超臨界鍋爐與亞臨界鍋爐的比較

超臨界鍋爐與亞臨界鍋爐的比較一、 600MW超臨界/亞臨界機組熱耗比較以16.7Mpa,538/538°C亞臨界參數(shù)為基準壓力為24.1Mpa,538/538C熱耗值下降約2.0%壓力為24.1Mpa,538/566C熱耗值下降約2.3%壓力為24.1Mpa,566/566C熱耗值下降約2.9%壓力為24.1Mpa,538/538/538C熱耗值下降約4.0%壓力為31.0Mpa,538/538C熱耗值下降約3.0%壓力為31.0Mpa,538/538/538C熱耗值下降約4.8%壓力為31.0Mpa,538/566/566C熱耗值下降約5.8%二、 超臨界鍋爐設(shè)計特點超臨界燃煤直流鍋爐，可適用于各種變壓工況運行，具有較高的鍋爐效率和可靠性。其技術(shù)特點如下：1?良好的變壓、備用和再啟動性能鍋爐下部爐膛水冷壁及灰斗采用螺旋管圈，在各種負荷下均有足夠的冷卻能力，并能有效地補償沿爐膛周界上的熱偏差，水動力特性穩(wěn)定；四只啟動分離器，壁厚均勻，溫度變化時熱應(yīng)力小，適合于滑壓運行，提高了機組的效率，延長了汽機的壽命。2?燃燒穩(wěn)定、溫度場均勻的新型切圓燃燒系統(tǒng)新型切圓燃燒燃燒方式能保證沿爐膛水平方向均勻的熱負荷分配。這種燃燒方式燃燒器布置在四面墻上，火焰噴射方向與墻垂直，燃燒器出口射流兩側(cè)具有較大的空間，補氣條件好，有利于高溫煙氣回流，爐膛充滿度高，熱流分配均勻，減少水冷壁附近煙氣流擾動的影響，著火穩(wěn)定，燃燒器效率高，爐膛出口煙溫均勻。同時氣流剛性好不易受到水冷壁的影響造成貼墻，從而有利于防止水冷壁結(jié)焦的產(chǎn)生。此種燃燒方式除保持切圓燃燒方式的所有優(yōu)點之外，與傳統(tǒng)的角式布置的燃燒器相比，具有火焰行程短，火焰兩側(cè)補氣條件好等優(yōu)點。3?高可靠性的運行性能哈鍋擁有豐富的變壓運行直流鍋爐設(shè)計、制造經(jīng)驗，已經(jīng)有五十多臺哈鍋制造生產(chǎn)的超臨界鍋爐在運行，同時在燃燒理論研究和實際應(yīng)用上進行了大量工作，并對已投運的機組積累了大量的調(diào)試和研究數(shù)據(jù)。本工程的爐型結(jié)合多臺具有良好運行業(yè)績鍋爐的成熟設(shè)計和制造經(jīng)驗，機組的可用率和可靠性高，能滿足用戶的各種技術(shù)要求。4?過熱器、再熱器受熱面材料選取留有大的裕度為了降低超臨界鍋爐因過熱器和再熱器出口汽溫的提高所導(dǎo)致的高溫段管子煙氣側(cè)高溫腐蝕和管內(nèi)高溫氧化，采用大量的高檔次奧氏體鋼管。三、超臨界鍋爐總體設(shè)計1?超臨界鍋爐的總體設(shè)計，與亞臨界汽包爐相比，主要區(qū)別在于爐膛水冷壁系統(tǒng)和鍋爐啟動系統(tǒng)。當然，超臨界鍋爐汽壓汽溫比較高，因此在蒸發(fā)吸熱與過熱吸熱的比例方面也有所不同，理論上需要更多的過熱器、再熱器受熱面，因此在水冷壁上部（上輻射），作為輻射過熱器；2.超臨界鍋爐的爐膛設(shè)計，與亞臨界汽包爐沒有什么區(qū)別，主要取決于燃料特性和燃燒方法。鍋爐總體的熱平衡計算和效率計算也沒有什么區(qū)別。四、超臨界鍋爐汽水系統(tǒng)設(shè)計1?水冷壁系統(tǒng)從水冷壁中的質(zhì)量流速可以看出：汽包爐的重量流速較低，例如自然循環(huán)MCR工況時約1100?1200kg/m2?s，控制循環(huán)鍋爐MCR時約950?1050kg/m2.s，超臨界直流鍋爐MCR達2808kg/m2.s（石洞口600MW機組），對于CC+鍋爐在各種負荷下水冷壁都有循環(huán)泵打循環(huán)，質(zhì)量流速都能保證，所以水冷壁很安全。而自然循環(huán)的質(zhì)量流速依靠自然循環(huán)壓頭而生成，因此低負荷時質(zhì)量流速很低，變負荷時，質(zhì)量流速也隨之升高。超臨界直流爐水冷壁內(nèi)的質(zhì)量流速幾乎與鍋爐負荷成正比（循環(huán)倍率為1）,但為保證啟動時最低流量一般有一最小質(zhì)量流速，保證起動及低負荷時水冷壁安全運行。例如600MW，最低質(zhì)量流速ps=850kg/m2.s。2?過熱器、再熱器系統(tǒng)過熱器系統(tǒng)超臨界鍋爐壓力、溫度提高后，會使管壁厚度增加，這使鍋爐受壓件重量增加，并使金屬蓄熱過大不利于快速啟停和調(diào)峰。另一方面，超臨界鍋爐蒸汽比容大大低于亞臨界蒸汽，這樣便可采用較小口徑管子，達到降低壁厚,減少重量的目的。從傳熱學(xué)和應(yīng)力分析角度來看，也不希望采用壁厚較大的管子作受熱面，特別是在熱負荷較高或溫度變化較頻繁的區(qū)域。因此，超臨界鍋爐一般都采用較小口徑的管子。再熱器系統(tǒng)與常規(guī)亞臨界鍋爐設(shè)計相同。五、超臨界鍋爐的爐膛和燃燒器布置超臨界鍋爐的爐膛設(shè)計與亞臨界鍋爐一樣，都是取決于燃料特性和燃燒方式。但是由于直流爐具有無固定的汽水分界點這一特性，爐膛的設(shè)計（容積或高度）可以比汽包爐更為自由，例如對于低灰融點的煤，爐膛需要大一些，直流爐就沒有什么限制，而汽包爐則擔心過多的蒸發(fā)受熱面會影響出口汽溫偏低，因而要采取減少省煤器或設(shè)置壁式過熱器、壁式再熱器等措施來平衡輻射和對流吸熱之比，這樣會使設(shè)計復(fù)雜，受熱面增加，有時還會影響鍋爐效率（當省煤器太少時，有可能使排煙溫度升高，鍋爐效率下降）。雖然直流爐對爐膛的設(shè)計比較自由，但另一方面，則要求對爐膛的熱力計算更為準確，這是因為爐膛吸熱量（或爐膛出口煙溫）的大小，不但與出口汽溫有關(guān)，還與水冷壁的溫度工況直接有關(guān)，例如水冷壁的出口介質(zhì)溫度，混合聯(lián)箱處的溫度，以及各種工況下的水冷壁壁溫都與爐膛吸熱量的準確性有關(guān)。當爐膛出口煙溫存在較大偏差時，往往會使水冷壁的安全運行帶來困難，有時還要調(diào)整對流一輻射受熱面的吸熱比例。通常，在省煤器或過熱器（例如高溫過熱器）受熱面布置時，留有增減受熱面的余地，如果爐膛吸熱量太多，就減少省煤器、過熱器吸熱量太少，就增加省煤器和過熱器。燃燒器的布置也同樣是根據(jù)燃料特性和燃燒方式而定的。但是對于超臨界直流鍋爐，總體上希望燃燒器的布置要拉開一些，適當減小燃燒器區(qū)域壁面熱負荷，并進一步防止過大的熱負荷分布偏差，從而減小水冷壁的熱偏差。在燃燒器具體設(shè)計時，還要與水冷壁設(shè)計配合，使水冷壁設(shè)計更為合理。六、鍋爐啟動系統(tǒng)設(shè)計直流鍋爐在啟動時，需要投入啟動系統(tǒng)，以便將汽水分離，保證過熱器入口只通入飽和蒸汽。直流鍋爐啟動系統(tǒng)分內(nèi)置式系統(tǒng)和外置式系統(tǒng)二大類型，目前大多采用內(nèi)置式啟動系統(tǒng)。在內(nèi)置式系統(tǒng)中，啟動分離器的位置，通常設(shè)置在水冷壁的出口，從汽水流程來講，類似于汽包爐汽包的位置。分離器的出口參數(shù)在鍋爐總體設(shè)計時需要加以明確，在鍋爐運行時，利用該點汽溫作為中間點溫度來調(diào)節(jié)煤水比，使鍋爐出口汽溫穩(wěn)定。在鍋爐最低直流運行負荷時，分離器出口參數(shù)在微過熱60?100KJ/kg左右，而在超臨界滿負荷工況,該點溫度在420至430°C左右（對于25MPa的超臨界機組）。七、超臨界鍋爐材料選擇序號名稱管子規(guī)格材料1省煤器管組（低過側(cè)）①44.5x7.0SA-210C2省煤器管組（低再側(cè)）①44.5x7.0SA-210C3省煤器懸吊管①51x13.515CrMoG4螺旋水冷壁管①38x7.315CrMoG5垂直水冷壁管①31.8x6.215CrMoG6后水冷壁吊掛管①63.5x14.15CrMoG

序號名稱管子規(guī)格材料7折焰角管①44.5x715CrMoG8水平煙道底部管①44.5x715CrMoG9水平煙道側(cè)墻管①44.5x715CrMoG10水平煙道對流管束①44.5x715CrMoG11爐膛和水平煙道頂棚管①63.5x1015CrMoG12尾部煙道頂棚管①44.5x715CrMoG13尾部煙道后墻管①44.5x715CrMoG14尾部煙道前墻排管①57x915CrMoG15尾部煙道前墻管①57x915CrMoG16尾部煙道側(cè)墻管①63.5x1015CrMoG17尾部煙道中間隔墻排管①63.5x1315CrMoG18尾部煙道中間隔墻管①63.5x1315CrMoG19水平低溫過熱器①51x912Cr1MoVG20立式低溫過熱器①51x9.512Cr1MoVG

序號名稱管子規(guī)格材料21屏式過熱器中間管段/出口管段外15根管①38x7.5SA-213TP347H22屏式過熱器入口管段①38x6.5SA-213T9123屏式過熱器中間管段/出口管段外13根管①38x7.5SA-213T9124屏式過熱器入口間隔管①38x5.6SA-213T9125末級過熱器入口管段①44.5x8.5SA-213T9126屏式過熱器出口間隔管①38x6.6SA-213TP347H27末級過熱器出口管段①44.5x8.5SA-213TP347H28低溫再熱器入口管組①63.5x4.5SA-210C29低溫再熱器中間管組①63.5x4.5SA-210C30低溫再熱器出口垂直管組①57x4.515CrMoG31低溫再熱器出口管組①57x4.515CrMoG

序號名稱管子規(guī)格材料32高溫再熱器入口管段①57x4.512Cr1MoVG33高溫再熱器中間管段①51x4.5SA-213T9134高溫再熱器出口管段（后4根）①51x4.5SA-213TP347H35高溫再熱器出口管段（前6根）①51x4.5SA-213TP347H36分離器出口管①324x55SA-335P1237分離器出口管至頂棚入口集箱連接管①219x35SA-335P1238至中間隔墻入口集箱連接管①219x35SA-335P1239一過至屏過連接管①559x85SA-335P1240屏過入口集箱連接管①168x30SA-335P1241屏過出口集箱連接管①168x30SA-335P91

序號名稱管子規(guī)格材料42屏過出口連接管①559x80SA-335P9143末過入口集箱連接管①168x25SA-335P9144末過出口集箱連接管①219x40SA-335P9145高再出口集箱連接管①219x18SA-335P9146至過渡集箱連接管①273x50SA-106C47至下降管的連接管①406x55SA-106C48省煤器出口導(dǎo)管①559x75SA-106C49省煤器出口導(dǎo)管①406x55SA-106C50循環(huán)泵過冷管①114x20SA-106C51至水冷壁入口集箱連接管①114x20SA-106C52至水平煙道側(cè)墻入口集箱連接管①168x30SA-335P1253折焰角及水平煙道的連接管①114x22SA-335P1254水冷壁出口集箱引出管①168x35SA-335P12

序號名稱管子規(guī)格材料55至折焰角的下降管匯集管①559x85SA-335P1256至折焰角入口集箱連接管①114x22SA-335P1257水平煙道側(cè)墻出口集箱引出管①168x30SA-335P1258對流管束出口集箱引出管①168x30SA-335P1259分離器出水管①324x50SA-335P1260貯水箱溢流管（總）①324x50SA-335P1261循環(huán)泵最小流量管①168x30SA-335P1262循環(huán)泵吸入管①457x50WB36八、超臨界鍋爐對水質(zhì)要求1、鍋爐給水質(zhì)量標準a、給水溶解氧含量、聯(lián)氨濃度和pH值標準處理方式pH值（25°C）us/cm溶解氧聯(lián)氨

有銅系統(tǒng)無銅系統(tǒng)ug/lug/l揮發(fā)處理8.8?9.39.0?9.6W710?50加氧處理a8.5?9.08.0?9.030?150—a:根據(jù)實際運行結(jié)果不定期抽查b、鍋爐給水質(zhì)量標準項目電導(dǎo)率（25°C）us/cm二氧化硅ug/l鐵ug/l銅ug/l鈉ug/lTOCaug/l氯離子aug/l揮發(fā)處理加氧處理標準值<0.2<0.15<15<10<3<5<200<5期望值V0.15<0.1<10<5<1<2—<2a:根據(jù)實際運行結(jié)果不定期抽查2、凝結(jié)水質(zhì)量標準揮發(fā)處理時，凝結(jié)水處理裝置前凝結(jié)水溶解氧濃度應(yīng)小于30ug/l。項目電導(dǎo)率（25C）us/cm二氧化硅ug/l鐵ug/l銅ug/l鈉ug/l氯離子aug/l揮發(fā)處理加氧處理

標準值V0.15V0.12<10<5<2<3<3期望值V0.10V0.10W5<3<1<1<1a:根據(jù)實際運行結(jié)果不定期抽查3、蒸汽質(zhì)量標準項目電導(dǎo)率（25°C）us/cm二氧化硅□g/l鐵□g/l銅□g/l鈉□g/l標準值V0.20<15<10<3<5期望值V0.15<10<5<1<24、補給水質(zhì)量標準項目電導(dǎo)率（25C）us/cm二氧化硅□g/l標準值V0.20<20期望值V0.15<10九、超臨界鍋爐對自控要求超臨界鍋爐與亞臨界汽包鍋爐在自動控制方面有所不同，其實質(zhì)是直流鍋爐與汽包鍋爐之間的差別。1、 汽包鍋爐：給水量、燃料量、汽溫控制等相對獨立,給水f水位；燃料f產(chǎn)汽量、汽壓；噴水f汽溫2、 直流鍋爐中，由于沒有汽包，蒸發(fā)與過熱受熱面之間沒有固定的分界線，當給水量或燃料量變化時都會引起蒸發(fā)量、汽溫和汽壓的同步變化，相互有牽制，關(guān)系密切；隨著超臨界機組蒸汽壓力的升高，直流鍋爐中間點汽溫（通常取啟動分離器出口汽溫）和過熱器出口汽溫控制點的溫度變動慣性增加（亦即比熱增加），時間常數(shù)和延遲時間相應(yīng)增大，在燃料或給水量擾動時，超臨界鍋爐的蒸汽溫度變化具有更大慣性。在超臨界機組起動和低負荷運行期間，必須投入啟動旁路系統(tǒng)，因此也增加