超超临界燃煤锅炉技术介绍

超超临界锅炉的吹管方式完全可以借鉴超临界机组吹管，既可以采用 稳压吹管方式也可以采用降压吹管方式，值得注意的是，超超临界机组选用 的电泵出力较小，以华能玉环为例，电泵只能带 25%负荷。因此，稳压吹 管时，应考虑电泵的能力能否满足吹管系数的要求。此外，化学制水能力也 是稳压吹管不得不考虑的一个问题。
和华电邹县电厂的 1000MW 机组已经投产，其它机组在建。
表2
华能玉环（1#-4#）
哈锅
国电泰州（1#-2#）
大唐潮州（3#-4#）
上锅
外高桥三厂
宁海电厂
等
东锅
华电邹县（7#-8#）
国电北仑（1#-2#）
华能海门（1#-2#）
国华绥中（3#-4#）
北锅
津能北疆（1#-2#）
3 国产超超临界燃煤锅炉基本特点
规 格 mm Φ50.8ⅹ8.1
Φ50.8ⅹ8.4
Φ54ⅹ10.7 Φ54ⅹ7.2 Φ50.8ⅹ6.2 Φ63.5ⅹ6.2 Φ57.1ⅹ7.7 Φ48.6ⅹ7.7
Φ63.ຫໍສະໝຸດ Baiduⅹ3.5、 4.5、6.4、5.7
Φ63.5ⅹ3.5
ⅹ3.5～6.4
材质 SA213-T12
SA213-T12
SA213-T22 SA213-TP347H
表8
项目
数据
单位
引风机
流量
264.8
m3/s
风压
5450
pa
功率
5000
kW
转速
496
r/min
介质温度
132
℃
调节方式
入口导叶调节
调节范围
-75～30
%
数量
2
台/炉
型号
AN42E6( V19+4°)
风机调节装置型号
A184T00
制造厂家
成都电力机械厂
润滑方式
油脂
送风机
流量 风压 轴功率 转速 调节范围 数量 型号 型式 制造厂家 调节装置型号 调节方式
SA213-T22 SA213TP301HCbN Code case 2328 SA213TP301HCbN
上 SA209T1 中上 SA213T12
下 SA213T22 SA213T347H Code case 2328 SA213TP301HCbN
节距 133.5 267 133.5 534 333.8
目前投产的国内超超临界锅炉燃用的都是烟煤，玉环电厂和邹县电厂设计煤 质如表 7 所示。而且，考虑到这批超超临界机组的容量和物理环境，可以预见到
神府东胜煤、晋北煤等优质烟煤将是南方和海港电厂的主要煤种，随之而来的防
结渣问题成为锅炉燃烧调整很重要的任务。
表7
华能玉环
神府东胜煤 晋北煤
华电邹县
济北矿区
4 国产超超临界燃煤锅炉配套辅机
动叶可调轴流式
上海鼓风机有限公司
100N.m 4-20mA
动叶可调轴流式
一次风机
单吸轴流式 PAF19-12.5-2
上海鼓风机厂
1884
mm
42CrMo-5
100N.m
HF-1、15MnV
2
级
24
片
-25～30
度
336/50
mm/mm
169.17～50.98
m3/S
0
kPa
17.729～11.596
国内超超临界锅炉主保护逻辑（MFT）和超临界机组较为相似。华能玉环电 厂 MFT 条件如下：
1) 2 台送风机全停。 2) 2 台引风机全停。 3) 锅炉主蒸汽压力＞30.52MPa。
4) 炉膛压力＜－5.88 kPa，延时 3s。 5) 炉膛压力＞＋5.88 kPa，延时 3s。 6) 顶棚水冷壁出口联箱温度高高。 7) 一级过热器出口联箱温度高高。 8) 全燃料失去。 9) 给水泵全停延时 1s。 10)给水流量＜517 延时 30s。（三取二） 11)锅炉风量＜30％MCR 风量（978 m3/h）延时 5s。（三取二） 12) 全火焰丧失。 13)DPU 故障。 14)延时点火（MFT 复置且快关阀开，30 分钟内无燃烧器投用记录）。 15)机组负荷＞30％，汽轮机跳闸且高、低压旁路未开，延时 3s。 16) 再热器保护。 17) 燃料供应不稳定。 18)火检冷却风丧失，延时 5 分钟。 19)手动 MFT。 国内超超临界锅炉 RB 逻辑也和超临界机组较为相似。华能玉环电厂 RB 条 件如下： 1) 二台汽泵运行时，一台跳闸。 2) 二台送风机运行时一台跳闸。 3) 二台引风机运行时一台跳闸。 4) 二台一次风机运行时一台跳闸。 5) 一台汽泵和一台电泵运行时，电泵跳闸。 6) 两台空预器运行时，一台跳闸。
风机型号 制造厂 叶轮直径 轴的材质 风机调节装置型号 叶片、轮毂材质 叶轮级数 每级叶片数 叶片调节范围 液压缸缸径和行程
风量 入口风压 出口风压 风机的第一临界转速 风机轴承型式
378.90～198.80
m3/s
5050～2313
pa
2290
kW
996
r/min
-30～30
％
2
台/炉
FAF30-14-1
HP1163/Dyn 旋转分离器 弹簧变加载
固定基础
95.12
94.16
t/h
73.1
74.5
t/h
85.61
84.74
t/h
23.78
23.54
t/h
43.72
39.70
40.07
41.97
kg/s kg/s kg/s
项目
设计煤种
校核煤种
最小通风量
30.60
磨煤机入口干燥介质温度
245
210
磨煤机转速
方便，但也容易致使水冷壁出口汽温偏差偏大，对燃烧调整的要求较高，尤其对
于八角双切圆燃烧锅炉更为重要。
表5
哈锅
内螺纹垂直水冷壁 （三菱技术）
东锅
下部螺旋管圈
上部垂直管
上锅
下部螺旋管圈
上部垂直管
由于超超临界机组主参数有了很大的提高，带来的最直接的变化是受热面管 材有了很大的发展。特别是过热器和再热器管材，出现了一些新的牌号，如 SA213-TP347H 、Code case 2328、SA213TP310HCbN。表 6 所示为，玉环 电厂过热器和再热器管材列表。
kPa
>1911
r/min
滚动
轴承润滑方式 轴承冷却方式 轴瓦冷却水量 风机旋转方向（从电机侧看）
转速 功率
稀油
油池+强制油循环
2.25
t/h
逆时针
1470
r/min
3959
kW
目前国内的超超临界锅炉选用的制粉系统多为中速磨煤机，以 HP 磨煤机为 代表，例外的是华电邹县电厂选用了 BBD 型双进双出钢球磨煤机。中速磨煤机 优点是投资小、运行费用低，而双进双出钢球磨煤机的优点是运行稳定、煤种适
27.7
最大通风阻力
4500
通风阻力(保证出力)
4200
计算通风阻力（BMCR）
3710
3780
磨煤机密封风系统
磨煤机的密封风量
87.20
磨煤机的密封风压(或与一次风压的 差值)
磨煤机单位功耗（BMCR）
2000
8.9
8.9
保证出力下的单位功耗
8.5
8.5
磨煤机单位磨损率（磨辊辊套）
1.9
主要部件寿命
受热面磨损小
不易爆管
在燃烧方式上，国内超超临界锅炉主要有三种基本方式，分别为八角双切圆
燃烧、四角切圆燃烧方式和对冲燃烧方式，主要锅炉厂家 1000MW 超超临界锅
炉选择的燃烧方式如表 4 所示。值得注意的是，八角双切圆燃烧方式是新发展的
一种燃烧方式，是哈锅 1000MW 锅炉的重要特点。华能玉环电厂 4 台机组采用
2 国产超超临界燃煤机组基本状况
超超临界是英文（Ultra supercritical）的中文直译，并不存在物理意义上的
分界点，代表了超临界参数或技术发展的一个阶段，只是表征机组参数特性的商
业名称。因此，不同国家对于超超临界的定义也不相同，如表 1 所示。而我国这
段时间正在建设的 1000MW 超超临界燃煤机组主参数特征是，主汽压力
因此，发展超超临界燃煤机组是提高我国火电机组技术水平、实现火电技术 升级最有效的手段、最现实的手段，也是当前电力建设的热点问题。本文将主要 介绍超超临界燃煤锅炉的基本状况、基本特点、配套辅机、逻辑特点及调试中的 重点和难点问题，本文的依据是各种公开发表的文献和相关电厂的说明书、调试 资料和运行规程。
当采用降压吹管时，应注意储水箱水位的控制，防止开关临冲门对储 水箱水位剧烈影响。 6.3 燃烧调整
超超临界 1000MW 锅炉炉膛热负荷非常大，保证炉内热负荷均匀对于 锅炉运行具有极大的意义。对于螺旋管圈，水冷壁系统对于热负荷的偏差还 有一定的补偿作用；而对于垂直水冷壁，这种偏差将致使干态运行的水冷壁 出口汽温偏差变大。另一方面，对流受热面中，单位工质的焓增要比常规机 组大很多，同样的相对偏差可能造成的绝对偏差就会明显偏大，直接导致局 部超温。而当锅炉选择的是八角切圆燃烧方式，残余旋转更加剧了对流受热 面烟温偏差，大大增加了局部超温的可能性。这一系列的问题构成了 1000MW 锅炉目前运行的核心问题，即如何有效的进行燃烧调整尽可能的 减轻这一系列锅炉自身特性带来的危害。
26.25MPa~27.12MPa，主汽温度 603℃~605℃。
表1
日本
压力高于 24.2MPa， 或 温度高于 593℃
丹麦
压力高于 27.5MPa
西门子
根据材料的等级
我国电力百科全书
压力高于 27MPa
通过引进国外技术，国内的主要主机厂家已经具备了生产 1000MW 超超临
界机组的能力，超超临界机组锅炉在国内的分布如表 2 所示。其中华能玉环电厂
目前国内的超超临界锅炉的风烟系统仍然是典型的双侧通风结构，三大风机
的主要特点与 600MW 常规机组差别不大，由于通风量明显增大，而压头变化较 小，因此引风机、送风机和一次风机一般选择的是轴流风机。表 8 所示即为，华 能玉环电厂选取的三大风机的具体参数。而空气预热器除了蓄热元件面积明显增 大，转速并未有明显变化。
目前国内的超超临界锅炉主要为π型锅炉，只有上海锅炉厂推出了塔式锅
炉，并在外高桥三厂和宁海二期在建。π型锅炉和塔式锅炉的特点比较如表 3
所示。虽然，塔式锅炉在华北地区较为少见，但因其烟温偏差小，结渣特性好等
优点，正得到越来越多的关注。
表3
投资小
π型锅炉
安装难度小
施工调试经验丰富
塔式锅炉
烟温偏差小
结渣特性好
133.5 267 267
国内超超临界锅炉都采用了带有启动循环泵的内置分离器启动系统，其优点 是机组启动速度快、低负荷特性好。而由此带来的技术难点是，湿态运行时储水 箱水位控制问题和干湿态问题，这是和超临界机组相似的。图 1 所示即为，华能 玉环的分离器和储水箱的示意图。
图 1 玉环电厂启动分离器和储水箱示意图
表6
名称
水平低过蛇形管(每 片 5 根)
立式低过(每片 10 根)
数量 240 片
120 片
分隔屏(大屏=4(小 屏)*60 根)
屏过蛇形管(屏=13 根)
12(大 屏)
58(屏)
末过蛇形管屏=16 根 94(屏)
水平低再(每片 6 根) 240 片
立式低再
120(片)
末再蛇形管(片=9 根) 118(片)
超超临界燃煤锅炉技术介绍
华北电科院 李前宇
1 引言
我国一次能源构成中煤炭是主要能源，在相当长的时间内燃煤火力发电仍将 在我国发电领域占主导地位。提高蒸汽参数、发展大容量机组是提高机组热效率 的主要手段，目前国内外超超临界机组的发电效率可达 45%~47%，比亚临界机 组高 6%~7%，比超临界机组高 3%~4%，且技术成熟，其可靠性与超临界和亚 临界机组基本相当。发展超超临界燃煤机组不仅可以提高机组热效率，降低发电 煤耗，而且同时可减少CO2和其他大气污染物的排放。
应性好。可以预见，在以高挥发分优质烟煤为主要燃料的这批超超临界机组制粉
系统绝大多数将选择中速磨煤机。表 9 所示即为，华能玉环电厂选取的 HP1163 磨煤机的具体参数。
表9
项目
设计煤种
校核煤种
单位
型号 分离器型式 磨辊加载方式 基础型式 磨煤机出力（R90＝15.3%） 最大出力 计算出力（BMCR） 保证出力 最小出力 磨煤机通风量 最大通风量 计算通风量（BMCR） 保证出力下的通风量
6 国产超超临界燃煤锅炉调试重点难点问题
根据以上分析，国产超超临界燃煤锅炉较超临界燃煤锅炉虽有不同，但大多 数特性相似。因此在超超临界燃煤锅炉调试过程中，应当充分借鉴超临界燃煤锅 炉的调试经验，并实事求是的对待新技术和新问题。特别是哈锅供 1000MW 超 超临界锅炉，技术上有较大的不同，潜在的问题较多。
磨辊辊套
12000
磨碗衬板
15000
磨辊轴承密封件
20000
石子煤刮板
10000
易磨损件材质
磨辊辊套 磨碗衬板
铸钢件母体，表面硬质合金堆 焊
高铬耐磨铸铁
单位 kg/s
℃ r/min
Pa Pa Pa Pa m3/min Pa
kW.h/t kW.h/t g/t.煤
h h h h
5 国产超超临界燃煤锅炉逻辑特点
6.1 空气动力场试验 关于八角双切圆锅炉的空气动力场试验的文献和相关资料非常少见，
因此无论是一次风调平还是空气动力场试验本身都是很有意义的，有助于对 这种燃烧方式的有效理解。而对于调试本身而言，一次风调平需要更深刻的 理解和更严格的执行。目前投产的玉环电厂和邹县电厂虽然燃烧方式不同， 但 1 台磨煤机都对应 8 台燃烧器，调平的难度更大。 6.2 蒸汽吹管
了这种燃烧方式，但在调试和运行过程中都遇到了很多的问题，其中较突出的问
题是烟温偏差问题和由此带来的爆管问题。而同阶段投产的邹县电厂的对冲燃烧
锅炉在这个方面的问题要少很多。
表4
八角双切圆
哈锅 上锅π型炉
四角切圆
上锅塔式炉
对冲
东锅
北巴
由于引进技术的来源不同，不同锅炉厂选择的水冷壁形式也不尽相同，如表
5 所示。值得注意的是哈锅水冷壁上下部全为垂直管，固然给安装带来的极大的