超临界压强锅炉运行参数确定原则

由于水在超临界状态后有某些特定的性质，最主要的就是在当压力比≤1.2范围内，温度处于拟临界温度附近时，水的某些物性会发生剧烈的变化，尤其是比热容急剧增大，存在一个大比热区。在大比热区内管壁与水的换热有如下特点：①在热负荷较小，质量流速较大时，接近大比热区的工质换热系数很大。②热负荷较高、质量流速较小时，大比热区的工质的换热系数突然减小，管壁温度飞升，会出现传热恶化现象，从理论上分析在此压力下水的液-汽相变很不稳定，因此在确定超临界下运行参数应充分考虑该现象，主要是控制好两个方面的参数：一是在临界压力时温度要快速通过拟临界温度；二是保持较大的锅炉排量(不低于7t/h)。同时考虑到要使蒸汽具有最高的热焓值及锅炉的承受能力，来确定最佳注汽参数 。

超临界压强锅炉整体布置为单炉膛、一次再热、全悬吊结构Ⅱ型布置、全钢架、燃烧器前后墙布置对冲燃烧，炉膛尾部烟道为双烟道，采用挡板调温。与亚临界压强锅炉相比，在锅炉整体结构上有一定的相似之处，大多数同类受压元件也基本相类似，例如垂直水冷壁、绝大部分的过热器、再热器及集箱等受压件，在结构上均没有太大的差别，只是在材料的选用等级上有所不同，高强度等级的耐热钢、不锈钢等材料选用较多。但在某些受压元件的具体结构上差异很大，同时也出现了一些新型结构的受压元件。例如，由于没有明显的汽水分界面，超临界压强锅炉中没有锅筒，而在锅炉前部上方布置汽水分离器，在锅炉启动时代替锅筒的功能；虽然炉膛水冷壁均为膜式水冷壁，但下部水冷壁及灰斗采用螺旋管圈，螺旋管圈的倾角约18^。，上部水冷壁为垂直管屏，以利于采用悬吊结构；在折焰角附近布置了环绕炉膛四周的中间混合集箱，螺旋管圈通过此集箱与垂直管屏相连 。

超临界压强锅炉水汽流程如下：从水处理装置来的除盐水(20℃左右)进入柱塞泵升压，在泵前装有入口减震器，以保证入口水的稳定供应；在泵的出口装有出口减震器，以保证出口水的压力平稳。给水先进入给水预热器壳程，使给水温度提高到烟气露点以上(121℃左右)，以避免烟气低温腐蚀。经预热后的水进入对流低温区，在这里吸收热量后(199℃左右)进入辐射段低温区进一步加热(334℃左右)，然后再进入给水预热器内管作为热源加热给水，经冷却后(252℃左右)又重新进入辐射段高温区，水在辐射段高温区经加热后(370℃左右)进人对流段的高温区进行汽化(或过热)(390℃左右)，最后出锅炉本体 。

超临界压强锅炉蒸汽质量高

由于超临界压强锅炉具有生产过热蒸汽的能力，所以与同压力条件下亚临界压强锅炉相比所生产的蒸汽质量明显要高。

超临界压强锅炉相态稳定性好

亚临界下，水蒸气在加压条件会发生液化现象，这样在注汽的过程中当井底的压力大于井口压力时，蒸汽的干度会有较大幅度的下降，从而影响注汽效果。而在超临界下，蒸汽的相态非常稳定，不会随压力变化而发生相变，从而保证到井底后依然是蒸汽状态，有利于对油层的加温和保护，提高注汽效果 。

超临界压强锅炉热焓值高

从理论上来讲超临界压强锅炉生产的是过热蒸汽，这样就比亚临界压强锅炉70%干度的湿蒸汽在热焓值上多了30%的汽化潜热和3~5度的过热度所含的热值，从而具有更高的热焓值。为了更直观的表现出两种锅炉生产蒸汽质量的差别，可用水汽特性图来定量的进行一下比较 。2100433B

超临界型锅炉是指锅炉内工质的压力在临界点以上的锅炉。随着超临界型锅炉的发展，将会比之间更加的节能减排，环保。超临界型锅炉技术于上个世纪90年代初在欧洲问世，是国际上最为先进的燃煤发电技术，具有煤耗低、环保性能好、技术含量高的特点。超超临界型机组的发电效率比我国近期主要采用的亚临界型机组高出10%，比超临界型机组高出6~8%。

超临界火电技术由于参数本身的特点决定了超临界锅炉只能采用直流锅炉，在超临界型锅炉内随着压力的提高，水的饱和温度也随之提高，汽化潜热减少，水和汽的密度差也随之减少。当压力提高到临界压力(22.12Mpa)时，汽化潜热为0，汽和水的密度差也等于零，水在该压力下加热到临界温度(374.15℃)时即全部汽化成蒸汽。2100433B

锅炉内的工质都是水，水的临界压力是:22.115MPa 374.15 ℃；在这个压力和温度时，水和蒸汽转化汽化潜热等于零，不存在两相区，即水变成蒸汽是连续的，并以单相形式进行，就叫水的临界点，炉内工质压力低于这个压力就叫亚临界锅炉，大于这个压力就是超临界锅炉，国内将工质压力大于26MPa被称为超超临界锅炉,准确的说应该叫高效超临界锅炉。

超临界、超超临界火电机组具有显著的节能和改善环境的效果，超超临界机组与超临界机组相比，热效率要提高1.2%，一年就可节约6000吨优质煤。未来火电建设将主要是发展高效率高参数的超临界（SC）和超超临界（USC）火电机组，它们在发达国家已得到广泛的研究和应用。

超临界锅炉技术于上个世纪90年代初在欧洲问世，是国际上最为先进的燃煤发电技术，具有煤耗低、环保性能好、技术含量高的特点。超超临界机组的发电效率比我国近期主要采用的亚临界机组高出10%，比超临界机组高出6～8%。1998年，最早投入运行的超超临界机组安装在丹麦的Nordjyllands发电厂，由丹麦BWE公司设计生产，发电效率创造了新的世界记录，达到47%。我国于2002年把开发超超临界锅炉列为国家863重大项目攻关计划，2003年原国家经贸委和科技部都把超超临界锅炉列入国家重大技术装备研制计划。

我国当前在建电厂项目中主要采用亚临界机组和超临界机组，亚临界机组以国产为主，超临界机组主要依靠进口，已经投入运行的超临界机组有10余台。

与超超临界机组有关的主要运行数据：我国运行的发电厂，平均发电效率在35%以下，单电煤耗为380克标准煤以上；我国设计生产的亚临界机组的发电效率在38%左右，单电煤耗约350克标准煤；我国引进的超临界机组的发电效率在41%左右，单电煤耗约310克标准煤；以三菱、日立为代表的日本超超临界机组发电效率在48%左右，单电煤耗约265克标准煤。如果采用超超临界技术发电，和我国运行的机组效率相比，每度电至少可以节煤50克，按装机容量，每年可节煤两亿吨。

2004年11月23日凌晨1时17分,由中国东方电气集团公司东方锅炉为华能沁北电厂提供的国产首台60万千瓦超临界锅炉顺利通过168小时试运行并投入商业运行。该项目成功填补60万千瓦超临界锅炉国产化空白。东方电气由此跻身为全球大容量电站锅炉品种最齐全的锅炉制造商。

为抓住国家电力快速发展的机遇,东方电气把列为国家重大技术装备国产化攻关计划的60万千瓦超临界机组锅炉作为开发重点。从2002年5月15日与沁北电厂正式签订供货合同后,东方电气仅用23个月就完成国外大公司要用27个月才能完成的研制任务,比合同期提前4个月零8天,创造出国内外研制同类产品最短周期的新纪录。

华能沁北电厂一期工程是我国首台600MW国产化超临界燃煤机组依托项目，建设规模为120万千瓦，安装2台600MW国产化超临界参数燃煤发电机组。机组主设备国产化方案按照引进技术、联合设计、合作生产的方式，锅炉采用了东方锅炉（集团）股份有限公司引进日本巴布科克—日立公司技术制造的DG1900/25.4—Ⅱ1型锅炉，汽轮发电机采用哈尔滨汽轮机厂引进日本三菱公司技术制造的CLN600—24.2/566/566型汽轮发电机。

国产首台60万千瓦超临界示范机组锅炉的研制成功和投入运行,用事实证明60万千瓦超临界锅炉、100万千瓦超超临界机组锅炉硬件制造100国产化完全可以实现。这一国产化重大技术装备的研制成功,将大大降低60万千瓦超临界机组锅炉的采购成本,为全国范围内普及高效率、低煤耗、低污染排放的60万千瓦超临界机组创造了条件。据测算,如果今后全国60万千瓦及以上超临界机组能占到发电设备的50以上,每年就可节省煤炭几亿吨。这将对我国电力工业的发展产生深远影响