1000MW級火電機組鍋爐發(fā)展綜述

1、文獻綜述論文學(xué)院：化工與能源學(xué)院專業(yè)：熱能與動力工程姓名：司世盟 學(xué)號：200903902151000MW級火電機組鍋爐發(fā)展綜述摘 要：介紹了國外1000MW級火電機組鍋爐參數(shù)及發(fā)展情況，并對我國大容量 機組鍋爐的發(fā)展提出了建議。關(guān)鍵詞：大容量；火電機組；鍋爐；百萬千瓦級0 刖言上海外高橋電廠第二期工程為引進2臺900MW超臨界壓力變壓運行發(fā)電機組，鍋爐由德國阿爾斯通公司設(shè)計制造，汽輪機由西門子公司設(shè)計制造，將于2003年投運。這是我國迄今為止單機容量最大的火電機組，是我國火電發(fā)展史上的又一個新的里程碑。在我國自行設(shè)計發(fā)展百萬千瓦級火電機組以前，必須做 好各種技術(shù)準備和儲備工作；另一方面，對大

2、容量機組運行中可能出現(xiàn)的問題 和故障也應(yīng)有所估計和準備。為此，了解百萬千瓦級大容量機組鍋爐的發(fā)展情 況、結(jié)構(gòu)特點以及運行情況是非常必要的。直至90年代中期,已經(jīng)投運了單機容量在800MW以上的火電機組的國家只 有美國、日本和原蘇聯(lián)3個國家。德國在90年代末、21世紀初才投運了一些800MW以上的火電機組。我國東北的綏中發(fā)電廠在 90年代從俄羅斯引進了組投運的報道。百萬千瓦級的大容量火電機組從60年代在美國的興起，70年代開始 逐漸衰退，至80、90年代在日本又崛起的經(jīng)歷，以及國外大容量機組鍋爐的運 行和技術(shù)發(fā)展經(jīng)驗均值得我國借鑒。 本文主要介紹美國、日本以及原蘇聯(lián)等3個 國家大容量機組鍋爐的發(fā)

3、展情況。800MW機組。其它國家則少見有這類大容量機1美國的大容量電站鍋爐本世紀60、70年代是美國火電行業(yè)的黃金時代。由于不斷增加單機功率和 提高蒸汽參數(shù)，大容量、高參數(shù)火電機組不斷涌現(xiàn)，單機容量迅速突破1000MW首臺1000MW以上發(fā)電機組于1965年投運，裝于Con so lidate Edis on電 力公司的RavensWood火電廠，其鍋爐由CE公司設(shè)計制造。CE B&W和FW公司是美國的三大鍋爐制造商。下面分別介紹這 3個公司發(fā)展大容量電站鍋爐的情況。1 CE公司 1. 1. 1 概述美國燃燒工程公司(以下簡稱CE公司)曾經(jīng)是美國最大的鍋爐制造商，在電站鍋爐的發(fā)展史上占有很重要

4、的一席之地。CE公司在發(fā)展大容量電站鍋爐方面有其獨特的成就。表1為CE公司制造的部分已投運的900MW以上鍋爐。由表1可見：CE生產(chǎn)的大容量鍋爐大多為超臨界壓力一次再熱鍋爐 ，參數(shù)為24. 1M Pa2539 C?539 C。CE公司生產(chǎn)的大容量機組鍋爐主要采用控制循環(huán)和復(fù)合循環(huán)。在超臨界參數(shù)時采用復(fù)合循環(huán)，亞臨界參數(shù)時采用控制循環(huán)。CE的大容量鍋爐大多為雙爐 結(jié)構(gòu)，爐膛中間用雙面曝光水冷壁隔開，采用四角切圓燃燒。再熱器出口蒸汽溫 度一般用擺動式燃燒器來調(diào)節(jié)，過熱器蒸汽溫度用噴水來調(diào)節(jié)。1. 1.2大容量鍋爐示例Bu II Run Stat ion 1號機組是于1965年投運的1臺900MW機

5、組,鍋爐由CE公司制造，為超臨界壓力復(fù)合循環(huán)燃燒鍋爐，其設(shè)計參數(shù)示于表 1。下面為該鍋爐的一些基本情況。表1 C E公司的9(KMW M上鍋爐設(shè)計年借鍋爐容量 tMPa- C/C)斷配柳齟容晝發(fā)電程運日期M61ifiso24 1-53/53?5M煤Bull Run S-Tatbn 1 號1處5 719652Q5016 53-53S/Si81000釉Ravens Wood 3 號1換619M2SS524 1-539/539900Keystone 1 號2 號1907. 195319288024 1-539/539900Conoiiaugh 1 出 21970. 1971(1)鍋爐結(jié)構(gòu)鍋爐爐膛容積

6、為15236m3,爐膛容積熱負荷為140. 7kW?m 3。該爐包括2個固態(tài)排渣爐膛，中間用雙面曝光水冷壁隔開，形成2個燃燒室。燃燒器布置在每個燃燒室的四角，具體位置在前水冷壁和后水冷壁的角上，形成四角切圓燃燒方式。每組燃燒器由煤粉和重油噴燃器組成，后者供鍋爐啟動時自動點火用。噴 燃器可上下擺動，以改變火焰中心位置。在折焰角上部爐膛內(nèi)，布置了 4片屏式過熱器，中間形成較寬的煙氣走廓。然后，煙氣繼續(xù)繞過節(jié)距更小的對流受熱面，先經(jīng)過兩段高溫再熱器，然后流 過最末一級過熱器，再轉(zhuǎn)向流入尾部煙道。尾部煙道中布置有水平過熱器，包括 低溫過熱器和高溫過熱器。(2)汽水流程給水經(jīng)閥門進入省煤器，在混合球與水

7、冷壁出口部分工質(zhì)混合，流過再循環(huán)泵，進入水冷壁。雙面曝光水冷壁和外圍水冷壁是串聯(lián)的，蒸汽先進雙面曝光 水冷壁，接著進外圍水冷壁，再進入轉(zhuǎn)向煙道的包覆水冷壁。此時，蒸汽通過鍋 爐的節(jié)流閥，流過水平過熱器和懸吊過熱器，最后進入汽輪機。(3)鍋爐特點該鍋爐在設(shè)計上有如下特點：工質(zhì)在爐膛和轉(zhuǎn)向煙道的水冷壁中是垂直 向上流動；由于是直流流動，管屏的所有管子中工質(zhì)入口溫度相同；雙面 曝光水冷壁和外圍水冷壁是串聯(lián)的；所有的爐膛受熱面均可疏水。這些特點使鍋爐具有許多優(yōu)越性。通過爐膛四周平行管子的流量可以調(diào)節(jié) 使管屏中的流速不會過大，也不會過小。另外，由于使用了再循環(huán)泵，水冷壁的 壓力降特性也得到了改善。1.

8、2 B&W公司1.2. 1 概述巴拔葛公司(以下簡稱B&W公司)是美國僅次于CE公司的第二大鍋爐制造 商。B&W公司是美國掌握單機容量超過1000MW機組的設(shè)計、制造、運行經(jīng)驗的 唯一鍋爐制造廠。在19651980年間,B&W公司共生產(chǎn)了 11臺1000MW以上鍋爐,其中8臺為配1300MW機組鍋爐,全部為超臨界壓力U P型直流鍋爐。B&W公司生產(chǎn)的1000MW以上機組鍋爐有2個系列：一個系列是配1150MW機組；另外一 個系列是配1300MM組。首臺1000MW以上機組鍋爐于1965年訂貨,裝于美國TVA電力公司的Paradise 電站3號機組上。表2為B&W公司生產(chǎn)的部分已投運的1000M

9、W以上機組鍋爐。B&W公司1000MW以上機組鍋爐在爐膛和燃燒器設(shè)計上的共同特點為：爐膛寬度大，在爐膛前后墻上布置了數(shù)目眾多的燃燒器，這樣可使爐內(nèi)的熱量輸入均勻，減少了爐內(nèi)結(jié)渣的可能性。爐膛設(shè)計中均采用了煙氣再循環(huán)和煙溫調(diào)節(jié)2種蒸汽溫度調(diào)節(jié)手段。在低負荷運行時，用煙氣再循環(huán)來增加再熱器的吸熱量， 并降低爐膛下部的煙氣溫度，從而保護了爐膛下部回路。而煙溫調(diào)節(jié)是減少過熱 器和再熱器的外部腐蝕、脆化和表面積灰的有效手段。1.2. 2大容量鍋爐示例Com berland 電站的 1號、2號機組為最早投運的1300MW機組,其鍋爐的設(shè)計參數(shù)示于表2。鍋爐的基本情況如下：(1)鍋爐結(jié)構(gòu)爐膛寬度為33. 8

10、32m ,深度為15. 544m ,從爐底集箱到爐頂?shù)母叨葹?7.911m ,爐膛的前后墻上分2層共布置了 44只雙噴嘴湍流燃燒器，形成對沖燃燒。表2 BcW公詞的100(MW以上機組鋼爐MW)(t/b)主燕吾玨力Pa)(c/c)Parzdise 3 號1150觀g2& 153i/S5e加tmiberbnd 1 y-H 2 y-1500421324 1ns/53s1973Amos 3 號IMO44i42巧551/5381973Gj.vin 甘4-lM2百553/536lfl74Givin 3 號13004442方5$3/53S19751 1140331125 21974B e kw.- E C

11、 irdt 2 號IMO12S 25-12/55 S1常5Zmmfr 1 號IMO44弭26 553/535199注：在表2中,1991年投運的Zimmer 1號是由核電站改建的。過熱器的布置方式為：低溫過熱器逆流布置在煙道中，高溫過熱器冷段順流布置，熱段為混流布置。(2)汽水流程給水經(jīng)省煤器到水冷壁，經(jīng)頂棚到過熱器。其 水冷壁的特點是：由下至上有3個回路。在爐膛下部有2個回路。這2個回路的 管子在四面水冷壁墻上交替布置，2個回路之間的工質(zhì)可充分混合。 第二回路出 口工質(zhì)再一次混合進入第三回路，這樣的整個爐膛內(nèi)，工質(zhì)經(jīng)過了 2次混合,從而減少了工質(zhì)溫度的不均勻程度。(3)運行情況Com ber

12、land 1號機組于1972年2月點火,1972年6月首次到達滿負荷, 1973年3月正式商業(yè)運行。在首次到達滿負荷后的9個月內(nèi),共有45%的時間,鍋爐在70%- 100%負荷下運行。其余時間,由于各種問題的出現(xiàn),使得鍋爐不是停爐,就是在低于70%負荷下運行。在運行過程中，1號爐過熱器前部表面曾出現(xiàn)結(jié)渣，導(dǎo)致鍋爐被迫停爐。原 因是吹灰器安裝在過熱器第一排管束后，未能吹掃到過熱器前部表面。另外，鍋 爐的過熱器管子共發(fā)生了 11次問題,其中9次使鍋爐被迫停爐。這是由過熱器管子和連接管中殘留的碎片引起，這些碎片有些是在貯存、安裝過程中掉進去的 而有些是某次啟動時閥門破碎后的碎片。從運行情況看，鍋爐效

13、率比預(yù)期的高，再熱蒸汽的噴水量比預(yù)期的多。這 2臺鍋爐均未出現(xiàn)任何與容量大小有關(guān)的問題。 但要解決運行中出現(xiàn)問題所需的時 間可能與容量有關(guān)。另外，管子泄漏在事故中占的比例較大。1. 3 FW公司福斯特惠勒公司(以下簡稱FW公司)是美國僅次于CE B&W公司的第三大鍋爐制造商。它生產(chǎn)的鍋爐有自然循環(huán)鍋爐和直流爐 2種。FW公司生產(chǎn)的自然循環(huán)鍋爐中，燃煤鍋爐的最大容量為840MW ,燃油、氣鍋爐最大容量為930MW在直流鍋爐中,燃煤的最大容量為900MW ,燃油、燃氣鍋爐最大容量為750MWF面以A EP電力公司的5臺835MW機組鍋爐為例，介紹FW公司的大容量鍋爐情況。該系列鍋爐為超臨界壓力二次

14、再熱直流鍋爐。鍋爐設(shè)計參數(shù)過熱蒸汽流量：2395t?h ;過熱蒸汽壓力：26.65M Pa;過熱蒸汽溫度：543C;高壓再熱蒸汽流量：2017t?h;高壓再熱蒸汽出口壓力：6. 81M Pa;高壓再熱蒸汽出口溫度：552 C;低壓再熱蒸汽流量：1822t?h;低壓再熱蒸汽出口壓力： 2. 30M Pa;低壓再熱蒸汽出口溫度：566 Co鍋爐結(jié)構(gòu)特點爐膛高度為48. 16m ,深度為12. 19m ,寬度為25. 0m。爐膛中間為雙面曝光水冷壁。在爐膛前后墻上分3層共布置了 36只旋流式燃燒器，形成對沖燃燒。過熱器由布置在爐膛的大節(jié)距屏和爐膛出口的末級過熱器組成，其間有噴水減溫。后煙道分2個煙氣

15、通道，前通道內(nèi)布置高壓再熱器，后通道內(nèi)布置低壓再熱 器，再熱器采用的是管屏結(jié)構(gòu)。煙氣流量由布置在省煤器后的煙道擋板來調(diào)節(jié)。在鍋爐負荷為60%- 100%額定負荷范圍內(nèi)，再熱蒸汽溫度通過調(diào)節(jié)擋板和少量噴水保證。(3)汽水流程給水經(jīng)省煤器后流過雙面曝光水冷壁、前水冷壁、側(cè)水冷壁、后水冷壁、爐 膛上部水冷壁到尾部包覆，再從頂棚到過熱器。每個回路由聯(lián)箱隔開，并進行混 合和再分配。這樣，在進入下一回路前,介質(zhì)的溫度偏差可得以緩解。爐膛內(nèi)水 冷壁回路的焓增在221279kJ?k g之間,溫升為21. 1 C26. 7 C,爐膛回路極為穩(wěn)定，對熱擾動也不敏感。(4)運行情況A EP的5臺835MW鍋爐,首臺

16、B ig Sandy電廠的鍋爐于1969年5月啟動。Amos電廠的鍋爐于1972年4月啟動。B ig Sandy電廠的鍋爐在投運后2個月,過熱器吊耳上出現(xiàn)了縱向裂紋,90%發(fā)生在低壓再熱器部分,10%發(fā)生在高壓再 熱器部分。分析表明：這些裂紋是由振動導(dǎo)致的應(yīng)力引起。 該鍋爐同時還出現(xiàn)了 噴水量增加的問題，后4臺鍋爐經(jīng)修改后避免了這些問題。已投運的5臺機組，按4臺鍋爐統(tǒng)計(1臺因汽輪機事故未計入)，平均可 用率為84. 1%。1. 4小結(jié)美國的電力事業(yè)由于是私人經(jīng)營，火電機組的容量和參數(shù)無一定規(guī)格。 其電 站鍋爐的容量在上世紀60年代出現(xiàn)了飛速發(fā)展。而進入70年代后，美國大容量 機組的發(fā)展趨于停

17、滯，主要原因如下：燃料發(fā)生變化，要求燃用劣質(zhì)煤，對 機組的可用率產(chǎn)生了不利影響，尤其是對大容量機組的影響更大。所以，從經(jīng)濟角度出發(fā)，電力業(yè)明顯趨向于要求發(fā)電設(shè)備有更大的可用率；由于缺乏經(jīng)驗即迅速增大容量，使得這些高參數(shù)大容量機組的煤種適應(yīng)性差，煤種改變后會 產(chǎn)生腐蝕、堵灰等問題；由于電源構(gòu)成和電力需求的變化，要求大容量火電機 組也要承擔(dān)調(diào)峰任務(wù)。而大容量機組在設(shè)計時只考慮帶基本負荷，不適應(yīng)調(diào)峰的需要。所有這些原因使得美國的電站鍋爐不再向大容量方向發(fā)展。鍋爐設(shè)計趨于 保守,主力機組為500800MW機組。80年代后，美國的注意力主要放在發(fā)電機組的運行可靠性和運行準備程度上。雖然，此后美國的幾大鍋

18、爐制造商從未放棄過對大容量機組的開發(fā)研制，但由于美國國內(nèi)電力業(yè)的日漸衰退，大容量機組的訂貨很少，影響了及時向這一 方向的發(fā)展。2日本的大容量電站鍋爐2. 1概述日本國內(nèi)缺乏燃料資源，要依賴進口。為節(jié)約燃料，必須大力提高火電設(shè)備 的經(jīng)濟性，而提高蒸汽參數(shù)、采用大容量機組是提高發(fā)電效率、減少基建投資(每 千瓦裝機容量的投資)的最有效措施。因此，自上世紀60年代開始，日本積極 開發(fā)超臨界壓力機組。由于不斷增大單機容量和提高蒸汽參數(shù)，大容量、高參數(shù) 機組不斷涌現(xiàn)，單機容量迅速達到百萬千瓦級水平。日本的首臺1000MW火電機組于1974年在鹿島電站投運。鍋爐由三菱重工業(yè) 公司制造。表3為日本部分已投運的

19、1000MW及以上火電機組的鍋爐情況。1989年6月，日本還在川越電站投運了世界上首臺超超臨界變壓運行直流鍋爐,配700M發(fā)電機組,鍋爐蒸汽參數(shù)為31.0M Pa, 566 C?566 C?566 C。2. 2日本的鍋爐制造廠日立公司、三菱重工業(yè)公司和石川島播磨公司是日本國內(nèi)的三大鍋爐制造 商。這三大公司的大容量、超臨界參數(shù)鍋爐均分別按美國有關(guān)廠家的許可證進行 制造。日立公司按B&W公司的制造許可證生產(chǎn)3501000MW超臨界壓力U P爐;三菱重工業(yè)公司按CE公司生產(chǎn)超臨界壓力復(fù)合循環(huán)鍋爐；石川島播磨公司按FW 公司的生產(chǎn)許可證制造。日本的鍋爐制造公司在注意不斷引進吸收國外先進技術(shù) 的同時，還

20、能將引進技術(shù)和本公司原有技術(shù)特點相結(jié)合。如為適應(yīng)變壓運行的要 求，日本從西歐引進了螺旋管圈變壓運行機組技術(shù)，但三菱重工業(yè)公司仍采用 四角切向燃燒，日立及石川島播磨公司仍采用旋流燃燒器。正是由于這一 特點，使得日本的鍋爐制造業(yè)迅速擠身于世界先進之列。2. 3日本大容量電站鍋爐的發(fā)展2. 3. 1發(fā)展情況早期的日本大容量鍋爐技術(shù)源自美國，各大公司均按美國有關(guān)廠家的制造 許可證進行生產(chǎn)制造，且以燃油、燃氣鍋爐為主。但自1975年以后,受世界石油 危機的影響，大容量電站鍋爐開始向新的方向發(fā)展：開展了對大容量燃煤電站鍋爐的研制。日本在 80年代前以燃油鍋爐為主，1000MW鍋爐多為燃油、燃氣鍋爐，以后發(fā)

21、展了 1000MW燃煤機組。90年代,燃煤鍋爐在日本得到迅速發(fā)展。日本燃煤鍋爐的特點是： 大容量。已有幾臺1000MW然煤火電機組在運行、建設(shè)和設(shè)計中；超高溫高壓及二次再熱；可使用不同性質(zhì)的進口煤炭；能帶中間負荷；注重環(huán)保；便于維修。表3 口本的IGQIMY級電站鍋爐發(fā)電廠機胡容童刪制造商鍋爐帶數(shù)揑姮年粉CiA)1無汽壓力葢汽皚慣 t C/C)鹿陋5號1000卓申1.業(yè)益司318024 1538/5661974鹿島S吁1000n 立31S024 151S/5661575m2號1000菱弔1業(yè)金司3m24 153S/5661$75袖浦3號1000丨丨盍益司ano24 11977利彌彳號1000三

22、羞甬工業(yè)魚屈317024 1535/5197?念跆1 1號100011立僉司30W24 1538/5661987廣野3垮1000三蔓墜工業(yè)如31W24 151S/5661卿松浦1號1000H衣司317024 153S/5661新東!3 2號1000打川島播雷312024 1538/5661951廣并41000石川島插炳3124 153S/56(51刪新地1號100011竟處司303024 153S/56619$新地2號1000=蔓甫工業(yè)司3 OSO24 1538/5661刪teffld號1000日y.豎司那024 15P5/5931妙三厲1垮1000三晏車丁業(yè)司24 5600/600199S畀

23、南4號1000石川島播麻305024 1595/5912001開發(fā)變壓運行機組。由于電源構(gòu)成的變化，即核電容量的增長和晝夜電力需求變化的加劇，火電機組承擔(dān)調(diào)峰負荷已成必然之勢。 大容量火電機組也 需承擔(dān)調(diào)峰負荷。因此，日本的鍋爐制造商開始了對變壓運行機組的開發(fā)。由于美國的幾大公司生產(chǎn)的大容量鍋爐水冷壁均采用垂直管圈，基本上不能適應(yīng)變壓運行。為此，日本從西歐引進了螺旋管圈變壓運行機組技術(shù)，即采用 了螺旋管圈型的模式水冷壁結(jié)構(gòu)。通過減少爐膛水冷壁管的根數(shù)來使管內(nèi)流體的 質(zhì)量流速提高23倍，從而避免了超臨界機組鍋爐在變壓運行時，當處于亞 臨界壓力范圍時出現(xiàn)的金屬管壁溫度升高的問題。但日本并未停留在引

24、進技術(shù)上，仍不斷研制開發(fā)更新更好的技術(shù)。水冷壁采 用螺旋管圈固然可以實現(xiàn)變壓運行，但與垂直管圈相比，存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、系統(tǒng)阻 力損失高、輸送動力增大、支吊困難等缺點。為此，日本三菱重工業(yè)公司在CE公在原來的司和蘇爾壽公司的幫助下開發(fā)了超臨界參數(shù)的垂直管圈變壓運行機組。垂直管圈的基礎(chǔ)上進行了下述改進：水冷壁管采用了內(nèi)螺紋管以防止工質(zhì)偏 離核態(tài)沸騰；加裝了水冷壁節(jié)流圈以減少熱偏差；在煙道內(nèi)布置蒸發(fā)器。通過采取上述措施，采用垂直管圈的鍋爐爐膛也能適應(yīng)變壓運行的需要了。除了克服了前述的螺旋管圈的缺點外，對于燃煤鍋爐垂直管圈爐膛，還有這樣一個優(yōu) 點：即灰渣易于脫落，使爐膛水冷壁的結(jié)灰渣量減少。目前在日本，垂

25、直管圈型和螺旋管圈型變壓運行機組均有成功運行的例子。日本還相當重視高溫材料的開發(fā)和實用化。開發(fā)了許多耐高溫高壓的新材料，并及時應(yīng)用于新建鍋爐。目前已開發(fā)出超超臨界鍋爐用高強度奧氏體鋼TEM PALO Y AA 21,可用于30M Ps以上630 C的蒸汽參數(shù)。2. 3. 2 大容量鍋爐技術(shù)特點日本的大容量火電機組鍋爐的主要技術(shù)特點如下鍋爐型式和燃燒方式鍋爐為單爐膛，采用四角燃燒或八角燃燒方式，如三菱重工業(yè)公司采用的是無 分隔墻的八角 燃燒單爐膛，它由2個四角燃燒爐膛組合而成。(2)高蒸汽參數(shù)。日本的鍋爐設(shè)計自1959年開始采用563 C的蒸汽參數(shù),沿用至1993年，以后采用593 C的蒸汽參數(shù)

26、。目前,常用的超臨界壓力機組的蒸汽參數(shù)為 24. 1M Pa- 593 C?593 C 或24. 1M Pa- 593 C?593 C?5 93 C。采用變壓運行技術(shù)：由再循環(huán)煙氣量控制爐膛吸熱量，由后煙道擋板控制再熱蒸汽溫度。高溫材料開發(fā)實用化。增加了機組可靠性監(jiān)測技術(shù)，如鍋爐管子泄漏檢測裝置、過熱器及再熱器檢查用機器人等。2. 3. 3發(fā)展趨勢今后日本在大容量電站鍋爐方面的發(fā)展趨勢為：以燃煤機組為主；要求能實現(xiàn)變壓運行；開發(fā)能適應(yīng)更高參數(shù)要求的新鋼種。2. 4大容量電站鍋爐示例 2. 4. 1 新地發(fā)電廠1號機組鍋爐新地發(fā)電廠1號火電機組于1994年7月投運，是當時世界上最大的變壓運 行燃

27、煤機組。鍋爐由日立公司制造，采用了螺旋管圈水冷壁結(jié)構(gòu)，鍋爐設(shè)計參數(shù) 示于表3。從運行結(jié)果看，鍋爐性能如下：在各負荷下，蒸汽溫度特性基本上與設(shè)計值致。螺旋管壁出口金屬溫度分布均勻，鍋爐效率達到了設(shè)計值。2. 4. 2 新地發(fā)電廠2號機組鍋爐新地發(fā)電廠2號機組鍋爐是日本第一臺配有垂直式爐膛水冷壁的超臨界變3。壓運行燃煤鍋爐。新地發(fā)電廠2號機組容量為1000MW于1995年7月正式工業(yè) 運行。鍋爐由二菱重工業(yè)公司制造。鍋爐的設(shè)計參數(shù)示于表鍋爐試運行期間的各種試驗結(jié)果均證實了該形式爐膛的可靠性達到了預(yù)期 目的。3原蘇聯(lián)的大容量電站鍋爐3. 1概述原蘇聯(lián)發(fā)電機組的發(fā)展按國家計劃進行，是典型的計劃經(jīng)濟模式

28、。 機組容量統(tǒng)一，規(guī)定 為200MW 300MW 500MW 800MW和1200MW/ 300MW及以上機組統(tǒng)一采用超臨界壓力。鍋爐出口蒸汽壓力為25MPa,蒸汽溫度最初為565 C?570 C,后因材料原因降至545 C?5 45Co首臺800MW機組于1964年制造出廠，1967年投運，安裝于斯拉維揚斯克電站。自1968年起開始設(shè)計1200MW機組，1977年制成，1980年試運行，1983年正式工業(yè)運行，安裝在科斯特羅姆電廠。這是歐洲單機容量最大的發(fā)電機組,也是原蘇聯(lián)唯一的1臺單機容量在1000MW以上的機組。原蘇聯(lián)曾規(guī)劃在800MW機組完善化后，將發(fā)展1200MW和1600MW機組，

29、但由于社會和電網(wǎng)的原因，第二臺1200MW機組未能建造，而原計劃要發(fā)展1600MW機組的打算也落空了。3. 2 800MW機組鍋爐簡介原蘇聯(lián)制造800MW機組鍋爐的工廠有塔干羅格鍋爐廠(TK B )和波多爾斯克鍋爐廠(nKB ) /塔干羅格鍋爐廠生產(chǎn)的 800MW機組鍋爐的型號有：Tnn 2200、Tnn220021、Tnn 2804、TFMH 2204;波多爾斯克鍋爐廠的型號為 n 267/Tnn 2200是原蘇聯(lián)最早的800MW機組鍋爐，1964 年出廠，1967年在斯拉維揚斯克電站投運。鍋爐蒸發(fā)量為2650t?h，采用了雙爐體結(jié)構(gòu)，實際上是2臺對稱布置的1325t?h鍋爐，燒重油和天然氣

30、。T n n 220021型鍋爐燃用頓涅茨克無煙煤屑，以天然氣為備用燃料，在爐膛前后墻上布置了 24個擾動式燃燒器。鍋爐為雙爐體結(jié)構(gòu)，半開式、液態(tài)排渣。Tnn 2200系列鍋爐在調(diào)整和運行過程中暴露了許多缺點，且雙爐體對再熱蒸汽溫度的調(diào)節(jié)無明顯優(yōu)點,投資比單爐體增加了 2%- 3% ,加之維護較復(fù)雜,所以Tnn 2200系列鍋爐只造了 2臺，1970年后不再生產(chǎn)。塔干羅格鍋爐廠在2臺T n n 2200系列鍋爐設(shè)計、制造、運行的基礎(chǔ)上,又設(shè)計制造了燃用重油、天然氣的 TrMn 2204型鍋爐和燃用庫茲涅茨煙煤的T n n 2804型鍋爐。由n 267型鍋爐由波多爾斯克鍋爐廠于 1967年完成技

31、術(shù)設(shè)計，投運在別列佐夫第一電站。表4列出了上述4種型號的800MW機組鍋爐的一些基本情況。除第一批T n n 2200型鍋爐外，原蘇聯(lián)800MW機組鍋爐的共同特點是：蒸發(fā)量均為2650t?h , 一次蒸汽壓力為25MPa,蒸汽溫度由565 C?570 C降至下輻射部分為立式管圈；燃煤的800MW機組鍋爐均為T型布置、固態(tài)排渣;均為超臨界壓力、一次蒸汽再545 C?545 C;單爐體結(jié)構(gòu)；開式爐膛；熱鍋爐。衷4 stmrw機組鋼爐的特性數(shù)據(jù)用5冃單應(yīng)111 E-200TIM k2041J 隅wIM7鍋如制適廠TKDTIOniof毎爐柿買翌式【1哩II型T型T型鍋爐出力041)2e502血MPa)

32、25 52S 52S S2S 5主蕪施詛度C)565545545545再熱蠱汽溫度to570545545545271274270274幣甌尢jW煤舊啦袖、磁氣煙煤W誹煙溫度iC)120127135160(%)92 K91 791 591 ?百合鋸爐安裝電廠斯晁罐揚斯克昭如克別列佐咒酋和耦爐控運年份1971975198719S53. 31200MW機組鍋爐情況3. 1 概述1968年，原蘇聯(lián)中聯(lián)合對鍋爐進行方最后確定了其中之原蘇聯(lián)1200MW機組鍋爐的開發(fā)研制經(jīng)過了漫長的歷程。央鍋爐透平研究所（U K T M）和塔干羅格鍋爐廠（T K B ）案設(shè)計。在設(shè)計過程中，曾提出了2個方案，進行方案論證,

33、并對其主要部件進行了試驗研究。根據(jù)試驗結(jié)果，對方案設(shè)計中的許多參數(shù)進行了修改，于1973年才確定了最終方案，并進行結(jié)構(gòu)設(shè)計。配1200MW汎組的鍋爐型號為TrMn21202,由塔干羅格鍋爐廠制造,安裝年正式工業(yè)運行。在科斯特羅姆電廠,于1980年投入試運行，19833. 3. 2鍋爐參數(shù)T rMn21202型鍋爐的主要技術(shù)數(shù)據(jù)如下:額定蒸發(fā)量：3950t?h; 過熱蒸汽溫度：545 C;額定蒸汽壓力：25. 5M Pa;再熱蒸汽流量：3240t?h;再熱蒸汽出口壓力：3. 75M Pa;給水溫度：270 G3. 3. 3結(jié)構(gòu)特點以適應(yīng)沿高度鍋爐為單爐體n型布置，爐膛與對流煙道均由氣密性水冷壁包

34、覆 低過量空氣系數(shù)和正壓運行。鍋爐燃用高硫重油和天然氣。鍋爐爐寬為30. 95m ,深度為29. 026m ,爐膛內(nèi)裝有56只燃燒器,分3層前后墻對沖布置。鍋爐采用統(tǒng)一的水冷壁管屏，所有管子均采用12Cr1MoV 鋼制成。過熱器由屏式過熱器和兩級對流過熱器組成，布置在水平煙道中。再熱器由三級 組成：布置在過渡水平煙道中的出口級、下級豎井中的中間級，以及布置在轉(zhuǎn)向 室中的受熱面。3. 3. 4運行情況運行過程中對鍋爐受熱面工況在800MW 1200MW范圍內(nèi)進行了試驗研究。從測量結(jié)果看：水冷壁下輻射區(qū)管子的金屬溫度分布不均勻主要與爐膛火焰充滿 特性有關(guān)，水冷壁管屏之間的溫度偏差不超過10 Co在

35、740MW 1200MW范圍內(nèi)進行了鍋爐的滑壓運行試驗。試驗結(jié)果表明：鍋爐受熱面工作是可靠的，沒有蒸發(fā)受熱面工質(zhì)熱力水力偏差和脈動。但當負荷下 降到550MW寸出現(xiàn)了溫度工況惡化現(xiàn)象。從總的運行情況看：鍋爐通常在65%-100%負荷下以低過量空氣系數(shù)運行， 鍋爐毛效率達到94%- 94. 1% ,比設(shè)計值高。與800MW機組相比,1200MW機組的運行經(jīng)濟性沒有明顯的優(yōu)勢，其可靠性 尚需穩(wěn)步提高，這也是原蘇聯(lián)始終未籌建第二臺1200MW機組的原因之一。4結(jié)語從上述介紹不難發(fā)現(xiàn)：美國是最早生產(chǎn)大容量、高參數(shù)火電機組的國家，但從上世紀70年代起，由于受到所謂可用率的影響，阻止了其大容量機組的進 步

36、發(fā)展。盡管在1978年，美國組織調(diào)查研究后，明確了超臨界壓力的大容量機組的可靠性差與鍋爐本身并無直接聯(lián)系；同時美國國內(nèi)的許多鍋爐廠已采用了西德的能適應(yīng)滑壓運行和較寬廣劣質(zhì)煤燃燒的本生鍋爐爐型。但由于80年代后, 美國國內(nèi)電力業(yè)衰退，訂貨很少，影響了及時向這一方向的發(fā)展。原蘇聯(lián)則由于政治原因，蘇聯(lián)的解體，使得發(fā)展大容量電站機組的計劃流 產(chǎn)。而日本由于其技術(shù)情報靈，重視試驗研究工作，能不斷提高設(shè)計工藝和運行 水平，廣泛汲取國外先進經(jīng)驗，果斷、及時地利用新技術(shù)，最終在大容量火電機 組的發(fā)展方面走在了世界前列。日本發(fā)展大容量火電機組的經(jīng)驗值得我國借鑒。目前，我國已具備設(shè)計、制造600MW超臨界機組的能力，但在百萬千瓦級大容量火電機組技術(shù)上與國外相 比仍存在不少差距，為此提出如下建議：(1)加快對大容量引進機組技術(shù)的消化吸收。深入了解引進機組鍋爐的設(shè)計 特點和運行情況；在此基礎(chǔ)上，逐步考慮國產(chǎn)化，自行開發(fā)設(shè)計百萬千瓦級火電機組鍋爐。鍋爐參數(shù)可先采用超臨界參數(shù)，如國外較成熟的24. M Pa, 539 C?539 C級