600MW级超临界与亚临界锅炉技术比较浙江电力 2003年第6期.pdf

212003年第6期 浙江电力 600 MW级超临界与亚临界锅炉技术比较 Comparison of the Technical Features Between 600 MW Supercritical and Subcritical Pressure Boiler 摘要以华能石洞口二厂、平圩电厂和北仑电厂锅炉为例,介绍了600 MW级超临界与亚临界参数锅炉的 技术特点,对超临界压力直流炉和亚临界控制循环锅炉的运行可靠性、热经济性以及本体结构与主要系 统等方面作了比较说明。 关键词燃煤锅炉;超临界压力;炉型;水冷壁 中图分类号TK22文献标识码 B文章编号 1007 - 18812003 06 - 0021 - 04 王娜娜,边小君,曹云娟 杭州电力教育培训中心,浙江 杭州310015 随着国民经济和电力负荷的迅速增长,电网 容量将随之增长,必须采用大容量 、高参数机 组。在“八五”期间以亚临界的300～600 MW机 组为主,从“九五”开始逐步过渡为600 MW机 组为主,并要发展1 000 MW机组。电网中这些主 力机组集中了当前世界上发电设备的许多先进技 术,代表着我国电力工业技术发展的趋势。国内 部分现役600 MW级机组燃煤锅炉的技术性能统 计见表1。 本文着重对600 MW级超临界与亚临界参数 锅炉作技术比较,主要以石洞口二厂两台超临界 参数机组、平圩电厂和北仑电厂的两台亚临界参 数机组为讨论对象。 1蒸汽参数与炉型 水的临界压力为22. 115 MPa ,临界温度为 347. 12℃。在临界点上,水与汽的参数完全相 同,两者的差别消失,汽化潜热趋向于零,即汽 化在一瞬间完成。锅炉的型式主要取决于蒸汽参 数和容量,有自然循环炉、控制循环炉、直流炉 及复合循环直流炉4种。直流炉适合于超临界及 亚临界参数,自然循环及控制循环炉只适宜于亚 临界及亚临界以下压力参数。 如采用亚临界参数,则直流炉、自然循环和 控制循环汽包炉都是可选用的方案。如元宝山电 厂600 MW亚临界参数锅炉采用的是本生型强制循 环直流炉;北仑电厂1号炉和平圩电厂两台600 MW锅炉采用控制循环汽包炉;北仑电厂2号炉采 用自然循环方式。 采用超临界参数时均采用强制循环直流锅 炉。目前国际上超临界参数锅炉的过热蒸汽汽机 进口压力一般采用24. 2、25. 3和26. 4 MPa 3个 级别;过热和再热蒸汽温度通常设计为538℃,也 有采用566℃ 的;大多采用一次再热,采用两次再 热的只占超临界机组中的15 ,因两次再热虽能 改善经济性,但管路复杂,耗用钢材也多。石洞 口二厂两台600 MW超界参数锅炉采用的是超临界 螺旋管圈直流锅炉,过热蒸汽锅炉出口压力为 25. 4 MPa ,温度为541℃,中间再热级数为一次, 再热蒸汽温度为569℃。 2技术经济分析 2. 1可靠性 美国和前苏联在发展超临界机组的初期,由 于缺乏经验,设计和运行都存在问题,机组可靠 性低。经过几十年不断完善发展,现在的技术早 已成熟。美国发电可用率数据系统1980年的 分析报告中,公布了71台超临界机组和27台亚 临界机组的运行统计数据,两类机组的平均运行 可用率 、等效可用率和强迫停运率已经没有差 22 2003年第6期 浙江电力 表1国内几台典型600 MW级机组锅炉设计规范及结构特性参数 项目元宝山电厂平圩电厂哈尔滨三厂北仑电厂石洞口二厂盘山电厂 机组号21、231、21、21、2 额定功率/ MW600600600600600600500 BMCR/ th - 1 1 8322 0082 0082 0082 0271 9001 650 参数亚临界亚临界亚临界亚临界超临界超临界 循环方式直流控制循环控制循环控制循环自然循环直流直流 制造厂或供应商SteinmullerHG- CEHGABB - CEB 在中间负荷范围,采用变压运行, 用改变锅炉主蒸汽压力的方式调节负荷。例如石 洞口二厂的600 MW机组,在85 负荷以上,采 用定压运行,保持汽轮机进口汽压为24. 2 MPa ; 在85 ～37 负荷,采用变压运行,蒸汽压力随 负荷降低而降低,汽轮机进口汽压由24. 2 MPa降 低到9. 6 MPa ;在37 负荷以下,再采用定压运 行,保持汽轮机的进口汽压为9. 6 MPa。 3锅炉本体与主要系统的特点 超临界机组与亚临界机组在燃烧系统、过热 器和再热器系统的差异不是太大,这里主要分析 差别比较大的水冷系统、锅炉启动系统与汽机旁 路系统。 3. 1水冷系统 北仑电厂1号炉和平圩电厂锅炉都是CE型亚 临界控制循环锅炉。在其下降管回路中均设循环 泵,以提供足够的压头来保证在任何运行工况下 能进行充分的强迫循环。每炉有3台循环水泵, 每泵能满足60 的额定负荷。考虑到亚临界参数 下汽包壁厚增加,起停过程中上下壁温差值较大 因而限制起停速度,汽包壁采取上下不等壁厚结 构,并采用环形夹层,使汽包内壁温接近于汽水 混合物温度,使上下壁温差均匀而且减小,可快 速起停。锅炉汽包的工作水位比一般自然循环锅 炉低,可运行范围达300 mm,这是因为有循环水 泵来产生循环动力,水位已不是产生循环动力的 重要因素,而且给水直接引入下降管入口处,欠 焓较大,水位低时该处亦不易产生汽化。 超临界直流炉的水冷壁主要采用螺旋式水冷 壁管型和一次垂直上升管屏式。早期的超临界直 24 2003年第6期 浙江电力 流锅炉大多采用B 2 31 MPa , 641/ 593/ 593℃;3 34. 5 MPa , 649/ 593/ 593℃。最终目标是期望比现有的超临界机组 24. 11 MPa , 538/ 538℃的热效率提高6 ～7 。 前苏联也是投运600 MW级机组较早的国 家,但与欧美国家制定的容量级别有所不同,它 们没有600 MW机组,只有500 MW、800 MW等 机组。超临界机组投运也较早,一般500 MW以 上机组基本上都采用超临界级机组25 MPa ,这 是使日本和前苏联成为全世界火电厂发电煤耗最 低的国家的重要原因。 5结束语 经过40多年的不断完善和发展,超临界机组 的发展已进入成熟和实用阶段,运行可靠性和热 经济性指标不低于亚临界机组,运行灵活性也大 为提高。为进一步降低能耗,减少CO2排放,改 善环境,在材料技术发展的前提下,超临界机组 正朝更高参数的超超临界技术方向迅速发展。 参考文献 收稿日期 2003 - 01 - 10 作者简介王娜娜1975 - ,女,浙江江山人,讲师,学 士,从事电厂锅炉的教育与研究工作。