600MW控制循环锅炉技术特点分析培训课件

600MW控制循环锅炉技术特点分析培训课件勇于跨越追求卓越CONTENTS目录01600MW控制循环锅炉概述02锅炉系统总体布置03给水与水循环系统核心技术04燃烧系统设计与运行CONTENTS目录05受热面系统与汽温调节06关键部件结构特点07运行特性与控制策略08技术优势与应用前景01600MW控制循环锅炉概述

600MW级燃煤机组发展背景国内火电主力机组定位600MW级燃煤机组是我国火电建设中大力发展的主力系列之一，自1985年元宝山电厂首台引进机组投运以来，已成为电网稳定供电和调峰的骨干力量。

技术引进与国产化进程锅炉技术主要引进美国燃烧工程公司（CE）、拔柏葛（BW）、福斯特·惠勒（FW）等公司专利，国内哈尔滨锅炉厂、上海锅炉厂等通过技术引进实现国产化制造。

机组类型多样化发展按蒸发系统工质流动方式分为自然循环、控制循环、直流炉三种主要型式，其中控制循环锅炉为CE专利技术，国内已在平圩、北仑、吴泾等电厂成功投运。

容量等级的重要性600MW级机组在国际上是火电主力机组标准系列重要级别，具有高效率、低能耗特性，符合我国能源结构优化和清洁高效发电的发展需求。锅炉分类及控制循环技术定位按蒸发系统工质流动方式分类600MW容量级燃煤机组锅炉按蒸发系统工质流动方式可分为自然循环汽包炉、控制循环锅炉、直流锅炉。其中控制循环锅炉是美国燃烧工程公司（CE）的专利技术。按燃烧方式分类按燃烧方式可分为直流燃烧器四角切圆布置、旋流燃烧器墙式布置等类型。600MW控制循环锅炉常采用四角切圆燃烧方式，如国华定洲发电厂一期工程的锅炉。控制循环锅炉技术定位控制循环锅炉是亚临界参数汽包炉的重要技术分支，我国哈尔滨锅炉厂、上海锅炉厂引进该技术生产，已在平圩、北仑、吴泾、定洲等电厂投运，是600MW级火电建设的重要选择。控制循环锅炉技术专利与应用现状

技术专利起源控制循环锅炉技术为美国燃烧工程公司（CE）的专利技术，其核心特点是在循环回路中加装循环泵以提升压头。

国内技术引进与生产我国哈尔滨锅炉厂、上海锅炉厂引进CE技术进行生产，已在平圩、北仑、吴泾等电厂投运该类型锅炉。

典型应用案例国华定洲发电厂一期工程2×600MW机组锅炉，为河北省南部电网首次应用四角切圆燃烧控制循环锅炉。

技术应用规模600MW容量级燃煤机组是我国火电建设大力发展的系列之一，控制循环锅炉是其重要炉型选择，已实现国产化制造与批量应用。02锅炉系统总体布置

锅炉整体技术参数与型式锅炉主要技术参数定电一期工程锅炉为亚临界参数汽包炉，最大连续蒸发量（MCR）等参数按上海锅炉厂引进技术设计，给水温度在B-MCR工况下为282℃，BRL工况下为280℃。

锅炉整体布置型式采用控制循环、一次中间再热、单炉膛、四角切圆燃烧方式、燃烧器摆动调温、平衡通风、固态排渣、全钢悬吊结构、露天布置燃煤锅炉型式。

燃烧系统配置特点制粉系统为中速磨冷一次风机正压直吹式系统，24只直流式燃烧器分6层布置于炉膛下部四角，呈切圆燃烧；尾部设2台3分仓受热面旋转容克式空气预热器。

汽水系统关键设计过热器汽温调节采用2级喷水控制，再热器汽温以摆动燃烧器调节（投自动）并设事故喷水；沿汽包长度布置6根大直径下降管，配置3台低压头循环泵增强水循环。炉膛结构组成炉膛及燃烧系统布置炉膛由四周水冷壁、折焰角及延伸水平烟道底部和两侧墙构成，采用单炉膛、全钢悬吊结构、露天布置设计，为燃料燃烧提供足够空间并形成良好烟气流动路径。燃烧器布置方式24只直流式燃烧器分为6层布置于炉膛下部四角，煤粉和空气从四角送入炉膛，形成切圆方式燃烧，通过燃烧器摆动实现再热汽温调节（投自动），进口设有事故喷水保护。制粉系统配置采用中速磨冷一次风机正压直吹式制粉系统，原煤经磨煤机研磨成煤粉后由一次风直接携带送入炉膛燃烧，系统响应迅速，能有效匹配锅炉负荷变化需求。空气预热与烟气处理尾部烟道下方设置2台3分仓受热面旋转容克式空气预热器，用于加热燃烧所需空气；炉底排渣系统采用机械刮板捞渣机装置，实现固态排渣，确保锅炉连续稳定运行。主要受热面组成与结构水冷壁系统结构由炉膛四周、折焰角及延伸水平烟道底部和两侧墙组成，水冷壁管入口处装有节流圈，部分采用内螺纹管以降低质量流速和流量，提升水循环可靠性。过热器系统构成由炉顶管、后烟井包覆、水平烟道侧墙后部、低温过热器、分隔屏、后屏和末级过热器组成，汽温调节采用2级喷水控制，确保蒸汽参数稳定。再热器系统配置包括墙式再热器、屏式再热器和末级再热器，汽温调节以摆动燃烧器方式为主（投自动），进口设有事故喷水作为应急调节手段。省煤器布置方式位于后烟井低温过热器下方，作为尾部受热面的重要组成部分，起到加热给水、降低排烟温度、提高锅炉热效率的作用。01辅助系统配置（制粉、空预器等）制粉系统：中速磨冷一次风直吹式系统采用中速磨煤机，配置冷一次风机正压直吹式制粉系统，可将原煤研磨成合格煤粉并直接送入炉膛燃烧，系统简洁高效，适应600MW机组燃煤需求。02空气预热器：3分仓受热面旋转容克式尾部烟道下方设置2台3分仓受热面旋转容克式空气预热器，用于加热燃烧所需空气，提高锅炉热效率，保障燃烧充分。03炉底排渣系统：机械刮板捞渣机装置炉底采用机械刮板捞渣机装置进行固态排渣，能有效清除燃烧后产生的炉渣，保证锅炉连续稳定运行，适应固态排渣的设计要求。03给水与水循环系统核心技术

控制循环工作原理与优势控制循环核心工作原理在锅炉循环回路的下降管和上升管之间加装循环泵以提高循环回路的压头，强制驱动工质循环。炉水经汇合集箱汇合后进入低压头循环泵，再通过连接管引入水冷壁下部环形集箱，实现工质的可控循环。

改良型控制循环（CC+系统）特点采用“低压头循环泵＋内螺纹管”技术，锅炉循环倍率由自然循环的4降低到2左右。例如定电锅炉配置3台循环泵，2台投运即可带MCR负荷，另1台备用，正常工况下推荐3台运行以保障可靠性。

水循环可靠性保障措施水冷壁管入口处装设不同孔径的节流孔板，控制每根水冷壁管流量，确保炉膛工况变化时循环均匀。通过保证循环泵入口净正吸入压头（NPSHA）大于必需值（NPSHR）防止汽蚀，并限制停炉降负荷时的降温降压速度。

控制循环技术优势相比自然循环，可采用较小直径的汽包及上升管、下降管，减少设备尺寸和成本。内螺纹管的应用降低了水冷壁中的质量流速和流量，在各种负荷下均能保证水循环可靠，提升锅炉运行的安全性和经济性。

炉水循环泵结构特点与运行特性

泵体与电机一体化紧凑型设计炉水循环泵将叶轮和电机转子装在同一主轴上，置于互相连通的压力壳体内，泵体与电机被分隔为两个腔室，配备高、低压冷却水系统，整体结构紧凑。

低压头循环泵与内螺纹管协同技术采用CC+循环系统，即"低压头循环泵＋内螺纹管"的改良型控制循环方式，可降低水冷壁中的质量流速和流量，使锅炉循环倍率由自然循环的4降低到2左右。

灵活的配置与备用机制系统内布置3台循环泵，其中2台投运可带MCR负荷，另1台为备用。为保障运行稳定，CE推荐正常工况下保持3台泵运行，以应对突发故障。

汽蚀预防与运行参数控制通过确保泵入口实际净正吸入压头（NPSHA）大于必需净正吸入压头（NPSHR）防止汽蚀，同时限制停炉、降负荷时的降温降压速度：压力≥4.14MPa时，降温速度≤1.5℃/min、降压速度≤736kPa/min；压力＜4.14MPa时，降温速度≤2.8℃/min、降压速度≤46kPa/min。下降管系统结构特点下降管与上升管系统设计

沿汽包长度方向布置6根大直径下降管，炉水由汇合集箱汇合后接至3台低压头循环泵，每台循环泵有2只出口阀，通过6根连接管引入水冷壁下部环形集箱。上升管系统设计要点

水冷壁由炉膛四周、折焰角及延伸水平烟道底部和两侧墙组成，环形集箱内水冷壁管入口处均装有节流圈，以控制每根水冷壁管的流量，保证循环均匀可靠。管径选择与循环倍率

控制循环锅炉因加装循环泵提升压头，汽包及上升管、下降管可采用较小直径，循环倍率由自然循环的4降低到2左右，有效优化系统尺寸与运行效率。

节流圈与环形集箱作用机理01环形集箱的结构与功能环形集箱位于水冷壁下部，通过6根连接管与炉水循环泵出口相连，将循环泵提供的炉水均匀分配至炉膛四周水冷壁管，确保各区域水冷壁流量分配基础均衡。

02节流圈的布置与流量调节原理在环形集箱内每根水冷壁管入口处均装有不同孔径的节流圈，通过改变局部阻力，实现对每根水冷壁管流量的精确控制，保证炉膛运行工况变化时循环均匀可靠。

03协同作用保障水循环安全环形集箱提供均衡的水分配基础，节流圈针对不同热负荷区域的水冷壁管进行流量微调，两者配合使锅炉在各种负荷下均能保证水循环可靠，避免局部过热或流量偏差过大。

水循环可靠性保障措施循环泵选型与布置优化选用3台低压头循环泵，2台运行即可带MCR负荷，另1台备用，确保循环动力稳定。泵体与电机共轴置于压力壳体内，由下降管支吊以适应热膨胀。

水冷壁入口节流圈设计在环形集箱内水冷壁管入口处均装有不同孔径的节流圈，通过流量分配控制，保证各水冷壁管内工质流量均匀，防止局部过热。

内螺纹管应用与循环倍率控制水冷壁采用内螺纹管，降低质量流速需求，循环倍率由自然循环的4降低至2左右，提升循环效率的同时确保水冷壁冷却可靠性。

运行参数严格控制锅炉压力在19MPa以上时，降温降压速度控制为1.5℃/min、736kPa/min；19MPa以下时为2.5℃/min、46kPa/min，防止循环泵入口汽化。04燃烧系统设计与运行

四角切圆燃烧方式特点燃烧器布置方式24只直流式燃烧器分为6层布置于炉膛下部四角，煤粉和空气从四角送入，在炉膛中呈切圆方式燃烧。

汽温调节方式再热器的汽温采用摆动燃烧器方式调节（投自动），再热器进口设有事故喷水。

制粉系统匹配锅炉燃烧系统按中速磨冷一次风直吹式制粉系统设计，与四角切圆燃烧方式相配合。

直流燃烧器布置与调温原理燃烧器布置方式24只直流式燃烧器分为6层布置于炉膛下部四角，煤粉和空气从四角送入，在炉膛中呈切圆方式燃烧。

过热汽温调节方式过热器的汽温调节由2级喷水来控制，通过喷水减温实现对过热蒸汽温度的精确调节。

再热汽温调节方式再热器的汽温采用摆动燃烧器方式调节（投自动），再热器进口设有事故喷水作为备用调节手段。中速磨冷一次风直吹式制粉系统系统组成与工作流程原煤输送系统将破碎后的原煤送入原煤仓，经给煤机进入磨煤机磨制，煤粉分离后，合格煤粉由一次风直接送入炉内燃烧。该系统采用中速磨煤机，配置冷一次风机提供输送动力。设备配置特点600MW控制循环锅炉制粉系统按中速磨冷一次风正压直吹式设计，通常每炉配置6台中速磨煤机（含1台备用），煤粉细度控制为200目筛通过量75%，确保燃烧效率与稳定性。一次风与燃烧配风协同燃烧所需空气经送风机进入空气预热器加热后分两路：一路作为二次风直接进入燃烧器；另一路作为一次风进入制粉系统输送煤粉，通过协调控制实现燃料与空气的优化配比。05受热面系统与汽温调节过热器系统组成与汽温控制

过热器系统组成结构过热器由炉顶管、后烟井包覆、水平烟道侧墙后部、低温过热器、分隔屏、后屏和末级过热器组成，形成多级串联的受热面系统。

过热汽温调节方式过热器的汽温调节采用2级喷水控制，通过在过热器不同阶段设置喷水减温器，实现对蒸汽温度的精确调节。

再热器系统组成与汽温调节再热器由墙式再热器、屏式再热器和末级再热器组成；汽温调节主要采用摆动燃烧器方式（投自动），并在再热器进口设有事故喷水作为备用调节手段。

再热器系统布置与调温方式01再热器系统组成与布置600MW控制循环锅炉再热器由墙式再热器、屏式再热器和末级再热器组成，沿烟气流程依次布置，吸收炉膛及烟道内的热量对蒸汽进行再加热。

02再热汽温主要调节方式采用燃烧器摆动调温方式（投自动），通过改变燃烧器倾角调整火焰中心高度，从而调节再热器吸热量，实现再热汽温控制。

03事故喷水调节作为备用在再热器进口设有事故喷水装置，当再热汽温超过允许范围时，通过喷水降温作为紧急情况下的辅助调节手段，确保设备安全运行。省煤器与空气预热器功能

01省煤器功能位于后烟井低温过热器下方，主要作用是加热锅炉给水，提高给水温度，降低排烟温度，从而提高锅炉热效率。02空气预热器功能尾部烟道下方设置2台3分仓受热面旋转容克式空气预热器，其功能是利用烟气余热加热进入锅炉的空气，改善燃烧条件，提高锅炉效率。06关键部件结构特点汽包及下降管系统设计汽包结构特点600MW控制循环锅炉汽包采用较小直径设计，与上升管、下降管共同构成循环回路，其结构设计适应控制循环方式下的工质流动特性。下降管布置方式沿汽包长度方向布置6根大直径下降管，炉水经汇合集箱汇合后接入炉前的3台低压头循环泵，为水循环提供通道。循环泵连接设计每台循环泵配备2只出口阀，通过6根连接管将炉水引入水冷壁下部环形集箱，实现工质的强制循环。

水冷壁结构（内螺纹管应用）内螺纹管的应用背景600MW控制循环锅炉水冷壁采用内螺纹管，是改良型控制循环（CC+循环系统）的关键技术之一，可降低水冷壁中的质量流速和流量，使锅炉循环倍率由自然循环的4降低到2左右。

内螺纹管的布置位置在环形集箱内水冷壁管入口处均装有节流圈，水冷壁由炉膛四周、折焰角及延伸水平烟道底部和两侧墙组成，其管屏采用内螺纹管。

内螺纹管的作用内螺纹管能增强流体扰动，有效防止膜态沸腾，保证水冷壁在各种工况下的安全运行，提升传热效率，是控制循环锅炉实现可靠水循环的重要保障。循环泵冷却水系统与膨胀补偿

循环泵高、低压冷却水系统构成炉水循环泵的泵体与电机被分隔为两个腔室，配有一套较为复杂的高、低压冷却水系统，以确保电机和泵体的可靠冷却与运行。循环泵的支吊方式与热膨胀适应整个泵体和电机均由下降管支吊，这样泵可在锅炉热态时随下降管一起向下自由移动而不受膨胀限制，有效补偿热膨胀位移。锅炉整体膨胀中心设置锅炉本体采用全悬吊结构，通过设置人为的膨胀中心（零膨胀点），作为热膨胀位移计算的零点，以进行精确的热膨胀位移计算和应力分析，确保密封设计可靠。刚性梁的布置与膨胀补偿作用上炉膛的垂直水冷壁布置了10层水平刚性梁，尾部烟道包墙和竖井烟道共设置12层水平刚性梁，层间布置有校平装置，两侧设置垂直刚性梁，以控制和补偿锅炉受热面的膨胀。07运行特性与控制策略

循环倍率与运行经济性分析控制循环锅炉循环倍率特点600MW控制循环锅炉采用改良型控制循环（CC+系统），循环倍率由自然循环锅炉的4降低到2左右，通过降低循环流量提升系统运行效率。

循环倍率降低的技术优势较低的循环倍率使水冷壁可采用内螺纹管设计，降低水冷壁中的质量流速，减少流动阻力，同时保证炉膛受热面的均匀冷却，提升传热效率。

循环泵功率消耗与能效平衡控制循环锅炉需配置低压头循环泵（如定电一期工程3台循环泵），运行功率消耗约占锅炉功率的0.3%~0.4%，但通过循环优化实现的整体能效提升可抵消该部分能耗。

典型机组经济性案例参考国华定洲发电厂2×600MW控制循环锅炉通过优化循环倍率及配套系统设计，在河北省南部电网应用中实现了亚临界参数下的稳定高效运行，为同类机组提供了经济性参考。01变负荷运行特性与参数控制变负荷水循环可靠性保障锅炉在各种负荷下均能保证水循环可靠，炉水循环泵入口不产生汽化。通过确保泵入口实际净正吸入压头（NPSHA）大于必需值（NPSHR）防止汽蚀，并限制停炉、降负荷时的降温降压速度。02降压速度分级控制标准压力在MPa以上时，降温速度控制为℃/min，相应降压速度为736kPa/min；压力在MPa以下时，降温速度为℃/min，降压速度为46kPa/min，与负荷变化率相协调。03循环泵运行方式与负荷匹配系统内布置3台循环泵，2台投运可带MCR负荷，1台备用。为避免单泵故障影响负荷，CE推荐正常工况下保持3台泵运行，确保变负荷过程中水循环稳定。04汽温调节方式与变负荷响应过热器汽温通过2级喷水控制，再热器汽温采