1、全国火电 600MW 机组技术协作会第十三届年会论文集 锅炉262国内主要锅炉制造厂燃煤电站锅炉机组性能研究吴 强(湖南华电长沙发电有限公司 湖南 长沙 410203)【摘 要】本文对国内几大动力制造厂及与其合作的国外制造厂家的 600MW 以上超临界锅炉机组主要技术、技术的特点及运行特点进行介绍研究。【关键词】超临界机组 锅炉 主要技术 介绍研究0 引言近 20 年来，我国电力工业飞速发展，火力发电机组的建设主要经历了两个阶段：第一阶段为上世纪 90 年代初期开始引进国外设备，进口了相当数量 300MW 及 600MW 以上机组。引进的国外设备来自世界各先进工业发达国家，所配锅炉几乎囊括了世
2、界所有大的有代表性的制造厂家的特有技术，设计特点、技术流派众显纷呈，促进了我国电力工业技术水平的提高，也为当时国内几大动力制造厂吸收国外先进技术提供了良好的条件1；第二阶段为 21 世纪初期，我国电力改革进行，电力行业飞速发展，各发电公司不断扩大装机容量，国内几大动力制造厂与世界大的有代表性的制造厂家合作，建造了大批国产化 600MW 以上超临界机组。我国的国产化 600MW 以上超临界机组锅炉主要由三大公司制造：1）上海锅炉厂有限公司2）东方锅炉（集团）股份有限公司3）哈尔滨锅炉厂有限责任公司它们的技术主要是按美国或日本对应公司的许可证制造锅炉：上海锅炉厂有限公司对应美国阿尔斯通能源公司（A
3、LSTOM） ；东方锅炉（集团）股份有限公司对应日本日立公司的拔伯葛-日立株式会社（BHK） ，日本日立公司的拔伯葛-日立株式会社又对应美国巴布科克.威尔科克斯公司（Babcock & Wilcox,简称B&W） ；哈尔滨锅炉厂有限责任公司对应日本三井巴布科克能源公司（MB） 。各锅炉制造厂在消化国外技术的基础上，根据我国的国情，600MW 以上超临界锅炉机组采用超临界压力螺旋管圈式变压运行直流锅炉，且都为煤粉炉，低 NOx燃烧技术。本文将对国内几大动力制造厂及与其合作的国外制造厂家的 600MW 以上超临界锅炉机组主要技术、技术的特点及运行特点进行介绍。1 上海锅炉厂有限公司 600MW 以
4、上超临界锅炉机组主要技术特点1 2全国火电 600MW 机组技术协作会第十三届年会论文集 锅炉263上海锅炉厂有限公司 600MW 以上超临界锅炉机组主要技术特点为：1）螺旋管圈式超临界变压直流本生型锅炉，采用内置式汽水分离器启动系统。2）直流燃烧器四角布置切圆燃烧方式，可摆动喷嘴用以调节再热汽温。3）带燃烬风（over fire air，OFA）和出口扩锥的浓淡低 NOx燃系统。4）采用气流反切，削弱炉膛出口气流残余旋转，降低水平烟道左右侧烟气流速偏差。1.1 锅炉启动旁路系统及主要技术特点1.1.1 锅炉启动旁路系统介绍锅炉启动旁路系统采用内置式启动分离器，在炉前沿宽度方向垂直布置 2 只
5、，长 19600mm 的汽水分离器，每个分离器分别由 2 根导管将水冷壁出口的工质引入，经 2 根导汽管将工质引至炉顶棚进口集箱。在机组启动或锅炉负荷低于最低直流负荷 30MCR 时，启动旁路在分离工况下运行，工质在分离器中进行汽水分离后，蒸汽进入顶棚过热器继续加热，水经 1 根疏水管引至一个储水箱，储水箱下方设有两根管道分别通至除氧器和大气式扩容器，每根管道上分别设有调节阀，可根据不同状况控制分离器水位并回收工质和热量，在大气式扩容器中，扩容出的蒸汽通过管道在炉顶上方排入大气，水进入集水箱后经两台疏水泵排至凝汽器。见下图 11：图 11 上锅锅炉启动旁路系统1.1.2 锅炉启动旁路系统主要技
6、术特点：1）系统简单可靠、操作方便。2）在机组启、停和低负荷运行（30MCR 时，启动旁路系统解裂，分离器处于干态运行，此时分离器仅作为蒸汽流通集箱作用。4）不带炉水循环泵，启动流量靠给水泵建立。在机组启、停和低负荷运行（25MCR 时，启动旁路系统解裂，分离器处于干态运行，此时分离器仅作为蒸汽流通集箱作用。4）不带炉水循环泵，启动流量靠给水泵建立。在机组启、停和低负荷运行（25MCR）运行时，在水质符合要求前，为控制储水罐水位而将储水罐中多余的水排向大气式扩容器，将带走大量的的热量，汽温特性不好，但由于燃烧量较少，基本不存在超温问题。在水质符合要求后，便可排向凝汽器，同样将带走大量的的热量，
7、汽温特性没有得到改善，随着燃烧量的增加，汽温易超温，运行调整要加强屏过出口及高过出口汽温的控制，使汽温控制在合适的范围内。2.2 前后对冲燃烧、低 NOx 旋流式燃烧器系统2.2.1 带燃烬风(OFA)的前后对冲燃烧燃烧设备系统为前后墙布置，采用对冲燃烧、旋流式燃烧器系统，风、粉气流从投运的煤粉燃烧器、燃烬风喷进炉膛后，各只燃烧器在炉膛内形成一个独立的火焰。前、后墙各布置 3 层 HTNR3 燃烧器，每层 4 只；同时在前、后墙各布置一层燃烬风喷口，其中每层 2 只侧燃烬风（SAP）喷口，4 只燃烬风（AAP）喷口。利用燃烬风（OFA） ，减少煤粉燃烧过程中 NOx的生成量，补充燃烧需要的空气
8、量（以达到风煤燃烧平衡） 。燃烧器的布置简图见图 2-4。全国火电 600MW 机组技术协作会第十三届年会论文集 锅炉268图 2-4 燃烧器布置图燃烧器区域设有大风箱，大风箱被分隔成多层风室，每层燃烧器一个风室。大风箱对称布置于前后墙，设计入口风速较低，风箱内风量的分配取决于燃烧器自身结构特点及其风门开度，保证燃烧器在相同状态下自然得到相同风量，利于燃烧器的配风均匀。大风箱示意图见图 2-5。图 2-5 大风箱示意图全国火电 600MW 机组技术协作会第十三届年会论文集 锅炉2692.2.2 带煤粉浓缩器、稳焰环及稳焰齿的低 NOx 旋流燃烧器系统旋流燃烧方式的燃烧器射流在喷入炉膛时依靠射流
9、旋转时产生的中心回流来稳定燃烧。其特点是单一燃烧器可以组织燃烧，其稳燃的关键是通过气流的切向旋转在燃烧器出口中心附近形成稳定的、合适的轴向回流区以卷吸高温烟气，有利于煤粉气流的着火。煤粉燃烧器采用日本拔伯葛-日立株式会社（BHK）的新型 HT-NR3 燃烧器，主要由一次风弯头，文丘里管，内二次风装置，外二次风装置（含调风器，调节机构） ，煤粉浓缩器，稳焰环，外二次风执行器及燃烧器壳体等零部件组成。燃烧器配风示意图见图 2-6。图 2-6 燃烧器配风示意图在 HT-NR3 燃烧器中，燃烧的空气被分为三股，它们是：直流一次风、直流二次风和旋流三次风。一次风由一次风机提供。一次风管内靠近炉膛端部布置
10、有一个锥形煤粉浓缩器。燃烧器风箱为每个 HT-NR3 燃烧器提供二次风和三次风。每个燃烧器设有一个风量均衡挡板，该挡板的调节杆穿过燃烧器面板，能够在燃烧器和风箱外方便地对该挡板的位置进行调整。三次风旋流装置设计成可调节的型式，并设有执行器，可实现程控调节。调整旋流装置的调节导轴即可调节三次风的旋流强度。燃烬风(OFA)风口包含两股独立的气流：中央部位为非旋转的气流，它直接穿透进入炉膛中心；外圈气流是旋转气流，用于和靠近炉膛水冷壁的上升烟气进行混合。为了提高燃烧器的低负荷稳燃、防止结渣及降低 Nox 排放，采用了煤粉浓缩器、稳焰环及稳焰齿。一次风气流的浓淡分离是靠安装于一次风管中的煤粉浓缩器来实
11、现的，并使气流在稳焰环附近区域形成一定煤粉浓度的煤粉气流。为了防止煤粉浓缩器的磨损，在煤粉浓缩器上贴有耐磨陶瓷片。HT-NR3 燃烧器主要技术特点：1） 在一次风管内装有一个锥形煤粉浓缩器用于将煤粉气流进行浓淡分离，利用浓淡燃烧技术来加强煤粉气流的着火和燃烬。2） 在一次风管出口装有稳焰环及稳焰齿用于加强煤粉气流的着火和低负荷下保持燃烧稳定。3） 将助燃空气分为两股（即二次风和三次风）既有利于煤粉气流的着火和燃烧，又有利于减少煤粉燃烧过程中 NOx的生成量。4） 安装有专门设计的喉口。喉口有合理的旋角；喉口前缘由炉膛水冷壁管环绕；喉口表面镶衬光洁的、导热性能良好的陶瓷财料，不仅耐高温、耐磨，而
12、且降低喉口表面温度，有利于防止 喉口部位结渣。全国火电 600MW 机组技术协作会第十三届年会论文集 锅炉2703 哈尔滨锅炉厂有限责任公司 600MW 以上超临界锅炉机组主要技术特点1 4哈尔滨锅炉厂有限责任公司 600MW 以上超临界锅炉机组主要技术特点为：1）螺旋管圈式超临界变压直流本生型锅炉，采用带炉水循环泵的内置式汽水分离器启动系统。2）燃烧设备系统为前后墙布置，采用对冲燃烧、带燃烬风（over fire air，OFA）的旋流式燃烧器系统。3）采用煤粉浓缩器、稳焰环及稳焰齿的低 NOx燃烧器系统。4）采用挡板调节再热汽温。3.1 锅炉启动旁路系统及主要技术特点3.1.1 锅炉启动旁
13、路系统介绍采用内置式汽水分离器启动系统，启动系统包括启动分离器、炉循环泵及其它汽侧和水侧连接管、阀门等。A、启动系统组成（如图 31）：1）四只汽水份离器及其引入引出管系统，分离器高度为 4m。2）一只立式贮水箱，其高度为 18m。3）由贮水箱底部引出的启动再循环泵入口管道及溢流总管。4）通往循环泵的入口管道及出口管道上的水位调节阀及截止阀。循环泵出口管道到贮水箱上的最小流量再循环管道及流量测量装置。5）通往扩容器的高容量溢流管和低容量溢流管，各装有一调节阀（一大一小）及截止阀。6）溢流管暖线管（热备用管） 。7）启动再循环泵。8）锅炉疏水扩容器。9）自省煤器入口到循环泵入口管道的过冷水连接管
14、，流量约为 12%的泵流量。B、主要部件和管道的用途：1）分离器及其引入与引出管系统：启动期间由水冷壁出口集箱引出的两相介质由引出管引至四只汽水份离器。工质在分离器中在离心力的作用下进行汽水份离，由分离器顶部引出蒸汽，在分离器内装有脱水装置，以防止蒸汽带水进入过热器管中。炉水由四只平行工作的分离器底部引出送往立式贮水箱。 （如图 32）2）贮水箱：它起到炉水的中间贮藏作用，在分离器下部的水空间及四根通往贮水箱的连接管道应包括在贮水系统的容量内，其尺寸能够保证贮水系统能贮藏启动期间在打开各水位调节阀和闭锁阀前的全部工质，以保证过热器无水进入。3）由疏水箱底部引出的再循环管道，它连接进入循环泵的入
15、口，它的容量按锅炉 BMCR 流量的 35%设计。4）通往锅炉疏水扩容器的溢流支管及其两只高水位调节阀和闭锁阀：用于初次启动和较长期停炉后启动前用凝结水清洗给水系统和省煤器、水冷壁系统。当流量大或清洗后的水质不合格不能进行再循环时，必须通过此溢流管送往扩容器。另外，当机组启动初期，水冷壁出现汽水膨胀现象，1根轴向蒸汽引出管6根引入管66040001根轴向饱和水引出管全国火电 600MW 机组技术协作会第十三届年会论文集 锅炉271导致分离器贮水箱中水位急剧上升，也必须打开高水位和高高水位调节阀，将工质送往扩容器系统。它的容量按满足锅炉各态启动溢流要求。5）热备用暖管：其用途是当锅炉转入直流运行
16、后有少量省煤器出口炉水至通往扩容器的管道，以使管道保持在热备用状态下。6）自省煤器入口到循环泵入口管道的冷却水连接管，流量约为泵流量的 12%。其目的是使进入循环泵的再循环炉水有一定的过冷度，避免在循环泵的叶片上发生汽蚀现象。7）循环泵旁路管：泵出口到储水箱的循环泵最小流量的旁路管，以保证在锅炉低循环流量时，循环泵可维持最低安全流量。8）扩容器：用于承接贮水箱在高水位与高高水位时的疏水、热备用状态时的少量疏水、部分负荷运行时一旦贮水箱出现高水位时的疏水以及过热器、再热器、省煤器、水冷壁、吹灰器和排空气系统等的疏水。其容积应满足启动前冷态、温态大流量水冲洗和启动初期水冷壁出现汽水膨胀时分离器系统大流量疏水的需要。9）冷却箱：用于承接来自扩容器产生的冷凝水。图 31 启动循环系统流程
