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1、哈锅超超临界锅炉技术介绍 哈锅超超临界锅炉业绩与特点,全球市场占有率,经济合作组织主要国家之间的市场占有率,在日本电站锅炉市场占有率,三菱重工,石川岛播磨,日立,MHI超临界锅炉供货记录 到2003年11月止,MHI超临界和超超临界燃煤锅炉业绩示例,三隅电站,松浦电站,神户制钢电站,碧南电站,广野电站,原町电站,新地电站,舞鹤电站,（垂直型水冷壁）包括已运行和在建项目,1、MHI垂直管圈水冷壁超临界与超超临界锅炉可靠性 19912000,定义：可靠性=（年日历小时数-强迫停炉小时数）/年日历小时数,可靠性,三隅,原町,新地,松浦,三隅电站燃煤1000MW锅炉,三隅电站#1锅炉特点,蒸汽参数25
2、.4MPa.g 604/602,A-PM燃烧器和MACT,MRS磨煤机,内螺纹管垂直水冷壁,蜂巢型垂直式催化脱硝装置,抗高温热强钢,哈锅1000MW超超临界锅炉方案介绍,设计条件,设计煤种：神府东胜煤校核煤种：山西晋北煤,哈锅1000MW超超临界锅炉技术参数（一）,炉型：MHI垂直水冷壁变压运行辐射式超超临界直流炉（MO-SVRR）主蒸汽流量：2953 t/h（BMCR）再热汽流量：2446 t/h（BMCR）蒸汽压力 过热器出口：27.56 MPa.g（BMCR） 再热器入口：6.14 MPa.g（BMCR） 再热器出口：5.94 MPa.g（BMCR）蒸汽温度 过热器出口：605 （BMC
3、R） 再热器入口：377 （BMCR） 再热器出口：603 （BMCR）给水温度298 （BMCR）,哈锅1000MW超超临界锅炉技术参数（二）,炉膛容积热负荷 82.7 MW/m3炉膛截面热负荷 4.55 KW/m2 炉膛出口烟温990 屏底烟温1300 一次风温（空予器进口）29 （BRL）二次风温（空予器进口）23 （BRL）排烟温度（修正前/修正后）128/124 （BMCR）炉膛出口过剩空气系数 1.15（ BMCR ）锅炉保证效率 93.65 % （BRL）煤耗量 364 T/H（BMCR）,哈锅1000MW超超临界锅炉结构参数（一）,炉膛宽深32.084m15.67m锅炉高度（从
4、水冷壁下集箱到顶棚管）66.6m后竖井深度12.177m总深度（从前水冷壁到后包墙）33.847m水冷壁下集箱标高6.3m过热器顶棚标高73.9m大板梁下沿标高81m最外排柱中心线间纵向跨距53.8m最外排柱中心线间横向跨距69.6m上层燃烧器中心线到屏底高度22.364m下层燃烧器中心线到冷灰斗拐点高度6.941m,锅炉纵剖图,锅炉水平图,锅炉总图,锅炉水平图,哈锅1000MW超超临界锅炉结构参数（一）,炉膛宽深34.220m15.67m锅炉高度（从水冷壁下集箱到顶棚管）66.6m后竖井深度12.177m总深度（从前水冷壁到后包墙）33.847m水冷壁下集箱标高6.3m过热器顶棚标高73.9
5、m大板梁下沿标高81m最外排柱中心线间纵向跨距53.8m最外排柱中心线间横向跨距69.6m上层燃烧器中心线到屏底高度22.364m下层燃烧器中心线到冷灰斗拐点高度6.941m,哈锅1000MW超超临界锅炉总图,超临界变压锅炉水冷壁设计（垂直与螺旋管圈水冷壁比较） SV：超临界垂直水冷壁 SS：超临界螺旋管圈水冷壁,超临界滑压运行锅炉炉膛的发展过程,首台螺旋管圈水冷壁锅炉,首台垂直管圈水冷壁锅炉,The 1st Unit of Spiral WW Boiler,垂直管圈水冷壁与螺旋管圈水冷壁比较,垂直水冷壁（内螺纹管）,螺旋管水冷壁（光管）,与光管相比，内螺纹管优良的传热特性,质量流速1500
6、kg/m2s内螺纹管,核态沸腾,偏离核态沸腾,膜态沸腾,核态沸腾,质量流速1500 kg/m2s光管,炉膛冷灰斗,燃烧器区,上炉膛区,蒸汽干度,核态沸腾,干 固,设计,内螺纹管,管子壁温,设计质量流速,光管,偏离核态沸腾,膜态沸腾,由于采用内螺纹管水冷壁的管壁温度较低,与螺旋管圈水冷壁(SS)相比垂直水冷壁具有良好的流动稳定性,流量增加,流量增加,摩擦,静压,摩擦,静压,增加,减少,增加,减少,Preface,Manifolds for flow mixing and distribution Design Basis,Typical Manifolds for USC boiler and
7、its Location,Function of Manifold,The basic concept of Manifolds for flow mixing and distribution Design Basis are described.This is applied to Manifolds for ultra-supercritical sliding pressure operation coal firing one-through (USC) boiler.,The manifolds are located at the branch points of the sec
8、tions between Furnace Inlet and Water Separator.The imbalance flow distribution has possibility to cause the overheat and/or leakage of the element tubes, especially in two-phase (water/steam) flow and the furnace tubes. Therefore, the manifolds should be installed in order to distribute the fluid u
9、niformly to the element tubes in two-phase flow and the furnace tubes.The manifolds distribute the fluid uniformly in a radial pattern with the impact and reversal effect.,HARBIN BOILER CO.,LTD,MHI Business Confidential,for China Power Investment Group Kanshan / Huaneng Yingkou Power Plant,Type of M
10、anifold,The typical type of the manifold is classified into two types.,Top Influx Type Manifold,Bottom Influx Type Manifold,Supply Pipe,Liner Pipe,Inlet Pipe,Preface,Furnace Intermediate Header Design Basis,Schematic Diagram of Intermediate Header,Function of Furnace Intermediate Header,The basic co
11、ncept of Furnace Intermediate Header Design Procedure is described.This is applied to furnace intermediate header for ultra-supercritical sliding pressure operation coal firing one-through (USC) boiler.,The internal fluid of each tube in furnace wall has temperature distribution, which is increased
12、as going downstream.The furnace intermediate headers are located at intermediate portion of furnace wall. The internal fluid of each furnace wall tubes, which are located upstream of furnace intermediate header, is flowed together and mixed in furnace intermediate headers.This can uniform the fluid
13、temperature distribution which are arisen in the furnace wall tubes.,HARBIN BOILER CO.,LTD,MHI Business Confidential,for China Power Investment Group Kanshan / Huaneng Yingkou Power Plant,Basic Component of Furnace Intermediate Header,Photos of Furnace Intermediate Header at shop,Tube No.,No.1 No.n,
14、Temp.,Tube No.,No.1 No.n,Temp.,Uniformed,Temperature Distributionat Section “B-B”,Temperature Distributionat Section “A-A”,The brief schematic diagram of furnace portion including furnace intermediate header is shown below.,Furnace 2nd intermediate Manifold,The Furnace Intermediate Header consists o
15、f the following items.Furnace Intermediate inlet HeaderFurnace 1st Intermediate ManifoldFurnace 2nd Intermediate Manifold Inlet PipeFurnace 2nd Intermediate Manifold,Function of Main Component,The purpose to install Furnace Intermediate Header is mixing and uniform distribution of the fluid flow.The
16、 most important point is the uniform distribution of two-phase (water/steam) flow, in order not to separate water and steam individually. The most attention point is the flow rate and inclination of furnace intermediate header component.The main component is classified into 2 component as follows.Th
17、e flow mixing component To mixture the flow from furnace wall tubes (lower) uniformly.Furnace Intermediate Inlet HeaderFurnace 1st Intermediate ManifoldThe flow distribution component To distribute the flow, which has uniformed enthalpy by the above component, to each tube.Furnace 2nd Intermediate M
18、anifold Inlet PipeFurnace 2nd Intermediate Manifold,Typical Image,Typical Image,Furnace 1st Intermediate Manifold,Furnace 2nd Intermediate Manifold,中间混合集箱及一级分配器,一级分配器,二级分配器,先进的装在管内的水冷壁入口节流孔圈,螺栓,螺母,螺栓与螺母,节流孔圈,节流孔板,垂直水冷壁炉膛出口工质温度分布（1000MW SV出口）表示炉膛出口工质温度场均匀,垂直管圈水冷壁与螺旋管圈水冷壁相比的优点对高可靠性所作的贡献,(1) 结构简单 易于制造和
19、安装 安装周期较短 热应力较小(2) 水冷壁阻力较低 优良的流动稳定性，导致较小的温度偏差 降低了厂用电(3) 结渣较少 易于用吹灰器清除结渣 不会产生局部堆渣,水冷壁结构简单,垂直型水冷壁,螺旋管圈水冷壁,安装中的垂直水冷壁（SV）和螺旋管圈水冷壁可靠性比较,焊口对接只需单向调整,焊口对接需双向调整,较复杂,高可靠性,（有时可靠性较低）,水冷壁结渣比较,容易掉落,粘附在膜式鳍片上,垂直水冷壁能消除由于结渣导致的一些问题 由于炉膛水冷壁严重结焦导致的问题如下：1.频繁投入水冷壁吹灰器而导致管子的磨损2.炉膛冷灰斗水冷壁由于大块渣掉落而受损3.在锅炉大修期内，炉膛除渣费用增加,螺旋管圈(SS)与
20、垂直管圈(SV)水冷壁比较 总结1/2,符号：较好 好 差,螺旋管圈(SS)与垂直管圈(SV)水冷壁比较 总结2/2,符号：较好 好 差,MHI垂直管水冷壁变压运行超临界锅炉业绩,已投运超超临界变压锅炉,燃烧系统介绍,燃烧及制粉系统,燃烧系统选用6台RP1163中速磨直吹制粉系统八角切向摆动燃烧器风箱结构均等配风燃烧器相对拉开和AA风箱拉开布置采用六层PM一次风口,浓淡喷口相对布置设有三层油枪用于锅炉点火及低负荷稳燃合理的一、二次风动力参数保证煤粉的充分燃烧,八角切向燃烧的特点,1、将整个炉膛作为二个大燃烧器组织燃烧，因此对每只燃烧器的风量、粉量的控制简单。2、锅炉负荷变化时，燃烧器按层切换，
21、使炉膛各水平截面热负荷分布均匀。3、对煤种适应性强。4、由于炉膛内气流旋转强烈，与煤粉颗粒混合好，而且延长了煤粉颗粒在炉内流动路程。5、解决了锅炉炉膛出口左右烟温偏差问题,燃烧器布置方案,燃烧器性能参数,一次风率21.9%一次风速25m/s一次风温75二次风率63.1%二次风速56m/s二次风温321OFA 风率10%AA风率20%AA风速60m/sAA风中心距上排燃烧器中心距离7206mm,燃烧器辅助风设计参数,设计参数运行参数AA40%（Total Air）25%(Total Air)OFA10%（Total Air）10%(Total Air)主燃烧区80%（Total Air）80%(
22、Total Air)切圆直径1640mm,PM燃烧器,是MHI公司开发的产品，该燃烧器技术成熟，有定型的设计标准，可根据煤质和环保要求，选取煤粉浓度，适用于烟煤，贫煤，其主要特点： 1 自身的着火能力强 2 能有效抑制NOX排放 3 能保证较高的燃烧效率,低NOx PM 燃烧器,辅助风高浓度煤粉火焰(浓相)低浓度煤粉火焰(淡相),一次风/粉比,一次风/粉比,常规火焰,低NOx(PM)火焰,煤粉分离器,煤粉管道布置图,PM燃烧器供货业绩 到2002年止,炉内脱硝MACT技术（Mitubishi Advanced Combustion Technology）MHI先进的燃烧技术,Low NOx P
23、rinciple -1-,NOx还原,燃焼完結,高温还原,燃焼発熱,AA,OFA,Burner,l=0.85,l1.0(O20.3%),l=1.15(O2=2.8%),高温,NOx,Fuel N + O2,NH3, HCN,还原,氧化,氧化,NOx,CO,H2O,N2,CO2,l1,氧化,三菱重工MACT燃烧技术,Low NOx Principle -2-,Conventional Burner,Low NOx Burner （高温还原）,Without Diffuser,With Diffuser,PM Burner With Diffuser,Black Skirt,(NO-Recircu
24、lation),(With Recirculation),Weak,Conc.,MHI公司PM燃烧器和MACT业绩,三隅#11000MW垂直水冷壁超超临界锅炉排放量燃煤：澳大利亚Hunter Valley烟煤负荷：1000MW,墙式切向燃烧燃煤锅炉,墙式反向双切圆燃烧超临界燃煤炉业绩,燃烧器性能参数,一次风率21.9%一次风速25m/s一次风温75二次风率63.1%二次风速56m/s二次风温321OFA 风率12.75%AA风率15%AA风速60m/sAA风中心距上排燃烧器中心距离7206mm,1000MW超超临界锅炉新材料的应用,高热强钢发展史,工厂试验,实炉试验,实际应用,高热强钢使用范围
25、实例,：纯铁体,：奥氏体,受热面管子钢材,按MHI的内部设计规定，HR3C与Super304这二种钢的抗内壁蒸汽氧化温度和抗外壁烟侧腐蚀温度分别为:HR3CSuper304H抗内壁蒸汽氧化温度 700680抗外壁烟侧腐蚀温度 730700,哈锅1000MW超超临界锅炉结构参数,哈锅1000MW超超临界锅炉结构参数,末级再热器各管流量分配,烟气腐蚀试验数据,蒸汽氧化试验数据,950 1000 1050 1100 1150 1200,T92E911T122钢与T91钢及TP304H和TP347H奥氏体钢的许用应力比较,新材料的应用末级过热器出口集箱及管接头采用P92/T92材料；主汽管道采用P92
26、 材料；以上两种材料的焊接工艺及检验方法由三菱公司提供，并对我公司员工进行培训。许用应力以及高温强度的提高，可以使得受压元件的壁厚减薄，不仅节约了金属，更因为它们具有较高的导热率和较低的热膨胀系数而有利于减轻高温集箱的热疲劳损伤。由于它们是铁素体钢，当在高温蒸汽作用下管子的内壁所产生的氧化膜的组成成分和层厚比较均匀，不容易剥落，其抗剥离性能优于奥氏体钢。这样便减小了在管子内壁发生应力腐蚀或晶间腐蚀的可能性。,1000MW超超临界锅炉启动系统介绍,大气扩容式启动系统,带疏水热交换器的启动系统,带循环泵的启动系统,三种内置式启动系统的优缺点,通过对几种启动系统的优缺点比较，我公司在华能玉环1000
27、MW机组锅炉上选用带循环泵的启动系统,三菱公司典型的启动系统,哈锅1000MW超超临界锅炉启动系统,三个同等容量的电厂冷凝器的参数比较,哈锅1000MW锅炉启动系统,锅炉启动系统各管道流量示意图,带泵启动系统的热量及流量平衡表,分离器及分离器贮水箱,锅炉启动时给水泵流量控制,启动过程简图,启动系统图,1000MW超超临界锅炉主要特点,采用内螺纹管改进型垂直水冷壁，加装了中间混合集箱及两级分配器，进一步减少了水冷壁偏差，并将节流管圈装于水冷壁下联箱外面的水冷壁管上以便于调试、简化结构。采用低NOx的改进型PM主燃烧器和MACT燃烧技术。反向双切圆燃烧方式以获得均匀的炉内空气动力场和热负荷分配，降低炉膛出口烟气温度场和水冷壁出口工质温度的偏差。采用较大的炉膛截面和容积，较低的炉膛断面热负荷、容积热负荷和炉膛出口烟温；因采用双切圆使燃烧器数目成倍增加，降低了单只燃烧器热功率，这些均对防止结焦有利。过热汽温调温方式为煤水比加三级喷水，再热汽为烟气挡板调温、燃烧器摆动并装有事故紧急喷水。过热器采用四级布置，再热器为二级布置。为了降低超超临界锅炉因主汽/再热汽温提高到605/ 603所导致的高温级管子的烟侧高温腐蚀和内壁蒸汽氧化问题，采用了经过长期运行考验的25Cr20Ni奥氏体钢。采用带有再循环泵的启动低负荷系统，能回收启动阶段的工质和热量并增加了运行的灵活性。,
