超臨界壓強鍋爐運行參數(shù)確定原則

由于水在超臨界狀態(tài)后有某些特定的性質，最主要的就是在當壓力比≤1.2范圍內，溫度處于擬臨界溫度附近時，水的某些物性會發(fā)生劇烈的變化，尤其是比熱容急劇增大，存在一個大比熱區(qū)。在大比熱區(qū)內管壁與水的換熱有如下特點：①在熱負荷較小，質量流速較大時，接近大比熱區(qū)的工質換熱系數(shù)很大。②熱負荷較高、質量流速較小時，大比熱區(qū)的工質的換熱系數(shù)突然減小，管壁溫度飛升，會出現(xiàn)傳熱惡化現(xiàn)象，從理論上分析在此壓力下水的液-汽相變很不穩(wěn)定，因此在確定超臨界下運行參數(shù)應充分考慮該現(xiàn)象，主要是控制好兩個方面的參數(shù)：一是在臨界壓力時溫度要快速通過擬臨界溫度；二是保持較大的鍋爐排量(不低于7t/h)。同時考慮到要使蒸汽具有最高的熱焓值及鍋爐的承受能力，來確定最佳注汽參數(shù) 。

超臨界壓強鍋爐整體布置為單爐膛、一次再熱、全懸吊結構Ⅱ型布置、全鋼架、燃燒器前后墻布置對沖燃燒，爐膛尾部煙道為雙煙道，采用擋板調溫。與亞臨界壓強鍋爐相比，在鍋爐整體結構上有一定的相似之處，大多數(shù)同類受壓元件也基本相類似，例如垂直水冷壁、絕大部分的過熱器、再熱器及集箱等受壓件，在結構上均沒有太大的差別，只是在材料的選用等級上有所不同，高強度等級的耐熱鋼、不銹鋼等材料選用較多。但在某些受壓元件的具體結構上差異很大，同時也出現(xiàn)了一些新型結構的受壓元件。例如，由于沒有明顯的汽水分界面，超臨界壓強鍋爐中沒有鍋筒，而在鍋爐前部上方布置汽水分離器，在鍋爐啟動時代替鍋筒的功能；雖然爐膛水冷壁均為膜式水冷壁，但下部水冷壁及灰斗采用螺旋管圈，螺旋管圈的傾角約18^。，上部水冷壁為垂直管屏，以利于采用懸吊結構；在折焰角附近布置了環(huán)繞爐膛四周的中間混合集箱，螺旋管圈通過此集箱與垂直管屏相連 。

超臨界壓強鍋爐水汽流程如下：從水處理裝置來的除鹽水(20℃左右)進入柱塞泵升壓，在泵前裝有入口減震器，以保證入口水的穩(wěn)定供應；在泵的出口裝有出口減震器，以保證出口水的壓力平穩(wěn)。給水先進入給水預熱器殼程，使給水溫度提高到煙氣露點以上(121℃左右)，以避免煙氣低溫腐蝕。經預熱后的水進入對流低溫區(qū)，在這里吸收熱量后(199℃左右)進入輻射段低溫區(qū)進一步加熱(334℃左右)，然后再進入給水預熱器內管作為熱源加熱給水，經冷卻后(252℃左右)又重新進入輻射段高溫區(qū)，水在輻射段高溫區(qū)經加熱后(370℃左右)進人對流段的高溫區(qū)進行汽化(或過熱)(390℃左右)，最后出鍋爐本體 。

超臨界壓強鍋爐蒸汽質量高

由于超臨界壓強鍋爐具有生產過熱蒸汽的能力，所以與同壓力條件下亞臨界壓強鍋爐相比所生產的蒸汽質量明顯要高。

超臨界壓強鍋爐相態(tài)穩(wěn)定性好

亞臨界下，水蒸氣在加壓條件會發(fā)生液化現(xiàn)象，這樣在注汽的過程中當井底的壓力大于井口壓力時，蒸汽的干度會有較大幅度的下降，從而影響注汽效果。而在超臨界下，蒸汽的相態(tài)非常穩(wěn)定，不會隨壓力變化而發(fā)生相變，從而保證到井底后依然是蒸汽狀態(tài)，有利于對油層的加溫和保護，提高注汽效果 。

超臨界壓強鍋爐熱焓值高

從理論上來講超臨界壓強鍋爐生產的是過熱蒸汽，這樣就比亞臨界壓強鍋爐70%干度的濕蒸汽在熱焓值上多了30%的汽化潛熱和3~5度的過熱度所含的熱值，從而具有更高的熱焓值。為了更直觀的表現(xiàn)出兩種鍋爐生產蒸汽質量的差別，可用水汽特性圖來定量的進行一下比較 。2100433B

超臨界型鍋爐是指鍋爐內工質的壓力在臨界點以上的鍋爐。隨著超臨界型鍋爐的發(fā)展，將會比之間更加的節(jié)能減排，環(huán)保。超臨界型鍋爐技術于上個世紀90年代初在歐洲問世，是國際上最為先進的燃煤發(fā)電技術，具有煤耗低、環(huán)保性能好、技術含量高的特點。超超臨界型機組的發(fā)電效率比我國近期主要采用的亞臨界型機組高出10%，比超臨界型機組高出6~8%。

超臨界火電技術由于參數(shù)本身的特點決定了超臨界鍋爐只能采用直流鍋爐，在超臨界型鍋爐內隨著壓力的提高，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。2100433B

鍋爐內的工質都是水，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，并以單相形式進行，就叫水的臨界點，爐內工質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，國內將工質壓力大于26MPa被稱為超超臨界鍋爐,準確的說應該叫高效超臨界鍋爐。

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

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

我國當前在建電廠項目中主要采用亞臨界機組和超臨界機組，亞臨界機組以國產為主，超臨界機組主要依靠進口，已經投入運行的超臨界機組有10余臺。

與超超臨界機組有關的主要運行數(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克標準煤以上；我國設計生產的亞臨界機組的發(fā)電效率在38%左右，單電煤耗約350克標準煤；我國引進的超臨界機組的發(fā)電效率在41%左右，單電煤耗約310克標準煤；以三菱、日立為代表的日本超超臨界機組發(fā)電效率在48%左右，單電煤耗約265克標準煤。如果采用超超臨界技術發(fā)電，和我國運行的機組效率相比，每度電至少可以節(jié)煤50克，按裝機容量，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公司東方鍋爐為華能沁北電廠提供的國產首臺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60萬千瓦超臨界鍋爐國產化空白。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)展的機遇,東方電氣把列為國家重大技術裝備國產化攻關計劃的60萬千瓦超臨界機組鍋爐作為開發(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,比合同期提前4個月零8天,創(chuàng)造出國內外研制同類產品最短周期的新紀錄。

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

國產首臺60萬千瓦超臨界示范機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組鍋爐硬件制造100國產化完全可以實現(xiàn)。這一國產化重大技術裝備的研制成功,將大大降低60萬千瓦超臨界機組鍋爐的采購成本,為全國范圍內普及高效率、低煤耗、低污染排放的60萬千瓦超臨界機組創(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組能占到發(fā)電設備的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)展產生深遠影響