《660MW超超臨界機(jī)組》教材

1、超臨界機(jī)組專題安徽電力公司培訓(xùn)中心安徽電氣工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院何 鵬第一部分第一部分 概述概述電力發(fā)展趨勢(shì) w2004年我國(guó)燃煤發(fā)電機(jī)組的標(biāo)準(zhǔn)供電煤耗為379克千瓦時(shí)，與世界先進(jìn)水平相差50克千瓦時(shí)至60克千瓦時(shí)。因此，提高煤轉(zhuǎn)化效率，節(jié)約煤炭資源，是未來(lái)煤電發(fā)展的重要目標(biāo)，是實(shí)現(xiàn)煤電可持續(xù)發(fā)展的重要保障。 w提高電廠煤炭利用效率的途徑，主要是提高發(fā)電設(shè)備的蒸汽參數(shù)。隨著科技的進(jìn)步，煤電的蒸汽參數(shù)已由低壓、中壓、高壓、超高壓、亞臨界、超臨界、高溫超臨界，發(fā)展到了超超臨界和高溫超超臨界；發(fā)電凈效率也由低壓機(jī)組的20%，增加到了超超臨界機(jī)組的48%；發(fā)電煤耗從500克/千瓦時(shí)下降到了250克/千瓦時(shí)。

2、w機(jī)組運(yùn)行壓力、溫度的提高帶來(lái)的變化是連鎖的，通常機(jī)組效率每提高1%，二氧化碳的排放就會(huì)減少2%。如果超超臨界機(jī)組能比常規(guī)亞臨界機(jī)組效率提高7%，二氧化碳的排放量就可以減少14%。 w據(jù)預(yù)測(cè)，到2020年，我國(guó)煤電裝機(jī)容量將新增2.4億千瓦，如果新增煤電機(jī)組的90%都采用超超臨界發(fā)電技術(shù)，那么我國(guó)每年可減少二氧化硫排放180萬(wàn)噸左右，減少氮氧化物排放90萬(wàn)噸左右，這相當(dāng)于2001年我國(guó)發(fā)電企業(yè)排放總量的23%。何為超臨界機(jī)組？有哪些特點(diǎn)？與同類比較優(yōu)點(diǎn)是什么？ w超臨界機(jī)組是指火力發(fā)電廠機(jī)組主蒸汽壓力大于水的臨界壓力（22.12MPa）的機(jī)組。w超臨界再分為常規(guī)超臨界（SC）（24MPa/54

3、0560）和高效超臨界(超超臨界)機(jī)組（USC）（蒸汽溫度不低于593或蒸汽壓力不低于31 MPa被稱為超超臨界）。蒸汽初參數(shù)與機(jī)組效率關(guān)系的一種估計(jì) w從目前世界火力發(fā)電技術(shù)水平看，提高火力發(fā)電廠效率的主要途徑是提高蒸汽的參數(shù)，即提高蒸汽的壓力和溫度。發(fā)展超臨界和超超臨界火電機(jī)組，提高蒸汽的參數(shù)對(duì)于提高火力發(fā)電廠效率的作用是十分明顯的。w如：亞臨界機(jī)組的蒸汽壓力及蒸汽溫度為17MPa/540，其電廠效率為38%，供電煤耗為324克/kW.h;超臨界機(jī)組的蒸汽壓力及蒸汽溫度為25.5MPa/567，其電廠效率為41%，供電煤耗為300克/kW.h;w超超臨界機(jī)組的蒸汽壓力及蒸汽溫度為2531M

4、Pa/600，其電廠效率為48%，供電煤耗為256克/kW.h;國(guó)外已經(jīng)有蒸汽壓力及蒸汽溫度更高的機(jī)組，如高溫超超臨界機(jī)組，其壓力達(dá)到31MPa甚至更高，溫度達(dá)到700及以上，其電廠效率可達(dá)57%及以上，供電煤耗為216克/kW.h或更低。超臨界機(jī)組和亞臨界機(jī)組特點(diǎn)比較w超臨界機(jī)組是指主蒸汽壓力高于臨界壓力（22.13MPa）的鍋爐和汽輪發(fā)電機(jī)組，它具有如下特點(diǎn)： (1） 熱效率高、熱耗低。超臨界機(jī)組比亞臨界機(jī)組可降低熱耗2.5，故可節(jié)約燃料，降低能源消耗和大氣污染物的排放量。 (2）超臨界壓力時(shí)水和蒸汽比容相同，狀態(tài)相似，單相的流動(dòng)特性穩(wěn)定，沒(méi)有汽水分層和在中間集箱處分配不均的困難，并不需要

5、象亞臨界壓力鍋爐那樣用復(fù)雜的分配系統(tǒng)來(lái)保證良好的汽水混合，回路比較簡(jiǎn)單。 (3) 超臨界鍋爐水冷壁管道內(nèi)單相流體阻力比亞臨界汽包爐雙相流體阻力低。 (4) 超臨界壓力下工質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù)和比熱較亞臨界壓力的高。 (5） 超臨界壓力工質(zhì)的比容和流量較亞臨界的小，故鍋爐水冷壁管內(nèi)徑較細(xì)，汽機(jī)的葉片可以縮短，汽缸可以變小，降低了重量與成本。 w (6）超臨界壓力直流鍋爐沒(méi)有大直徑厚壁的汽包和下降管，制造時(shí)不需要大型的卷板機(jī)和鍛壓機(jī)等機(jī)械，制造、安裝、運(yùn)輸方便。同時(shí)取消汽包而采用汽水分離器，汽水分離器遠(yuǎn)比亞臨界鍋爐的汽包小，內(nèi)部裝置也很簡(jiǎn)單，制造工藝也相對(duì)容易，相應(yīng)地降低了成本。 (7）啟動(dòng)、停爐快。超臨

6、界壓力直流鍋爐不存在汽包上下壁溫差等安全問(wèn)題，而且其金屬重量和儲(chǔ)水量小，因而鍋爐的儲(chǔ)熱能力差，所以其增減負(fù)荷允許的速度快，啟動(dòng)、停爐時(shí)間可大大縮短。一般在較高負(fù)荷（80100）時(shí)，其負(fù)荷變動(dòng)率可達(dá)10/min。 (8) 超臨界壓力鍋爐適宜于變壓運(yùn)行。 (9）超臨界鍋爐機(jī)組的水質(zhì)要求較高，使水處理設(shè)備費(fèi)用增加，例如蒸汽中銅、鐵和二氧化硅等固形物的溶解度是隨著蒸汽比重的減小而增大，因而在超臨界壓力下，即使溫度不高，銅、鐵和二氧化硅等的溶解度也很高，為防止它在鍋爐蒸發(fā)受熱面及汽機(jī)葉片上結(jié)垢，超臨界鍋爐需100的凝結(jié)水精處理，除鹽除鐵。 (10）超臨界壓力鍋爐的蓄熱特性不及汽包爐，外界負(fù)荷變動(dòng)時(shí)，汽溫

7、、汽壓變化快而必須有相當(dāng)靈敏可靠的自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，鍋爐機(jī)組的自控水平要求也較高一些。 w超臨界機(jī)組也存在著一些不足： (1) 超臨界壓力鍋爐由于參數(shù)高，鍋爐停爐事故的概率比亞臨界多，降低了設(shè)備的可用率和可靠性。另外，超臨界壓力鍋爐出現(xiàn)管線破裂和起動(dòng)閥泄漏故障時(shí)影響較大。 (2)超臨界壓力鍋爐雖然熱效率高，但鍋爐給水泵、循環(huán)泵卻要消耗較多的電耗，壓力參數(shù)的提高又會(huì)增加系統(tǒng)的漏泄量，實(shí)際上對(duì)熱效率的提高和熱耗的減少都會(huì)有一定的影響。 (3)超臨界壓力鍋爐為了保證水冷壁和過(guò)熱器的冷卻，啟動(dòng)時(shí)要建立一定的啟動(dòng)壓力和流量，為此要配置一整套專用的啟動(dòng)旁路系統(tǒng)，因而啟、停的操作較復(fù)雜，熱損失也大。 (4) 超

8、臨界直流鍋爐水冷壁的安全性較差。直流鍋爐的水冷壁出口處，工質(zhì)一般已微過(guò)熱，故管內(nèi)會(huì)發(fā)生膜態(tài)沸騰，自然循環(huán)有自補(bǔ)償特性，而直流爐沒(méi)有這種特性，因此，直流爐水冷壁管壁的冷卻條件較差，較易出現(xiàn)過(guò)熱現(xiàn)象。600MW超臨界主機(jī)的一些特殊要求w(1) 鍋爐部分 由于超臨界鍋爐的溫度和壓力比亞臨界鍋爐高，因此對(duì)鍋爐提出了一些特殊的要求： 超臨界鍋爐受熱面工作條件就較亞臨界鍋爐為差，故對(duì)于受熱面鋼種、管道規(guī)格等選擇上提出較高的要求。尤其是過(guò)熱器管選擇時(shí)，更應(yīng)注意所用鋼材的抗腐蝕性和晶粒度指標(biāo)。沁北電廠采用SUS347替代在亞臨界壓力鍋爐上常用的SUS321，就是考慮到SUS321的晶粒度大，易形成氧化層（Fe

9、3O4），脫落后將引起汽輪機(jī)的“硬粒沖蝕”的問(wèn)題。 w保證鍋爐在各種工況下水動(dòng)力的可靠性，在各種負(fù)荷下，從超臨界壓力到亞臨界壓力廣泛的運(yùn)行工況范圍內(nèi)，各水冷壁出口溫度上下幅度須限定在規(guī)定范圍內(nèi)，確保水動(dòng)力穩(wěn)定性不受破壞；尤其當(dāng)水冷壁懸吊管系中設(shè)有中間聯(lián)箱時(shí)，必須采取措施避免在啟動(dòng)分離器干濕轉(zhuǎn)換、工質(zhì)為兩相流時(shí)，聯(lián)箱中出現(xiàn)流量分配不均勻而使懸吊管溫差超限，導(dǎo)致懸吊管扭曲變形等問(wèn)題。 超臨界變壓運(yùn)行鍋爐水冷壁對(duì)爐內(nèi)熱偏差的敏感性較強(qiáng)，當(dāng)采用四角切園燃燒方式時(shí)必須采取有效的消除煙氣溫度偏差的措施（鍋爐出口兩側(cè)最大煙溫差不得大于50）。沁北電廠采用前后墻對(duì)沖燃燒的方式。w(2)汽輪機(jī)部分 對(duì)于汽輪機(jī)本

10、體來(lái)說(shuō)，由于超臨界壓力機(jī)組是由直流爐供汽，溶解于蒸汽中的其他物質(zhì)較多，蒸汽在汽輪機(jī)的通流部分做功后壓力降低，原先在高壓下溶解的物質(zhì)會(huì)釋放出來(lái)，產(chǎn)生固體硬粒沖蝕。針對(duì)超臨界機(jī)組固體硬粒沖蝕這一突出問(wèn)題哈爾濱汽輪機(jī)廠采取了對(duì)通流部件進(jìn)行表面硬化處理；從防磨角度優(yōu)化通流部分進(jìn)汽角度，減輕對(duì)葉片的沖蝕；采用全周進(jìn)汽和調(diào)節(jié)汽門(mén)合理管理系統(tǒng)AMS以降低啟動(dòng)流速，減小硬粒沖擊能量等。 w超臨界汽輪機(jī)由于主蒸汽參數(shù)及再熱蒸汽參數(shù)的提高，特別是溫度的提高，一些亞臨界機(jī)組使用的材料，已不能適應(yīng)超臨界汽輪機(jī)的工作狀況，因此，在選材問(wèn)題給予了高度重視。主汽調(diào)節(jié)閥殼體和主蒸汽管采用9%Cr鍛鋼，以適應(yīng)主蒸汽溫度和壓力變

11、化的要求。低壓缸進(jìn)汽溫度由亞臨界的320升至370，亞臨界使用的普通30Cr2Ni4MoV轉(zhuǎn)子材料的長(zhǎng)期時(shí)效脆性敏感性高，不能滿足長(zhǎng)期安全運(yùn)行的要求。因此采用了超純30Cr2Ni4MoV轉(zhuǎn)子材料，降低材料的長(zhǎng)期時(shí)效脆性敏感性，使超臨界的低壓轉(zhuǎn)子能夠長(zhǎng)期安全運(yùn)行。 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上采取防止蒸汽旋渦振蕩的措施，避免由于高壓缸入口壓力高、汽流密度大，使調(diào)節(jié)級(jí)復(fù)環(huán)徑向間隙處發(fā)生蒸汽旋渦振蕩所引起的軸承不穩(wěn)定振動(dòng)。通常以高壓調(diào)節(jié)級(jí)處出現(xiàn)蒸汽振蕩的可能性最大，設(shè)計(jì)上采用有成熟經(jīng)驗(yàn)的葉型，并進(jìn)行動(dòng)強(qiáng)度核算，避免輪系振動(dòng)頻率與噴嘴尾跡擾動(dòng)力頻率重合所產(chǎn)生的共振。 超臨界機(jī)組發(fā)展現(xiàn)狀w美國(guó)是發(fā)展超臨界發(fā)電技術(shù)最早的國(guó)

12、家。世界第一臺(tái)超超臨界參數(shù)機(jī)組（125MW，31.03MPa，621/565/538）于1957年在美國(guó)投運(yùn)。美國(guó)投運(yùn)的超臨界機(jī)組占大型火電機(jī)組的30%以上，容量以500800MW為主。美國(guó)擁有超臨界機(jī)組兩個(gè)世界之最，即最大單機(jī)容量1300MW和最高蒸汽參數(shù)（費(fèi)城電力公司EDDY-STONE電廠的#1機(jī)組，蒸汽參數(shù)為34.5MPa，649/566/566）。近年來(lái)，美國(guó)GE公司還為日本設(shè)計(jì)制造了蒸汽參數(shù)分別為26.6Mpa/577/600和25Mpa/600/610的超超臨界機(jī)組。w俄羅斯是發(fā)展超臨界機(jī)組最堅(jiān)決的國(guó)家。1963年，前蘇聯(lián)第一臺(tái)300MW超臨界機(jī)組投入運(yùn)行，機(jī)組參數(shù)為23.5Mp

13、a/580/565?，F(xiàn)在共有超臨界機(jī)組200多臺(tái)，占總裝機(jī)容量的50%以上，其300MW以上容量機(jī)組全部采用超臨界參數(shù)。目前，俄羅斯研制的新一代大型超超臨界機(jī)組采用參數(shù)為2830Mpa/580600。 w日本采用引進(jìn)、仿制、創(chuàng)新的技術(shù)發(fā)展路線。日本的超臨界機(jī)組占常規(guī)火電機(jī)組裝機(jī)容量的60%以上，其450MW以上機(jī)組全部采用超臨界參數(shù)，最初投運(yùn)的兩套超超臨界機(jī)組由三菱公司設(shè)計(jì)，容量700MW、蒸汽參數(shù)34.5Mpa/620/650。 w我國(guó)于上世紀(jì)80年代后期開(kāi)始從國(guó)外引進(jìn)超臨界機(jī)組，第一臺(tái)超臨界機(jī)組于1992年6月投產(chǎn)于上海石洞口二廠（2600MW，25.4MPa，541/569）。目前我國(guó)已

14、經(jīng)投產(chǎn)的超臨界機(jī)組共計(jì)10余臺(tái)。2006年，我國(guó)首批國(guó)產(chǎn)超超臨界百萬(wàn)千瓦機(jī)組（華能玉環(huán)電廠一期工程）相繼投運(yùn)，標(biāo)志著我國(guó)電力工業(yè)技術(shù)裝備水平和制造能力進(jìn)入新的發(fā)展階段。 部分超臨界機(jī)組可靠性舉例 部分超臨界機(jī)組可靠性舉例 電廠項(xiàng)目機(jī)組容量MW 可用率%美國(guó)馬歇爾電廠263088.7（1985年）勃魯斯電廠2112094（1985年）蒙太爾電廠21300連續(xù)運(yùn)行607天AEP電力公司71130平均EAF=83.3韓國(guó)保寧電廠50088.92（1994）中國(guó)石洞口二廠260091.47（1994）華能南京電廠2300連續(xù)運(yùn)行1700多天（到1998年底部分超臨界機(jī)組經(jīng)濟(jì)性舉例電廠項(xiàng)目蒸汽參數(shù)機(jī)組效

15、率% 投運(yùn)年份丹麥Vesk電廠407MW25.1MPa,560/560C45.31992法國(guó)STAUDINGE廠550MW25MPa,540/560C42.51992德國(guó)ROSTOCK電廠559MW25MPa,540/560C42.51994韓國(guó)500MW24MPa,538/538C41石洞口二廠600MW24.2MPa,538/566C41.091992西門(mén)子設(shè)計(jì)4001000MW27.5MPa,589/600C451999丹麥擬建設(shè)412MW28.5MPa,580/580/580C491998平圩電廠600MW17MPa,537/537C36.91989 第二部分第二部分 超臨界鍋爐超臨界

16、鍋爐超臨界鍋爐工作原理及基本型式超臨界鍋爐工作原理及基本型式 1 基本工作原理基本工作原理一、工作原理及過(guò)程一、工作原理及過(guò)程工質(zhì)依靠給水泵的壓頭一次通過(guò)預(yù)熱、蒸發(fā)、過(guò)工質(zhì)依靠給水泵的壓頭一次通過(guò)預(yù)熱、蒸發(fā)、過(guò)熱各受熱面而加熱成為過(guò)熱蒸汽。熱各受熱面而加熱成為過(guò)熱蒸汽。 給水流量給水流量 G 蒸發(fā)量蒸發(fā)量 D給水泵給水泵 省煤器省煤器 水冷壁水冷壁 過(guò)熱器過(guò)熱器 管內(nèi)三類受熱面無(wú)固定分界點(diǎn)管內(nèi)三類受熱面無(wú)固定分界點(diǎn)G 工質(zhì)流量工質(zhì)流量 KgDi 工質(zhì)進(jìn)口欠焓工質(zhì)進(jìn)口欠焓 KJ/Kgq 管子平均熱負(fù)荷管子平均熱負(fù)荷 KW/m2r 蒸發(fā)潛熱蒸發(fā)潛熱 KJ/Kgd 管內(nèi)徑管內(nèi)徑 m沿直流鍋爐管子工質(zhì)

17、的狀態(tài)和參數(shù)不斷變化沿直流鍋爐管子工質(zhì)的狀態(tài)和參數(shù)不斷變化)KW(iGdqLrsD D )KW(GrdqLzf )KW(LLLLzfrsgr 二、二、直流鍋爐的特點(diǎn)直流鍋爐的特點(diǎn) 本質(zhì)特點(diǎn)本質(zhì)特點(diǎn)l無(wú)汽包無(wú)汽包l工質(zhì)一次通過(guò)各受熱面，強(qiáng)迫流動(dòng)工質(zhì)一次通過(guò)各受熱面，強(qiáng)迫流動(dòng)l受熱面無(wú)固定界限受熱面無(wú)固定界限水冷壁中工質(zhì)流動(dòng)特點(diǎn)水冷壁中工質(zhì)流動(dòng)特點(diǎn)l受熱不均對(duì)流動(dòng)影響受熱不均對(duì)流動(dòng)影響l水動(dòng)力多值性水動(dòng)力多值性l有脈動(dòng)現(xiàn)象有脈動(dòng)現(xiàn)象1.給水泵壓頭大；給水泵壓頭大；傳熱過(guò)程特點(diǎn)傳熱過(guò)程特點(diǎn)在水冷壁中工質(zhì)干度在水冷壁中工質(zhì)干度 x 由由0 1，因此第二類傳熱因此第二類傳熱惡化一定出現(xiàn)惡化一定出現(xiàn)熱化學(xué)

18、過(guò)程特點(diǎn)熱化學(xué)過(guò)程特點(diǎn)要求給水品質(zhì)高要求給水品質(zhì)高控制調(diào)節(jié)過(guò)程特點(diǎn)控制調(diào)節(jié)過(guò)程特點(diǎn)直流鍋爐對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)要求高，原因如下直流鍋爐對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)要求高，原因如下負(fù)荷變動(dòng)時(shí)，直流鍋爐的蓄熱能力較低，依靠自身爐水負(fù)荷變動(dòng)時(shí)，直流鍋爐的蓄熱能力較低，依靠自身爐水和金屬蓄熱或放熱來(lái)減緩汽壓波動(dòng)的能力較低和金屬蓄熱或放熱來(lái)減緩汽壓波動(dòng)的能力較低 直流鍋爐必須同時(shí)調(diào)節(jié)給水量和燃料量，以保證物質(zhì)平直流鍋爐必須同時(shí)調(diào)節(jié)給水量和燃料量，以保證物質(zhì)平衡和能量平衡，才能穩(wěn)定汽壓和汽溫。所以直流鍋爐對(duì)衡和能量平衡，才能穩(wěn)定汽壓和汽溫。所以直流鍋爐對(duì)燃料量和給水量的自動(dòng)控制系統(tǒng)要求高。燃料量和給水量的自動(dòng)控制系統(tǒng)要求高。

19、啟動(dòng)過(guò)程特點(diǎn)啟動(dòng)過(guò)程特點(diǎn)設(shè)有啟動(dòng)旁路設(shè)有啟動(dòng)旁路啟動(dòng)速度快啟動(dòng)速度快在啟動(dòng)過(guò)程中，有工質(zhì)膨脹現(xiàn)象在啟動(dòng)過(guò)程中，有工質(zhì)膨脹現(xiàn)象啟動(dòng)一開(kāi)始，必須建立啟動(dòng)流量和啟動(dòng)壓力啟動(dòng)一開(kāi)始，必須建立啟動(dòng)流量和啟動(dòng)壓力設(shè)計(jì)、制造、安裝特點(diǎn)設(shè)計(jì)、制造、安裝特點(diǎn)直流鍋爐適用于任何壓力直流鍋爐適用于任何壓力蒸發(fā)受熱面可以任意布置蒸發(fā)受熱面可以任意布置節(jié)省金屬節(jié)省金屬制造方便制造方便2 蒸發(fā)受熱面主要形式蒸發(fā)受熱面主要形式一、早期采用的形式一、早期采用的形式本生型，即多次串聯(lián)垂直上升管屏式本生型，即多次串聯(lián)垂直上升管屏式蘇爾壽式，即多行程迂回管屏式蘇爾壽式，即多行程迂回管屏式拉姆辛型，即水平圍繞上升管圈式式拉姆辛型，即

20、水平圍繞上升管圈式式 垂直上升管屏式垂直上升管屏式 1-垂直管屏；垂直管屏；2-過(guò)熱器；過(guò)熱器；3-外置式過(guò)渡區(qū)；外置式過(guò)渡區(qū)；4-省煤器；省煤器；5-空氣預(yù)熱器；空氣預(yù)熱器； 6-給水如口；給水如口；7-過(guò)熱蒸汽出口；過(guò)熱蒸汽出口；8-煙氣出口煙氣出口 回帶管屏式回帶管屏式 1-水平回帶管屏；水平回帶管屏；2-垂直回帶管屏；垂直回帶管屏；3-過(guò)熱蒸汽出口；過(guò)熱蒸汽出口；4-過(guò)熱器；過(guò)熱器；5-外置式過(guò)渡區(qū)；外置式過(guò)渡區(qū)；6-省煤器；省煤器；7-給水入口；給水入口；8-空氣預(yù)熱器；空氣預(yù)熱器；9-煙氣出口煙氣出口 水平圍繞管圈式水平圍繞管圈式 1-省煤器；省煤器；2-爐膛進(jìn)水管；爐膛進(jìn)水管；3

21、-水分配集箱；水分配集箱；4-燃燒器；燃燒器；5-水平圍繞管圈；水平圍繞管圈；6-汽水混合物出口集箱；汽水混合物出口集箱；7-對(duì)流過(guò)熱器；對(duì)流過(guò)熱器；8-壁上過(guò)熱器；壁上過(guò)熱器；9-外置式過(guò)渡區(qū)；外置式過(guò)渡區(qū)；10-空氣空氣預(yù)熱器預(yù)熱器 二、現(xiàn)代直流鍋爐采用的形式二、現(xiàn)代直流鍋爐采用的形式 由于鍋爐向大容量、高參數(shù)發(fā)展；采用了膜式水冷由于鍋爐向大容量、高參數(shù)發(fā)展；采用了膜式水冷壁；滑參數(shù)運(yùn)行和給水處理技術(shù)發(fā)展。因此直流鍋壁；滑參數(shù)運(yùn)行和給水處理技術(shù)發(fā)展。因此直流鍋爐形式有了很大的變化。爐形式有了很大的變化。 一次垂直上升管屏式（一次垂直上升管屏式（UP型）型）爐膛下部多次上升、爐膛上部一次上升

22、管屏式（爐膛下部多次上升、爐膛上部一次上升管屏式（FW型）型）螺旋圍繞上升管屏式螺旋圍繞上升管屏式 UPUP型垂直上升管屏水冷壁型垂直上升管屏水冷壁 UPUP型垂直上升管屏型垂直上升管屏包括一次上升和上升包括一次上升和上升- -上升上升 一次上升型（一次上升型（a a） 給水一次流經(jīng)全部四面墻水冷給水一次流經(jīng)全部四面墻水冷壁管屏，沒(méi)有下降管，管屏沿高度分為上、中和下壁管屏，沒(méi)有下降管，管屏沿高度分為上、中和下部三個(gè)輻射區(qū)，各區(qū)段之間設(shè)有混合器，用以消除部三個(gè)輻射區(qū)，各區(qū)段之間設(shè)有混合器，用以消除平行管子間的熱偏差平行管子間的熱偏差 系統(tǒng)簡(jiǎn)單，流動(dòng)阻力小，可采用全懸吊結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)簡(jiǎn)單，流動(dòng)阻力小，

23、可采用全懸吊結(jié)構(gòu)，水力特性較為穩(wěn)定水力特性較為穩(wěn)定 上升上升- -上升型（上升型（b b） 爐膛下部高熱負(fù)荷區(qū)域布置爐膛下部高熱負(fù)荷區(qū)域布置兩個(gè)串聯(lián)回路，用于提高管內(nèi)工質(zhì)質(zhì)量流速以避免兩個(gè)串聯(lián)回路，用于提高管內(nèi)工質(zhì)質(zhì)量流速以避免流動(dòng)異常和傳熱惡化流動(dòng)異常和傳熱惡化（a a）（）（b b）一次垂直上升管屏式（一次垂直上升管屏式（UP型）型）FWFW型型垂直上升管屏水冷壁垂直上升管屏水冷壁 多次垂直上升管屏多次垂直上升管屏 爐膛下部高熱負(fù)荷區(qū)域，爐外加設(shè)下降管，爐膛下部高熱負(fù)荷區(qū)域，爐外加設(shè)下降管，形成多次垂直上升；在上部較低熱負(fù)荷區(qū)，仍采用一次垂直上升形成多次垂直上升；在上部較低熱負(fù)荷區(qū)，仍采用

24、一次垂直上升管屏管屏 FWFW型垂直上升管屏型垂直上升管屏為多次垂直上升管屏為多次垂直上升管屏 多次垂直上升管屏的特點(diǎn)多次垂直上升管屏的特點(diǎn) 既可保證高熱負(fù)荷區(qū)有較高的質(zhì)量流速，達(dá)到充分冷卻的目既可保證高熱負(fù)荷區(qū)有較高的質(zhì)量流速，達(dá)到充分冷卻的目的；又可減少水冷壁的流動(dòng)阻力的；又可減少水冷壁的流動(dòng)阻力 有不受熱的下降管，工質(zhì)流程長(zhǎng)，系統(tǒng)阻力較大有不受熱的下降管，工質(zhì)流程長(zhǎng)，系統(tǒng)阻力較大FW型型螺旋管圈型水冷壁螺旋管圈型水冷壁 螺旋管圈型水冷壁螺旋管圈型水冷壁 由若干根水冷壁組成管帶，沿爐膛四面傾斜上升，由若干根水冷壁組成管帶，沿爐膛四面傾斜上升，無(wú)水平段，各管帶均勻地分布在爐膛四壁，任一高度上

25、所有管帶的受熱幾無(wú)水平段，各管帶均勻地分布在爐膛四壁，任一高度上所有管帶的受熱幾乎完全相同乎完全相同 螺旋管圈型水冷壁的特點(diǎn)螺旋管圈型水冷壁的特點(diǎn) 爐膛四周熱負(fù)荷不均不會(huì)增爐膛四周熱負(fù)荷不均不會(huì)增大工貭熱偏差，大工貭熱偏差，熱偏差較小熱偏差較小 可根據(jù)需要獲得足夠高的工可根據(jù)需要獲得足夠高的工質(zhì)質(zhì)量流速，質(zhì)質(zhì)量流速，可減輕傳熱惡化可減輕傳熱惡化的影響的影響螺旋管圈型水冷壁螺旋管圈型水冷壁 工質(zhì)焓值較高的管段處在熱負(fù)荷較低的爐膛上部，工質(zhì)焓值較高的管段處在熱負(fù)荷較低的爐膛上部，對(duì)防止管壁超溫對(duì)防止管壁超溫有利有利 無(wú)下降管及中間聯(lián)箱，無(wú)下降管及中間聯(lián)箱，金屬耗量小金屬耗量小 缺點(diǎn)缺點(diǎn)是大機(jī)組沿爐

26、膛高度管帶中各管之間熱偏差較大，制造安裝困難，是大機(jī)組沿爐膛高度管帶中各管之間熱偏差較大，制造安裝困難，工作量大，承重能力差，懸吊難工作量大，承重能力差，懸吊難螺旋圍繞上升管屏式螺旋圍繞上升管屏式水冷壁設(shè)計(jì)及布置水冷壁設(shè)計(jì)及布置w爐膛周界尺寸是由燃燒的條件決定的，它取決于爐膛的凈熱輸入，燃料的種類和特性、燃燒器的型式和布置。對(duì)垂直管水冷壁而言，爐膛周界長(zhǎng)度、管子直徑、管間節(jié)距決定了它的重量流速的大小。在定的爐膛周界情況下，如采用垂直布置的水冷壁管，其管子根數(shù)基本固定，管子直徑不能過(guò)細(xì)，為了保證水冷壁管子的安全，必須保證一定的工質(zhì)流量，所以垂直管圈的重量流速大小是受到嚴(yán)格限制的。 w爐膛周界尺寸

27、的增加與鍋爐容量的增加是不成正比例的。因此容量較小的直流鍋爐水冷壁往往存在著單位容量爐膛周界尺寸過(guò)大，水冷壁管子內(nèi)難以保證足夠的重量流速。300Mw容量的鍋爐水冷壁不能設(shè)成一次垂直上升型管圈；600MW容量的鍋爐在負(fù)荷低于60%左右時(shí)重量流速也顯得不足（這里指的是采用較粗的管子且無(wú)多次上升垂直直管圈，即采用UP型一次上升水冷壁結(jié)構(gòu)），根據(jù)蘇爾壽公司的經(jīng)驗(yàn)，燃煤鍋爐水冷壁設(shè)計(jì)成一次上升垂直管圈的極限容量最小應(yīng)該在700MW以上。w解決爐膛周界和重量流速之間矛盾的方法一般有下述四種：（1）采用小管徑和多次混合的水冷壁（如上鍋300MWUP鍋爐，采用內(nèi)徑11mm的管子）。（2）水冷壁采用工質(zhì)再循環(huán)（

28、低倍率和復(fù)合循環(huán)鍋爐）。（3）采用多次上升管圈型水冷壁（FW型鍋爐）。（4）采用螺旋管圈型水冷壁。表表4- -1 螺旋管圈和垂直管圈重量流速的比較螺旋管圈和垂直管圈重量流速的比較項(xiàng) 目螺旋管圈假想的垂直管圈管子規(guī)格mm385.628.65.7管間節(jié)距mm5443管子根數(shù)N3161645重量流速(MCR)kg/m2.s28081316重量流速(37%MCR)kg/m2.s982458螺旋管圈水冷壁的特點(diǎn)螺旋管圈水冷壁的特點(diǎn)w螺旋管圈的一大特點(diǎn)就是能夠在爐膛周界尺寸定的條件下，通過(guò)改變螺旋升角來(lái)調(diào)整平行管的數(shù)量，保證容量較小的鍋爐并列管束數(shù)量較小，從而獲得足夠的工質(zhì)重量流速，使管壁得到足夠的冷卻。

29、消除傳熱惡化對(duì)水冷壁管子安全的威脅。tLNsin螺旋管圈水冷壁的特點(diǎn)螺旋管圈水冷壁的特點(diǎn)w在管間節(jié)距不變的情況下，如要保持螺旋管的根數(shù)不變，那么爐膛周界L減少，螺旋角就要增加。如何保持爐膛周界不變，那么螺旋角減小，管子根數(shù)N亦減小。在管徑一定的條件下管子根數(shù)N決定了水冷壁的重量流速。w當(dāng)螺旋角達(dá)到最大值90時(shí)，螺旋管就變成垂直管了。此時(shí)，N=L/t，并列管子根數(shù)最大。w采用螺旋管圈水冷壁主要優(yōu)點(diǎn)如下:w（1）能根據(jù)需要獲得足夠的重量流速，保證水冷壁的安全運(yùn)行。w（2）管間吸熱偏差小，特別是對(duì)于容量比較小的鍋爐，并列管子根數(shù)少，同時(shí)由于沿爐膛高度方向的熱負(fù)荷變化平緩，因而熱偏差小，螺旋管在盤(pán)旋上

30、升的過(guò)程中，管子繞過(guò)爐膛整個(gè)周界、即途經(jīng)寬度上熱負(fù)荷大的區(qū)域又途經(jīng)熱負(fù)荷小的區(qū)域，因此就螺旋管的各管，以整個(gè)長(zhǎng)度而言吸熱偏差很小。據(jù)有關(guān)資料介紹，當(dāng)螺旋管盤(pán)繞圈數(shù)為1.52.0圈時(shí)，其吸熱偏差不會(huì)超過(guò)0.5%（冷灰斗也采用螺旋管圈）。w（3）抗燃燒干擾的能力強(qiáng)。在前墻的吸熱量增加15%，右側(cè)墻保持不變，而后墻的吸熱量減少10%，左側(cè)墻亦減少5%時(shí)，螺旋管圈的吸熱偏差仍不會(huì)超過(guò)1%，其出口溫度偏差在15之內(nèi)。而相同情況下垂直管圈管間的吸熱量偏差就會(huì)毫無(wú)緩沖地落在+15%-15之間。w（4）如果只考慮流量調(diào)節(jié),可以不設(shè)置水冷壁進(jìn)口的分配節(jié)流圈。垂直管圈為了減少熱偏差，在水冷壁進(jìn)口要按照沿寬度上的熱

31、負(fù)荷分布曲線設(shè)計(jì)配置流量分配節(jié)流圈。這種節(jié)流圈一方面增加了水冷壁的阻力降，而且節(jié)流圈對(duì)不同的負(fù)荷表現(xiàn)出的特性有差別,給水冷壁的設(shè)計(jì)帶來(lái)很大復(fù)雜性。由于螺旋管吸熱偏差很小，冷灰斗也采用螺旋的螺旋管圈，水冷壁管的阻力損失大大降低。w（5）適應(yīng)于鍋爐變壓運(yùn)行。螺旋管圈在變壓過(guò)程中可以解決低負(fù)荷時(shí)汽水兩相分配不均的問(wèn)題,同時(shí)它能在低負(fù)荷時(shí)維持足夠的重量流速,適合于變壓運(yùn)行。2.螺旋管圈水冷壁的特點(diǎn)螺旋管圈水冷壁的特點(diǎn)w采用螺旋管圈水冷壁主要有以下幾點(diǎn)缺點(diǎn)。w（1）因?yàn)槁菪苋Φ某兄啬芰θ?，需要附加的爐室懸吊系統(tǒng)。w（2）螺旋管圈制造成本高。它的螺旋冷灰斗、燃燒器水冷套以及螺旋管至垂直管屏的過(guò)渡區(qū)等部組

32、件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造困難。w（3）螺旋管圈爐膛四角上需要進(jìn)行大量單彎頭焊接對(duì)口，工地吊裝次數(shù)的增加，因而給工地安裝增加了難度和工作量。w（4）螺旋管圈管子長(zhǎng)度較長(zhǎng)，阻力較大，增加了給水泵的功耗。 采用螺旋管圈水冷壁雖然可以獲得足夠的管內(nèi)質(zhì)量流速，但也帶來(lái)了水冷壁的支撐問(wèn)題。所以國(guó)產(chǎn)600MW超臨界壓力直流鍋爐的設(shè)計(jì)關(guān)鍵是：確定管內(nèi)質(zhì)量流量，防止傳熱惡化導(dǎo)致管壁溫度過(guò)高；解決螺旋水冷壁爐膛的支撐，即剛性梁的設(shè)計(jì)。DBC/BHK/BHDBDBC/BHK/BHDB鍋爐水冷壁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)鍋爐水冷壁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)w爐膛四周水冷壁的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)重點(diǎn)考慮解決和避免以下問(wèn)題：w（1）隨著負(fù)荷降低，工作條件極為惡劣的水冷壁中，質(zhì)

33、量流速也按比例下降。在直流方式下，工質(zhì)流動(dòng)的穩(wěn)定性受到影響，為了防止出現(xiàn)流動(dòng)的多值性不穩(wěn)定現(xiàn)象，須限定最低直流運(yùn)行負(fù)荷時(shí)的質(zhì)量流速；w（2）在進(jìn)入臨界壓力點(diǎn)以下低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，與亞臨界機(jī)組一樣，必須重視水冷壁管內(nèi)兩相流的傳熱和流動(dòng)，要防止發(fā)生膜態(tài)沸騰導(dǎo)致水冷壁管金屬超溫爆管；w（3）負(fù)荷降低后，爐膛水冷壁的吸熱不均將加大，須注意防止它引起水冷壁管圈吸熱不均導(dǎo)致溫度偏差增大；w（4）在整個(gè)變壓運(yùn)行中，蒸發(fā)點(diǎn)的變化，使單相和兩相區(qū)水冷壁金屬溫度將變化，須注意水冷壁及其剛性梁體系的熱膨脹設(shè)計(jì)，并防止頻繁變化引起承壓件上出現(xiàn)疲勞破壞；w（5）由于降低負(fù)荷后，省煤器段的吸熱量減少，按B-MCR工況設(shè)計(jì)布置

34、的省煤器在低負(fù)荷時(shí)有可能出現(xiàn)出口處汽化，它將影響水冷壁流量分配，導(dǎo)致流動(dòng)工況惡化。鍋爐水冷壁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)鍋爐水冷壁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)w爐膛中下部及冷灰斗均采用螺旋盤(pán)繞的水冷壁結(jié)構(gòu)，使其在各種工況特別是啟動(dòng)和低負(fù)荷工況下讓各水冷壁管內(nèi)具有足夠的質(zhì)量流速，管間吸熱均勻，防止亞臨界壓力下出現(xiàn)偏離核態(tài)沸騰（DNB），超臨界壓力下出現(xiàn)類膜態(tài)沸騰（DNB），減小爐膛出口工質(zhì)溫度偏差，以及水動(dòng)力不穩(wěn)定等傳熱惡化工況。水冷壁具有足夠的動(dòng)壓頭，也可避免如停滯、倒流、流動(dòng)多值性等水循環(huán)不穩(wěn)定問(wèn)題的發(fā)生。這種布置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維護(hù)工作量小，即不需要變徑的節(jié)流圈或閥門(mén)，同時(shí)也不必在水冷壁進(jìn)口設(shè)專門(mén)給水流量平衡調(diào)節(jié)分配裝置。w整個(gè)爐膛四

35、周為全焊式膜式水冷壁，爐膛由下部螺旋盤(pán)繞上升水冷壁和上部垂直上升水冷壁兩個(gè)不同的結(jié)構(gòu)組成，兩者間由過(guò)渡水冷壁轉(zhuǎn)換連接，爐膛角部為圓弧過(guò)渡結(jié)構(gòu)。爐膛冷灰斗的傾斜角度為55。爐膛水冷壁總體布置見(jiàn)圖4-9。w爐膛下部水冷壁（包括冷灰斗水冷壁、中部螺旋水冷壁）都采用螺旋盤(pán)繞膜式管圈，從水冷壁進(jìn)口到折焰角水冷壁下標(biāo)高處。螺旋水冷壁管全部采用六頭、上升角60的內(nèi)螺紋管。螺旋冷灰斗的結(jié)構(gòu)如圖4-10所示。圖4-9 水冷壁總體布置圖 圖4-10 螺旋冷灰斗的結(jié)構(gòu) 3 本機(jī)組特點(diǎn)本機(jī)組特點(diǎn)一、結(jié)構(gòu)與技術(shù)特性一、結(jié)構(gòu)與技術(shù)特性本廠本廠600MW機(jī)組采用的是機(jī)組采用的是DG1950/25.4型直流鍋爐型直流鍋爐 。

36、是東。是東方鍋爐（集團(tuán)）股份有限公司與日本巴布科克方鍋爐（集團(tuán)）股份有限公司與日本巴布科克-日立公司及日立公司及東方東方-日立鍋爐有限公司合作設(shè)計(jì)、聯(lián)合制造的日立鍋爐有限公司合作設(shè)計(jì)、聯(lián)合制造的600MW超臨超臨界本生直流鍋爐。該鍋爐為超臨界參數(shù)變壓直流本生型鍋界本生直流鍋爐。該鍋爐為超臨界參數(shù)變壓直流本生型鍋爐，一次再熱，前后墻對(duì)沖燃燒，單爐膛，尾部雙煙道結(jié)爐，一次再熱，前后墻對(duì)沖燃燒，單爐膛，尾部雙煙道結(jié)構(gòu)，采用擋板調(diào)節(jié)再熱汽溫，固態(tài)排渣，全鋼構(gòu)架，全懸構(gòu)，采用擋板調(diào)節(jié)再熱汽溫，固態(tài)排渣，全鋼構(gòu)架，全懸吊結(jié)構(gòu)，平衡通風(fēng)，露天布置。吊結(jié)構(gòu)，平衡通風(fēng)，露天布置。 水冷壁及水循環(huán)系統(tǒng)特性水冷壁及

37、水循環(huán)系統(tǒng)特性啟動(dòng)旁路系統(tǒng)特性啟動(dòng)旁路系統(tǒng)特性二、設(shè)計(jì)考慮與布置特點(diǎn)二、設(shè)計(jì)考慮與布置特點(diǎn)設(shè)計(jì)指導(dǎo)原則設(shè)計(jì)指導(dǎo)原則布置特點(diǎn)布置特點(diǎn)三、變壓運(yùn)行優(yōu)點(diǎn)三、變壓運(yùn)行優(yōu)點(diǎn)600MW600MW超臨界壓力直流鍋爐超臨界壓力直流鍋爐水冷壁系統(tǒng)（石洞口二廠水冷壁系統(tǒng)（石洞口二廠1900t/h1900t/h） 爐膛總高度（自進(jìn)口集箱至頂棚）爐膛總高度（自進(jìn)口集箱至頂棚）為為62125mm，寬度為，寬度為18816mm、深度為深度為16576mm 水冷壁在標(biāo)高水冷壁在標(biāo)高47882mm處由螺處由螺旋管向垂直管屏的過(guò)渡，上部為垂旋管向垂直管屏的過(guò)渡，上部為垂直管屏直管屏；下部為螺旋管圈，由下部為螺旋管圈，由316根

38、平行管組成，以雙頭螺旋的形式根平行管組成，以雙頭螺旋的形式盤(pán)旋上升，螺旋升角為盤(pán)旋上升，螺旋升角為13.9498度。度。 螺旋冷灰斗前后墻的垂直傾角為螺旋冷灰斗前后墻的垂直傾角為40，后水冷壁折焰角伸入爐膛的，后水冷壁折焰角伸入爐膛的深度為深度為4368mm（占爐膛深度約（占爐膛深度約14），折焰角上方的出口煙窗的），折焰角上方的出口煙窗的平均高度約平均高度約14000mm左右左右 l-l-水冷壁進(jìn)口環(huán)形集箱；水冷壁進(jìn)口環(huán)形集箱；2-2-螺旋冷灰斗；螺旋冷灰斗；3-3-螺旋管螺旋管圈；圈；4-4-中間混合集箱；中間混合集箱；5-5-垂直管屏；垂直管屏；6-6-折焰角；折焰角；7-7-折焰角出口

39、集箱；折焰角出口集箱；9-9-后水冷壁懸吊管進(jìn)口集箱；后水冷壁懸吊管進(jìn)口集箱；10-10-后水冷壁懸吊管；后水冷壁懸吊管；11-11-水冷壁出口集箱；水冷壁出口集箱；12-12-水水冷壁出口連接管道；冷壁出口連接管道；13-13-啟動(dòng)分離器；啟動(dòng)分離器；14-14-分離器出分離器出口連接管道口連接管道 600MW600MW超臨界壓力直流鍋爐超臨界壓力直流鍋爐水冷壁系統(tǒng)（石洞口二廠水冷壁系統(tǒng)（石洞口二廠1900t/h1900t/h） 省煤器出口的工質(zhì)省煤器出口的工質(zhì)爐膛下部環(huán)形爐膛下部環(huán)形進(jìn)口集箱進(jìn)口集箱 螺旋管圈螺旋管圈中間混合集箱中間混合集箱垂直管屏垂直管屏連接管連接管汽水分離器汽水分離器

40、分離出來(lái)蒸汽由分離出來(lái)蒸汽由汽水分離器四根引出汽水分離器四根引出管引入過(guò)熱器系統(tǒng)；水排入疏水?dāng)U容管引入過(guò)熱器系統(tǒng)；水排入疏水?dāng)U容器實(shí)現(xiàn)工質(zhì)回收器實(shí)現(xiàn)工質(zhì)回收 w過(guò)熱器結(jié)構(gòu)和布置方式過(guò)熱器結(jié)構(gòu)和布置方式 根據(jù)傳熱方式，過(guò)熱器可分為對(duì)流式、輻射式和半輻射式對(duì)流式、輻射式和半輻射式，而再熱器通常都是對(duì)流式，在亞臨界控制循環(huán)鍋爐中也采用輻射式和半輻射式再熱器。 輻射式過(guò)熱器布置在爐膛的爐壁上，直接吸收爐膛輻射熱，它的結(jié)構(gòu)和水冷壁相似，只有管徑可能不同。半輻射式過(guò)熱器布置在爐膛上方，同時(shí)吸收爐膛的輻射熱和煙氣的對(duì)流傳熱，常由許多根做成“U”形的管子排成一個(gè)平面的管屏，因此又稱屏式過(guò)熱器。屏式過(guò)熱器是系統(tǒng)

41、安全運(yùn)行中的薄弱環(huán)節(jié)。 123456789101112131411過(guò)熱器的基本結(jié)構(gòu)示例圖1.鍋筒；2.在爐膛壁上的二行程輻射式過(guò)熱器；3. 爐膛出口處屏式過(guò)熱器；4. 立式對(duì)流過(guò)熱器； 5. 臥式對(duì)流過(guò)熱器； 6. 頂棚過(guò)熱器；7. 噴水減溫器； 8. 過(guò)熱蒸汽出口集箱；9. 懸吊管進(jìn)口集箱； 10. 懸吊管出口集箱；11. 過(guò)熱器懸吊管； 14. 燃燒器壁孔 分分5級(jí)：級(jí)：頂棚過(guò)熱器頂棚過(guò)熱器包墻過(guò)熱器包墻過(guò)熱器低溫過(guò)熱器低溫過(guò)熱器屏式過(guò)熱器屏式過(guò)熱器1. 高溫過(guò)熱器高溫過(guò)熱器 去高壓缸 去中壓缸 來(lái)自高壓加熱器 來(lái)自高壓缸 汽水分離器 頂棚過(guò)熱器 包墻過(guò)熱器 低溫過(guò)熱器 屏式過(guò)熱器 末級(jí)過(guò)

42、熱器 低溫再熱器 高溫再熱器 過(guò)熱器一級(jí)減溫器 過(guò)熱器二級(jí)減溫器 再熱器減溫器 再熱器系統(tǒng)再熱器系統(tǒng)分分2級(jí)：級(jí)：低溫再熱器低溫再熱器高溫再熱器高溫再熱器w過(guò)熱汽溫及再熱汽溫的調(diào)節(jié)過(guò)熱汽溫及再熱汽溫的調(diào)節(jié) 過(guò)熱器及再熱器作用過(guò)熱器及再熱器作用：由于受材料的限制，鍋爐的過(guò)熱汽溫度停留在540550的水平。僅提高壓力而不相應(yīng)的提高蒸汽溫度，過(guò)熱蒸汽在汽輪機(jī)膨脹作功后濕度很大，會(huì)影響汽機(jī)的安全，因此通常是將蒸汽在汽輪機(jī)作一部分功后送回到鍋爐再加熱，然后再回到后面的汽輪機(jī)作功，這樣可降低汽輪機(jī)末級(jí)葉片中蒸汽濕度，電站的熱效率還可進(jìn)一步提高。再熱器的作用就是布置在鍋爐中加熱從汽輪機(jī)引回來(lái)的蒸汽。 汽溫的

43、調(diào)節(jié)方式汽溫的調(diào)節(jié)方式可分為蒸汽側(cè)蒸汽側(cè)和煙氣側(cè)煙氣側(cè)。蒸汽側(cè)主要是噴水減溫，在高溫蒸汽中噴入高純度的除鹽水，水滴的汽化使蒸汽的溫度降低。調(diào)節(jié)噴入的水量，可以達(dá)到調(diào)節(jié)汽溫的目的。煙氣側(cè)主要是通過(guò)改變鍋爐內(nèi)輻射受熱面和對(duì)流受熱面吸熱量分配比例的方法來(lái)調(diào)節(jié)蒸汽溫度，主要有煙氣再循環(huán)、調(diào)節(jié)燃燒器傾角等方式。為保證經(jīng)濟(jì)性，再再熱蒸汽常采用煙氣側(cè)調(diào)溫?zé)嵴羝２捎脽煔鈧?cè)調(diào)溫。 二、汽溫特性及調(diào)節(jié)二、汽溫特性及調(diào)節(jié)l過(guò)熱汽溫過(guò)熱汽溫影響因素影響因素（有有再再熱熱）（無(wú)無(wú)再再熱熱）)hh(GGQGBhhQGBhhzrzrzrglnet,args grglnet,args gr 煤水比、給水溫度、過(guò)量空氣系數(shù)、

44、火焰中心位置、受熱煤水比、給水溫度、過(guò)量空氣系數(shù)、火焰中心位置、受熱面面 粘污粘污調(diào)節(jié)特點(diǎn)調(diào)節(jié)特點(diǎn)調(diào)節(jié)煤水比為主調(diào)節(jié)手段；輔以噴水減溫調(diào)節(jié)煤水比為主調(diào)節(jié)手段；輔以噴水減溫l再熱汽溫再熱汽溫三、過(guò)熱器運(yùn)行問(wèn)題（略）三、過(guò)熱器運(yùn)行問(wèn)題（略）2 尾部受熱面尾部受熱面 省煤器省煤器后豎井后煙道低過(guò)下方，順列布置。后豎井后煙道低過(guò)下方，順列布置。給水單側(cè)（爐右側(cè)）引入，單根下水給水單側(cè)（爐右側(cè)）引入，單根下水連接管（爐右側(cè)）引出。連接管（爐右側(cè)）引出。蛇形管：蛇形管：50.87.1（SA-210C），），光管，光管，4管圈繞，橫向節(jié)距管圈繞，橫向節(jié)距114.3mm，168排，上下兩組逆流布置。排，上下兩

45、組逆流布置。省煤器進(jìn)口集箱：省煤器進(jìn)口集箱：50888，SA106C；省煤器出口集箱省煤器出口集箱50888，SA106C。省煤器系統(tǒng)重量由包墻系統(tǒng)引出的汽省煤器系統(tǒng)重量由包墻系統(tǒng)引出的汽吊管懸吊。吊管懸吊。省煤器管束與四周墻壁間設(shè)有阻流板，省煤器管束與四周墻壁間設(shè)有阻流板，每組上兩排迎流面及邊排和彎頭區(qū)域每組上兩排迎流面及邊排和彎頭區(qū)域設(shè)置防磨蓋板。設(shè)置防磨蓋板。 頂棚進(jìn)口集箱水冷壁前上集箱二級(jí)過(guò)熱器匯集集箱三級(jí)過(guò)熱器進(jìn)口集箱過(guò)熱器二級(jí)減溫器二級(jí)過(guò)熱器進(jìn)口集箱水冷壁凝渣管束水冷壁后墻出口集箱三級(jí)過(guò)熱器出口集箱高再進(jìn)口集箱高再出口集箱頂 棚 出 口 集 箱低 再 進(jìn) 口 集 箱低再出口集箱后豎

46、井前墻集箱再熱器減溫器后豎井吊掛管集箱再熱器減溫器后豎井中隔墻集箱一級(jí)過(guò)熱器出口集箱后豎井吊掛管集箱后豎井后墻集箱剛 性 梁剛 性 梁剛 性 梁剛 性 梁剛 性 梁剛 性 梁剛 性 梁剛 性 梁剛 性 梁剛 性 梁頂棚出口集箱空氣預(yù)熱器空氣預(yù)熱器 l采用采用32#,VI型回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器，每臺(tái)鍋爐配置兩臺(tái)三型回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器，每臺(tái)鍋爐配置兩臺(tái)三分倉(cāng)空預(yù)器。分倉(cāng)空預(yù)器。l 轉(zhuǎn)子直徑為轉(zhuǎn)子直徑為13506mm，正常轉(zhuǎn)數(shù)為，正常轉(zhuǎn)數(shù)為0.99r/min，預(yù)熱器采，預(yù)熱器采用反轉(zhuǎn)方式，即一次風(fēng)溫低，二次風(fēng)溫高，用反轉(zhuǎn)方式，即一次風(fēng)溫低，二次風(fēng)溫高， 受熱面自上而受熱面自上而下分為三層，其高度分別為下分

47、為三層，其高度分別為300+800,800,300mm。l 熱端和中間段蓄熱元件由定位板和波形板交替疊加而成，熱端和中間段蓄熱元件由定位板和波形板交替疊加而成，鋼板厚度鋼板厚度0.6mm，高度為，高度為300+800+800mm,材料為材料為Q215-A.F。冷端蓄熱元件由。冷端蓄熱元件由1.2mm 厚垂直大波紋的定位板和平厚垂直大波紋的定位板和平板構(gòu)成，高度為板構(gòu)成，高度為300mm。（冷端蓄熱元件采用低合金耐腐。（冷端蓄熱元件采用低合金耐腐蝕鋼板。）蝕鋼板。） 空氣預(yù)熱空氣預(yù)熱器分解圖器分解圖空氣預(yù)熱器空氣預(yù)熱器第六章第六章 超臨界鍋爐超臨界鍋爐的水動(dòng)力特的水動(dòng)力特性性 )1ln2(2wg

48、zwbDqtt)1ln4D(qtt2wgzb )1ln2D(qttt2wmaxgzgzwb D D )1ln4D(qttt2wmaxgzgzb D D 變化規(guī)律變化規(guī)律超臨界壓力下定壓比熱超臨界壓力下定壓比熱Cp具有最大值時(shí)的溫度為具有最大值時(shí)的溫度為擬臨界溫?cái)M臨界溫度度或或類臨界溫度。類臨界溫度。 在在臨界溫度臨界溫度和和類臨界溫度類臨界溫度附近，工質(zhì)的各主要參數(shù)發(fā)生比附近，工質(zhì)的各主要參數(shù)發(fā)生比較大的變化。見(jiàn)圖較大的變化。見(jiàn)圖（a）泡狀流；）泡狀流； （b）彈狀流；）彈狀流； （c）環(huán)狀流；）環(huán)狀流； （d）霧狀流）霧狀流 推導(dǎo)可得推導(dǎo)可得 D DCBAP23 1r2i11q8iA D D

49、 D D 1ri1d2LB D D 1rdqLC22 G = w 特性曲線特性曲線2)w(dLp2rsrs D D )1 (x12)w(dLLp2rszf D Dw 增加，增加，Lrs增加，增加， Lzf減小，使得減小，使得D減小，相應(yīng)的減小，相應(yīng)的 x 也減??；而且也減?。欢襵減小影響程減小影響程度比度比w 增加影響程度大。因此，增加影響程度大。因此，w 增加，增加， 1ar46.7i D D 提高蒸發(fā)受熱面的壓力提高蒸發(fā)受熱面的壓力 水冷壁人口處裝節(jié)流圈水冷壁人口處裝節(jié)流圈 提高水冷壁入口的質(zhì)量流速提高水冷壁入口的質(zhì)量流速 w (1.3-1.5) w*重位壓差的影響對(duì)水動(dòng)力特性的影響有利

50、于水動(dòng)力特性位壓差的影響對(duì)水動(dòng)力特性的影響有利于水動(dòng)力特性趨向穩(wěn)定趨向穩(wěn)定 g + g 當(dāng)質(zhì)量流速增加時(shí)，垂直管中重位壓差的影響減少，這時(shí)當(dāng)質(zhì)量流速增加時(shí)，垂直管中重位壓差的影響減少，這時(shí)的水動(dòng)力特性趨向于水平管圈的水動(dòng)力特性的水動(dòng)力特性趨向于水平管圈的水動(dòng)力特性 ;當(dāng)質(zhì)量流速當(dāng)質(zhì)量流速小時(shí)，垂直管中重位壓差的影響大，這時(shí)的水動(dòng)力特性趨小時(shí)，垂直管中重位壓差的影響大，這時(shí)的水動(dòng)力特性趨向于自然循環(huán)管子的水動(dòng)力特性向于自然循環(huán)管子的水動(dòng)力特性 。 。動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài) ：靜態(tài)靜態(tài) ： l同一根管子，給水量隨時(shí)間作周期性波動(dòng)，蒸發(fā)量也隨同一根管子，給水量隨時(shí)間作周期性波動(dòng)，蒸發(fā)量也隨時(shí)間作周期性波動(dòng)，它們的

51、波動(dòng)相位差為時(shí)間作周期性波動(dòng)，它們的波動(dòng)相位差為180l脈動(dòng)是不衰減的脈動(dòng)是不衰減的 l對(duì)于垂直上升管屏，也有管間脈動(dòng)現(xiàn)象發(fā)生對(duì)于垂直上升管屏，也有管間脈動(dòng)現(xiàn)象發(fā)生 。且對(duì)脈動(dòng)且對(duì)脈動(dòng)更敏感，更加嚴(yán)重更敏感，更加嚴(yán)重 ，熱水段、蒸發(fā)段、過(guò)熱段都在作周熱水段、蒸發(fā)段、過(guò)熱段都在作周期性波動(dòng)，在交界處附近壁溫周期性變化，最大波動(dòng)甚期性波動(dòng)，在交界處附近壁溫周期性變化，最大波動(dòng)甚至達(dá)到至達(dá)到150 ，因而使管子產(chǎn)生疲勞破壞因而使管子產(chǎn)生疲勞破壞 。 。w 加節(jié)流圈；采用逐步擴(kuò)大的管徑（省煤加節(jié)流圈；采用逐步擴(kuò)大的管徑（省煤 器采用較小管徑）器采用較小管徑） 增加呼吸聯(lián)箱，呼吸聯(lián)箱處使壓力均衡增加呼吸

52、聯(lián)箱，呼吸聯(lián)箱處使壓力均衡合適的壓力和熱負(fù)荷合適的壓力和熱負(fù)荷 定義定義pjpiiD DD D pjpjpjpjGAqi D DppppGAqi D D熱負(fù)荷分布不均勻。鍋爐爐膛中沿寬度方向煙氣的速度熱負(fù)荷分布不均勻。鍋爐爐膛中沿寬度方向煙氣的速度場(chǎng)、溫度場(chǎng)和熱流的分布不均勻是造成水冷壁并聯(lián)管組吸場(chǎng)、溫度場(chǎng)和熱流的分布不均勻是造成水冷壁并聯(lián)管組吸熱不均勻的主要原因熱不均勻的主要原因 。和機(jī)組容量，爐內(nèi)燃燒、流動(dòng)工和機(jī)組容量，爐內(nèi)燃燒、流動(dòng)工況，燃燒器布置和運(yùn)行方式，負(fù)荷變化，煤種變化等有況，燃燒器布置和運(yùn)行方式，負(fù)荷變化，煤種變化等有關(guān)。關(guān)。l水平管圈水平管圈pppjpjGvzvz 熱負(fù)荷的影

53、響熱負(fù)荷的影響結(jié)構(gòu)的影響結(jié)構(gòu)的影響工質(zhì)在受熱面進(jìn)口處的焓值的影響工質(zhì)在受熱面進(jìn)口處的焓值的影響壓力的影響壓力的影響l垂直管圈垂直管圈2pjpjpjPpjpppjpjG)w(zHgv1vzvz 加節(jié)流圈加節(jié)流圈w 管內(nèi)工質(zhì)沿著長(zhǎng)度方向吸熱并且含汽率的增加，工質(zhì)的流管內(nèi)工質(zhì)沿著長(zhǎng)度方向吸熱并且含汽率的增加，工質(zhì)的流動(dòng)結(jié)構(gòu)也相應(yīng)發(fā)生變化。由于流動(dòng)結(jié)構(gòu)不同，傳熱特性不動(dòng)結(jié)構(gòu)也相應(yīng)發(fā)生變化。由于流動(dòng)結(jié)構(gòu)不同，傳熱特性不同，以及管內(nèi)工質(zhì)溫度的變化，則管壁溫度也隨之變化同，以及管內(nèi)工質(zhì)溫度的變化，則管壁溫度也隨之變化 。)1ln2D(qttt2wmaxgzgzwb D D )1ln4D(qttt2wmaxg

54、zgzb D D 管內(nèi)工質(zhì)流動(dòng)沸騰傳熱工況管內(nèi)工質(zhì)流動(dòng)沸騰傳熱工況 第一類傳熱第一類傳熱 。管內(nèi)。管內(nèi)2 2減減小，壁溫升高。小，壁溫升高。 )d/l ,d,p,x,(fqnnlj 第二類傳熱第二類傳熱管內(nèi)管內(nèi)2減小，壁溫升減小，壁溫升高高的傳熱的傳熱時(shí)，時(shí)， 與熱負(fù)荷有關(guān)。與熱負(fù)荷有關(guān)。時(shí)，時(shí)， 與壓力、質(zhì)量流速和管徑與壓力、質(zhì)量流速和管徑有關(guān)有關(guān)第一類傳熱第一類傳熱第二類傳熱第二類傳熱 在在超臨界壓力下傳熱惡化實(shí)驗(yàn)曲線超臨界壓力下傳熱惡化實(shí)驗(yàn)曲線p=23MPa，w = 400kg/(m2.s)1 q=698kW/m2；2 q=6580kW/m2；3 q=465kW/m2；4 q=349kW

55、/m2使用較好的材料使用較好的材料 如如SA213-T23鋼鋼 ，耐溫極限可達(dá)耐溫極限可達(dá)460 推遲傳熱惡化推遲傳熱惡化(a)(b)(c) 一、管子燒壞（爆管）一、管子燒壞（爆管）u影響安全性因素影響安全性因素l水動(dòng)力多值性水動(dòng)力多值性l停滯及倒流停滯及倒流l脈動(dòng)脈動(dòng)l熱偏差熱偏差l傳熱惡化傳熱惡化l兩相流體分配不均兩相流體分配不均l水平管汽水分層水平管汽水分層l給水品質(zhì)給水品質(zhì)l管內(nèi)工質(zhì)熱化學(xué)問(wèn)題管內(nèi)工質(zhì)熱化學(xué)問(wèn)題1.運(yùn)行操作中問(wèn)題運(yùn)行操作中問(wèn)題2. 防爆措施防爆措施二、熱膨脹問(wèn)題二、熱膨脹問(wèn)題保證保證tb 50 第九章第九章 超臨界鍋爐的啟停超臨界鍋爐的啟停一、單元制機(jī)組的啟停一、單元制

56、機(jī)組的啟停鍋爐由靜止?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)變成運(yùn)行狀態(tài)的過(guò)程稱為鍋爐由靜止?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)變成運(yùn)行狀態(tài)的過(guò)程稱為啟動(dòng)啟動(dòng)。停運(yùn)停運(yùn)是啟動(dòng)的反過(guò)程，即由帶負(fù)荷狀態(tài)轉(zhuǎn)變成靜止?fàn)顟B(tài)。是啟動(dòng)的反過(guò)程，即由帶負(fù)荷狀態(tài)轉(zhuǎn)變成靜止?fàn)顟B(tài)。鍋爐的啟動(dòng)分為：鍋爐的啟動(dòng)分為：冷態(tài)啟動(dòng)冷態(tài)啟動(dòng)溫態(tài)啟動(dòng)溫態(tài)啟動(dòng)熱態(tài)啟動(dòng)熱態(tài)啟動(dòng)極熱態(tài)啟動(dòng)。極熱態(tài)啟動(dòng)。 與與600MW超臨界機(jī)組配套的超臨界直流鍋爐，啟動(dòng)時(shí)超臨界機(jī)組配套的超臨界直流鍋爐，啟動(dòng)時(shí)間間 ：冷態(tài)啟動(dòng)冷態(tài)啟動(dòng) 56小時(shí)左右小時(shí)左右 溫態(tài)啟動(dòng)溫態(tài)啟動(dòng) 23小時(shí)小時(shí) 熱態(tài)啟動(dòng)熱態(tài)啟動(dòng) 11.5小時(shí)小時(shí) 極熱態(tài)啟動(dòng)極熱態(tài)啟動(dòng) 1小時(shí)小時(shí) 單元制機(jī)組鍋爐停運(yùn)類型：?jiǎn)卧茩C(jī)組鍋爐停運(yùn)類型：滑參數(shù)停運(yùn)

57、滑參數(shù)停運(yùn)定參數(shù)停運(yùn)定參數(shù)停運(yùn)事故停運(yùn)事故停運(yùn)鍋爐的啟停過(guò)程是一個(gè)不穩(wěn)定的變化過(guò)程，過(guò)程中鍋爐工況的鍋爐的啟停過(guò)程是一個(gè)不穩(wěn)定的變化過(guò)程，過(guò)程中鍋爐工況的變化很復(fù)雜。變化很復(fù)雜。鍋爐啟動(dòng)停運(yùn)是鍋爐機(jī)組運(yùn)行的重要階段，必須進(jìn)行嚴(yán)密監(jiān)視，鍋爐啟動(dòng)停運(yùn)是鍋爐機(jī)組運(yùn)行的重要階段，必須進(jìn)行嚴(yán)密監(jiān)視，優(yōu)化各種工況，建立最佳的啟動(dòng)停運(yùn)指標(biāo)，以保證鍋爐安全經(jīng)優(yōu)化各種工況，建立最佳的啟動(dòng)停運(yùn)指標(biāo)，以保證鍋爐安全經(jīng)濟(jì)啟停。濟(jì)啟停。 二、直流鍋爐啟動(dòng)特點(diǎn)二、直流鍋爐啟動(dòng)特點(diǎn)為保證受熱面安全工作，直流鍋爐為保證受熱面安全工作，直流鍋爐啟動(dòng)一開(kāi)始就必須啟動(dòng)一開(kāi)始就必須建立啟動(dòng)流量和啟動(dòng)壓力建立啟動(dòng)流量和啟動(dòng)壓力在啟動(dòng)過(guò)

58、程中，順次出來(lái)的工質(zhì)是水、水蒸汽，為減在啟動(dòng)過(guò)程中，順次出來(lái)的工質(zhì)是水、水蒸汽，為減少熱量損失和工質(zhì)損失，少熱量損失和工質(zhì)損失，裝設(shè)了啟動(dòng)旁路系統(tǒng)裝設(shè)了啟動(dòng)旁路系統(tǒng)直流鍋爐沒(méi)有汽包，升溫過(guò)程可以快一些，即直流鍋爐沒(méi)有汽包，升溫過(guò)程可以快一些，即直流鍋直流鍋爐啟動(dòng)快爐啟動(dòng)快 一、啟動(dòng)流量和壓力一、啟動(dòng)流量和壓力啟動(dòng)時(shí)的最低給水流量稱為啟動(dòng)時(shí)的最低給水流量稱為啟動(dòng)流量啟動(dòng)流量，它由水冷壁安，它由水冷壁安全質(zhì)量流速來(lái)決定；啟動(dòng)流量一般為（全質(zhì)量流速來(lái)決定；啟動(dòng)流量一般為（25%35%）MCR給水流量。給水流量。 鍋爐啟動(dòng)時(shí)的壓力稱為鍋爐啟動(dòng)時(shí)的壓力稱為啟動(dòng)壓力啟動(dòng)壓力。不同類型的直流鍋爐建立啟動(dòng)壓力

59、和啟動(dòng)流量的方法不同類型的直流鍋爐建立啟動(dòng)壓力和啟動(dòng)流量的方法是不同的是不同的 鍋爐類型啟動(dòng)壓力建立方法水冷壁啟動(dòng)質(zhì)量流速建立方法螺旋管圈、內(nèi)置分離器的直流鍋爐燃燒加熱水冷壁逐漸產(chǎn)汽升壓點(diǎn)火前由給水泵建立啟動(dòng)流量螺旋管圈、內(nèi)置分離器的直流鍋爐；有輔助循環(huán)泵燃燒加熱水冷壁逐漸產(chǎn)汽升壓點(diǎn)火前由給水泵和輔助循環(huán)泵共同建立啟動(dòng)流量一次上升型直流鍋爐給水泵建立壓力點(diǎn)火前由給水泵建立啟動(dòng)流量啟動(dòng)質(zhì)量流速和啟動(dòng)壓力建立方法啟動(dòng)質(zhì)量流速和啟動(dòng)壓力建立方法 二、升溫速度二、升溫速度 超臨界、大容量直流鍋爐的聯(lián)箱、汽水分離器等部件的超臨界、大容量直流鍋爐的聯(lián)箱、汽水分離器等部件的壁面較厚，故升溫速度也受到一定的限

60、制壁面較厚，故升溫速度也受到一定的限制 三、啟動(dòng)水工況三、啟動(dòng)水工況鍋水中雜質(zhì)除了來(lái)自給水，還有管道系統(tǒng)及鍋爐本體內(nèi)的鍋水中雜質(zhì)除了來(lái)自給水，還有管道系統(tǒng)及鍋爐本體內(nèi)的沉積被溶入鍋水。沉積被溶入鍋水。 每次啟動(dòng)要對(duì)管道系統(tǒng)和鍋爐本體進(jìn)行冷、熱態(tài)循環(huán)清每次啟動(dòng)要對(duì)管道系統(tǒng)和鍋爐本體進(jìn)行冷、熱態(tài)循環(huán)清洗；以保證水工況滿足安全運(yùn)行要求。洗；以保證水工況滿足安全運(yùn)行要求。四、受熱面區(qū)段變化與工質(zhì)膨脹四、受熱面區(qū)段變化與工質(zhì)膨脹 直流鍋爐啟動(dòng)過(guò)程水的加熱、蒸發(fā)及汽的過(guò)熱三個(gè)受熱面直流鍋爐啟動(dòng)過(guò)程水的加熱、蒸發(fā)及汽的過(guò)熱三個(gè)受熱面段是逐漸形成的。整個(gè)過(guò)程歷經(jīng)三個(gè)階段段是逐漸形成的。整個(gè)過(guò)程歷經(jīng)三個(gè)階段：第