)合循環(huán)鍋爐，并積極跟蹤國(guó)外超臨界鍋爐的技術(shù)

43、發(fā)展動(dòng)態(tài)。為加快我公司技術(shù)引進(jìn)步伐，提高我公司的技術(shù)水平，增強(qiáng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力，自90年代初，我們開始了超臨界鍋爐技術(shù)引進(jìn)和技術(shù)開發(fā)工作。我們積極與日本三菱公司、美國(guó)燃燒工程公司(ABB-CE)和瑞士蘇爾壽公司、石川島播磨株式會(huì)社（簡(jiǎn)稱IHI）、及后來(lái)ABB-CE與ALSTOM合并后的APB加深了接觸，就許可證、技術(shù)轉(zhuǎn)讓和技術(shù)支持進(jìn)行了較為細(xì)致具體的談判，并對(duì)各公司的技術(shù)轉(zhuǎn)讓費(fèi)用、技術(shù)特點(diǎn)和技術(shù)風(fēng)格進(jìn)行了詳細(xì)的比較。在綜合考慮國(guó)外各公司的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和技術(shù)轉(zhuǎn)讓費(fèi)用等因素的同時(shí)，考慮到哈鍋與ALSTOM公司在流化床鍋爐技術(shù)方面有過成功的合作經(jīng)驗(yàn)，最后確定ALSTOM公司為超臨界鍋爐技術(shù)引進(jìn)源。ALSTO

44、M公司是由ABB和ALSTOM 兩公司組建的合資公司，新創(chuàng)建的公司是一家在世界發(fā)電設(shè)施和設(shè)備供貨領(lǐng)域的一流供貨商，致力于技術(shù)改進(jìn)和創(chuàng)造最優(yōu)秀的產(chǎn)品。ALSTOM 1997/1998年訂貨額為100億歐元，銷售額為99億歐元，員工總數(shù)58000人，遍布于全球100個(gè)國(guó)家。ALSTOM公司作為世界上最大的發(fā)電設(shè)備供貨商，具有豐富的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。其發(fā)電總量約640,000MW，相當(dāng)于全球所有發(fā)電設(shè)備的20%。公司產(chǎn)品提供一流的邊緣技術(shù)，包括：·具有獨(dú)特序列燃燒設(shè)計(jì)的世界級(jí)水平的燃汽輪機(jī)·使用清潔煤和先進(jìn)蒸汽條件的鍋爐·高速蒸汽輪機(jī)ALSTOM有著豐富的超臨界鍋爐的設(shè)計(jì)、制造

45、經(jīng)驗(yàn)和良好的運(yùn)行業(yè)績(jī)，其超臨界鍋爐的部分業(yè)績(jī)表如下：電廠國(guó)別功率蒸汽出力蒸汽工況訂貨年份燃料NIERDERAUSSEM德國(guó)1X6991868195/530/5301969褐煤MOORBURG德國(guó)2X5151550212/540/5401970/1973天然氣MEPPEN德國(guó)1X6001868195/530/5301971天然氣NEURATH德國(guó)2X6001900195/530/5301972褐煤SCHOLVEN德國(guó)1X7402200227/535/5351976煤NICLAL TESLA南斯拉夫2X6001880205/540/5401977褐煤EMILE HUCHET法國(guó)1X60017922

46、14/543/5411978煤BERGKAMEN德國(guó)1X7472190230/535/5351978煤LE HAVRE法國(guó)1X6001788214/542/5411979煤CORDEMAIS法國(guó)2X5001788214/542/5411980/1981煤PROVENCE法國(guó)1X6001787214/543/5411980煤BEXBACH德國(guó)1X7502250225/535/5351980煤MATIMBA南非6X6602016210/5401981煤HEILBRONN德國(guó)1X7602250220/540/5401982煤TALCHER印度2X5001700214/540/5401989煤MANN

47、HEIM德國(guó)1X5001402210/535/5301990煤SCHWARZE PUMPE德國(guó)2X8002420285/547/5651992煤WAI GAO QIAO中國(guó)2X9002788257.6/542/5681998煙煤NIERDERAUSSEM德國(guó)2X10002662290/580/6001996褐煤哈鍋與ALSTOM公司于2002年9月17日雙方正式簽訂了600MW等級(jí)、900MW等級(jí)直流鍋爐許可證、技術(shù)轉(zhuǎn)讓和技術(shù)支持協(xié)議。哈鍋與ALSTOM簽訂的600MW等級(jí)、900MW等級(jí)直流鍋爐許可證、技術(shù)轉(zhuǎn)讓和技術(shù)支持協(xié)議中許可證產(chǎn)品的主要技術(shù)參數(shù)鍋爐主蒸汽壓力范圍為25Mpa30Mpa,

48、溫度約為543/567和571/567（馬氏體材料），580/600（奧氏體材料），已達(dá)到了國(guó)際上通常稱為超級(jí)超臨界機(jī)組（USC）的參數(shù)范圍。（2）從與對(duì)外洽談合作開始，到完成概念設(shè)計(jì)（可參與投標(biāo)）、詳細(xì)設(shè)計(jì)、加工制造等各階段的周期與外方ALSTOM公司的技術(shù)合作洽談?wù)秸勁惺加?000年2月，歷時(shí)在經(jīng)過2年零7個(gè)月，現(xiàn)已完成了技術(shù)引進(jìn)的全部談判工作，正式簽訂了600MW等級(jí)、900MW等級(jí)直流鍋爐許可證、技術(shù)轉(zhuǎn)讓和技術(shù)支持協(xié)議。協(xié)議規(guī)定技術(shù)轉(zhuǎn)讓方將在6個(gè)月、10個(gè)月和12個(gè)月后三個(gè)時(shí)間段完成所轉(zhuǎn)讓技術(shù)的文件、手冊(cè)及軟件的交付工作，并在協(xié)議生效后盡快開始受讓方的人員培訓(xùn)，培訓(xùn)的計(jì)劃將滿足第一個(gè)

49、適用項(xiàng)目所需的時(shí)間表。考慮到哈鍋在超臨界鍋爐技術(shù)方面所做的研究開發(fā)工作及與外方合作的基礎(chǔ)，充分估計(jì)到在項(xiàng)目實(shí)施過程中，需要新開展的設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)等方面的研究工作周期，和新材料采購(gòu)的準(zhǔn)備周期等，預(yù)計(jì)各階段的周期如下：從與外方正式合作開始，到完成概念設(shè)計(jì)（可參與投標(biāo)），需46個(gè)月；完成詳細(xì)設(shè)計(jì)即技術(shù)設(shè)計(jì)和施工設(shè)計(jì)（包括人員培訓(xùn)）以及工裝設(shè)備的添置和改造，需12個(gè)月左右；完成加工制造和現(xiàn)場(chǎng)安裝服務(wù)，需1820個(gè)月；完成產(chǎn)品調(diào)試，需12個(gè)月左右。施工設(shè)計(jì)和加工制造可交叉進(jìn)行，考慮其它不可預(yù)計(jì)因素，總體上，從項(xiàng)目合同正式生效，到交付用戶完成調(diào)試約需43個(gè)月。九、哈鍋在生產(chǎn)高效超臨界鍋爐的加工、制造能力

50、和新材料焊接技術(shù)的研究哈鍋?zhàn)鳛槲覈?guó)鍋爐行業(yè)的主力軍，在技術(shù)上、設(shè)備上都處于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先地位，在我國(guó)的火力發(fā)電技術(shù)的發(fā)展方面，一直緊盯國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的火力發(fā)電技術(shù)，對(duì)高效超臨界鍋爐機(jī)組的制造技術(shù)也一直進(jìn)行著跟蹤研究，較早地開展了高效超臨界鍋爐新材料的應(yīng)用技術(shù)研究工作，通過多年來(lái)不懈的努力，獲得了大量的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，取得了許多科研成果和寶貴的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。現(xiàn)針對(duì)高效超臨界鍋爐的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與所采用的一些新材料的特性，對(duì)哈鍋廠現(xiàn)有的制造工藝水平和裝備水平進(jìn)行闡述，總結(jié)已往研究高效超臨界鍋爐新材料應(yīng)用技術(shù)的經(jīng)驗(yàn)，分析哈鍋廠自行生產(chǎn)900MW、1000MW高效超臨界鍋爐機(jī)組的制造能力與水平。這種分析主要集中在鍋爐受壓部件的

51、制造方面。1 制造工藝水平的分析1.1 膜式水冷壁的制造1.1.1現(xiàn)有制造能力膜式壁車間，該車間現(xiàn)在主要承擔(dān)600MW及以下容量鍋爐機(jī)組中爐膛、煙道包墻及頂棚的膜式水冷壁的生產(chǎn)任務(wù)。車間廠房共有三跨，膜式壁生產(chǎn)面積約18804m2，其中：南跨跨度24m，長(zhǎng)186m，最大起重量20t中間跨跨度30m，長(zhǎng)240m，最大起重量20t北跨跨度36m，長(zhǎng)240m，最大起重量30t車間的主要設(shè)備有： MPM焊接生產(chǎn)線二條，設(shè)備包括4極MPM焊機(jī)1臺(tái)、8極MPM焊機(jī)1臺(tái)、12極MPM焊機(jī)3臺(tái)，以及MPM焊接生產(chǎn)線的配套設(shè)備。 管子備料生產(chǎn)線一條，設(shè)備包括直管拋丸機(jī)1臺(tái)、切管機(jī)2臺(tái)、管端坡口加工機(jī)2臺(tái)。 管子

52、、管屏彎曲生產(chǎn)線，設(shè)備包括114液壓彎管機(jī)2臺(tái)、1.8m立式管屏成排彎管機(jī)1臺(tái)。 直管對(duì)接TIGMIG焊機(jī)1臺(tái)、熱絲TIG焊機(jī)2臺(tái)。 管屏雙頭氣割機(jī)、雙頭倒角機(jī)各1臺(tái)。 高靈敏度X射線工業(yè)電視檢驗(yàn)系統(tǒng)1臺(tái)、X光探傷室1座。由此可以看出哈鍋廠的膜式壁的焊接能力和水平在國(guó)內(nèi)處于領(lǐng)先地位，設(shè)備配備齊全，已達(dá)到年生產(chǎn)當(dāng)量5000MW的水平，對(duì)于亞臨界及以下當(dāng)量鍋爐的膜式水冷壁來(lái)說(shuō)，生產(chǎn)制造工藝成熟、技術(shù)先進(jìn)，并且對(duì)于合金鋼或不銹鋼管屏的制造也積累了較為豐富的經(jīng)驗(yàn)，已經(jīng)有類似產(chǎn)品投入使用。在技術(shù)和裝備等方面，哈鍋都有較好的儲(chǔ)備，這為今后生產(chǎn)超臨界和超級(jí)超臨界鍋爐打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。1.1.2新增的工藝裝備

53、和現(xiàn)有設(shè)備的改進(jìn) 臥式成排彎管機(jī)在超級(jí)超臨界鍋爐中爐膛下半部分的膜式壁管屏，其結(jié)構(gòu)一般采用螺旋管圈式，即管屏都是與水平面成約12°26°或更大的夾角，沿爐膛四周螺旋上升。所以在爐膛四角處的螺旋彎曲管屏，應(yīng)采用臥式成排彎管機(jī)直接彎制成形，以解決由于用單根彎管來(lái)拼接成爐膛四角而給安裝工地帶來(lái)的巨大的焊接工作量，并且大量的現(xiàn)場(chǎng)對(duì)接焊口易造成質(zhì)量隱患的問題。此設(shè)備屬于國(guó)家對(duì)哈鍋進(jìn)行技術(shù)改造而貼息貸款1.8億中的項(xiàng)目，專用于哈鍋超臨界鍋爐制造技術(shù)的改造，目前已處于招標(biāo)采購(gòu)的階段，預(yù)計(jì)今年底或明年初既可裝備我公司。 數(shù)控頂鐓彎管機(jī)在螺旋管圈式水冷壁的下部冷灰斗管屏和燃燒器噴口管屏中，由

54、于其結(jié)構(gòu)特殊，造成管子的空間立體彎曲結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，管子數(shù)量多、彎曲角度差別小、三維空間的立體彎頭數(shù)量多。為實(shí)現(xiàn)上述類型彎管的生產(chǎn)，滿足超級(jí)超臨界鍋爐產(chǎn)品質(zhì)量的高標(biāo)準(zhǔn)要求，哈鍋選用新增設(shè)備數(shù)控頂鐓彎管機(jī)。此設(shè)備屬于國(guó)家對(duì)哈鍋進(jìn)行技術(shù)改造而貼息貸款1.8億中的項(xiàng)目，專用于哈鍋超臨界鍋爐制造技術(shù)的改造，目前已處于招標(biāo)采購(gòu)的階段，預(yù)計(jì)今年底或明年初既可裝備我公司。高靈敏度X射線工業(yè)電視檢驗(yàn)系統(tǒng)為適應(yīng)高質(zhì)量產(chǎn)品的制造要求，哈鍋對(duì)所有用于直管對(duì)接焊口無(wú)損檢驗(yàn)的X射線工業(yè)電視檢驗(yàn)系統(tǒng)(包括配備在蛇形管制造車間的二臺(tái))進(jìn)行了技術(shù)升級(jí)，在美國(guó)進(jìn)口了三臺(tái)VJT225KVRTIS型高靈敏度X射線工業(yè)電視檢驗(yàn)系統(tǒng)，整

55、套系統(tǒng)包括傳動(dòng)部份、鉛房、X射線機(jī)、電視顯示、圖像處理、保護(hù)報(bào)警等設(shè)施，整機(jī)分辯率達(dá)到33線對(duì)/cm2，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)完全滿足ASME法規(guī)的高質(zhì)量要求。1.2蛇形管車間1.2.1現(xiàn)有制造能力目前蛇形管車間由管子車間和管子車間組成。主要負(fù)責(zé)亞臨界及以下當(dāng)量鍋爐機(jī)組中蛇形管部件的生產(chǎn)。管子車間合計(jì)生產(chǎn)面積15552m2，其中：占用一廠房第9、10、11跨，均為24m×156m占用東橫跨24m×72m占用西橫跨30m×72m最大起重能力32t主要生產(chǎn)亞臨界鍋爐機(jī)組的省煤器、低溫過熱器，以及200MW及以下鍋爐機(jī)組的蛇形管部件。車間主要設(shè)備有： 系統(tǒng)彎生產(chǎn)線設(shè)備包括直管對(duì)接

56、TIGMIG焊機(jī)3臺(tái)、摩擦焊機(jī)1臺(tái)、系統(tǒng)彎管機(jī)1臺(tái)、小R擠壓機(jī)1臺(tái)、X射線工業(yè)電視檢驗(yàn)系統(tǒng)1臺(tái)，以及配套設(shè)備如立體料架等。屏過熱處理爐1臺(tái)，長(zhǎng)×寬×高2500mm×4000mm×1400mm，最高工作溫度800。管子車間合計(jì)生產(chǎn)面積14040m2，其中：占用四廠房?jī)煽纾謩e為30m×240m、30m×228m最大起重能力32t主要生產(chǎn)亞臨界鍋爐機(jī)組的屏式過熱器和再熱器等部件。車間主要設(shè)備有：系統(tǒng)彎生產(chǎn)線設(shè)備包括直管對(duì)接TIGMIG焊機(jī)3臺(tái)、系統(tǒng)彎管機(jī)1臺(tái)、小R擠壓機(jī)1臺(tái)、X射線工業(yè)電視適時(shí)檢驗(yàn)系統(tǒng)1臺(tái)，以及配套設(shè)備如立體料架等。 C型彎管機(jī)1臺(tái)。管端成型機(jī)1臺(tái)。 250KVX光探傷室1座。貫通式全纖維輥底爐自動(dòng)生產(chǎn)線1條，工件的熱處理方式為貫通式，既可周期式加熱，又可連續(xù)式加熱。主要包括上下料輥道、爐膛、冷卻風(fēng)室、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)等。爐體容積