1000MW超超臨界鍋爐介紹課件

1、向與會的各位領導和專家致敬！ 1000MW超超臨界鍋爐技術上海電氣上海鍋爐廠有限公司2007年5月18日主要介紹內(nèi)容SBWL1000MW超超臨界鍋爐技術來源；Alstom 公司超臨界鍋爐技術特征及業(yè)績；1000MW等級超超臨界直流鍋爐方案簡介；塔式布置雙煙道布置SBWL1000MW超超臨界鍋爐技術來源 2003年從Alstom Power,USA公司轉(zhuǎn)讓了600MW超臨界/9001000MW超超臨界鍋爐技術 2004年從Alstom Power Boiler GmbH 公司轉(zhuǎn)讓了800MW1000MW 超超臨界塔式鍋爐技術ALSTOM公司超超臨界鍋爐技術特征及業(yè)績引進APBG超超臨界鍋爐技術特

2、征 容量：800MW1000MW 壓力：25.4MPa30.0MPa 溫度：540605oC/569615oC 爐型： 塔式爐 燃燒方式：四角切圓燃燒（單爐膛單切圓） 水冷壁形式：螺旋管 啟動系統(tǒng)：簡單疏水系統(tǒng)、帶再循環(huán)泵、熱交換器引進APUSA超超臨界鍋爐技術特征 容量：800MW1000MW 壓力：25.4MPa30.0MPa 溫度：540605oC/569615oC 爐型： 型爐 燃燒方式：四角切圓燃燒（單爐膛單切圓，雙切圓） 水冷壁形式：垂直管、螺旋管 啟動系統(tǒng)：簡單疏水系統(tǒng)、帶再循環(huán)泵、熱交換器外高橋2 x 900 MW主蒸汽279bar (設計壓力)542C 774.4kg/s (

3、2,788 t/h)再熱蒸汽 69bar (設計壓力)568C 687.6kg/s (2,475 t/h)給水273C煤種 煙煤外高橋三期2 x 1,000 MW縱切面主蒸汽297bar (設計壓力)605C820.8kg/s (2,955 t/h)再熱蒸汽70bar (設計壓力)603C678.6kg/s (2,443 t/h)給水297C煤種煙煤主蒸汽參數(shù)275bar (設計壓力)560C 1,080t/h再熱蒸汽溫度560C燃料煙煤I/S Vestkraft - Denmark Vestkraft PS - Unit 3 - 400 MW塔式爐典型業(yè)績韓國Yonghung電廠超臨界滑壓2

4、x800MW單機功率: 800MW最大連續(xù)處理:5,324,168 lb/hr (671kg/s)過熱出口壓力: 3627 psig (250 bar) 過熱出口溫度: 1056F (569C) 再熱出口溫度: 1056F (569C)煤種: 澳大利亞煙煤Comanche 3#容量：800MW采用變壓垂直管圈水冷壁設計 參數(shù)：過熱器出口壓力26.2MPa過熱器出口溫度 568oC再熱器出口溫度 596oC上鍋超臨界及超超臨界鍋爐業(yè)績 至目前為止，上海鍋爐廠有限公司承接的1000MW超超臨界鍋爐有16臺，其中4臺為雙煙道布置、 12臺為塔式布置、600MW級超超臨界鍋爐10臺、600MW等級超臨

5、界鍋爐60臺。1000MW塔式布置 外高橋三期臺數(shù)：2流量：2955t/h壓力：28.0 MPa溫度：605/603 oC國華浙江寧海電廠臺數(shù)：2流量：3093t/h壓力：27.46 MPa溫度：605/603 oC1000MW雙煙道布置 天津國投北疆電廠臺數(shù)：2流量：3102t/h壓力：27.46 MPa溫度：605/603 oC廣東粵電平海電廠臺數(shù)：2流量：3093t/h壓力：27.46 MPa溫度：605/603 oC1000MW等級超超臨界直流鍋爐方案簡介設計條件-蒸汽參數(shù) 鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量(BMCR)對應于汽機在VWO工況下的進汽量 鍋爐額定蒸發(fā)量(BRL)即是汽機在TRL（100

6、0MW）工況下的進汽量（進汽量等同于TMCR工況） 設計條件-煤質(zhì)資料灰結渣特性評價 煤種分析 總體評價：設計煤種、校核煤分別屬于高揮發(fā)分A煙煤和高揮發(fā)分B煙煤。水分含量為14 % - 16.5 %，灰分含量為7.04 % - 13.07 %。修正燃料比（固定碳/揮發(fā)份），設計煤種為2.12，校核煤種為1.80 。含氮量為0.64 % - 0.66 % 。 灰成分分析評價 綜合灰熔點溫度、酸堿比等指標判斷，設計煤種和校核煤種均具有嚴重的結渣傾向； 設計煤種和校核煤種的沾污特性嚴重 從灰中的SiO2、Al2O3、Fe2O3含量以及磨損指數(shù)EI等綜合判斷，設計煤種和校核煤種具有輕微磨損特性； 設計

7、煤種/校核煤種硫份和灰份含量都比較低，鐵和堿金屬在灰中的含量中等，但鈣含量較高可有助于減輕腐蝕，設計煤種不具有腐蝕性。對于校核煤硫份比較低但是灰份中等，然而，灰中由于高的硅/氧化鋁，非常低的鐵含量和中等程度的鈉/鉀含量，所以校核煤種同樣也不具有高的腐蝕性。 不同結渣特性爐膛斷面熱負荷數(shù)值 方案設計考慮 重點考慮爐內(nèi)結渣及爐膛出口處受熱面管子堆渣和水冷壁高溫腐蝕。同時對煤種變化和煤質(zhì)變差后，煤粉的著火、燃燒的穩(wěn)定、高效，煤質(zhì)適應能力、負荷調(diào)節(jié)能力、制粉系統(tǒng)匹配，低NOX排放、低負荷穩(wěn)燃等方面，也將采取切實有效的措施。另外還對高溫段受熱面爐內(nèi)煙氣腐蝕和抗鍋內(nèi)蒸汽高溫氧化及尾部對流受熱面的磨損問題作

8、考慮。 塔式布置方案 塔式鍋爐是不同于雙煙道鍋爐的一種爐型，相對于雙煙道鍋爐在中國市場上的普遍性而言，塔式鍋爐在國內(nèi)并不多見，但在歐洲比較普遍，上海外高橋二期900MW超臨界鍋爐（由ALSTOM Power,EVT設計）和三期1000MW超超臨界鍋爐（由上海鍋爐廠有限公司設計）均采用塔式鍋爐。塔式布置鍋爐優(yōu)點（1）塔式鍋爐 適合于大容量高參數(shù)超超臨界鍋爐 煙氣溫度和速度分布均勻 水冷壁出口及過熱器、再熱器出口汽溫偏差小 塔式鍋爐 適合于燃用易結渣煤種 低的燃燒室出口煙氣溫度 煙氣溫度及熱負荷分布均勻塔式布置鍋爐優(yōu)點（2） 塔式鍋爐 -具備優(yōu)異的備用和快速啟動特點 所有的受熱面均采用水平布置，具

9、有很強的自疏水能力 受壓件防磨蝕性能好塔式布置鍋爐優(yōu)點（3） 塔式鍋爐 結構簡單，布置規(guī)正受熱面布置呈上部緊湊，下部寬松方式，減少并避免了堵灰現(xiàn)象； 懸吊結構規(guī)則，支撐結構簡單； 運行過程中鍋爐能自由膨脹； 占地面積??； 塔式布置鍋爐優(yōu)點（4）塔式爐切圓燃燒塔式爐布置最早在60年代為配合褐煤而設計的，然后再應用到其他煤種。所有在歐洲的現(xiàn)代超臨界鍋爐都采用塔式單煙道設計。塔式單煙道設計在直流爐技術中非常具有競爭力- 在重量上無明顯差別- 在地基負荷上無明顯差別 安裝可以不需要特殊吊車- 可使用中國現(xiàn)有的吊車安裝周期塔式單煙道和型爐相同- 部件個數(shù)更少維護工作量顯著降低- 在所有的項目中都得到驗證

10、鍋爐總體布置圖鍋爐主要界限尺寸鍋爐主要熱力數(shù)據(jù)爐膛容積熱負荷： 65.93 kw/m3爐膛斷面熱負荷： 4.471 Mw/m2燃燒器區(qū)域熱負荷： 1.072 Mw/m2爐膛出口溫度： 995oC燃燒室出口煙溫： 1220 oC排煙溫度（修正后）： 125 oC熱風溫度（一次/二次） 331/342 oC鍋爐保證熱效率：（BRL) 93.72 %省煤器煙氣流速： 6.1m/s與外高橋二期和三期比較與外高橋三期項目相比，寧海項目爐膛斷面積增加16.2%,爐膛容積增加13.3%，EPRS增加9%。 爐膛尺寸比較圖水冷壁系統(tǒng)下水冷壁：螺旋管圈 26.21度 38.17.33 、SA-209 T138.

11、17.33 、SA-213 T1238.17.33 、SA-213 T23772根 St=53 mm 質(zhì)量流速 2292/709 kg/m2.s過渡聯(lián)箱標高68.18m，圈數(shù)1.1上水冷壁： 1544根 St=60 mm 38.17.33 、SA-213 T23質(zhì)量流速 1115/376 kg/m2.s 772根 St=120 mm 44.57.33 、SA-213 T23質(zhì)量流速 1499/464 kg/m2.s螺旋水冷壁出口溫度螺旋水冷壁出口溫度啟動系統(tǒng)啟動系統(tǒng)流程圖1、啟動和低負荷運行時，不但能回收全部工質(zhì)，還可100%回收疏水熱量 2、可有效縮短冷態(tài)和溫態(tài)啟動時間，相比于簡單疏水擴容啟

12、動系統(tǒng)，當冷態(tài)啟動時，點火至汽機沖轉(zhuǎn)時間可縮短7080分鐘；溫態(tài)啟動可縮短1020分鐘 3、可降低給水泵在啟動和低負荷運行的功率4、適合于頻繁啟動、帶循環(huán)負荷和二班制運行機組再循環(huán)啟動系統(tǒng)優(yōu)點外高橋三期受熱面布置外高橋三期受熱面材料選用受熱面選材及溫度高溫過熱器出口汽溫比較 (600 MW Units)Flue gas duct width/depth mmTemperature C400450500550600650-10000-8000-6000-4000-20000200040006000800010000Final SH 3 OutletFinal RH 2 OutletDesign

13、SH 3 OutletDesign RH 2 Outletleft sideright sidecenter外高橋二期900MW鍋爐過熱器、再熱器出口溫度主蒸汽和高溫再熱蒸汽管道選材 大容量超超臨界機組的主蒸汽和高溫再熱蒸汽管道，將比常規(guī)超臨界機組面臨更高壓力和更高溫度的考驗。首先，管道材料的高溫蠕變強度必須滿足由于管道熱膨脹而引起的熱應力的要求。一般來說，適合于作為高溫蒸汽管道的材料，其在工作溫度下的105小時蠕變應力值應達到90100MPa。同時，還要求管道材料的熱膨脹系數(shù)比較小且導熱率較大，從而能夠降低管道內(nèi)的熱應力水平。超臨界工程主蒸汽及熱再熱蒸汽管道可選擇的材料較多，有P92、P12

14、2、E911等新材料，也包括應用已較多的P91材料，但由于目前我國各工程均在建設中，國外工程運行時間業(yè)不長，尚有許多問題需要現(xiàn)在及今后面對 T/P92材料許用應力外高橋二期900MW鍋爐燃燒器6000 h運行后外高橋三期燃燒器布置SOFAIntermediate & Lower WindboxUpper Windbox incl. CCOFA外高橋二期/寧海二期空氣分布WGQ IIWGQ III/NHIIair ratioper areaair ratiototal air ratioper areaair ratiototal -1.201.001.200.93SOFA0.200.27CCO

15、FA0.050.050.950.88Burner Zone0.910.840.040.04Leakage0.040.04NOx 外高橋二期測試結果NOx versus burner stoichiometry; 95 % loadOperating results from May 30th and June 8th, 20040501001502002503003504004505000,900,920,940,960,981,001,021,041,061,081,101,12burner stoichiometry -NOx mg/NmNOxLinear (NOx)輔助系統(tǒng)配置1、汽輪機

16、旁路系統(tǒng) 按照歐洲的設計慣例，系統(tǒng)配置了100%的高壓旁路和65%的低壓旁路，取消了過熱器出口安全閥的設置。配置了再熱器安全閥，和鍋爐的低壓旁路一起達到保護再熱器的目的。再熱器安全閥數(shù)量，再熱器出口4臺 。2、給水泵配置 2臺50%容量氣動泵和1臺3040%電動泵HP旁路推薦意見LP旁路推薦意見電動給水泵配置比較吹灰系統(tǒng)蒸汽吹灰：墻式短行程吹灰器：64只可伸縮式長行程吹灰器：96只空氣預熱器吹灰器：4只蒸汽汽源取自再熱器進口。水吹：可伸縮式長行程吹灰器：8只爐膛出口煙氣溫度探針：2臺 制粉系統(tǒng)匹配正壓冷一次風直吹系統(tǒng): HP型磨煤機 MPS型磨煤機 SM型磨煤機 雙進雙出型磨煤機塔式爐鋼結構煤

17、倉間、鍋爐本體、空預器1、筒式鋼框架 ；2、大板梁和爐頂桁架 ；3、鍋爐兩側輔鋼架 ；4、爐前輔鋼架 ；5、鋼平臺 ；6、空氣預熱器鋼架 ；1000MW塔式鍋爐鋼結構主要結構組成如下： 1000MW塔式鍋爐的結構形式和受力體系不同于國內(nèi)常規(guī)的雙煙道布置的300MW、600MW和1000MW鍋爐鋼結構爐架。常規(guī)雙煙道布置的鍋爐鋼架和平臺框架以及空氣預熱器框架是一個整體，塔式將鋼結構分成主體鋼架和輔助鋼架。1000MW塔式鍋爐鋼結構主要結構組成如下：筒式框架、大板梁和爐頂桁架、鍋爐兩側輔鋼架、爐前輔鋼架、鋼平臺和空氣預熱器鋼架。 1000MW塔式鍋爐鋼結構主要特點是：筒式框架是鍋爐的主要受力結構，

18、其不但承受垂直力，又是傳遞水平力的主要結構。筒式框架自己組成一個穩(wěn)定結構，兩側輔鋼架、爐前輔鋼架和鋼平臺依附在筒式框架上。這就給安裝帶來一個好處，只要將筒式框架、爐頂平臺、大板梁及其桁架安裝完畢后就可以吊受熱面，安裝鋼結構和受熱面可以同時進行，對縮短安裝周期帶來益處。 塔式鍋爐鋼結構特點 P型布置鍋爐總體布置圖根據(jù)循環(huán)負荷設計分離器大量采用高檔次材料采用低NOx燃燒系統(tǒng)再循環(huán)泵啟動系統(tǒng)擋板調(diào)節(jié)螺旋管圈水冷壁鍋爐主要界限尺寸項 目螺旋管圈單位1、爐膛寬度深度3429015545mm2、上排燃燒器至屏底距離23500mm3、下排燃燒器至冷灰斗上沿距離7090mm4、上下一次風噴口距離11520mm

19、5、相鄰層燃燒器噴口間距2304mm6、水冷壁下集箱標高6000mm7、爐頂管標高75640mm8、水平煙道深度7010mm9、尾部煙道深度12880mm10、大扳梁底標高84340mm11、鍋爐寬度（鍋爐構架范圍）74000mm12、鍋爐深度（鍋爐構架范圍）69000mm鍋爐主要熱力數(shù)據(jù)爐膛容積熱負荷： 72.02 kw/m3爐膛斷面熱負荷： 4.485 Mw/m2燃燒器區(qū)域熱負荷： 1.652 Mw/m2爐膛出口溫度： 963oC燃燒室出口煙溫： 1295 oC排煙溫度（修正后）： 127 oC熱風溫度（一次/二次） 340/348 oC鍋爐保證熱效率：（BRL) 93.80 %省煤器煙氣

20、流速： 6.51/8.7 m/s燃燒系統(tǒng)先進成熟可靠的燃燒系統(tǒng) 燃燒方式采用從ALSTOM公司引進的低NOx切向燃燒系統(tǒng)（LNTFSTM），具有以下技術特點： LNTFS是一種經(jīng)過考驗的成熟技術，迄今在全球范圍內(nèi)已有超過200臺的新建和改造鍋爐的成功運行業(yè)績，總的裝機容量大于62,000MW； ALSTOM公司至今已經(jīng)有94臺雙切圓的鍋爐，其中49臺容量大于675MW LNTFS在降低NOx排放的同時，著重考慮提高鍋爐不投油低負荷穩(wěn)燃能力和燃燒效率； 通過技術的不斷更新，LNTFS在防止爐內(nèi)結渣、高溫腐蝕和降低爐膛出口煙溫偏差等方面，同樣具有獨特的效果； 目前鎮(zhèn)江電廠性能試驗鑒定，典型的神華煤

21、：216mg/Nm3（BMCR, 6%O2)。 ALSTOM公司最新的燃燒器設計技術，其燃燒器設計改進主要如下：1、采用CCOFA和SOFA實現(xiàn)對燃燒區(qū)域過量空氣系數(shù)的多級控制；2、采用可水平擺動調(diào)節(jié)的SOFA噴嘴設計，控制爐膛出口煙溫偏差；3、燃燒器擺動系統(tǒng)設計的改進；4、采用強化著火煤粉噴嘴設計；5、帶同心切圓燃燒方式（CFS）的多隔倉輔助風設計；6、燃燒器采用不分組的型式。 燃燒系統(tǒng)改進煤粉燃燒器立面布置圖煤粉燃燒器平面布置圖 SOFA燃燒器立面布置圖及運行方式 LNTFS 過量空氣系數(shù)爐膛出口煙溫分布爐膛出口煙速分布水冷系統(tǒng)水冷壁流程布置水冷壁流程布置 螺旋管： 管子根數(shù)：654根 管

22、子節(jié)距：54mm 管子規(guī)格：F38.1 管子材料：15CrMoG 螺旋角度：20.7424 垂直管 管子根數(shù)：1962根 管子節(jié)距：50.8mm 管子規(guī)格：F31.8 管子材料：15CrMoG， T22 螺旋管/垂直管比：1：3不同負荷下的質(zhì)量流速螺旋管與垂直管過渡段螺旋管圈水冷系統(tǒng)與燃燒方式的完美結合 燃燒系統(tǒng)：切園燃燒方式的獨有特點就是其沿爐膛寬度方向的熱負荷分布不隨鍋爐負荷的變化而變化，高度方向的熱負荷分布也是基本一致的。而且每面墻（前墻，后墻，側墻之間的熱負荷分布是一致的，相互之間沒有區(qū)別）。 水冷系統(tǒng)：由于采用螺旋管圈水冷系統(tǒng)，所以對于每一根管子，都是均勻地通過每一面墻。 由于每各管

23、子的任何一點與其它管子相比，其受熱條件都是一致的，再加上其結構上的一致性，確保了其水冷壁出口汽溫基本一致。四角切圓燃燒方式B,C,D,E層一次風所處的溫度場分布B層一次風F層一次風所處的溫度場分布燃燒器擺動對爐膛吸熱的影響螺旋管圈水冷壁 螺旋管圈水冷壁出口螺旋管圈水冷壁出口蒸汽溫度鎮(zhèn)江電廠600MW垂直管圈水冷壁出口過熱器、再熱器受熱面過熱器系統(tǒng) 爐頂、包復過熱器低溫過熱器分隔屏過熱器后屏過熱器末級過熱器 采用煤水比和三級噴水減溫調(diào)節(jié)汽溫。噴水量按8%BMCR設計，減溫器的管道和閥門的設計能力按10%BMCR的流量。過熱器系統(tǒng)流程圖再熱器系統(tǒng) 再熱器受熱面分二級布置。第一級布置在尾部分隔前煙道

24、，受熱面分為水平段和垂直段；第二級再熱器（末級）布置在水平煙道上方。 采用尾部擋板調(diào)溫為主； 采用燃燒器擺動調(diào)溫； 過量空氣系數(shù)。再熱器系統(tǒng)流程圖過熱器與再熱器系統(tǒng)設計與調(diào)溫方式的完美結合經(jīng)濟性 過熱器系統(tǒng)：具有強烈的輻射特性（約80%），同時也具有一定的對流特性。主要采用煤水比三級噴水減溫調(diào)節(jié)。 再熱器系統(tǒng)：具有純對流特性，可調(diào)節(jié)部分的吸熱部分占再熱器總吸熱的大部分（約57-62%）。檔板調(diào)節(jié)為主，輔助調(diào)節(jié)為燃燒器擺動和空氣量。高等級材料的合理應用-安全性 對于處于高溫部分的：后屏，末級過熱器和末級再熱器，其爐內(nèi)部分全部采用HR3C和SUPER304H（噴丸），確保鍋爐的長期安全運行。 同時，所有受熱面管的壁溫余度不小于15oC。分隔屏過熱器材料分段圖 后屏過熱器材料分段圖 末級過熱器材料分段圖 末級再熱器材料分段圖 過熱器、再熱器出口集箱管道材料采用SA-335 P92 材料許用應力按ECCC05規(guī)范600MW受熱面實測數(shù)據(jù)在BMCR工況下，沿爐膛寬度方向，最高出口汽溫596oC（報警溫度610oC），最低溫度562oC，偏差34oC。 600MW受熱面實測數(shù)據(jù)在BMCR工況下，沿爐膛寬度方向，最高出口汽溫537oC（報警溫度579