超臨界直流鍋爐必看資料超臨界鍋爐和直流鍋爐超臨界鍋爐－－從壓力上分類直流鍋爐－－從有無汽包分類超臨界鍋爐一定是直流鍋爐直流鍋爐不一定是超臨界鍋爐，可以是亞臨界或以下壓力鍋爐．直流爐可以適用于任何壓力，但如果壓力太低，則不如自然循環鍋爐，所以一般應用在P≥16MPa的鍋爐上。當然超（超）臨界參數鍋爐必須采用直流型式

直流鍋爐工作原理蒸發段:汽水混合物的焓繼續提高，比容急劇增加，壓力降低較快過熱段:

蒸汽焓、溫度和比容均增大，壓力則由于流動阻力較大而下降更快熱水段:水的焓和溫度逐漸增高，比容略有加大，壓力則由于流動阻力而有所降低沿管子長度方向工質參數變化情況直流鍋爐沒有汽包，給水在給水泵壓頭的作用下，順序流過熱水段、蒸發段和過熱段受熱面一次將給水全部變成過熱蒸汽，蒸發區循環倍率K=1直流鍋爐的技術特點1.取消汽包，能快速啟停。與自然循環鍋爐相比，直流爐從冷態啟動到滿負荷運行，變負荷速度可提高一倍左右。2.金屬耗量少。鍋爐本體金屬消耗量最少，鍋爐重量輕。一臺300MW自然循環鍋爐的金屬重量約為5500t～7200t，相同等級的直流爐的金屬重量僅有4500t～5680t，一臺直流鍋爐大約可節省金屬2000t。直流鍋爐的技術特點3.水泵壓頭高。水冷壁的流動阻力全部要靠給水泵來克服，這部分阻力約占全部阻力的25％～30％。所需的給水泵壓頭高，既提高了制造成本，又增加了運行耗電量。4.需要專門的啟動系統。直流鍋爐啟動時約有30％額定流量的工質經過水冷壁并被加熱，為了回收啟動過程的工質和熱量并保證低負荷運行時水冷壁管內有足夠的重量流速，直流鍋爐需要設置專門的啟動系統，而且需要設置過熱器的高壓旁路系統和再熱器的低壓旁路系統。啟動旁路系統的作用建立啟動壓力和啟動流量。保證給水連續通過省煤器和水冷壁，確保水冷壁的冷卻和水動力穩定性回收啟動初期的熱水、汽水混合物、飽和蒸汽以及過熱度不足的過熱蒸汽。啟動過程中，實現各受熱面之間和鍋爐與汽輪機之間工質狀態的配合，防止溫度不高的蒸汽進入冷態的汽輪機凝結成水滴。根據需要，設置保護再熱器的汽輪機旁路系統。（有的為了簡化系統，不再設飽和再熱器的旁路，僅通過控制再熱器的進口煙溫和提高金屬檔次來保證再熱器的安全）直流鍋爐的技術特點5.需要汽水分離器。系統中的汽水分離器在低負荷時起汽水分離作用并維持一定的水位，在高負荷時切換為純直流運行，汽水分離器作為通流承壓部件。6.需要較高的質量流速。為了達到較高的質量流速，必須采用小管徑水冷壁。這樣，不但提高了傳熱能力而且節省了金屬，減輕了爐墻重量，同時減小了鍋爐的熱慣性。直流鍋爐的技術特點7.熱慣性小。水冷壁的金屬儲熱量和工質儲熱量最小，即熱慣性最小，使快速啟停的能力進一步提高，適用機組調峰的要求。但熱慣性小也會帶來問題，它使水冷壁對熱偏差的敏感性增強。當煤質變化或爐內火焰偏斜時，各管屏的熱偏差增大，由此引起各管屏出口工質參數產生較大偏差，進而導致工質流動不穩定或管子超溫。直流鍋爐的技術特點8.流動阻力大。為保證足夠的冷卻能力和防止低負荷下發生水動力多值性以及脈動，水冷壁管內工質的重量流速在MCR負荷時提高到2000㎏/（㎡·s）以上。加上管徑減小的影響，使直流鍋爐的流動阻力顯著提高。600MW以上的直流鍋爐的流動阻力一般為5.4MPa～6.0MPa。直流鍋爐的技術特點9.汽溫調節困難。汽溫調節的主要方式是調節燃料量與給水量之比，輔助手段是噴水減溫或煙氣側調節。由于沒有固定的汽水分界面，隨著給水流量和燃料量的變化，受熱面的加熱段、蒸發段和過熱段長度發生變化，汽溫隨著發生變化，汽溫調節比較困難。直流鍋爐的技術特點10.易發生水動力不穩定。低負荷運行時，給水流量和壓力降低，受熱面入口的工質欠焓增大，容易發生水動力不穩定。11.水冷壁布置靈活。水冷壁可靈活布置，可采用螺旋管圈或垂直管屏水冷壁。采用螺旋管圈水冷壁有利于實現變壓運行。直流鍋爐的技術特點12.熱偏差影響大。超臨界壓力直流鍋爐水冷壁管內工質溫度隨吸熱量而變，即管壁溫度隨吸熱量而變。因此，熱偏差對水冷壁管壁溫度的影響作用顯著增大。13.存在傳熱惡化的可能。變壓運行的超臨界參數直流爐，在亞臨界壓力范圍和超臨界壓力范圍內工作時，都存在工質的熱膨脹現象。在亞臨界壓力范圍內可能出現膜態沸騰；在超臨界壓力范圍內可能出現類膜態沸騰。直流鍋爐的技術特點14.啟停速度受汽機限制。啟停速度和變負荷速度受過熱器出口集箱的熱應力限制，但主要限制因素是汽輪機的熱應力和脹差。15.給水品質要求高。直流鍋爐要求的給水品質高，要求凝結水進行100％的除鹽處理。16.控制系統復雜，調節裝置的費用較高。超臨界鍋爐的優勢朗肯循環熱效率隨主蒸汽壓力、溫度的升高而提高，超臨界壓力機組比亞臨界機組熱效率提高2—3%。電廠名稱容量MW供電煤耗g/kWh發電煤耗g/kWh廠用電率%華能南京電廠300324.5309.84.53華能營口電廠320337.2320.74.90華能伊敏電廠500329.53l1.25.55國華盤山電廠500331.O3l1.16.0石洞口電廠600308.2297.13.6綏中電廠800329.23l2.94.932003年度全國超臨界機組運行經濟指標統計數據國產超臨界鍋爐主要特點1.采用П型布置形式2.螺旋管圈水冷壁３.采用前后墻對沖燃燒方式４.采用新型低氮旋流燃燒器５.采用回轉式空氣預熱器６.采用直吹式制粉系統７.采用軸流式風機采用П型布置形式

П型布置是傳統普遍采用的方式，煙氣由爐膛經水平煙道進入尾部煙道，在尾部煙道通過各受熱面后排出。其主要優點是鍋爐高度較低，尾部煙道煙氣向下流動有自生吹灰作用，各受熱面易于布置成逆流形式，對傳熱有利等。

螺旋管圈水冷壁

螺旋管圈水冷壁是首先應用于超臨界變壓運行鍋爐的水冷壁型式。爐膛水冷壁采用螺旋管圈＋垂直管圈方式【即下部爐膛的水冷壁采用螺旋管圈（內螺紋管），上部爐膛的水冷壁為垂直】，保證質量流速符合要求。水冷壁采用全焊接的膜式水冷壁水冷壁采用一次中間混合聯箱來實現螺旋管至垂直水冷壁管的過渡現場水冷壁的布置圖

性能優越的水冷壁

內螺紋螺旋管圈水冷壁結論：通過采用內螺紋管及選取合適的質量流速，水冷壁安全裕度得到極大的提高，汽水阻力僅增加約10%。螺旋水冷壁垂直水冷壁混合集箱垂直水冷壁入口集箱半爐膛混合，減少吸熱偏差小，適應變壓運行內螺紋螺旋管圈水冷壁:充分均勻混合的中間過渡水冷壁垂直水冷壁

螺旋水冷壁出口

垂直水冷壁進口螺旋水冷壁

內螺紋螺旋管圈水冷壁:管間吸熱偏差小，適應變壓運行燃燒器燃燒器燃燒器燃燒器水冷壁出口介質溫度垂直管布置水冷壁螺旋上升式水冷壁熱負荷前墻側墻后墻側墻前墻側墻后墻側墻流向流向流向流向螺旋管在盤旋上升的過程中，每根管子都經過爐膛下部高熱負荷區域的整個周界，途經寬度方向不同熱負荷分布的區域。因此，螺旋管的每個管子，以整個長度而言，熱偏差很小內螺紋螺旋管圈水冷壁:不需設置水冷壁進口節流圈垂直水冷壁+內螺紋管螺旋水冷壁+內螺紋管負荷變化和煤種變化適應性對比流量調整困難(進口節流圈)采用高質量流速，且質量流速可以自由調整。爐膛水冷壁型式節流圈為針對鍋爐某一負荷、某一煤種而設計。由于節流圈的固有特性，對所有負荷進行流量合理分配、調節較為困難；機組運行一段時間，節流圈將不可避免地結垢，偏離設計值。對煤種變化、爐膛結渣等所引起的爐膛熱負荷變化適應性較差。采用較高質量流速設計，且進口不需裝設節流圈，螺旋管圈水冷壁的傳熱、流量分配和介質出口溫度等不會受到燃燒器、磨煤機切換等工況的影響。對煤種變化、爐膛結渣以及機組負荷變化所引起的吸熱量的變化適應性好，變負荷、變壓運行能力強內螺紋管結構

螺旋管圈+內螺紋管漩渦效果>重力作用管子內表面充滿了液體

內螺紋螺旋管圈水冷壁:成熟的制造和安裝工藝，工地安裝方便快捷采用螺旋管圈水冷壁的汕頭工程600MW超臨界鍋爐受壓件安裝焊口數約38000只（螺旋管圈部分約8200只，垂直管圈部分約6400只，共計約14600只)?？偟墓さ厥軌杭惭b焊口少于采用垂直管圈水冷壁的600MW超臨界鍋爐。減少熱應力銷桿連接(不需要焊接)螺旋管圈水冷壁

主要設備：合理的水冷壁的支撐結構垂直膜式水冷壁螺旋水冷壁出口集箱垂直水冷壁進口集箱螺旋水冷壁出口集箱垂直水冷壁進口集箱垂直搭接板垂直剛性梁水平剛性梁螺旋膜式水冷壁上部垂直水冷壁３.采用前后墻對沖燃燒方式

屏式過熱器進口煙氣分布爐膛出口煙氣溫度分布高溫過熱器進口煙氣分布2020℃煙氣溫度分布高過爐膛出口250kW/m20kW/m2屏過0℃采用前后墻對沖燃燒方式:避免火焰刷墻，防止爐膛結渣后墻前墻熱煙氣和灰粒沖刷的幾率較小側墻布置的吹灰器可有效控制水冷壁的積灰①周圍的煙氣卷吸到燃燒器主氣流中②熱煙氣回流到爐膛角部③含有熔化灰粒的熱煙氣沖刷水冷壁④灰粒在水冷壁上堆積形成結渣④③①燃燒器爐膛水冷壁②采用前后墻對沖燃燒方式燃燒器燃盡風口前墻左側墻后墻右側墻流體溫度(oC)前墻左側墻右側墻后墻410400390380100%MCR切圓燃燒切圓燃燒(設置節流圈)對沖燃燒方式20oC10oC7oC燃燒方式最大溫差前后墻對沖燃燒方式:熱空氣配風簡單可靠４.采用新型低NOX旋流燃燒器將傳統的二次風分為兩部分：內二次風（或稱為二次風）和外二次風（或稱為三次風），這兩股風均布置有各自的調風器，以便于在運行調整風量和旋流強度。燃燒用空氣沿射流行程逐步分級送入，在射流下游區域完全混合,實現了旋流煤粉燃燒器內部的空氣分級燃燒，控制NOx生成量。鍋爐為超臨界參數變壓直流爐，單爐膛、一次再熱、平衡通風、露天布置、固態排渣、全鋼構架、全懸吊結構Π型鍋爐。中速磨直吹式制粉系統，配6臺磨(1臺備用)，裝設旋流式HT-NR3型燃燒器，前后墻布置，對沖燃燒。機組配置2×50％B-MCR汽動調速給水泵和1臺30％B-MCR電動調速給水泵。采用35％B-MCR容量高、低壓串聯汽機旁路。DG1900/25.4-Ⅱ1鍋爐基本性能

鍋爐主要規范：

鍋爐主要性能參數（BMCR)鍋爐汽、水、煙、風阻力BMCR工況的阻力情況：過熱器蒸汽側阻力1.068MPa頂棚和包墻系統阻力0.696MPa再熱器蒸汽側阻力0.19MPa省煤器水側阻力0.087MPa水冷壁壓降阻力1.619MPa

空氣預熱器一次風阻力350Pa

空氣預熱器二次風阻力770Pa

空氣預熱器煙氣側阻力909Pa

鍋爐本體煙氣阻力（含空預器）2257Pa

燃燒器一次風阻1150Pa

燃燒器二次風阻力1950Pa鍋爐主要界限尺寸鍋爐性能保證值

(設計煤種)1鍋爐B-MCR出力1900t/h2鍋爐保證熱效率（按低位發熱量）93.49%3不投油最低穩燃負荷不大于35%B-MCR4煙、風壓降實際值與設計值的偏差不大于10%5過熱器、再熱器、省煤器的實際水、汽側壓降數值不超過保證值。6過熱蒸汽在35～100%B-MCR范圍內，再熱蒸汽在50～100%B-MCR范圍內能維持其額定汽溫；汽溫允許偏差為±5℃。7NOX的排放量不高于400mg/Nm3

鍋爐本體三維動畫螺旋水冷壁管爐膛下部水冷壁（包括冷灰斗水冷壁、中部螺旋水冷壁）都采用螺旋盤繞膜式管圈，從水冷壁進口到折焰角水冷壁下標高52608.9mm處。螺旋水冷壁管全部采用六頭、上升角60°的內螺紋管，共456根，管子規格Φ38.1×7.5，材料為SA-213T2。爐膛冷灰斗處管子節距為50.8及49.827mm，冷灰斗以外的中部螺旋盤繞管圈，傾角為19.471°，管子節距50.8mm。冷灰斗管屏、螺旋管屏膜式扁鋼厚δ6.4，材料為15CrMo。下部螺旋水冷壁管屏帶彎頭出廠現場水冷壁的布置圖冷灰斗燃燒器布置對水冷壁熱負荷的影響過渡段水冷壁螺旋水冷壁前墻、兩側墻出口管全部抽出爐外后墻出口管則是4抽1根管子直接上升成為垂直水冷壁后墻凝渣管，另3根抽出到爐外抽出爐外的所有管子均進入24根螺旋水冷壁出口集箱，由22根連接管從螺旋水冷壁出口集箱引入位于鍋爐左右兩側的兩個混合集箱（Φ444.5×95，SA335P12）混合后，再通過22根連接管從混合集箱引入到24根垂直水冷壁進口集箱，然后由垂直水冷壁進口集箱引出光管形成垂直水冷壁管屏，垂直光管與螺旋管的管數比為3：1。這種結構的過渡段水冷壁可以把螺旋水冷壁的荷載平穩地傳遞到上部水冷壁。過渡段水冷壁廠內組裝過渡段水冷壁安裝后水冷壁系統的保護

溫度監測保護：水冷壁系統溫度測點是鍋爐在啟停、運行時對管子金屬壁溫進行監視和保護的重要手段。水冷壁系統溫度的監視是通過設置系統管道上不同位置的熱電偶來實現的，管子金屬壁溫的監視是通過裝設在水冷壁的壁溫測點來實現的。壁溫測點主要系統：汽水系統來至高壓缸出口水平煙道側包后豎井前包后豎井側包后豎井中隔后豎井后包水平煙道側包啟動分離器啟動分離器低過屏過高過至高壓缸一級減溫一級減溫二級減溫器二級減溫器頂棚過熱器低再高再至中壓缸事故減溫器事故減溫器①省煤器①去高壓缸去中壓缸來自高加來自高壓缸⑦⑤④⑨⑧⑥③②爐膛③低過④屏過⑤末過⑥低再⑦高再⑧分離器⑨貯水罐過熱器一級減溫再熱器事故減溫過熱器二級減溫②（汽水分離器）啟動分離器超臨界鍋爐的典型結構.在鍋爐啟停及正常運行過程中，汽水分離器均投入運行。啟動分離器結構簡圖分離器尺寸規格為Ф900×110，直段高度2.890m，材質SA-387Gr11C12，數量為兩個。經水冷壁加熱以后的工質分別由6根連接管沿切向逆時針向下傾斜15°進入兩分離器，分離出的水通過連接管進入分離器下方的貯水罐。啟動分離器貯水罐的尺寸規格為Ф990×120，直段高度1