常熟超临界锅炉技术综述

第 2 O 卷第 6 期 2 0 0 4年 1 1 月 电站系统工程 P o we r S y s t e m En g i n e e r i n g Vb 1 2 O No 6 NO V 2 o o 4 文章编号：1 0 0 5 - 0 0 6 X( 2 0 0 4 ) 0 6 - 0 0 2 8 - 0 2 常熟超 临界锅 炉技 术 综述 哈 尔滨锅炉厂有限责任公司 刘桂兰 摘 要：介绍常熟超临界锅炉技术参数、启动系统分离2 L ,- R 冷壁螺旋管圈。 关键词：超临界分离器；螺旋管圈 中图分类号：T K 3 1 3 文献标识码：B T e c h n i c a l S u mma r y o f Ch a n g s h u S u p e r c r i t i c a l Bo i l e r LI I J Gu i 1 a n Ab s t r a c t ： Th e t e c h n i c a l p a r a me t e r s o f Ch an g s h u s u p e r c r i d c al b o il e r s e p a r a t o rs s t a r t s y s t e m a n d s p i r a l f u rna c e o f、 W a r e i n t r o d u c e d Ke y wo r d s ： s u p e r c rit i c al s e p a r a t o r v e s s e l s ； s p i r a l f u r n a c e o f W W 1 常熟超临界锅炉主要技术参数 本工程装设二台6 0 0 MW燃煤汽轮发电机组， 三井巴布 科克 ( MI ， r s B A B c o c K)提供技术支持，锅炉为超临界 参数， 变压运行直流炉，单炉膛，一次再热， 平衡通风，露 天布置，固态排渣，全钢结构，全悬吊的 D型锅炉。 锅炉主要参数：最大连续蒸发量 ( B MC R) ，1 9 5 0 t h ； 额定蒸发量 ( B R L ) ，1 8 5 2 t h ；额定蒸汽压力，2 5 4 MP a ； 额定蒸汽温度， 5 4 3： 再热蒸汽： 蒸汽流量( B MC R B R L ) ， 1 6 4 4 1 5 5 8 t 仃 1 ；进口， 出口 蒸汽压力( B - MC R ) ，4 6 7 3 4 4 8 3 MP a ；进 口 ， 出口蒸汽温度( B MC R ) ，3 0 2 5 6 9；给水温度 -MCR) ，2 8 0 。 2 锅炉启动系统 2 1 启动系统的容量和功能 本锅炉配有容量为 3 5 B MC R的启动系统， 与要求的 锅炉最低直流负荷为 3 5 B MC R相匹配。 其功能为锅炉给 水系统和水冷壁及省煤器的冷态、 温态水冲洗， 并将冲洗水 通过扩容器和冷凝水箱排入冷却水总管或冷凝器， 并能满足 锅炉冷态、 温态、 热态和极热态启动的需要，直到锅炉达到 3 5 B - MC R最低直流负荷，由再循环模式转入直流运行为 止。 在水质合格的前提下， 启动系统可回收工质及其所含的 热量。 锅炉转入直流运行时启动系统处于热备用状态， 一旦分 离器贮水箱出现少量冷凝水，即通过热备用阀排往扩容器。 在最低直流负荷以下运行， 贮水箱出现水位时， 将自 动打开 相应的水位调节阀， 炉水排入扩容器。 启动系统也能起到水 冷壁出口 集箱与过热器之间的压力与温度补偿作用， 均匀分 配进入过热器的蒸汽流量， 并通过交叉混合的方法， 使水冷 壁出口的介质充分混合。 2 2 启动系统的组成 收稿日 期： 2 0 0 4 - 0 3 1 6 刘桂兰， 女，工程师 锅炉设计开发处1 5 0 0 4 6 启动系统的主要设备有 4只汽水分离器及其引入与引 出管， 一只贮水箱，由贮水箱底部引出的疏水总管、扩容器 热备用管以及系统运行所需的调节阀与截止阀、循环泵等。 2 3 分离器的结构特点 分离器是圆形的筒体结构，两端为球型封头，外径为 0 6 1 0 I n n l ，壁厚为 6 5 I n n l ，材质为 WB 3 6 ，高度约为 9 0 0 0 I n n l ，直立式布置在锅炉的前上方 ( 共 4只汽水分离器) ， 结 构见图 1 。 l 根轴向蒸汽引出管 6 根引入管 1 根轴向饱和水引出管 图 1 启动分离器结构示意图 来 自于水平烟道上集箱及水冷壁排管上集箱的引入管 ( 外径为 1 6 8 )以 1 5 。 的倾角沿圆周切 向方向引入分离器 ( 每个分离器 6根引入管) 。工质在离心力的作用下进行汽 水分离， 其连接管的入口位置， 角度和工质流速的选取及汽 水的引出方向均有利于汽水分离。分离器内设有脱水装置 ( 也称主消旋器) 以避免水分被带入过热器系统。 为能使蒸 汽及炉水更均匀地引出，消除因离心力的作用而产生的旋 流， 分离器内设有蒸汽消旋器和水消旋器。 分离器上还布置 维普资讯 第6 期 刘桂兰： 常熟超临界锅炉技术综述 ! 有检查用管接头，平衡管用接头及水位测量仪表用接头。 3 适合变压运行的螺旋管圈水冷壁 为了适应带中间负荷变压的需要， 国外从 2 O 世纪6 o 年 代起大力发展螺旋管圈变压运行超临界直流锅炉。 图2 螺旋管圈和垂直管圈过渡区吊挂结构示意图 螺旋管圈水冷壁的特点是以选取螺旋管圈的倾角来改 变管子节距， 使其平行管的数量与炉膛周界无关， 水冷壁管 子 以一定的倾角盘旋而上，由于平行管圈盘绕炉膛四周上 升， 故使得受热面受热均匀， 热偏差小， 具有很好的变负荷 性能， 非常适合变压运行直流锅炉。 本工程螺旋管圈水冷壁 由4 3 6 根 3 8 6 5 MWT 、材质为 S A 2 1 3 T 1 2 的管子构成， 其螺旋角为 1 7 8 9 3 度，管间距为5 3 IT I IT I 。管圈按逆时针方 向盘旋而上至约占炉膛高度 2 3 处通过中间过渡集箱， 实现 螺旋管与直管的转换。 现代超临界直流锅炉普遍采用下炉膛 螺旋管圈水冷壁和上炉膛垂直管水冷壁的组合方式， 其优点 是： 可以有效地补偿沿炉膛断面上的热偏差； 不需要根据热 负荷分布进行平行管系中复杂的流量分配： 在低负荷下仍能 保持平行管系流动的稳定性。 一方面满足运行的要求； 另一 方面可在水冷壁的顶部采用结构上成熟的悬吊结构。 国际上 大多超临界锅炉制造商都采用这种设计方案，见图2 。 螺旋管圈水冷壁的缺点是散管较多， 水冷壁是通过槽型 块 、 张力板、大连接及小连接与炉膛刚性梁连接起来的 其 结构比较复杂； 现场安装工作量非常大； 尤其是管屏的组装 及刚性梁附件的装焊。 4 结论 超临界技术在国内已进入商业应用阶段，2 1世纪将是 中国经济快速、 稳定、 持续发展的时期， 经济的发展离不开 能源工业， 尤其是电力工业。 由于国家对环保的要求越来越 严， 加快建设超临界火电机组乃至超超临界火电机组是解决 目前电力短缺， 能源利用率低和环境污染严重的最切实可行 而有效的途径之一， 今后电力工业的发展方向将是朝着建设 高参数 大容量的超临界，超超临界火电机组，这也是一种 必然趋势 。 口 编辑 ：闻 彰 ( 1- 接第 3 页) 度， 进一步影响到自动调节性能。 超临界参 数锅炉的技术关键是水冷壁。 经过长期的发展， 适于循环流 化床锅炉布置的垂直管屏便于制造和运行。 在高负荷运行工 况下， 水冷壁在超临界压力下工作， 管内工质温度随着吸热 量的增加而提高。工质比容的急剧变化必然导致膨胀量增 大，从而引起水动力不稳定或类膜态沸腾。在大比热区外， 工质比热很小， 因而温度随吸热变化很大。 而循环流化床燃 烧的重要特点之一是其热负荷的均匀性， 相对于煤粉炉而言 热强度较小。 根据超临界压力下工质的热物理特性， 控制各 段水冷壁的吸热量，是超临界锅炉机组设计和运行的关键。 热 流州 ， 图 5 循环流化床与煤粉炉热流密度 比较 图 6 F W 4 0 0 Mwle 超临界循环流化床锅炉 因此，超临界循环床采用垂直管 B E N S O N设计是可行 的。 低质量流速可形成平行管热负荷一流率增函数关系， 利 于管问流量分配， 低负荷时形成自然循环。 沿燃烧室高度热 负