超臨界鍋爐鍋爐特點(diǎn)

超臨界火電技術(shù)由于參數(shù)本身的特點(diǎn)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(shí)，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(shí)即全部汽化成蒸汽。超臨界壓力臨界壓力時(shí)情況相同，當(dāng)水被加熱到相應(yīng)壓力下的相變點(diǎn)（臨界溫度）時(shí)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(gè)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(dòng)到滿負(fù)荷運(yùn)行，變負(fù)荷速度可提高1倍左右，變壓運(yùn)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(shí)，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(dòng)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(yùn)行耗電量且直流鍋爐普遍存在著流動(dòng)不穩(wěn)定性、熱偏差和脈動(dòng)水動(dòng)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(jí)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(tái)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(shí)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(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗、環(huán)保的目的 。2100433B

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(gè)壓力和溫度時(shí)，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(diǎn)，爐內(nèi)工質(zhì)壓力低于這個(gè)壓力就叫亞臨界鍋爐，大于這個(gè)壓力就是超臨界鍋爐，國(guó)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?cè)诎l(fā)達(dá)國(guó)家已得到廣泛的研究和應(yīng)用。

超臨界鍋爐技術(shù)于上個(gè)世紀(jì)90年代初在歐洲問世，是國(guó)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(diǎn)。超超臨界機(jī)組的發(fā)電效率比我國(guó)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(yùn)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(jì)生產(chǎn)，發(fā)電效率創(chuàng)造了新的世界記錄，達(dá)到47%。我國(guó)于2002年把開發(fā)超超臨界鍋爐列為國(guó)家863重大項(xiàng)目攻關(guān)計(jì)劃，2003年原國(guó)家經(jīng)貿(mào)委和科技部都把超超臨界鍋爐列入國(guó)家重大技術(shù)裝備研制計(jì)劃。

我國(guó)當(dāng)前在建電廠項(xiàng)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(guó)產(chǎn)為主，超臨界機(jī)組主要依靠進(jìn)口，已經(jīng)投入運(yùn)行的超臨界機(jī)組有10余臺(tái)。

與超超臨界機(jī)組有關(guān)的主要運(yùn)行數(shù)據(jù)：我國(guó)運(yùn)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(guó)設(shè)計(jì)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(guó)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(guó)運(yùn)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(shí)17分,由中國(guó)東方電氣集團(tuán)公司東方鍋爐為華能沁北電廠提供的國(guó)產(chǎn)首臺(tái)60萬千瓦超臨界鍋爐順利通過168小時(shí)試運(yùn)行并投入商業(yè)運(yùn)行。該項(xiàng)目成功填補(bǔ)60萬千瓦超臨界鍋爐國(guó)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(guó)家電力快速發(fā)展的機(jī)遇,東方電氣把列為國(guó)家重大技術(shù)裝備國(guó)產(chǎn)化攻關(guān)計(jì)劃的60萬千瓦超臨界機(jī)組鍋爐作為開發(fā)重點(diǎn)。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(gè)月就完成國(guó)外大公司要用27個(gè)月才能完成的研制任務(wù),比合同期提前4個(gè)月零8天,創(chuàng)造出國(guó)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(guó)首臺(tái)600MW國(guó)產(chǎn)化超臨界燃煤機(jī)組依托項(xiàng)目，建設(shè)規(guī)模為120萬千瓦，安裝2臺(tái)600MW國(guó)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(guó)產(chǎn)化方案按照引進(jìn)技術(shù)、聯(lián)合設(shè)計(jì)、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(guó)產(chǎn)首臺(tái)60萬千瓦超臨界示范機(jī)組鍋爐的研制成功和投入運(yùn)行,用事實(shí)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(guó)產(chǎn)化完全可以實(shí)現(xiàn)。這一國(guó)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(gòu)成本,為全國(guó)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(cè)算,如果今后全國(guó)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(duì)我國(guó)電力工業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響

本書重點(diǎn)闡述新一代超臨界和超超臨界機(jī)組鍋爐設(shè)計(jì)及運(yùn)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(jì)特點(diǎn)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(dòng)特性和傳熱特性以及優(yōu)化設(shè)計(jì)、超臨界和超超臨界鍋爐水冷壁工質(zhì)溫度和中間點(diǎn)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(dòng)系統(tǒng)及啟動(dòng)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(yùn)行、超臨界W型火焰鍋爐的優(yōu)化設(shè)計(jì)、超臨界褐煤鍋爐、部分超臨界鍋爐運(yùn)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(jì)、運(yùn)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(diǎn)

第七節(jié) 新一代超臨界鍋爐的技術(shù)特點(diǎn)

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(duì)象，系統(tǒng)介紹了P92鋼的動(dòng)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(shí)際生產(chǎn)工藝，對(duì)其不同熱處理狀態(tài)下的組織及性能特點(diǎn)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。