超臨界鍋爐鍋爐簡介

鍋爐內(nèi)的工質(zhì)都是水，水的臨界壓力是:22.115MPa 374.15 ℃；在這個壓力和溫度時，水和蒸汽轉(zhuǎn)化汽化潛熱等于零，不存在兩相區(qū)，即水變成蒸汽是連續(xù)的，并以單相形式進(jìn)行，就叫水的臨界點，爐內(nèi)工質(zhì)壓力低于這個壓力就叫亞臨界鍋爐，大于這個壓力就是超臨界鍋爐，國內(nèi)將工質(zhì)壓力大于26MPa被稱為超超臨界鍋爐,準(zhǔn)確的說應(yīng)該叫高效超臨界鍋爐。

超臨界、超超臨界火電機(jī)組具有顯著的節(jié)能和改善環(huán)境的效果，超超臨界機(jī)組與超臨界機(jī)組相比，熱效率要提高1.2%，一年就可節(jié)約6000噸優(yōu)質(zhì)煤。未來火電建設(shè)將主要是發(fā)展高效率高參數(shù)的超臨界（SC）和超超臨界（USC）火電機(jī)組，它們在發(fā)達(dá)國家已得到廣泛的研究和應(yīng)用。

超臨界鍋爐技術(shù)于上個世紀(jì)90年代初在歐洲問世，是國際上最為先進(jìn)的燃煤發(fā)電技術(shù)，具有煤耗低、環(huán)保性能好、技術(shù)含量高的特點。超超臨界機(jī)組的發(fā)電效率比我國近期主要采用的亞臨界機(jī)組高出10%，比超臨界機(jī)組高出6～8%。1998年，最早投入運行的超超臨界機(jī)組安裝在丹麥的Nordjyllands發(fā)電廠，由丹麥BWE公司設(shè)計生產(chǎn)，發(fā)電效率創(chuàng)造了新的世界記錄，達(dá)到47%。我國于2002年把開發(fā)超超臨界鍋爐列為國家863重大項目攻關(guān)計劃，2003年原國家經(jīng)貿(mào)委和科技部都把超超臨界鍋爐列入國家重大技術(shù)裝備研制計劃。

我國當(dāng)前在建電廠項目中主要采用亞臨界機(jī)組和超臨界機(jī)組，亞臨界機(jī)組以國產(chǎn)為主，超臨界機(jī)組主要依靠進(jìn)口，已經(jīng)投入運行的超臨界機(jī)組有10余臺。

與超超臨界機(jī)組有關(guān)的主要運行數(shù)據(jù)：我國運行的發(fā)電廠，平均發(fā)電效率在35%以下，單電煤耗為380克標(biāo)準(zhǔn)煤以上；我國設(shè)計生產(chǎn)的亞臨界機(jī)組的發(fā)電效率在38%左右，單電煤耗約350克標(biāo)準(zhǔn)煤；我國引進(jìn)的超臨界機(jī)組的發(fā)電效率在41%左右，單電煤耗約310克標(biāo)準(zhǔn)煤；以三菱、日立為代表的日本超超臨界機(jī)組發(fā)電效率在48%左右，單電煤耗約265克標(biāo)準(zhǔn)煤。如果采用超超臨界技術(shù)發(fā)電，和我國運行的機(jī)組效率相比，每度電至少可以節(jié)煤50克，按裝機(jī)容量，每年可節(jié)煤兩億噸。

2004年11月23日凌晨1時17分,由中國東方電氣集團(tuán)公司東方鍋爐為華能沁北電廠提供的國產(chǎn)首臺60萬千瓦超臨界鍋爐順利通過168小時試運行并投入商業(yè)運行。該項目成功填補(bǔ)60萬千瓦超臨界鍋爐國產(chǎn)化空白。東方電氣由此躋身為全球大容量電站鍋爐品種最齊全的鍋爐制造商。

為抓住國家電力快速發(fā)展的機(jī)遇,東方電氣把列為國家重大技術(shù)裝備國產(chǎn)化攻關(guān)計劃的60萬千瓦超臨界機(jī)組鍋爐作為開發(fā)重點。從2002年5月15日與沁北電廠正式簽訂供貨合同后,東方電氣僅用23個月就完成國外大公司要用27個月才能完成的研制任務(wù),比合同期提前4個月零8天,創(chuàng)造出國內(nèi)外研制同類產(chǎn)品最短周期的新紀(jì)錄。

華能沁北電廠一期工程是我國首臺600MW國產(chǎn)化超臨界燃煤機(jī)組依托項目，建設(shè)規(guī)模為120萬千瓦，安裝2臺600MW國產(chǎn)化超臨界參數(shù)燃煤發(fā)電機(jī)組。機(jī)組主設(shè)備國產(chǎn)化方案按照引進(jìn)技術(shù)、聯(lián)合設(shè)計、合作生產(chǎn)的方式，鍋爐采用了東方鍋爐（集團(tuán)）股份有限公司引進(jìn)日本巴布科克—日立公司技術(shù)制造的DG1900/25.4—Ⅱ1型鍋爐，汽輪發(fā)電機(jī)采用哈爾濱汽輪機(jī)廠引進(jìn)日本三菱公司技術(shù)制造的CLN600—24.2/566/566型汽輪發(fā)電機(jī)。

國產(chǎn)首臺60萬千瓦超臨界示范機(jī)組鍋爐的研制成功和投入運行,用事實證明60萬千瓦超臨界鍋爐、100萬千瓦超超臨界機(jī)組鍋爐硬件制造100國產(chǎn)化完全可以實現(xiàn)。這一國產(chǎn)化重大技術(shù)裝備的研制成功,將大大降低60萬千瓦超臨界機(jī)組鍋爐的采購成本,為全國范圍內(nèi)普及高效率、低煤耗、低污染排放的60萬千瓦超臨界機(jī)組創(chuàng)造了條件。據(jù)測算,如果今后全國60萬千瓦及以上超臨界機(jī)組能占到發(fā)電設(shè)備的50以上,每年就可節(jié)省煤炭幾億噸。這將對我國電力工業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響

超臨界火電技術(shù)由于參數(shù)本身的特點決定了超臨界鍋爐只能采用直流鍋爐，在超臨界鍋爐內(nèi)隨著壓力的提高，水的飽和溫度也隨之提高，汽化潛熱減少，水和汽的密度差也隨之減少。當(dāng)壓力提高到臨界壓力（22.12Mpa）時，汽化潛熱為0，汽和水的密度差也等于零，水在該壓力下加熱到臨界溫度（374.15℃）時即全部汽化成蒸汽。超臨界壓力臨界壓力時情況相同，當(dāng)水被加熱到相應(yīng)壓力下的相變點（臨界溫度）時即全部汽化。因此超臨界壓力下水變成蒸汽不再存在汽水兩相區(qū)，由此可知，超臨界壓力直流鍋爐由水變成過熱蒸汽經(jīng)歷了兩個階段即加熱和過熱，而工質(zhì)狀態(tài)由水逐漸變成過熱蒸汽。因此超臨界直流鍋爐沒有汽包，啟停速度快，與一般亞臨界汽包爐相比，超臨界直流鍋爐啟動到滿負(fù)荷運行，變負(fù)荷速度可提高1倍左右，變壓運行的超臨界直流鍋爐在亞臨界壓力范圍內(nèi)超臨界壓力范圍內(nèi)工作時，都存在工質(zhì)的熱膨脹現(xiàn)象，并且在亞臨界壓力范圍內(nèi)可能出現(xiàn)膜態(tài)沸騰；在超臨界壓力范圍內(nèi)可能出現(xiàn)類膜態(tài)沸騰。超臨界直流鍋爐要求的汽水品質(zhì)高，要求凝結(jié)水進(jìn)行100%除鹽處理。由于超臨界直流鍋爐水冷壁的流動阻力全部依靠給水泵克服，所需的壓頭高，即提高了制造成本又增加了運行耗電量且直流鍋爐普遍存在著流動不穩(wěn)定性、熱偏差和脈動水動力問題。另外，為了達(dá)到較高的質(zhì)量流速，必須采用小管徑水冷壁，較相同容量的自然循環(huán)鍋爐超臨界直流鍋爐本體金屬耗量最少，鍋爐重量輕，但由于蒸汽參數(shù)高，要求的金屬等級高，其成本高于自然循環(huán)鍋爐。

超臨界機(jī)組具有無可比擬經(jīng)濟(jì)性，單臺機(jī)組發(fā)電熱效率最高可達(dá)50%，每kW/h煤耗最低僅有255g（丹麥BWE公司），較亞臨界壓力機(jī)組（每kW/h煤耗最低約有327g左右）煤耗低；同時采用低氧化氮技術(shù)，在燃燒過程中減少65%的氮氧化合物及其它有害物質(zhì)的形成，且脫硫率可超98%，可實現(xiàn)節(jié)能降耗、環(huán)保的目的 。2100433B

本書重點闡述新一代超臨界和超超臨界機(jī)組鍋爐設(shè)計及運行方面的主要理論和技術(shù)，具體內(nèi)容包括超臨界和超超臨界機(jī)組的新技術(shù)和經(jīng)濟(jì)性、各種類型超臨界和超超臨界鍋爐的設(shè)計特點及系統(tǒng)布置、超臨界鍋爐螺旋管圈水冷壁與內(nèi)螺紋管垂直管屏水冷壁的流動特性和傳熱特性以及優(yōu)化設(shè)計、超臨界和超超臨界鍋爐水冷壁工質(zhì)溫度和中間點溫度以及水煤比的優(yōu)化控制、超臨界和超超臨界鍋爐的汽溫特性及汽溫調(diào)節(jié)、超臨界和超超臨界鍋爐的啟動系統(tǒng)及啟動特性、超臨界和超超臨界機(jī)組的金屬材料、煤粉燃燒新技術(shù)及超臨界鍋爐爐型結(jié)構(gòu)分析、超臨界和超超臨界機(jī)組的變壓運行、超臨界W型火焰鍋爐的優(yōu)化設(shè)計、超臨界褐煤鍋爐、部分超臨界鍋爐運行中出現(xiàn)的主要問題和解決措施等。

本書可作為從事超臨界和超超臨界機(jī)組鍋爐設(shè)計、運行的工程技術(shù)人員和科研人員的參考用書，也可供高等院校相關(guān)專業(yè)的研究生和本科生以及從事電力行業(yè)管理的技術(shù)人員參考。

前言

第一章 超臨界和超超臨界機(jī)組的技術(shù)性能

第一節(jié) 超臨界和超超臨界機(jī)組的發(fā)展概況

第二節(jié) 超臨界和超超臨界機(jī)組的容量及參數(shù)

第三節(jié) 超臨界機(jī)組的熱效率及影響因素

第四節(jié) 超臨界機(jī)組與亞臨界機(jī)組的主要區(qū)別

第五節(jié) 超臨界鍋爐的性能要求

第六節(jié) 超臨界直流鍋爐的主要特點

第七節(jié) 新一代超臨界鍋爐的技術(shù)特點

第八節(jié) 部分超臨界鍋爐燃用的典型煤質(zhì)

第二章 超臨界和超超臨界鍋爐的形式及系統(tǒng)

第一節(jié) X電廠600MW超臨界鍋爐

第二節(jié) B電廠600MW超臨界鍋爐

第三節(jié) Q電廠600MW超臨界鍋爐

第四節(jié) C電廠600MW超臨界鍋爐2100433B

《超超臨界鍋爐用P92鋼的組織性能及應(yīng)用》共分7章，以目前應(yīng)用較廣的超超臨界鍋爐用：P92鋼為研究對象，系統(tǒng)介紹了P92鋼的動力學(xué)圖、焊接成型工藝、焊接接頭組織及性能、高溫力學(xué)性能、高溫抗氧化性能、高溫耐腐蝕性能，并結(jié)合P92鋼的實際生產(chǎn)工藝，對其不同熱處理狀態(tài)下的組織及性能特點進(jìn)行了研究。

《超超臨界鍋爐用P92鋼的組織性能及應(yīng)用》可供從事鍋爐生產(chǎn)及工作的相關(guān)技術(shù)人員閱讀，也可供材料科學(xué)與工程相關(guān)研究領(lǐng)域的科研人員、技術(shù)人員參考。