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 - 1881(2003) 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300600 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/ MW600600600600(600)600500 BMCR/ th - 1 1 8322 0082 0082 008(2 027)1 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 - CE(B 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。