1000MW 超超臨界鍋爐的主要技術(shù)特點淺析

陶睿

（華電萊州發(fā)電有限公司 山東煙臺 261400）

1000MW 超超臨界鍋爐的主要技術(shù)特點淺析

陶睿

（華電萊州發(fā)電有限公司 山東煙臺 261400）

一般把主蒸汽壓力在28MPa以上的，或主蒸汽和再熱蒸汽溫度大于等于580℃的機(jī)組定義為超超臨界機(jī)組。我國的超超臨界技術(shù)發(fā)展的較為緩慢，在20世紀(jì)末才引進(jìn)了第一臺600MW超臨界機(jī)組，經(jīng)過不斷的研究和創(chuàng)新，在21世紀(jì)初期投運了我國自產(chǎn)的600MW超臨界機(jī)組，隨后我國研制出首臺1000MW超超臨界機(jī)組并投入到商業(yè)運行中。本文對1000MW超超臨界鍋爐的主要技術(shù)特點進(jìn)行簡單分析。

1000MW超超臨界鍋爐；技術(shù)特點；鍋爐選型

1 引言

改革開放以后，我國工業(yè)建設(shè)以及民用基礎(chǔ)建設(shè)取得重大發(fā)展且用電量劇增。這推動著我國電力事業(yè)向大裝機(jī)容量和大發(fā)電量前進(jìn)。這給發(fā)電機(jī)組提出了更高的參數(shù)要求。結(jié)合這些年火電廠大容量機(jī)組鍋爐的發(fā)電運行情況，不難發(fā)現(xiàn)火電廠機(jī)組鍋爐在發(fā)電運行過程當(dāng)中都不可避免的會出現(xiàn)一些運行事故的安全情況。在選擇鍋爐和進(jìn)行鍋爐維護(hù)過程中，必須要把握鍋爐主要技術(shù)特點，才合理處理策略，確保鍋爐安全穩(wěn)定運行。

2 1000MW超超臨界機(jī)組鍋爐的運行程序

2.1 燃燒系統(tǒng)

對于火力發(fā)電廠來說，機(jī)組鍋爐的主要運行系統(tǒng)就是燃燒系統(tǒng)。它主要包括鍋爐、鼓風(fēng)、煤粉、風(fēng)管、點火系統(tǒng)組成。當(dāng)煤的顆粒直徑大于30cm時，經(jīng)由機(jī)器篩選，將其送入煤塊粉碎機(jī)，粉碎后的煤粉被引入煤倉然后研磨成細(xì)面，并通過風(fēng)管將研磨后的煤粉導(dǎo)入點火噴頭處，最后噴入燃燒鍋爐燃燒，最后產(chǎn)生的熱能通過鍋爐外的水壁系統(tǒng)向外傳導(dǎo)，并產(chǎn)生燃燒完的廢氣和廢渣。

2.2 風(fēng)煙系統(tǒng)

風(fēng)煙系統(tǒng)是整個系統(tǒng)循環(huán)的主要空氣流通系統(tǒng)和傳送系統(tǒng)，鍋爐周邊的水冷壁將產(chǎn)生低溫空氣，經(jīng)由風(fēng)管送到空氣預(yù)熱設(shè)備中給空氣加熱，完成這一過程后，一部熱空氣會被送到煤粉研磨機(jī)中將煤粉烘干，其余的空氣則會被鼓風(fēng)設(shè)備經(jīng)由噴燃器送入到鍋爐內(nèi)給燃煤提供足夠的空氣助燃。燃燒過程中產(chǎn)生的高溫?zé)煔鈺?jīng)過鍋爐內(nèi)膛頂部的熱過濾設(shè)備、預(yù)熱和再熱設(shè)備將熱能傳給水和空氣，經(jīng)過冷卻后的廢煙通過靜電除塵設(shè)備，然后通過煙筒排放到大氣中。

2.3 汽水系統(tǒng)

機(jī)組鍋爐運行中的水汽系統(tǒng)工作原理就是用水來給發(fā)電機(jī)組提供動力最終完成發(fā)電的一個過程。剛開始的水要經(jīng)過低壓加熱器的作用被加熱，并剔除水中存在的不凝結(jié)氣，然后經(jīng)由水泵進(jìn)行加壓下的高溫加熱，并經(jīng)過省煤設(shè)備預(yù)加熱進(jìn)入鍋爐供水系統(tǒng)給鍋爐提供循環(huán)水，產(chǎn)生的水蒸汽就是經(jīng)過過熱器，經(jīng)由煙氣熱量揮發(fā)和高壓產(chǎn)生的過熱蒸汽，通過渦輪機(jī)中的壓缸將熱能轉(zhuǎn)化動能，給發(fā)電機(jī)組提供動能。

3 1000MW超超臨界鍋爐的主要技術(shù)特點

3.1 1000MW超超臨界鍋爐的設(shè)計特點

（1）根據(jù)燃用煤種的特點，在鍋爐設(shè)計中充分考慮低負(fù)荷穩(wěn)燃和高效燃燒、爐內(nèi)結(jié)渣、水冷壁高溫腐蝕、低NOx排放、尾部對流受熱面的磨損等方面的問題，同時在擴(kuò)大對煤種變化和煤質(zhì)變差趨勢的適應(yīng)能力及負(fù)荷調(diào)節(jié)能力等方面采取了切實有效的措施。在爐膛設(shè)計時選用了合理的爐膛斷面、較高的爐膛高度和較大的爐膛容積，以獲得較低的爐膛容積熱負(fù)荷和適宜的爐膛斷面熱負(fù)荷等指標(biāo)。

（2）滿足機(jī)組變壓運行的要求。采用成熟、安全可靠的超臨界本生型直流水循環(huán)系統(tǒng)，水冷壁采用下部螺旋盤繞上升和上部垂直上升膜式壁結(jié)構(gòu)，有效地補(bǔ)償沿爐膛周界上的熱偏差：螺旋盤繞區(qū)布置內(nèi)螺紋管，在確保水循環(huán)系統(tǒng)的安全可靠的前提下可減小管內(nèi)質(zhì)量流速，降低流動阻力。

（3）采用帶再循環(huán)泵的系統(tǒng)。鍋爐具有快速啟動能力，縮短機(jī)組啟動時間。啟動系統(tǒng)設(shè)置了足夠容量的疏水?dāng)U容器和凝結(jié)水箱，在啟動過程中可有效回收熱量和工質(zhì)。

（4）采用BHK成熟的啟動分離器和儲水罐結(jié)構(gòu)。較薄的壁厚有利于鍋爐快速啟動。

3.2 超超臨界1000MW鍋爐選型的關(guān)鍵要點

3.2.1 過熱器和再熱器系統(tǒng)

在某種程度上對于過熱器和再熱器系統(tǒng)的安全可靠性要求，要比水冷壁系統(tǒng)更高，對于超超臨界1000MW鍋爐而言，其主要高參數(shù)，它的主蒸汽和再熱蒸汽溫度到達(dá)了605℃以上，而目前過熱器和再熱器的材料已經(jīng)達(dá)到金屬材料科技水平。也就是說，在過熱器和再熱器系統(tǒng)的設(shè)計方面，必須要做到謹(jǐn)慎周到，全面保證1000MW鍋爐的安全性。對于過熱器和再熱器系統(tǒng)的設(shè)計合理與否，主要是看其分級是否合理，要保證每級的焓增量適當(dāng)，中間是否有交叉混合，以及減溫噴水裝置是否合理等，只有保證這些方面的設(shè)計合理，才能夠保證超超臨界1000MW鍋爐能夠投入使用。

3.2.2 燃燒設(shè)備

作為鍋爐的關(guān)鍵設(shè)備，燃燒設(shè)備對于燃燒器本身來說，無論是直流型還是旋流型，在技術(shù)方面都已經(jīng)達(dá)到了一定的成熟，并且對于組織內(nèi)的良好燃燒和低負(fù)荷穩(wěn)燃等方面都不會有影響。對于燃燒設(shè)備的評判，還應(yīng)該將超超臨界1000MW鍋爐的整體考慮在內(nèi)，首先是對于煤種的適應(yīng)性，再有就是對于過熱器、再熱器系統(tǒng)偏差的可調(diào)性，當(dāng)然還應(yīng)該考慮到燃燒設(shè)備可靠的一、二次風(fēng)速在線監(jiān)測裝置等其他設(shè)備。只有全面保證各設(shè)備符合標(biāo)準(zhǔn)，才能夠保證設(shè)計出來的燃燒設(shè)備的安全性。

3.2.3 壁溫檢測

通過上文可以知曉過熱器和再熱器系統(tǒng)要保證設(shè)計優(yōu)良，那么在具體的運行中進(jìn)行正確的監(jiān)視是必須的，首先是保證壁溫測點的布置合理，有一定的數(shù)量并且具有代表性，既能夠測量到最高壁溫，還能夠?qū)﹀仩t內(nèi)的管子進(jìn)行監(jiān)視。再有就是壁溫測量塊和管子的焊接要做好，必須要做到保溫，而最為重要的就是加裝可靠的壁溫在線監(jiān)測裝置，這對于超超臨界1000MW鍋爐的直流爐來說是十分重要的。

4 結(jié)束語

超超臨界1000MW鍋爐的選型需要注意的關(guān)鍵點有很多，例如：水冷壁系統(tǒng)、過熱器和再熱器系統(tǒng)和燃燒設(shè)備等，必須結(jié)合技術(shù)要點，才能夠保證超超臨界1000MW鍋爐能夠投入運行。

[1]李鐵，王軍.東方1000MW超超臨界鍋爐技術(shù)特點及性能[J].東方電氣評論，2009，23（1）：48～54.

[2]李毅.東鍋1000MW超超臨界鍋爐技術(shù)特點、運行狀況及燃燒調(diào)試研究[C].中國動力工程學(xué)會鍋爐專業(yè)委員會2010年學(xué)術(shù)研討會論文集，2010：7～15.

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