亚临界与超临界锅炉讲稿.ppt

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1、亚临界与超临界参数锅炉亚临界与超临界参数锅炉上海电力学院能环学院上海电力学院能环学院上海电力学院能环学院上海电力学院能环学院 孙坚荣孙坚荣孙坚荣孙坚荣n n第一节第一节 发展高参数发电机组的背景发展高参数发电机组的背景n n 近二十年来在中国电力工业的装机容量中，火电机组近二十年来在中国电力工业的装机容量中，火电机组装机容量一直保持在装机容量一直保持在7575左右。火电机组的发电量占左右。火电机组的发电量占总 发 电 量 的总 发 电 量 的8080 以 上，其 中 燃 煤 电 站 占 总 发 电 量 以 上，其 中 燃 煤 电 站 占 总 发 电 量的的7676。目前，我国发电消耗的煤炭约占

2、煤炭总产量的。目前，我国发电消耗的煤炭约占煤炭总产量的4040以上，且这一比例还会逐年上升。我国电力工业总体以上，且这一比例还会逐年上升。我国电力工业总体发展水平与国外先进水平相比有较大差距，能耗高和环境发展水平与国外先进水平相比有较大差距，能耗高和环境污染严重是目前我国火电厂中存在的两大突出问题，并成污染严重是目前我国火电厂中存在的两大突出问题，并成为制约我国电力工业乃至整个国民经济发展的重要因素。为制约我国电力工业乃至整个国民经济发展的重要因素。因此，在增产煤炭的同时，必须更加重视节约发电用因此，在增产煤炭的同时，必须更加重视节约发电用煤工作，提高机组的热效率以实现节能降耗，同时尽量降煤工

3、作，提高机组的热效率以实现节能降耗，同时尽量降低污染物的排放。低污染物的排放。为节约能源和减轻环境污染，国内外正在开发多种洁为节约能源和减轻环境污染，国内外正在开发多种洁净煤发电技术，所谓净煤发电技术，所谓“洁净煤发电技术洁净煤发电技术”就是指就是指“洁净煤洁净煤技术技术”中与发电相关的技术项目。它的重点是为了提高发中与发电相关的技术项目。它的重点是为了提高发电机组的效率和控制因燃煤而引起的污染物的排放。目前电机组的效率和控制因燃煤而引起的污染物的排放。目前“洁净煤发电技术洁净煤发电技术”主要有以下几种：主要有以下几种：*超临界燃煤电站加脱硫脱硝装置（超临界燃煤电站加脱硫脱硝装置（超临界燃煤电

4、站加脱硫脱硝装置（超临界燃煤电站加脱硫脱硝装置（SC+FGD+De-NOxSC+FGD+De-NOxSC+FGD+De-NOxSC+FGD+De-NOx）*循环流化床锅炉燃烧技术（循环流化床锅炉燃烧技术（循环流化床锅炉燃烧技术（循环流化床锅炉燃烧技术（CFBCCFBCCFBCCFBC）*增压流化床燃气增压流化床燃气增压流化床燃气增压流化床燃气-蒸汽联合循环发电（蒸汽联合循环发电（蒸汽联合循环发电（蒸汽联合循环发电（PFBCPFBCPFBCPFBCCCCCCCCC）*整体煤气化燃气整体煤气化燃气整体煤气化燃气整体煤气化燃气-蒸汽联合循环发电（蒸汽联合循环发电（蒸汽联合循环发电（蒸汽联合循环发电（

5、IGCCIGCCIGCCIGCC）n n n n尽管在同等蒸汽参数情况下，联合循环的效率比蒸汽循环的效率高10左右，但是，由于我国的PFBC和IGCC尚处于试验或示范阶段，在技术上还存在许多不完善之处，而超临界技术已十分成熟，且积累了良好的运行经验，国外已有一套完整而成熟的设计和制造技术。因此，技术成熟的大容量亚临界、超临界和超超临界机组将是我国清洁煤发电技术的主要发展方向，也是解决电力短缺、能源利用率低和环境污染严重等问题的比较现实和有效的途径。其基本设计思想是：提高机组的发电效率，减少燃料的消耗，降低发电成本并减少有害物质的排放。n n超临界发电技术则是在技术已很成熟的传统燃煤发电机超临界

6、发电技术则是在技术已很成熟的传统燃煤发电机组技术基础上进一步改善，采用更高的蒸汽初参数和先组技术基础上进一步改善，采用更高的蒸汽初参数和先进的烟气脱硫脱硝技术。进的烟气脱硫脱硝技术。n n国外在发展先进的大型超临界火电机组方面已国外在发展先进的大型超临界火电机组方面已经取得了很大进展，技术日益成熟，并被广泛应用经取得了很大进展，技术日益成熟，并被广泛应用，取得了显著的节能和环保效益。，取得了显著的节能和环保效益。为迅速扭转我国火电机组煤耗长期居高不下的为迅速扭转我国火电机组煤耗长期居高不下的局面，缩小我国火电技术与国外先进水平的差距，局面，缩小我国火电技术与国外先进水平的差距，发展国产大容量的

7、超临界火电机组是十分必要的，发展国产大容量的超临界火电机组是十分必要的，以达到煤电机组以达到煤电机组“高效、节能、环保高效、节能、环保”的目标。的目标。n n蒸汽动力装置循环理论分析表明，提高循环蒸汽的蒸汽动力装置循环理论分析表明，提高循环蒸汽的蒸汽动力装置循环理论分析表明，提高循环蒸汽的蒸汽动力装置循环理论分析表明，提高循环蒸汽的初参数和降低循环的终参数都可以提高循环的热效率。初参数和降低循环的终参数都可以提高循环的热效率。初参数和降低循环的终参数都可以提高循环的热效率。初参数和降低循环的终参数都可以提高循环的热效率。除此之外，采用再热循环和回热循环也可以提高循环的除此之外，采用再热循环和回

8、热循环也可以提高循环的除此之外，采用再热循环和回热循环也可以提高循环的除此之外，采用再热循环和回热循环也可以提高循环的热效率。热效率。热效率。热效率。n n 事实证明，提高蒸汽参数并与发展大容量机组相结事实证明，提高蒸汽参数并与发展大容量机组相结事实证明，提高蒸汽参数并与发展大容量机组相结事实证明，提高蒸汽参数并与发展大容量机组相结合是提高常规火电厂效率及降低单位容量造价最有效的合是提高常规火电厂效率及降低单位容量造价最有效的合是提高常规火电厂效率及降低单位容量造价最有效的合是提高常规火电厂效率及降低单位容量造价最有效的途径。与同容量亚临界火电机组的热效率相比，在理论途径。与同容量亚临界火电机

9、组的热效率相比，在理论途径。与同容量亚临界火电机组的热效率相比，在理论途径。与同容量亚临界火电机组的热效率相比，在理论上采用超临界参数可提高效率上采用超临界参数可提高效率上采用超临界参数可提高效率上采用超临界参数可提高效率2 22.52.5，采用超超临，采用超超临，采用超超临，采用超超临界参数可提高界参数可提高界参数可提高界参数可提高4 45 5。目前，世界上先进的超超临界。目前，世界上先进的超超临界。目前，世界上先进的超超临界。目前，世界上先进的超超临界机组效率已达到机组效率已达到机组效率已达到机组效率已达到47474949。而超超临界高温机组效率。而超超临界高温机组效率。而超超临界高温机组

10、效率。而超超临界高温机组效率可达到可达到可达到可达到52525555。不同蒸汽参数机组经济性比较不同蒸汽参数机组经济性比较(锅炉出口参数锅炉出口参数)机组类型机组类型蒸汽压力蒸汽压力M PaM Pa蒸汽温度蒸汽温度电厂效率电厂效率%供电煤耗供电煤耗g/kWhg/kWh亚临界机组亚临界机组17.017.0540/540540/5403838324324超临界机组超临界机组25.525.5567/567567/5674141300300高温超临界高温超临界25.025.0600/600600/6004444278278超超临界机组超超临界机组30.030.0600/600/600600/600/6

11、004848256256高温超超临界高温超超临界30.030.07007005757215215国外部分超临界机组经济性举例国外部分超临界机组经济性举例电厂 项目蒸汽参数机组效率,%投运年份丹麦 Vesk 电厂 407 MW25.1 MPa,560/56045.31992法国 STAUDINGE 厂 550 MW25 MPa,540/56042.51992德国 ROSTOCK 电厂 559 MW25 MPa,540/56042.51994韩国 500 MW24 MPa,538/53841日本松蒲电厂 1000 MW25.2 MPa,598/596441997丹麦 Nordjylland 电厂

12、410 MW28.5 MPa,580/580/580471998西门子设计 400-1000 MW27.5 MPa,589/600451999欧洲 Future 33.5 MPa,610/630502005欧洲 Future 40.0 MPa,700/72052-552015 工程热力学将水的临界状态点的参数定义为：压力为22.115MPa,374.15C。当水的状态参数达到临界点时，在饱和水和饱和蒸汽之间不再有汽、水共存的二相区存在。与较低参数的状态不同，这时水的传热和流动特性等也会存在显著的变化。当水蒸气参数值大于上述临界状态点的压力和温度值时，则称其为超临界参数。超临界定义：超超临界定义

13、：日本的定义为压力大于24.2MPa,或温度达到593；丹麦定义为压力大于27.5MPa；西门子公司的观点是应从材料的等级来区分超临界和超超临界机组等等。我国电力百科全书则将超超临界定义为：蒸汽参数高于27MPa。常规超临界机组常规超临界机组（conventional supercritical）超超临界机组超超临界机组（ultra supercritical）主汽压力主汽压力:24Mpa左右左右,主汽和再热汽温度主汽和再热汽温度:540-560效率比亚临界机组高效率比亚临界机组高2%左右左右煤耗煤耗290300g/千瓦时千瓦时主汽压力主汽压力:25-35Mpa及以上，及以上，主汽和再热汽温度

14、主汽和再热汽温度:580-600及以上，及以上，效率比常规超临界机组高效率比常规超临界机组高4%左右左右超超临界机组热效率可以达到超超临界机组热效率可以达到45%以上，煤耗低到以上，煤耗低到270g/千瓦时千瓦时 n n第二节第二节 国内外超临界机组的发展现状与趋势国内外超临界机组的发展现状与趋势n n一一一一.国外超临界机组的发展国外超临界机组的发展国外超临界机组的发展国外超临界机组的发展n n早在早在2020世纪世纪6060年代初，美国、俄罗斯和日本就开始发展年代初，美国、俄罗斯和日本就开始发展超临界大型机组。超临界压力机组早期发展的蒸汽参数定超临界大型机组。超临界压力机组早期发展的蒸汽参

15、数定在压力在压力25MPa25MPa，蒸汽温度，蒸汽温度(汽温汽温)560)560左右。随着蒸汽压左右。随着蒸汽压力力(汽压汽压)温度的提高，主要耐热材料提高了级别，系统辅温度的提高，主要耐热材料提高了级别，系统辅机阀门全部更新。受当时工业制造水平的影响，直流锅炉机阀门全部更新。受当时工业制造水平的影响，直流锅炉的采用及其系统的复杂化，早期生产的超临界压力机组故的采用及其系统的复杂化，早期生产的超临界压力机组故障率很高，使其发展速度放慢。障率很高，使其发展速度放慢。n n2020世纪世纪8080年代以后，随着金属材料的进展，辅机及系年代以后，随着金属材料的进展，辅机及系统方面的成熟，超临界技术

16、得以迅速发展。据不完全统统方面的成熟，超临界技术得以迅速发展。据不完全统计，目前，美国有计，目前，美国有169169台超临界机组，俄罗斯台超临界机组，俄罗斯224224台，日台，日本本9494台，德国台，德国1010余台，意大利余台，意大利1313台，南非、澳大利亚均台，南非、澳大利亚均有超临界机组。有超临界机组。目前目前单机最大容量已达单机最大容量已达1300MW1300MW。经过经过4040多年的不断多年的不断完善和发展，超临界机组已进入成熟和实用阶段，超超临完善和发展，超临界机组已进入成熟和实用阶段，超超临界参数的机组也已经成功地投人商业运行。界参数的机组也已经成功地投人商业运行。举美国

17、为例，举美国为例，6060年代中期，新建机组容量中有一半以年代中期，新建机组容量中有一半以上是超临界机组。上是超临界机组。19671967年到年到19761976年的年的1010年期间，共投运年期间，共投运l18l18台超临界机组，其中最大单机容量为台超临界机组，其中最大单机容量为1300MW1300MW。从。从7070年代开始，超临界机组订货减少。年代开始，超临界机组订货减少。1980198019891989年期间仅年期间仅有有7 7台超临界机组投运。其主要原因在于：单机容量增大台超临界机组投运。其主要原因在于：单机容量增大过快，蒸汽参数选择过高，超越了当时的金属材料技术水过快，蒸汽参数选择

18、过高，超越了当时的金属材料技术水平，并采用热负荷偏高的大型正压锅炉，导致早期的超临平，并采用热负荷偏高的大型正压锅炉，导致早期的超临界锅炉事故偏多，可用率低及维修费用高；由于美国煤价界锅炉事故偏多，可用率低及维修费用高；由于美国煤价较低，机组运行经济性不显著；适宜带基本负荷的大量核较低，机组运行经济性不显著；适宜带基本负荷的大量核电机组迅速投产，而当时的超临界机组调峰能力较差，不电机组迅速投产，而当时的超临界机组调峰能力较差，不能适应调峰需要。能适应调峰需要。为了提高机组可用率，后来发展的超临界机组多采用为了提高机组可用率，后来发展的超临界机组多采用24.1MPa24.1MPa53853853

19、8538(个别采用个别采用541541543543)，二次再热时用二次再热时用552552566566，并不断完善。这种蒸汽，并不断完善。这种蒸汽参数保持了参数保持了2020余年。余年。到上世纪到上世纪8080年代，针对燃料价格上涨，环境保护要求年代，针对燃料价格上涨，环境保护要求日益严格的现状，美国电力研究所日益严格的现状，美国电力研究所(EPRI)(EPRI)在总结了前期超在总结了前期超临界机组运行经验和教训后，根据当时的技术水平，对超临界机组运行经验和教训后，根据当时的技术水平，对超临界机组蒸汽参数和容量等进行了可行性优化研究，认为临界机组蒸汽参数和容量等进行了可行性优化研究，认为在技术

20、方面不需要作突破的条件下，机组采用在技术方面不需要作突破的条件下，机组采用31MPa31MPa566566593593566566593593蒸汽参数、二次再热、蒸汽参数、二次再热、容量容量700700800MW800MW为最佳；并重新开发了蒸汽参数为为最佳；并重新开发了蒸汽参数为31MPa31MPa593593593593593593的二次再热超超临界机的二次再热超超临界机组。组。但是，由于当时美国电力工业大力发展高效的燃气蒸但是，由于当时美国电力工业大力发展高效的燃气蒸汽联合循环机组，上述研究成果未能得到实施。但这些研汽联合循环机组，上述研究成果未能得到实施。但这些研究成果却在亚洲和欧洲某

21、些国家得到了应用。究成果却在亚洲和欧洲某些国家得到了应用。n n 到到19921992年，美国在役的年，美国在役的107107台台800MW800MW及以上火电机组及以上火电机组均为超临界机组，最大单机容量为均为超临界机组，最大单机容量为1300MW1300MW。19991999年，美国能源部提出了发展先进发电技术的年，美国能源部提出了发展先进发电技术的Vision21Vision21计划。其中，对于超超临界技术，主要是开发计划。其中，对于超超临界技术，主要是开发35MPa35MPa760760 760760760760的超超临界火电机组的超超临界火电机组（两次中间再热），使其热效率高于（两次

22、中间再热），使其热效率高于5555，污染物排放比，污染物排放比亚临界机组减少亚临界机组减少3030。n n国际上通常把主蒸汽压力在国际上通常把主蒸汽压力在28MPa28MPa以上和主蒸汽、再热以上和主蒸汽、再热蒸汽温度在蒸汽温度在580580及其以上的机组定义为高效超临界及其以上的机组定义为高效超临界(high(highefficiencysupercritical)efficiencysupercritical)机组或先进超临界机组或先进超临界(advanced(advancedsupercritical)supercritical)机组。机组。之所以这样定义是因为这个参数是锅炉、汽轮机只需

23、之所以这样定义是因为这个参数是锅炉、汽轮机只需使用现代超临界机组用钢的上限。超过这个参数，高温高使用现代超临界机组用钢的上限。超过这个参数，高温高压部件就必须采用改进或新开发的耐热钢种。压部件就必须采用改进或新开发的耐热钢种。n n国外超临界和超超临界技术发展并不是按部就班向上发国外超临界和超超临界技术发展并不是按部就班向上发展的，超临界和超超临界机组的开发几乎不分先后。但根展的，超临界和超超临界机组的开发几乎不分先后。但根据蒸汽压力和温度以及机组容量的不同，国外超临界技术据蒸汽压力和温度以及机组容量的不同，国外超临界技术的发展分为的发展分为3 3个层次，即：个层次，即：n n(1)(1)压力

24、仍在压力仍在25MPa25MPa左右，仅采用高温度参数，温度参左右，仅采用高温度参数，温度参数有数有566566 593593及以上。高温、高强度材料的研制成及以上。高温、高强度材料的研制成功使近期一系列投入商业运行的超临界机组的温度参数不功使近期一系列投入商业运行的超临界机组的温度参数不断提高，欧洲及日本新定购的机组温度均在断提高，欧洲及日本新定购的机组温度均在580580600600 。n nn n(2)(2)采用高温的同时，压力也提高到采用高温的同时，压力也提高到27MPa27MPa以上，如按以上，如按压力压力5MPa5MPa为一档，目前正在应用和研制的超超临界压力为一档，目前正在应用和

25、研制的超超临界压力有有27.6MPa27.6MPa、31MPa31MPa、34.5MPa34.5MPa三档。压力参数不仅涉及三档。压力参数不仅涉及受压件的材料与强度结构设计，而且由于汽轮机排汽湿度受压件的材料与强度结构设计，而且由于汽轮机排汽湿度的原因，在提高压力的同时，如仍采用一次再热，则必须的原因，在提高压力的同时，如仍采用一次再热，则必须采用更高的再热温度采用更高的再热温度(如如600600以上以上)或二次再热。采用或二次再热。采用2 2次次再热可使机组的热效率提高再热可使机组的热效率提高1 1一一2 2，但也造成了调温方，但也造成了调温方式和受热面布置上的复杂性，成本明显提高。因此，超

26、临式和受热面布置上的复杂性，成本明显提高。因此，超临界机组的再热方式除早期投运的及丹麦的少数机组外，无界机组的再热方式除早期投运的及丹麦的少数机组外，无论是日本还是欧洲都趋向于采用一次再热，以降低成本。论是日本还是欧洲都趋向于采用一次再热，以降低成本。n n(3)(3)开发高压高温参数的开发高压高温参数的1000MW1000MW等级超超临界机组。等级超超临界机组。n n主要由于汽轮机方面的原因，近期世界上主要由于汽轮机方面的原因，近期世界上1000MW1000MW机组机组只有压力低于只有压力低于27MPa27MPa的一次再热机组，尚没有压力高于的一次再热机组，尚没有压力高于27MPa27MPa

27、、超高温的、超高温的1000MW1000MW机组投运。在已投运的超临界机组投运。在已投运的超临界机组中，除少数机组为机组中，除少数机组为400400500MW500MW等级外，其余都在等级外，其余都在7007001000MW1000MW之间。之间。n n2020世纪世纪9090年代开始，超超临界技术在美国、日本和欧洲年代开始，超超临界技术在美国、日本和欧洲得到迅速发展，并已批量投运，取得了良好的运行业绩，得到迅速发展，并已批量投运，取得了良好的运行业绩，表现出良好的可靠性、经济性和灵活性。这表明超超临界表现出良好的可靠性、经济性和灵活性。这表明超超临界技术已代表了当代火力发电技术的国际先进水平

28、和发展潮技术已代表了当代火力发电技术的国际先进水平和发展潮流。流。n n 二二二二 .国内超临界机组发展情况国内超临界机组发展情况国内超临界机组发展情况国内超临界机组发展情况 n n前几年国内引进的多台前几年国内引进的多台300300、500500、600600、900MW900MW等多台超临界等多台超临界火电机组均成功投运，取得了一些重要的调试和运行经验。近几年火电机组均成功投运，取得了一些重要的调试和运行经验。近几年来国内三大动力集团在电站设备设计和制造方面的技术、经验、能来国内三大动力集团在电站设备设计和制造方面的技术、经验、能力和技术装备水平等都有了很大的进步和发展。所有这些，都为加力

29、和技术装备水平等都有了很大的进步和发展。所有这些，都为加速我国大型超临界火电机组的研制步伐和实现批量生产，提供了必速我国大型超临界火电机组的研制步伐和实现批量生产，提供了必要的条件和基础。要的条件和基础。世界各国超临界机组的起步容量各有不同，如俄罗斯定为世界各国超临界机组的起步容量各有不同，如俄罗斯定为300300MWMW，日本定为，日本定为450MW450MW。目前。目前600MW600MW级机组在技术上也属于成熟级机组在技术上也属于成熟产品，考虑到国内原有产品，考虑到国内原有5 5个大电网对单机容量个大电网对单机容量600MW600MW的需求和国内的需求和国内已有亚临界已有亚临界600MW

30、600MW火电机组产品的实际情况火电机组产品的实际情况(有些配套可以通用有些配套可以通用)，n n我国发展超临界火电机组的起步容量定为我国发展超临界火电机组的起步容量定为600MW600MW。从技术性、。从技术性、经济性以及机组配用材料方面考虑，参数初步定为压力经济性以及机组配用材料方面考虑，参数初步定为压力242426MPa26MPa、温度、温度538538566566、一次再热。、一次再热。拿上海举例，上世纪拿上海举例，上世纪9090年代初石洞口二厂就引年代初石洞口二厂就引进了两台600MW超临界机组，而后外高桥电厂在2000年代初投产了两台900MW超临界机组，目前两台1000MW超临界

31、机组也投入运行。n n近三年来，华能玉环电厂1、2号、华电邹县电厂7、8号共四台国产超超临界百万千瓦燃煤机组相继投运，1.外高桥第三电厂21000MW上锅（SBWC）-阿尔斯通公司（API，USA）2.华能玉环电厂21000MW哈锅（HBC）-三菱公司（MHI，JAPAN）3.华电国际邹县发电厂四期21000MW东锅（DBC）-巴布科克-日立公司（BHK，JAPAN）目前已投产的国内百万等级典型超超临界压力锅炉：目前已投产的国内百万等级典型超超临界压力锅炉：玉环电厂玉环电厂1000MW机组机组锅炉总剖面图锅炉总剖面图最大连续蒸发量B-MCR 2950 t/h额定蒸汽压力（过热器出口）26.25

32、 MPa(a)额定蒸汽温度 605 再热蒸汽蒸汽流量（B-MCR/BRL）2457/2279 t/h再热器进口/出口蒸汽压力（B-MCR）5.27/5.07 MPa(a)再热器进口/出口蒸汽温度（B-MCR）359/603 给水温度（B-MCR）298 双炉膛直流燃烧器双切圆燃烧方式双炉膛直流燃烧器双切圆燃烧方式 邹县电厂邹县电厂1000MW机组机组锅炉总剖面图锅炉总剖面图旋旋旋旋流燃烧器流燃烧器流燃烧器流燃烧器前后墙对冲前后墙对冲前后墙对冲前后墙对冲燃烧方式燃烧方式燃烧方式燃烧方式外高桥三期1000 MW锅炉剖面图纵切面主蒸汽主蒸汽820.8820.8kg/s(2,955 t/h)kg/s(

33、2,955 t/h)29.729.7MPa(MPa(设计压力设计压力)6056050 0C C再热蒸汽再热蒸汽678.6678.6kg/s(2,443 t/h)kg/s(2,443 t/h)7.07.0 MPa(MPa(设计压力设计压力)6036030 0C C给水给水 297297 0 0C C煤种煤种 烟煤烟煤直流燃烧器切向燃烧方式直流燃烧器切向燃烧方式直流燃烧器切向燃烧方式直流燃烧器切向燃烧方式 目前我国正在规划和在建的目前我国正在规划和在建的目前我国正在规划和在建的目前我国正在规划和在建的100100万千瓦超超临界燃煤机组万千瓦超超临界燃煤机组万千瓦超超临界燃煤机组万千瓦超超临界燃煤机

34、组国电泰州发电有限公司国电泰州发电有限公司国电泰州发电有限公司国电泰州发电有限公司4 4台台1000MW1000MW超超临界机组超超临界机组广东国华粤电台山发电有限公司广东国华粤电台山发电有限公司广东国华粤电台山发电有限公司广东国华粤电台山发电有限公司二期工程二期工程6 6台台1000MW1000MW超超临界机组超超临界机组天津北疆发电厂天津北疆发电厂天津北疆发电厂天津北疆发电厂41000MW41000MW燃煤超超临界发电机组燃煤超超临界发电机组华能广东海门电厂华能广东海门电厂华能广东海门电厂华能广东海门电厂规划总装机容量为规划总装机容量为6 6台台100100万千瓦超超临界燃煤机组万千瓦超超

35、临界燃煤机组广东平海电厂广东平海电厂广东平海电厂广东平海电厂设计装机容量设计装机容量1000MW1000MW，一期工程为，一期工程为1000MW1000MW。华润电力浙江苍南电厂华润电力浙江苍南电厂华润电力浙江苍南电厂华润电力浙江苍南电厂21000MW21000MW超超临界机组超超临界机组国华宁海电厂国华宁海电厂国华宁海电厂国华宁海电厂二期二期21000MW21000MW超超临界机组超超临界机组浙江北仑电厂浙江北仑电厂浙江北仑电厂浙江北仑电厂21000MW21000MW超超临界机组超超临界机组国电博兴电厂国电博兴电厂国电博兴电厂国电博兴电厂规划容量为规划容量为41000MW41000MW超超临

36、界机组超超临界机组皖能马鞍山发电厂皖能马鞍山发电厂皖能马鞍山发电厂皖能马鞍山发电厂21000MW21000MW超超临界机组超超临界机组安徽华电芜湖电厂安徽华电芜湖电厂安徽华电芜湖电厂安徽华电芜湖电厂二期二期21000MW21000MW超超临界机组超超临界机组绥中发电厂绥中发电厂绥中发电厂绥中发电厂二期二期21000MW21000MW超超临界机组超超临界机组福州长乐电厂福州长乐电厂福州长乐电厂福州长乐电厂一期工程一期工程21000MW21000MW超超临界机组超超临界机组安徽华电宿州电厂安徽华电宿州电厂安徽华电宿州电厂安徽华电宿州电厂二期二期21000MW21000MW超超临界机组超超临界机组山

37、东大唐东营电厂山东大唐东营电厂山东大唐东营电厂山东大唐东营电厂一期一期21000MW21000MW超超临界机组超超临界机组湖北汉川电厂湖北汉川电厂湖北汉川电厂湖北汉川电厂21000MW21000MW超超临界机组超超临界机组珠海发电厂珠海发电厂珠海发电厂珠海发电厂21000MW21000MW超超临界机组超超临界机组谏壁发电厂谏壁发电厂谏壁发电厂谏壁发电厂21000MW21000MW超超临界机组超超临界机组未完整未完整n n第三节第三节第三节第三节 亚临界和超临界锅炉基本型式及工作原理亚临界和超临界锅炉基本型式及工作原理亚临界和超临界锅炉基本型式及工作原理亚临界和超临界锅炉基本型式及工作原理n n

38、 1.1.基本型式基本型式基本型式基本型式n n电厂锅炉按工质在蒸发受热面内的流动方式可以将锅炉分成：电厂锅炉按工质在蒸发受热面内的流动方式可以将锅炉分成：电厂锅炉按工质在蒸发受热面内的流动方式可以将锅炉分成：电厂锅炉按工质在蒸发受热面内的流动方式可以将锅炉分成：自然循环锅炉、强制循环锅炉和直流锅炉自然循环锅炉、强制循环锅炉和直流锅炉自然循环锅炉、强制循环锅炉和直流锅炉自然循环锅炉、强制循环锅炉和直流锅炉n n亚临界锅炉均可以采用上述三种型式亚临界锅炉均可以采用上述三种型式亚临界锅炉均可以采用上述三种型式亚临界锅炉均可以采用上述三种型式n n(1)(1)自然循环锅炉。自然循环锅炉。自然循环锅炉

39、。自然循环锅炉。n n 蒸发受热面内的工质，依靠下降管中的水和上升管中的汽水蒸发受热面内的工质，依靠下降管中的水和上升管中的汽水蒸发受热面内的工质，依靠下降管中的水和上升管中的汽水蒸发受热面内的工质，依靠下降管中的水和上升管中的汽水混合物之间的密度差所产生的压力差进行循环的锅炉，称为自然混合物之间的密度差所产生的压力差进行循环的锅炉，称为自然混合物之间的密度差所产生的压力差进行循环的锅炉，称为自然混合物之间的密度差所产生的压力差进行循环的锅炉，称为自然循环锅炉。循环锅炉。循环锅炉。循环锅炉。n n(2)(2)控控控控制循环锅炉。制循环锅炉。制循环锅炉。制循环锅炉。n n 控制循环锅炉都是在自然

40、循环锅炉的基础上发展起来的，蒸控制循环锅炉都是在自然循环锅炉的基础上发展起来的，蒸控制循环锅炉都是在自然循环锅炉的基础上发展起来的，蒸控制循环锅炉都是在自然循环锅炉的基础上发展起来的，蒸发受热面内的工质除了依靠下降管中的水和上升管中的汽水混合发受热面内的工质除了依靠下降管中的水和上升管中的汽水混合发受热面内的工质除了依靠下降管中的水和上升管中的汽水混合发受热面内的工质除了依靠下降管中的水和上升管中的汽水混合物之间的密度差所产生的压力差以外，主要依靠锅水循环泵的压物之间的密度差所产生的压力差以外，主要依靠锅水循环泵的压物之间的密度差所产生的压力差以外，主要依靠锅水循环泵的压物之间的密度差所产生的

41、压力差以外，主要依靠锅水循环泵的压头进行循环的锅炉，称为控制循环锅炉。头进行循环的锅炉，称为控制循环锅炉。头进行循环的锅炉，称为控制循环锅炉。头进行循环的锅炉，称为控制循环锅炉。n n 控制循环锅炉的循环系统在水冷壁上升管的人口处加装了节控制循环锅炉的循环系统在水冷壁上升管的人口处加装了节控制循环锅炉的循环系统在水冷壁上升管的人口处加装了节控制循环锅炉的循环系统在水冷壁上升管的人口处加装了节流圈，目的是调节各根上升管中的流量分配，避免在蒸发系统中流圈，目的是调节各根上升管中的流量分配，避免在蒸发系统中流圈，目的是调节各根上升管中的流量分配，避免在蒸发系统中流圈，目的是调节各根上升管中的流量分配

42、，避免在蒸发系统中出现多值性、脉动、停滞及倒流等循环故障，以及减轻水冷壁管出现多值性、脉动、停滞及倒流等循环故障，以及减轻水冷壁管出现多值性、脉动、停滞及倒流等循环故障，以及减轻水冷壁管出现多值性、脉动、停滞及倒流等循环故障，以及减轻水冷壁管子的热偏差。子的热偏差。子的热偏差。子的热偏差。n n(3)(3)直流锅炉。直流锅炉。直流锅炉。直流锅炉。n n 给水靠给水泵的压头，一次通过锅炉各受热面产生给水靠给水泵的压头，一次通过锅炉各受热面产生给水靠给水泵的压头，一次通过锅炉各受热面产生给水靠给水泵的压头，一次通过锅炉各受热面产生蒸汽的锅炉，称为直流锅炉，直流锅炉的特点是没有汽蒸汽的锅炉，称为直流

43、锅炉，直流锅炉的特点是没有汽蒸汽的锅炉，称为直流锅炉，直流锅炉的特点是没有汽蒸汽的锅炉，称为直流锅炉，直流锅炉的特点是没有汽包，整台锅炉由许多管子并联，然后用联箱连接串联组包，整台锅炉由许多管子并联，然后用联箱连接串联组包，整台锅炉由许多管子并联，然后用联箱连接串联组包，整台锅炉由许多管子并联，然后用联箱连接串联组成。在给水泵压头的作用下，工质依顺序一次通过加热、成。在给水泵压头的作用下，工质依顺序一次通过加热、成。在给水泵压头的作用下，工质依顺序一次通过加热、成。在给水泵压头的作用下，工质依顺序一次通过加热、蒸发和过热受热面。进口的工质是水，出口工质则是符蒸发和过热受热面。进口的工质是水，出

44、口工质则是符蒸发和过热受热面。进口的工质是水，出口工质则是符蒸发和过热受热面。进口的工质是水，出口工质则是符合设计要求的过热蒸汽。由于所有受热面内工质流动是合设计要求的过热蒸汽。由于所有受热面内工质流动是合设计要求的过热蒸汽。由于所有受热面内工质流动是合设计要求的过热蒸汽。由于所有受热面内工质流动是靠给水泵的压头来推动的，所以在直流锅炉中，受热面靠给水泵的压头来推动的，所以在直流锅炉中，受热面靠给水泵的压头来推动的，所以在直流锅炉中，受热面靠给水泵的压头来推动的，所以在直流锅炉中，受热面中工质都是强制流动。直流锅炉既可用于临界压力以下中工质都是强制流动。直流锅炉既可用于临界压力以下中工质都是强

45、制流动。直流锅炉既可用于临界压力以下中工质都是强制流动。直流锅炉既可用于临界压力以下的锅炉，又可用于临界压力以上的锅炉，而的锅炉，又可用于临界压力以上的锅炉，而的锅炉，又可用于临界压力以上的锅炉，而的锅炉，又可用于临界压力以上的锅炉，而超临界压力超临界压力超临界压力超临界压力时只能采用直流锅炉时只能采用直流锅炉时只能采用直流锅炉时只能采用直流锅炉。2.2.直流锅炉基本工作原理直流锅炉基本工作原理直流锅炉基本工作原理直流锅炉基本工作原理工质依靠给水泵的压头一次通过预热、蒸发、过热各受热面而加工质依靠给水泵的压头一次通过预热、蒸发、过热各受热面而加工质依靠给水泵的压头一次通过预热、蒸发、过热各受热

46、面而加工质依靠给水泵的压头一次通过预热、蒸发、过热各受热面而加热成为过热蒸汽。热成为过热蒸汽。热成为过热蒸汽。热成为过热蒸汽。给水流量给水流量给水流量给水流量 G G 蒸发量蒸发量蒸发量蒸发量 D D给水泵给水泵 省煤器省煤器 水冷壁水冷壁 过热器过热器n n直流锅炉没有汽包，在水的加热受热面和蒸发受热面直流锅炉没有汽包，在水的加热受热面和蒸发受热面间，及蒸发受热面和过热受热面间无固定的分界点，在工间，及蒸发受热面和过热受热面间无固定的分界点，在工况变化时，各受热面长度会发生变化。沿直流锅炉管子工况变化时，各受热面长度会发生变化。沿直流锅炉管子工质的状态和参数的变化情况：质的状态和参数的变化情

47、况：工质的压力工质的压力 p p沿受热面长度不断降低；沿受热面长度不断降低；工质的焓值工质的焓值 h h沿受热面长度不断增加；沿受热面长度不断增加；工质温度工质温度 t t在预热段不断上升，而在蒸发段由于压力在预热段不断上升，而在蒸发段由于压力不断下降，工质温度不断降低，在过热段工质温度不断上不断下降，工质温度不断降低，在过热段工质温度不断上升；工质的比容升；工质的比容 v v沿受热面长度不断上升。沿受热面长度不断上升。n n3.3.直流锅炉的特点直流锅炉的特点n n 直流锅炉的结构特点：直流锅炉无汽包，工质一次直流锅炉的结构特点：直流锅炉无汽包，工质一次通过各受热面，各受热面之间无固定的界限

48、，随着锅炉负通过各受热面，各受热面之间无固定的界限，随着锅炉负荷和工况的变动而变动。荷和工况的变动而变动。直流锅炉的结构特点主要表现在直流锅炉的结构特点主要表现在直流锅炉的结构特点主要表现在直流锅炉的结构特点主要表现在蒸发受热面和汽水系统上。蒸发受热面和汽水系统上。蒸发受热面和汽水系统上。蒸发受热面和汽水系统上。直流锅炉的省煤器、过热器、直流锅炉的省煤器、过热器、再热器、空气预热器及燃烧器等与自然循环锅炉相似。再热器、空气预热器及燃烧器等与自然循环锅炉相似。n n 直流锅炉适用于压力等级较高的锅炉直流锅炉适用于压力等级较高的锅炉n n根据直流锅炉的工作原理，任何压力的锅炉在理论上根据直流锅炉的

49、工作原理，任何压力的锅炉在理论上都可采用直流锅炉。但实际上没有中、低压锅炉采用直流都可采用直流锅炉。但实际上没有中、低压锅炉采用直流型，高压锅炉采用直流型的较少，超高压、亚临界压力等型，高压锅炉采用直流型的较少，超高压、亚临界压力等级的锅炉可较广泛地采用直流型，而超临界压力的锅炉只级的锅炉可较广泛地采用直流型，而超临界压力的锅炉只能采用直流型。能采用直流型。n n直流锅炉可采用布置自由的小直径蒸发管直流锅炉可采用布置自由的小直径蒸发管n n直流锅炉采用小直径蒸发管会增加水冷壁管的流动阻直流锅炉采用小直径蒸发管会增加水冷壁管的流动阻力，但由于水冷壁管内的流动为强制流动，且采用小直径力，但由于水冷

50、壁管内的流动为强制流动，且采用小直径蒸发管大大降低了水冷壁管的截面积，提高了管内汽水混蒸发管大大降低了水冷壁管的截面积，提高了管内汽水混合物的流速，因此保证了水冷壁管的安全。合物的流速，因此保证了水冷壁管的安全。n n由于直流锅炉内工质的流动为强制流动，蒸发管的布由于直流锅炉内工质的流动为强制流动，蒸发管的布置较自由，允许有多种布置方式，但应注意避免在最后的置较自由，允许有多种布置方式，但应注意避免在最后的蒸发段发生膜态沸腾或类膜态沸腾。蒸发段发生膜态沸腾或类膜态沸腾。n n在工作压力相同的条件下，水冷壁管的壁厚与管径成在工作压力相同的条件下，水冷壁管的壁厚与管径成正比，直流锅炉采用小管径水冷