二次再热超超临界机组应用现状及发展_殷亚宁.docx

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1、第 29卷第 2期 电 站 系 统 工 程 Vol.29No.2 2013 年 3 月 Power System Engineering 37 文章编号 ： l 5- 6X(2013)02-0037-02 二次再热超超临界机组应用现状及发展 Application Status and Development of USC Unit with Double Reheat Cycles 哈尔滨 :锅炉厂有限责任公司 殷亚宁 超超临界机组与传统的超临界机组相比，机组效率可提 高3% 4%，节约的煤炭极为可观。随着我国对节约一次能 源要求的日益重视和对环保要求的日益严格，开发更高参数 超超临界锅炉是

2、十分必要的。釆用两次再热技术可使机组的 热效率相对超超临界机组再提尚 1% 2%。二次再热技术的 研发和应用不仅在技术上具有先进性、成熟性，而且在经济 和环保上具有良好的效益。 1基本原理和关键技术 1.1基本原理 超超临界机组可釆用一次再热和二次再热布置方式。二 次再热超超临界机组可进一步提高机组的热效率。主汽出口 压力由 15 MPa增加到 35 MPa,相对效率可以增加 1%，主 汽温度 由 520 C增加到 640 C， 相对效率可以增加 4.1%; 再热汽温温度由 520 C增加到 640 C， 相对效率可以增 3% 左右。因此，提高机组的参数，可以提高机组的热效率。机 组的参数由

3、25.0MP/600/600 C变化为 30.0MPa/600/600 C, 机组的效率提高了约 0.5%，若出口温度由 600/600 C变化为 600/610 C， 机组的效率又提高 0.25%左右，如蒸汽参数再升 高到 600/620 C， 机组的效率又能提高 0.25%。二次再热机 组的汽机入口参数为 30.0MPa/600/620/620 C， 相对于目前 超超临界机组普遍应用的 25.0MP/600/600 C参数，机组的热 效率提高了约 2.4% 2.6%左右，可显著降低机组煤耗，因 此采用二次再热机组是更高效超超临界机组发展主导方向。 1.2关键技术 超 600 C二次再热超超

4、临界锅炉总体方案的研究，包 括炉型选型、启动系统、整体布置、性能设计计算研究；适 用于超 600 C超超临界锅炉的锅炉计算程序开发；锅炉本 体关键部件技术研究，包括温度超过 600 C蛇形管、集箱、 管道；锅炉辅助设备的选型研究，包括温度超过 600 C的 阀门选型研究。在材料应用试验研究方面：研究在机组运行 温度下材料的高温性能、长期时效性能、组织变化规律及材 料的老化和材料的抗氧化性能研究。 2技术应用现状 2.1二次再热技术先进性 在国际上，美国、西德、日本等国家均建造了大量二次 再热发电机组，目前国际上二次再热机组中以 538/552/566 这种再热蒸汽温度逐步上升的机组 用得最普遍

5、 ,占二次再热 收稿日期：2012-11-10 殷亚宁 (1980-)，男，工程师。哈尔滨， 150046 机组的 54.5%，投运较先进二次再热机组为日本川越电站两 台 700MW 机组 （ 31MPa/566 C/566 C/566 C/1989 年）和丹 麦二台 415MW (28.5 MPa, 580/580/580/1998 年）机组，其 机组热效率相对于超临界高出约 5%。超 600 C超超临界以 600/620/620 C二次再热机组可使效率得到进一步提高。 随着科学技术的进步，新一代大容量超超临界燃煤机组 已具备了优良的经济、环保和启动调峰运行性能，并且在低 负荷时仍然能保持较

6、高效率，是当今世界燃煤火电 站先进实 用技术的代表。超超临界机组供电煤耗仅 261.4g/ (kW*h)， 比亚临界机组平均供电煤耗低 83.6 g/ (kW.h)， 二次再热 机组超超临界可达到低于 251 g/ (kW 4)。按我国目前火电 机组总装机容量 6.2亿 kW计算，每年可节约标准煤 2亿吨 标准煤，煤炭的节约极为可观，由于发电用煤的大幅度减少， 使排入大气中的污染物也将相应减少约 6亿吨。 2.2发展二次再热技术存在的问题 2.2.1釆用二次再热使机组的系统复杂 汽轮机负荷调节系统难度增加，汽轮机结构增加一个超 高压缸和相应配套件、超高压主汽调节阀，增加一套再热器 冷段管道与再

7、热器热段管道；汽机长度增加、轴系更加复杂 ; 锅炉采用两个再热器系统，设计难度和安装难度增加。低压 再热器压力更低，蒸汽体积流量大，低压再热器压降控制更 难，需要布置更多受热面管排以实现尽可能多的流通面积。 省煤器的设计难度增加：入口烟温和入口水温提高，受热面 设计必须满足全负荷范围内省煤器出口工质有足够的欠焓。 2.2.2采用二次再热机组的初投资增加 二级再热机组的汽轮机及锅炉成本明显增加，机组的初 投资增加。在目前参数下，二次再热的经济性得益为 2.4% 2.6%，但机组的造价要高 10%左右，而机组的投资一般约占 电厂总投资的 40%左右，电站投资要增加 4% 6%，投资增 加较多。其技

8、术经济性应根据投资、煤价、电价等具体分析。 3 超 600 C二次再热超超临界锅炉炉型介绍、经 济性及发展趋势 3.1超 600C 二次再热超超临界锅炉炉型介绍 超 600 C二次再热超超临界参数变压运行直流锅炉，釆 用n型布置、单炉膛、低 N x分级送风燃烧系统、墙式切 圆燃烧方式，平衡通风、露天布置、固态排渣、全钢构架、 全悬吊结构。 一次汽温调节采用煤水比和二级四点喷水，再热汽温调 节采用尾部调节挡板和烟气再循环，燃烧器摆动作为辅助的 调温手段，有效实现三级高温受热面的汽温调节，保证锅炉 38 电站系统工程 2013年第 29卷 运行稳定、可靠、高效。 启动系统采用再循环泵，有利于加速启

9、动速度，保证启 动阶段运行的可靠性、经济性。过热器采用三级布置，均为 辐射对流型，更加适合采用煤水比和两级喷水减温控制汽 温。 再热器为纯对流受热面，高压末再和低压末再布置在水 平烟道，高压低再和低压低再分别布置于尾部竖井的前后烟 道，使尾部调节挡板和烟气再循环成为调节二次再热汽温的 主要调节手段。 3.2超 600 C 二次再热超超临界锅炉经济性及发展趋势 二次再热机组主蒸汽压力从 26.25 MPa提高到 28 MPa， 热耗降低 17 kJ/kW 4i， 主蒸汽压力从 28 MPa提高到 30 MPa， 热耗降低 15 kJ/kW h， 再热蒸汽温度从 600 C提高到 620 C，热耗

10、降低 28 kJ/kW 4。二次再热机组相对于常规超超 临界机组，供电煤耗降低约 27g/kW*h。 近几年来投产的锅炉多采用一次再热方式。而在早期 (20世纪 50年代至 70年代），有不少机组采用了二次再热 方式。由于过分注重初压的提高采用二次中间再热而导致机 组结构复杂、运行困难、可用率不高，受金属材料性能限制， 导致运行参数被迫下降，出现发展停滞和参数反复的现象。 随着国家有关超超临界锅炉技术的基础研究工作的稳 步推进和国内超超临界机组大量投运，已经积累了大量的运 行和控制经验，解决了早期二次再热机组运行存在的问题， 国内二次再热技术储备已具备工程应用基础。 根据超超临界机组未来的发展

11、，参数将进一步提高仍是 必然的，国内目前已经开始 700 C高效超临界的研究工作， 但距离技术成熟及大批量投入商业运行还有很长路要走，保 守估计也在 10年以上。而在 10年中，既能采用成熟技术， 又能提高电站经济性的措施即为在目前的超超临界参数上 采用二次再热技术。当温度达到 620 C、 压力超过 30MPa、 采用二次再热，届时电站的效率将进一步提高，可以获得与 IGCC和 PFBC发电技术相媲美的优良经济性。按照 ABB、 SIEMENS、 GECALSTOM为主的欧洲汽轮机制造业提出的 “ 高参数燃煤电站 （ 700 C)发展计划，即到 2020年左右， 超超临界机组的参数达到 40

12、MPa/700 C/720 C的水平。 4 结束语 在国家节能降耗减排政策的导向下，中国未来的电力市 场将以高效率低污染的先进发电技术为主流，为了迎接未来 市场的竞争，发电设备制造业应尽快建立发电设备新技术开 发体系，发展具有知识产权的先进超超临界二次再热技术， 使我国的燃煤火电技术实现跨越式发展，达到世界领先水 平。 参考文献 1 林宗虎，等 .实用锅炉手册 M.化学工业出版社 ,2009. 2 朱宝田，等 .我国超超临界机组主要蒸汽参数的研究论证 A.第 四届全国火力发电技术学术年会论文集 C. 2003. 编 辑 ： 巨 川 (上接第 36页）的不牢固，造成了苫布脱落，大量冷风进 入炉膛

13、所致。经过运行人员的紧急调整和检修人员对苫布的 重新固定，参数又趋于正常，后续恢复工作与第二次基本相 同，在此不再赘述。 图 5苫布脱落导致参数突变时变化曲线 5 总结 在线处理捞渣机故障过程中，由于炉底水封的破坏，会 导致机组参数较大变化。破坏水封在线消缺过程中的处理要 点是稳定参数。因此，为了防止锅炉因参数变化过大而保护 跳闸，故障处理之前的布置措施十分重要。根据两次处理过 程总结的经验，为了防止空气大量进入炉内，在线消缺之前 应对捞渣机底部用苫布进行封堵，保证苫布固定的可靠性也 是处理过程中不可忽视的一项措施。 参考文献 1陈庚 .单元机组集控运行 M.中国电力出版社， 2006. 编 辑 ： 闻 彰 图 4检修全过程参数变化