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火力发电厂超临界锅炉综合介绍.ppt
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1、技术专题介绍1600MW600MW超临界机组超临界机组 郑州电力高等专科学校郑州电力高等专科学校 杨建华杨建华超临界锅炉技术概述超临界锅炉技术概述1编辑版pppt2编辑版pppt引子n n前面展示的就是超临界机组,它是近几年来迅速发展的一种大型燃煤火力发电机组。n n我们在学习中可能会有以下问题:1.1.超临界锅炉中的超临界锅炉中的“超临界超临界”是什么意思?它和是什么意思?它和直流锅炉是一回事吗?直流锅炉是一回事吗?2.2.超临界锅炉有什么优势?超临界锅炉有什么优势?3.3.超临界锅炉有什么特点?和亚临界机组有什超临界锅炉有什么特点?和亚临界机组有什么不同的地方?么不同的地方?3编辑版ppp
2、t主要内容n n一、“临界点”是怎么回事n n二、“超临界”是什么意思?n n三、超临界锅炉和直流锅炉是一回事吗n n四、超临界锅炉有什么优势n n五、直流锅炉的技术特点n n六、国产超临界锅炉主要特点4编辑版pppt一、“临界点”是怎么回事5编辑版ppptn n水在加热过程中存在一个状态点水在加热过程中存在一个状态点临界点临界点n n低于临界点压力,从低温下的水低于临界点压力,从低温下的水加热到过热蒸汽的过程中要经过加热到过热蒸汽的过程中要经过汽化过程,即经过水和水蒸汽共汽化过程,即经过水和水蒸汽共存的状态;存的状态;n n而如果压力在临界压力或临界压而如果压力在临界压力或临界压力以上时,水
3、在加热的过程中就力以上时,水在加热的过程中就没有汽水共存状态而直接从水转没有汽水共存状态而直接从水转变为蒸汽。变为蒸汽。n n临界点的主要影响参数是压力,临界点的主要影响参数是压力,水的临界点压力为水的临界点压力为22.115MPa22.115MPa。S ST T饱和水线饱和水线饱和水线饱和水线饱和汽线饱和汽线饱和汽线饱和汽线临界点临界点临界点临界点水的临界点水的临界点水的临界点水的临界点一、“临界点”6编辑版pppt7编辑版pppt常见困惑:水和蒸汽没有区别的状态是怎样的?n n压力越高,水蒸汽分子间压力越高,水蒸汽分子间的距离和液体水分子间的的距离和液体水分子间的距离的差距越小距离的差距越
4、小n n从而使得水和水蒸汽之间从而使得水和水蒸汽之间的物性差别随着压力升高的物性差别随着压力升高越来越小越来越小n n直至达到临界压力时,水直至达到临界压力时,水和水蒸汽没有差别,在同和水蒸汽没有差别,在同一温度下,要么全部是水,一温度下,要么全部是水,要么全部为气(其实是很要么全部为气(其实是很“稠密稠密”的蒸汽)。的蒸汽)。温度温度/压力压力/barbar亚临界超临界水分子密度与压力、温度关系水分子密度与压力、温度关系8编辑版pppt水和汽之间的区别仅在于分子间距离n n水和汽之间的区水和汽之间的区别仅仅是分子间别仅仅是分子间距离距离n n分子间距离在一分子间距离在一定距离范围内就定距离范
5、围内就称为水称为水n n分子间距离超过分子间距离超过这个界限就称为这个界限就称为汽汽温度温度/压力压力/barbar亚临界超临界水分子密度与压力、温度关系水分子密度与压力、温度关系9编辑版pppt微观解释n n 临界或超临界压力下,温度较低时,水分临界或超临界压力下,温度较低时,水分子之间的距离紧密,处于液态水的状态。随着子之间的距离紧密,处于液态水的状态。随着温度的升高,分子动能增大,分子间距离逐渐温度的升高,分子动能增大,分子间距离逐渐变大,宏观上看就是水的体积膨胀,或比容增变大,宏观上看就是水的体积膨胀,或比容增大。当达到临界温度时,分子之间的距离大于大。当达到临界温度时,分子之间的距离
6、大于液体水分子之间距离的上限,则水在这瞬间就液体水分子之间距离的上限,则水在这瞬间就全部由水变成了蒸汽,之后的加热过程中,水全部由水变成了蒸汽,之后的加热过程中,水蒸汽温度升高,分子间距离继续增大,宏观上蒸汽温度升高,分子间距离继续增大,宏观上水蒸气体积膨胀,比容变大。水蒸气体积膨胀,比容变大。10编辑版pppt二、“超临界”是什么意思?n n当流体的压力和温度超过一定的值(临界点)时,流体会处于一种介乎于液态和气态的中间态,称为超临界态。n n对锅炉来说,主蒸汽压力超过(大于)临界点压力(22.12MPa)的工况11编辑版pppt超临界压力下朗肯循环过程的TS图12编辑版pppt三、超临界锅
7、炉和直流锅炉是一回事吗n n超临界锅炉从压力上超临界锅炉从压力上分类分类n n直流锅炉从有无汽包直流锅炉从有无汽包分类分类n n超临界锅炉一定是直流锅超临界锅炉一定是直流锅炉炉n n直流锅炉不一定是超临界直流锅炉不一定是超临界锅炉,可以是亚临界或以锅炉,可以是亚临界或以下压力锅炉下压力锅炉直流炉可以适用于任何压力,但如果压力太低,则不如自然循环锅炉,所以一般应用在P16MPa的锅炉上。当然超(超)临界参数锅炉必须采用直流型式 13编辑版pppt循环倍率n n超临界压力锅炉水冷壁出口蒸汽干度为;n n亚临界压力汽包锅炉水冷壁出口蒸汽干度为.;n n超高压汽包锅炉水冷壁出口蒸汽干度为.。14编辑版
8、pppt四、超临界锅炉有什么优势n n一、热效率高,节约燃料一、热效率高,节约燃料n n朗肯循环热效率随主蒸汽压力、温度的升高而提高,超临界压力机组比亚临界机组热效率提高23%。15编辑版pppt电厂名称容量 MW供电煤耗 g/kWh发电煤耗g/kWh厂用电率%华能南京电厂300324.5309.84.53华能营口电厂320337.2320.74.90华能伊敏电厂500329.53l1.25.55国华盘山电厂500331.O3l1.16.0石洞口电厂600308.2297.13.6绥中电厂800329.23l2.94.9320032003年度全国超临界机组运行经济指标统计数据年度全国超临界机组
9、运行经济指标统计数据16编辑版ppptn n二、污染排放低,保护环境二、污染排放低,保护环境低低NOxNOx排放排放低低COCO2 2排放排放17编辑版pppt五、直流锅炉的技术特点18编辑版pppt1.取消汽包,能快速启停。n n与自然循环锅炉相比,直流炉从冷态启动到满负荷运行,变负荷速度可提高一倍左右。19编辑版pppt2.压力适应性广n n适用于亚临界和超临界以及超超临界压力锅炉。20编辑版pppt3.金属耗量少n n锅炉本体金属消耗量最少,锅炉重量轻。一台300MW自然循环锅炉的金属重量约为5500t7200t,相同等级的直流炉的金属重量仅有4500t5680t,一台直流锅炉大约可节省
10、金属2000t。加上省去了汽包的制造工艺,使锅炉制造成本降低。21编辑版pppt4.水泵压头高n n水冷壁的流动阻力全部要靠给水泵来克服,这部分阻力约占全部阻力的2530。所需的给水泵压头高,既提高了制造成本,又增加了运行耗电量。22编辑版pppt5.需要专门的启动系统n n直流锅炉启动时约有30额定流量的工质经过水冷壁并被加热,为了回收启动过程的工质和热量并保证低负荷运行时水冷壁管内有足够的重量流速,直流锅炉需要设置专门的启动系统,而且需要设置过热器的高压旁路系统和再热器的低压旁路系统。加上直流锅炉的参数比较高,需要的金属材料档次相应要提高,其总成本不低于自然循环锅炉。23编辑版pppt6.
11、需要汽水分离器n n系统中的汽水分离器在低负荷时起汽水分离作用并维持一定的水位,在高负荷时切换为纯直流运行,汽水分离器作为通流承压部件。24编辑版pppt7.需要较高的质量流速n n为了达到较高的质量流速,必须采用小管径水冷壁。这样,不但提高了传热能力而且节省了金属,减轻了炉墙重量,同时减小了锅炉的热惯性。25编辑版pppt8.热惯性小n n水冷壁的金属储热量和工质储热量最小,即热水冷壁的金属储热量和工质储热量最小,即热惯性最小,使快速启停的能力进一步提高,适惯性最小,使快速启停的能力进一步提高,适用机组调峰的要求。用机组调峰的要求。n n但热惯性小也会带来问题,它使水冷壁对热偏但热惯性小也会
12、带来问题,它使水冷壁对热偏差的敏感性增强。当煤质变化或炉内火焰偏斜差的敏感性增强。当煤质变化或炉内火焰偏斜时,各管屏的热偏差增大,由此引起各管屏出时,各管屏的热偏差增大,由此引起各管屏出口工质参数产生较大偏差,进而导致工质流动口工质参数产生较大偏差,进而导致工质流动不稳定或管子超温。不稳定或管子超温。26编辑版pppt9.流动阻力大n n为保证足够的冷却能力和防止低负荷下发生水动力多值性以及脉动,水冷壁管内工质的重量流速在MCR负荷时提高到2000/(s)以上。加上管径减小的影响,使直流锅炉的流动阻力显著提高。n n600MW以上的直流锅炉的流动阻力一般为5.4MPa6.0MPa。27编辑版p
13、ppt10.汽温调节n n汽温调节的主要方式是调节燃料量与给水量之比,辅助手段是喷水减温或烟气侧调节。n n由于没有固定的汽水分界面,随着给水流量和燃料量的变化,受热面的省煤段、蒸发段和过热段长度发生变化,汽温随着发生变化,汽温调节比较困难。28编辑版pppt11.容易发生水动力不稳定n n低负荷运行时,给水流量和压力降低,受热面入口的工质欠焓增大,容易发生水动力不稳定。n n由于给水流量降低,水冷壁流量分配不均匀性增大;压力降低,汽水比容变化增大;工质欠焓增大,会使蒸发段和省煤段的阻力比值发生变化。29编辑版pppt12.水冷壁可灵活布置n n水冷壁可灵活布置,可采用螺旋管圈或垂直管屏水冷壁
14、。采用螺旋管圈水冷壁有利于实现变压运行。30编辑版pppt13.热偏差影响大n n超临界压力直流锅炉水冷壁管内工质温度随吸热量而变,即管壁温度随吸热量而变。n n因此,热偏差对水冷壁管壁温度的影响作用显著增大。31编辑版pppt14.存在传热恶化的可能n n变压运行的超临界参数直流炉,在亚临界压力范围和超临界压力范围内工作时,都存在工质的热膨胀现象。n n在亚临界压力范围内可能出现膜态沸腾;在超临界压力范围内可能出现类膜态沸腾。32编辑版pppt15.启停速度受汽机限制n n启停速度和变负荷速度受过热器出口集箱的热应力限制,但主要限制因素是汽轮机的热应力和胀差。33编辑版pppt16.给水品质
15、要求高n n直流锅炉要求的给水品质高,要求凝结水进行100的除盐处理。34编辑版pppt17.控制系统复杂n n控制系统复杂,调节装置的费用较高。35编辑版pppt六、国产超临界锅炉主要特点1.采用型布置形式2.螺旋管圈水冷壁.采用前后墙对冲燃烧方式.采用新型低氮旋流燃烧器.采用回转式空气预热器.采用直吹式制粉系统.采用轴流式风机36编辑版pppt1.采用型布置形式 型布置是传统普遍采用的方式,烟气由炉膛经水平烟道进入尾部烟道,在尾部烟道通过各受热面后排出。其主要优点是锅炉高度较低,尾部烟道烟气向下流动有自生吹灰作用,各受热面易于布置成逆流形式,对传热有利等。37编辑版pppt锅炉锅炉锅炉锅炉
16、型布置和塔型布置的比较型布置和塔型布置的比较型布置和塔型布置的比较型布置和塔型布置的比较布置简图布置简图布置简图布置简图 世界上烟煤型锅炉典型布置世界上烟煤型锅炉典型布置世界上烟煤型锅炉典型布置世界上烟煤型锅炉典型布置 日本超临界燃煤锅炉均采用此种日本超临界燃煤锅炉均采用此种日本超临界燃煤锅炉均采用此种日本超临界燃煤锅炉均采用此种布置方式布置方式布置方式布置方式 主要用于褐煤型锅炉主要用于褐煤型锅炉主要用于褐煤型锅炉主要用于褐煤型锅炉-高灰份高灰份高灰份高灰份 适合适合适合适合600MW-1050MW600MW-1050MW超临界燃煤超临界燃煤超临界燃煤超临界燃煤变压锅炉变压锅炉变压锅炉变压锅
17、炉概念概念概念概念 缺乏缺乏缺乏缺乏1000MW1000MW超临界燃煤变压锅炉经验超临界燃煤变压锅炉经验超临界燃煤变压锅炉经验超临界燃煤变压锅炉经验业绩业绩业绩业绩结构与安装结构与安装结构与安装结构与安装 具备成熟的结构技术及众多业绩,具备成熟的结构技术及众多业绩,具备成熟的结构技术及众多业绩,具备成熟的结构技术及众多业绩,可靠性高可靠性高可靠性高可靠性高 需研究大容量超临界锅炉可靠性需研究大容量超临界锅炉可靠性需研究大容量超临界锅炉可靠性需研究大容量超临界锅炉可靠性 再热器采用喷水及燃烧器摆动调温,对再热器采用喷水及燃烧器摆动调温,对再热器采用喷水及燃烧器摆动调温,对再热器采用喷水及燃烧器摆
18、动调温,对经济性和煤适应性有影响。经济性和煤适应性有影响。经济性和煤适应性有影响。经济性和煤适应性有影响。煤适应性好(采挡板调节再热汽煤适应性好(采挡板调节再热汽煤适应性好(采挡板调节再热汽煤适应性好(采挡板调节再热汽温)温)温)温)性能及运行性能及运行性能及运行性能及运行DBC/BHK/BHDBDBC/BHK/BHDB38编辑版pppt 2.螺旋管圈水冷壁 对于超临界变压运行锅炉,螺旋管圈水冷壁是首先应用于超临界变压运行锅炉的水冷壁型式。炉膛水冷壁采用螺旋管圈垂直管圈方式【即下部炉膛的水冷壁采用螺旋管圈(内螺纹管),上部炉膛的水冷壁为垂直】,保证质量流速符合要求。水冷壁采用全焊接的膜式水冷壁
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