1、百万千瓦机组工程设备调研报告北京三吉利能源股份有限公司专家委员会二九年四月1目 录1. 国内 1000MW 机组设备情况 .21.1. 主机 .21.1.1. 锅炉 .41.1.2. 汽轮机 .121.1.3. 发电机 .191.2. 主要辅机 .231.2.1. 锅炉主要辅机 .231.2.1.1. 风机 .231.2.1.2. 磨煤机 .241.2.1.3. 空气预热器 .271.2.1.4. 给煤机 .311.2.1.5. 除尘器 .311.2.1.6. 刮板捞渣机 .341.2.1.7. 气力除灰设备 .341.2.2. 汽轮机主要辅机 .351.2.2.1. 给水泵汽轮机 .351.
2、2.2.2. 给水泵 .371.2.2.3. 高压加热器 .381.2.2.4. 凝汽器 .391.2.2.5. 汽轮机旁路 .421.2.2.6. 凝结水泵 .431.2.2.7. 循环水泵 .441.2.3. 电气、热控主要设备 .451.2.3.1. 主变压器 .451.2.3.2. 升压站设备 .451.2.3.3. DCS 设备 .461.3. 脱硫脱硝设备 .481.3.1. 脱硫设备 .481.3.1.1. 石灰石石膏湿法脱硫技术（FGD） .481.3.1.2. 烟气循环流化床脱硫技术 .491.3.2. 脱硝设备 .5021. 国内 1000MW 机组设备情况1.1. 主机目
3、前国外超超临界技术领先主要是日本、欧洲及美国等。80年代末，日本建设了31.1MPa566 566 566超超临界参数的川越电厂，90年代初，日本将压力调整为2425MPa，温度提高到600 600 ，取得了成功。目前德国等欧洲国家超超临界机组的压力一般为2528MPa，温度一般采用580600或600 600 。锅炉布置型式有型及塔型布置。日本超超 临界锅炉一般采用 型布置，德国、丹麦一般采用塔式布置。燃烧方式主要有切圆燃 烧和对冲燃烧。日本超超 临界型炉均采用了前后墙对冲燃烧方式或八角双切 圆燃烧方式，欧洲的超超 临界塔式炉燃烧方式既有切圆燃烧，又有对冲燃烧。 锅炉水冷壁多采用螺旋管圈式。
4、日本和欧洲都趋于采用一次再热。国外已投运的1000MW超超临界机组以双轴机组居多，随着发电机及长叶片技术的进步，目前国外1000MW 及以上的超超临界机组倾向采用单轴。美国、日本及欧洲针对不同温度参数的机组（如580，600， 620等）开发了新的耐热材料，新高温铁素体 马氏体912Cr材料已用于31 MPa/600625参数等 级的超超临 界机组。2000年开始，原国家电力公司启动了超超临界发电技术可行性的研究工作。2002年该研究获得国家科技部支持，列入“十五”863研究计划。该项目由国内制造企业、 电力公司以及科研院所等19个单位组成的课题组，围绕我国开展超超临界机组的应用技术问题开展专
5、题研究，分为5个子课题，其中子课题一为“ 超超临界机组的技术选型研究” ；子 课题二为“ 超超临界锅 炉关键技术研究”；子课题三为3“超超临界汽 轮机关键技术 研究” ；子课题四为“大型燃煤电站烟气净化技术研究”；子课题五为“ 超超临界机组电 站设计与运行技术研究” 。子课题一已经通过国家科技部组织的专家验收。得到如下技术选型论证的结论：（1）我国发展超超临界机组的技术参数 蒸汽参数25MPa/600 /600（发电效率约44.63% ，发电煤耗率275g/kWh）；同时，不排除蒸汽参数28MPa/600 /600（发电效率 约44.99%， 发电煤耗率273g/kWh）的可能，提高压力后，其
6、 热效率提高约0.4 个百分点，其技术经济性根据实际工程而定。 （2）我国发展超超临界机组的参数等级 1） 推荐1000MW容量等级机组方案和600MW容量等级机组采用超超临界参数方案，其中600MW容量等级超超临界机组应作为我国电网中的主力机组。经研究分析，为保证机组的技 术经济合理性，超超 临 界机组的单机容量应在350MW以上，超 临界机组的单机容量应在300MW以上。 2） 1000MW级超超临界机组推荐采用单轴布置。对常规背压（4.9kPa）条件，1000MW级汽 轮机可采用4348（1092.21219.2mm ）末级叶片四缸四排汽结构，其排汽损失在设计规范内；600MW级汽轮机采
7、用1000mm末级叶片四缸四排汽结构是合适的，同时可采用 48末级长叶片的两排汽 结构。 大型超临界煤粉锅炉的整体布置主要采用型布置和塔式布置。锅炉水冷壁型式中的螺旋管圈和垂直管屏二种型式均有运行业绩，均是可行的，但在数量上以前者为多。 3） 采用二次再热可使机组的热效率提高12%，但也造成了调温方式、4受热面布置、结构等的复杂性，成本明 显提高。因此，推荐一次再热。 总的来看，这种技术选型方案具有创新性和世界先进水平。我国超超临界机组的推荐参数25MPa/600 /600是日本目前所采用的方案，压力比欧洲低，温度比欧洲高；目前世界上还没有该参数的1000MW单轴超超临界机组。这个方案适合我国
8、经济和电力发展需要。 28MPa/600/600参数超超 临界机组方案的技术水平略高于25MPa/600/600参数方案，但仍属同一等级的。这个方案采用的压力比目前日本高、温度比目前欧洲高，该参数与1000MW级容量的组合方案具有世界先进水平。 按照上述技术路线，哈尔滨、上海、东方等三大动力 设备厂与日立、三菱、 东芝、西门 子、阿尔斯通等公司进行了技术引进工作。子课题二、三的研究针对已确定的机组选型参数，以制造企业为中心开展锅炉、汽轮 机、 发电 机和重要辅机的研究工作。哈 尔滨锅 炉厂负责组织三家锅炉厂、研究单位，重点研究水冷壁水 动力工况和奥氏体钢的加工和焊接工艺，提出超超临界锅炉的方案
9、和设计软件。 东方汽轮机厂负责组织三家汽轮机厂、研究单位重点研究高温、高压部件动叶材料、汽轮机总体结构及可靠性、高温材料冷、热加工工艺和末级长叶片技术，提出超超临界汽轮机的方案和设计软件。子课题四由国家电站燃烧技术中心研究大机组的脱硝技术，为今后自主发展烟气脱硝技术作好准备。子课题五由华能国 际电力公司组织西安热工院和华东电力设计院研究超超临界运行和设计技术。 这些技术将为建设国产超超临界机组提供具体的方案。随着国家863计划“ 超超临 界燃煤发电技术” 及依托工程 华能玉环电厂的启动，国内各动力制造厂相继 引进了国外成熟的超超临界技术。目前，国内投 产的511台1000 MW超超临界机组的参
10、数为：华能玉环电厂4台26.25 MPa 600600 ；山 东邹县电厂2 台25 MPa600 600 ；外高桥电厂三期2台27MPa600 600 ；江苏泰州电厂2台25MPa 600600；浙江北仑电厂1台27MPa600 600 。现阶段，国内超超临界机组主要有上汽西门子机型、东汽日立机型及哈汽东芝机型。1.1.1. 锅炉目前国内具有生产 1000MW 锅炉能力的有四个锅炉厂。东方锅炉（集团）股份有限公司、哈尔滨锅炉厂有限责任公司、上海锅炉厂有限公司和北京巴布科克威尔科克斯有限公司。四个锅炉厂中上锅订单较多，哈锅、东锅居中，北京巴威在国内尚无业绩。根据汽轮机进汽参数的要求，四个锅炉厂均
11、可设计提供 2 种参数。过热蒸汽出口压力为 27.56 MPa(g)或 26.25 MPa(g)；过热蒸汽出口温度均为 605。针对神华煤种，各锅炉厂给出的保证热效率为：哈锅 93.9%（制造厂裕量0.3%） ；东锅 93.75%（制造厂裕量 0.4%） ；上锅 93.72%（制造厂裕量 0.35%） ；巴威 93.54%（制造厂裕量 0.3%） ，均在 93%以上。1.1.1.1. 东方锅炉厂东 方 锅 炉 （ 集 团 ） 股 份 有 限 公 司 与 日 本 巴 布 科 克 日 立 公 司 合 作 设 计 的1000MW 等 级 超 超 临 界 对 冲 燃 烧 直 流 锅 炉 。 为 单 炉
12、 膛 ， 型 布 置 、 平 衡 通 风 前 后墙 对 冲 燃 烧 、 尾 部 双 烟 道 ， 复 合 变 压 运 行 ， 直 流 锅 炉 ， 锅 炉 可 同 步 装 设 或 预 留脱 硝 装 置 。 可 燃 用 贫 煤 、 烟 煤 、 低 水 份 褐 煤 等 。 投 产 的 电 厂 有 山 东 邹 县 四 期 2 台机 组 ； 在建的有浙江北仑电厂和华能海门电厂等。东方锅炉技术特点：1）采用国际上广泛采用的大容量前后墙对冲燃烧、 型布置锅炉，烟温偏差小，业绩优良。2）采用内螺纹管加螺旋管圈水冷壁，提高水冷壁安全裕度，不设任何节流圈，适应煤种和负荷变化能力强。63）采用低 NOx 旋流燃烧器，
13、燃烧效率高、 NOx 排放低、低负荷稳燃好。4）采用带再循环泵的锅炉启动系统，快速启动能力强。5）过热蒸汽温度系统采用煤水比和两级喷水减温控制，调节性能好。6）再热汽温采用尾部平行烟气挡板调节，结构简单，可靠性、经济性好。7）基于神华煤质易结焦的特点，结合对已投运的类似煤种超临界锅炉运行业绩调查，在锅炉设计中充分考虑了防止炉内结渣措施。主要参数如下：项 目 单位 BMCR（VWO） BRL（TRL）过热蒸汽流量 t/h 3033 2889过热蒸汽出口压力 MPa(g) 26.25 26.11过热蒸汽出口温度 605 605再热蒸汽流量 t/h 2469.7 2347.1再热器进口蒸汽压力 MP
14、a(g) 5.1 4.841再热器出口蒸汽压力 MPa(g) 4.9 4.641再热器进口蒸汽温度 354.2 347.8再热器出口蒸汽温度 603 603省煤器进口给水温度 302.4 298.51.1.1.2. 哈尔滨锅炉厂哈 尔 滨 锅 炉 厂 有 限 责 任 公 司 由 三 菱 重 工 业 株 式 会 社 （ Mitsuibishi Heavy Industries Co. Ltd） 提 供 技 术 支 持 ， 为 本 工 程 设 计 的 锅 炉 是 超 超 临 界 变 压 运 行 直流 锅 炉 ， 采 用 型 布 置 、 单 炉 膛 、 低 NOx PM 主 燃 烧 器 和 MACT
15、 型 低 NOx 分级 送 风 燃 烧 系 统 、 反 向 双 切 圆 燃 烧 方 式 ， 炉 膛 采 用 内 螺 纹 管 垂 直 上 升 膜 式 水 冷壁 、 循 环 泵 启 动 系 统 、 一 次 中 间 再 热 、 调 温 方 式 除 煤 /水 比 外 ， 还 采 用 烟 气 分 配挡 板 、 摆动燃烧器、喷水等方式。锅炉采用平衡通风、露天布置、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构，燃用神府东胜煤、晋北煤。投产的电厂有浙江玉环电厂 1、2、3、4 号锅炉和江苏泰州电厂 2 台锅炉。哈尔滨锅炉技术特点：1）良好的变压、调峰和再启动性能：炉膛采用内螺纹管垂直水冷壁并采用较高的质量流速，能保证在变压
16、运行的四个阶段即超临界直流、近临界直流、亚临界直流和启动阶段中控制金属壁温、控制高干度蒸干（DRO） 、防止低干度高热负荷区的膜态沸腾（DNB）以及水动力的稳定性等。采用节流度较大的7装于集箱外面的较粗水冷壁入口管段的节流孔圈，控制水冷壁的温度偏差和流量偏差。而启动系统采用带再循环泵的启动系统，对于加速启动速度，保证启动阶段运行的可靠性、经济性均是有利的。2）燃烧稳定、热负荷分配均匀、防结渣性能良好的反向双切圆燃烧方式：这种燃烧方式能保证沿炉膛水平方向均匀的热负荷分配。由于采用双切圆使燃烧器数目倍增，降低了单只燃烧器的热功率，这些都对防止结渣，减小偏差，改善炉膛内空气动力场有利。同时，由于采用
17、双切圆方式，使单个燃烧器煤粉射流的射程变短，对于保证燃烧稳定性有利，解决了大型锅炉采用单切圆正方形炉膛时燃烧器射程过长和炉膛水平截面气流充满度较差的难题。3）经济、高效的低 NOx 的改进型 PM 型燃烧器和 MACT 型分级燃烧方式：MHI 低 NOx 的 PM 型燃烧器已在 100 台大型煤粉锅炉中采用，而 MACT 型分级燃烧方式也已在数十台锅炉上采用，长期运行经验证明这种燃烧器的分级送风方式对降低炉内 NOx 生成量有明显的效果。4)采用适合高蒸汽参数的超超临界锅炉的高热强钢：对 高 温 级 过 热 器 和 再热 器 ， 采 用 了 在 7 台 超 临 界 和 超 超 临 界 锅 炉
18、上 已 有 8 年 以 上 运 行 经 验 的25Cr20NiNb 钢 （ SA-213TP310HCbN， code case2115） 和 改 良 型 细 晶 粒 超 级304H 钢 （ A-213S30432， Code case 2328-1） 。 这 二 种 钢 材 对 防 止 因 管 壁 温 度 过高 而 引 起 的 烟 侧 高 温 腐 蚀 和 内 壁 蒸 汽 氧 化 效 果 明 显 。 为 了 控 制 末 级 过 热 器 出 口集 箱 与 主 蒸 汽 导 管 的 壁 厚 ， 减 少 启 停 时 的 热 应 力 ， 采 用 了 SA-335P92(Code case 2179-3)
19、钢 ， 此 种 新 型 高 热 强 钢 已 在 超 超 临 界 锅 炉 上 广 泛 采 用 。主要参数如下：项 目 单位 BMCR BRL过热蒸汽流量 t/h 2953 2733过热蒸汽出口压力 MPa(g) 27.56 27.27过热蒸汽出口温度 605 605再热蒸汽流量 t/h 2446 2274再热器进口蒸汽压力 MPa(g) 6.14 5.70再热器出口蒸汽压力 MPa(g) 5.94 5.51再热器进口蒸汽温度 377 362再热器出口蒸汽温度 603 603省煤器进口给水温度 298 29381.1.1.3. 上海锅炉厂上 海 锅 炉 厂 有 限 公 司 提 供 的 1000MW
20、 超 超 临 界 压 力 直 流 锅 炉 采 Alstom-Power Boiler GmbH 公 司 （ 以 下 简 称 APBG 公 司 ） 的 技 术 ， 总 体 方 案 是 在 该 公 司已 有 的 具 有 良 好 运 行 业 绩 的 800 1000MW 等 级 超 临 界 锅 炉 的 基 础 上 进 行 设 计 的 。锅 炉 采 用 平 衡 通 风 、 露 天 布 置 、 固 态 排 渣 、 全 钢 构 架 、 全 悬 吊 结 构 ， 燃 用 神 府东 胜 煤 、 晋 北 煤 等 。 炉 型 可 以 选 择 型 布 置 （ 八 角 反 向 双 切 圆 燃 烧 方 式 ） 或 塔式
21、布 置 （ 四 角 单 切 圆 燃 烧 方 式 ） ， 价 格 差 异 较 大 。 投 产 的 有 上 海 外 高 桥 电 厂 三 期 ，在 建 的 有 浙 江 宁 海 电 厂 二 期 （ 塔 式 锅 炉 ） ； 签 订 合 同 的 有 天 津 北 疆 电 厂 （ 型 ）和 广 东 惠 州 平 海 电 厂 （ 型 ） 等 。现在上海锅炉厂在投标时力推塔式锅炉，提供的 2953t/h 超超临界压力螺旋管圈直流锅炉采用 APBG 公司的技术，总体方案是在该公司已有的具有良好运行业绩的 800MW1000MW 等级超超临界锅炉的基础上，根据各工程燃煤特性、蒸汽参数特点进行设计的。锅炉系统、性能设计由
22、上海锅炉厂有限公司与技术支持方 APBG 公司联合进行，性能保证由技术支持方 APBG 公司负责。上海锅炉厂认为锅炉设计时主要考虑采用成熟先进的超临界锅炉技术，以确保机组的可用率和获得高的经济性；炉膛尺寸及燃烧设备的选用保证炉膛及炉膛出口处受热面不结渣、高的燃烧效率、低负荷稳燃、降低 NOx 排放、防止低温受热面飞灰沾污和磨损、防止炉内受热面的腐蚀和锅内高温蒸汽氧化等。而塔式锅炉在以上方面有着更强的优势。（注：塔式锅炉价格较 型高，约 1亿元/ 台）塔式锅炉具有如下特点：1）锅炉系统简单；2）锅炉具有很强的自疏水能力，具备优异的备用和快速启动特点；3）均匀的过热器、再热器烟气温度分布；4）均匀
23、的对流受热面烟气流场分布；5）采用单炉膛单切圆的燃烧方式，在所有工况下，水冷壁出口温度分布均匀；6）采用低NOx同轴燃烧系统（LNTFSTM）；7）过热器采用煤水比加两级六点喷水，再热器采用燃烧器摆动、低负荷过9量空气系数调节和在进口装设事故紧急喷水和两级再热器中间装设微量喷水；8）无水力侧偏差，过热器、再热器蒸汽温度分布均匀；9）过热器、再热器受热面材料选取留有较大的裕度；10）不同受热面之间无管子直接焊接（没有携带偏差）；11）受热面布置下部宽松，无堵灰；12）运行过程中锅炉能自由膨胀；13）悬吊结构规则，支撑结构简单；14）受热面磨损小；15）占地面积小。缺点是：锅炉自重较型多出3000
24、t左右，锅炉较高，增加了安装难度；四根大立柱承受锅炉全部荷载，对柱基础的设计要求较高，对不均匀沉降的要求严格，增加了锅炉房地基的费用。主要参数如下：项 目 单位 BMCR BRL过热蒸汽流量 t/h 2953 2851过热器出口蒸汽压力 MPa(g) 27.46 27.37过热器出口蒸汽温度 605 605再热蒸汽流量 t/h 2446 2365再热器进口蒸汽压力 MPa(g) 6.16 5.99再热器出口蒸汽压力 MPa(g) 5.96 5.82再热器进口蒸汽温度 378 373再热器出口蒸汽温度 613 613省煤器进口给水温度 298 296关于型锅炉，首台在天津北疆发电厂一期工程采用。该工程机炉电三大设备均由上海电站集团公司供货。锅炉采用上海锅炉厂引进美国Alstom（原CE）技术生产制造的超超临界、变压运行、单炉膛、八角双火焰切圆燃烧方式、型布置、半露天直流炉。锅炉BMCR 蒸发量3102t/h，最小直流负荷为30%BMCR。1.1.1.4. 北京巴威公司北京巴布科克威尔科克斯有限公司（简称 B&W）提供 1000MW 超超临界压力直流锅炉采用 B&W 公司技术设计，系单炉膛、平衡通风、超超临界参数、一次再热、螺旋炉膛的 RBC 型锅炉。燃用煤质为烟煤，采用前后墙对冲燃烧方
