600MW超临界直接空冷燃煤机组的特点

600MW超临界直接空冷燃煤机组的特点

郭永梅

郭永梅（山西省电力公司电力建设四公司山西太原030021）

【摘要】介绍山西国电霍州发电厂2×600MW超临界直接空冷燃煤机组的主要特点及施工技术工艺。国电霍州2×600MW机组“上大压小”工程采用东方锅炉厂生产DG2141/25.4-Ⅱ4型、超临界参数、直流锅炉；半露天布置、固态排渣。单炉膛П型布置、一次中间再热、平衡通风、全钢架悬吊结构；锅炉采用前后墙对冲燃烧方式；尾部布置2台三分仓空气预热器。过热蒸汽温度采用二级喷水调节，再热蒸汽调温方式采用尾部烟气挡板调温并辅以喷水减温。双进双出钢球磨正压直吹式制粉系统。

【关键词】超临界锅炉；技术特点；施工工艺

【Abstract】ShanxiStatePowerHuozhouSupercriticalPowerPlant2×600MWcoal-fireddirectair-coolingunitsandconstructionofthemainfeaturesoftechnologicalprocesses.StatePowerHuozhou2×600MWunits,“abigpressuresmall”plantinDongfangBoilerWorkswithDG2141/25.4-II4type,super-criticalparameters,once-throughboiler;semi-openlayout,solidslag.Single-chamberП-typearrangement,oncethemiddleofanotherhot,balancedventilation,full-suspensionsteelframestructure;boilercombustionfrontandrearwallofthehedge;tailarrangementoftwosetsone-thirdofwarehouseairpreheater.Superheatedsteamtemperaturewithtwoadjustablespray,thenheatthesteamthermostatthermostatmeansusingfluegasbaffle,supplementedbytemperaturespray.Double-pressuredirectblowBallmillpulverizingsystem.

【Keywords】Supercriticalboiler;Technicalfeatures;Constructiontechnology

1.前言山西国电霍州发电厂2*600MW超临界直接空冷燃煤机组打破常规模式，两台机主厂房采用尾部对尾部的对称布置格局，汽机房采用横向布置方式，汽轮发电机机头朝向锅炉，两台机分别设置独立的汽机房、锅炉房、电气除尘器、引风机间和单元控制楼，两台机组中部公用一座烟囱。

2.锅炉系统本期工程锅炉采用东方锅炉集团股份有限公司设计制造的DG2141/25.4П4型超临界直流锅炉-，半露天布置，固态排渣，单炉膛П型布置，一次中温再热、平衡通风，全钢架悬吊结构，锅炉采用前后墙对冲燃烧方式，尾部布置2台三分仓空气预热器，过热蒸汽温度采用二级喷水调节，再热蒸汽调温方式，采用尾部烟气挡板调温并辅以喷水减温，双进双出钢球磨正压直吹式制粉系统。东方锅炉（集团）股份有限公司设计制造的600MW等级超超临界机组锅炉。

2.1主要技术特点(1)采用国际上广泛应用的П型布置形式；(2)水冷壁下部采用内螺纹管螺旋管圈水冷壁，不设任何节流圈，安全裕度大，可靠性高；(3)采用前后墙对冲燃烧方式，减少炉膛出口工质温度偏差，有效的防止炉膛结焦；(4)采用低NOx旋流燃烧器，燃烧效率高、NOx排放低、低负荷稳燃好；(5)采用分级燃烧，炉膛上部布置燃尽风；(6)锅炉启动系统配置灵活，可采用带/不带再循环泵的锅炉启动系统；(7)过热蒸汽温度系统采用煤水比和两级喷水减温控制，调节性能好；(8)再热汽温采用尾部平行烟气档板调节，性能可靠、经济性好。

2.2锅炉主要系统

2.2.1锅炉汽水系统。锅炉汽水系统流程图一次汽流程为：给水→省煤器→炉膛水冷壁→内置式汽水分离器→顶棚过热器→包墙过热器→低温过热器→一级减温器→屏式过热器→二级减温器→高温过热器→汽机高压缸。二次汽流程为：汽机高压缸排汽→低温再热器→事故减温器→高温再热器再→汽机中压缸。

2.2.2给水和省煤器系统。机组配置2×50%B-MCR调速汽动给水泵和一台30%B-MCR容量的电动调速给水泵。省煤器位于尾部后竖井烟道下部，自给水管路出来的水由炉前右侧进入位于尾部竖井后烟道下部的省煤器入口集箱，水流经水平布置的省煤器蛇形管后由省煤器出口集箱右端引出，经集中下水管进入位于锅炉前、后两侧的集中下降管分配头，再通过下水连接管进入螺旋水冷壁入口集箱。

2.2.3炉膛。锅炉炉膛为全焊式膜式水冷壁结构，炉膛由下部螺旋盘绕上升水冷壁和上部垂直上升水冷壁两种不同的结构组成，两者间由过渡水冷壁和混合集箱转换连接。螺旋管圈水冷壁的主要技术特点如下：布置与选择管径灵活，易于获得足够的质量流速。螺旋管圈水冷壁所需管子根数和管径，可通过改变管子水平倾斜角度来调整，使之获得合理的设计值，以确保锅炉安全运行与水冷壁自身的刚性。管间吸热偏差小。螺旋管在盘旋上升的过?性和燃料变化适应性。适应变压运行的要求。由于螺旋管圈容易保证低负荷时的质量流速，工质从螺旋管圈进入中间混合集箱时的干度已足够高，容易解决进入垂直管屏时汽水分配不均，可以很好的适应变压运行的要求。

2.2.4锅炉启动系统。600MW等级超超临界锅炉的启动系统设计了一台35t/h的启动锅炉，蒸汽压力为1.3MPa，蒸汽温度为380℃，布置在两炉这间烟筒附近。该系统配置了再循环启动系统，缩短了启动时间。配置了再循环泵后可提高省煤器入口的给水温度，因此可缩短启动时间，对于经常启动的两班制机组来说，缩短启动时间可带来良好的经济效益；在启动过程中回收工质和热量。在机组启动初期，设置再循环泵后可回收启动过程中的大部分工质，分离器分离的饱和水通过再循环泵与给水混合后重新进入省煤器，可以避免这部分工质损失；提高机组的运行经济性。在机组冷态清洗中减少补给水。锅炉冷态清洗时水冷壁的流量大约25%B-MCR,对于不带再循环泵的系统，这部分清洗水必须全部为补给水，造成制水设备的容量加大；而采用再循环泵以后，在清洗水质合格的前提下，锅炉清洗后期可以开启再循环泵，使用较少的清洗补给水量就可以在水冷壁系统中获得清洗所需的流量。

2.2.5过热系统。过热器系统由顶棚过热器、包墙过热器、低温过热器、屏式过热器及高温过热器组成，屏过出口至高温过热器进口进行一次左右交叉。低温过热器蛇形管布置在后竖井后烟道内，分为水平段和垂直出口段。屏式过热器布置在炉膛上部区域，为全辐射受热面。高温过热器位于折焰角上部。高温级过热器采用了TP347HFG、Super304H和HR3C等高等级材料。过热蒸汽温度由水煤比和两级喷水减温进行控制。水煤比的控制温度取自高温过热器出口，汽水分离器前的水冷壁出口集箱上的温度测点作为水/煤比控制的补偿信号。一级减温器在运行中起保护屏式过热器作用，同时也可调节低温过热器左、右侧的蒸汽温度偏差。二级减温器用来调节高温过热汽温度及其左、右侧汽温的偏差，使过热蒸汽出口温度维持在额定值。

2.2.6再热系统。低再蛇形管由水平段和垂直段两部分组成，水平段分三组水平布置于后竖井前烟道内，低再出口垂直段由两片相邻的水平蛇形管合并而成。高温再热器布置于末级过热器后的水平烟道内。高温再热器采用了TP347HFG、Super304H和HR3C等高等级材料。再热汽温的调节是通过布置在低温再热器和省煤器后的平行烟气挡板调节。再热汽事故喷水减温器布置在低温再热器至高温再热器间连接管道上，分左右两侧喷入。减温器喷嘴采用多孔式雾化喷嘴。再热器喷水仅用于紧急事故工况、扰动工况或其它非稳定工况。

2.2.7制粉系统。制粉系统采用中速磨直吹式制粉系统，每炉配6台磨煤机，其中1台备用。煤粉细度200目筛通过量为80%。燃烧器采用前后墙对冲燃烧方式，36只燃烧器分三层布置在炉膛前后墙上，沿炉膛宽度方向热负荷及烟气温度分布均匀。燃烧器上部布置有燃尽风(OFA)风口，12只燃尽风风口分别布置在前后墙上。低NOx燃烧器具有良好的燃烧稳定性和高的燃烧效率。由于采用了NOx的焰内还原技术，同时采用燃尽风(OFA)实现分级燃烧，可有效地降低NOx生成。燃烧器区域设有大风箱，大风箱被分隔成单个风室。大风箱对称布置于前后墙，每层风室的入口处均设有风门挡板，所有风门挡板均配有执行器，可程控调节。锅炉共设36只简单机械雾化点火油枪。点火油枪位于煤粉燃烧器附近，用于点燃煤粉。每只油枪配有自身的高能点火器。高能点火器、油枪及其各自的推进器设计成组合一体型式，结构紧凑，满足程控点火的要求。每只燃烧器均设置火焰检测装置。煤火检采用红外线光纤型；点火油枪火检采用紫外线+红外线非光纤型。

2.2.8烟风系统。送风机将空气通过暖风器送往两台三分仓空预器，受热的一次风与部分冷一次风混合进入磨煤机，然后进入煤粉燃烧器，受热的二次风进入燃烧器风箱，并通过各调节挡板进入炉膛，与燃烧的燃料混合。由燃料燃烧产生的热烟气将热传递给炉膛水冷壁和屏式过热器，烟气穿过高温过热器、高温再热器进入后竖井低温再热器、低温过热器和省煤器，烟气调节挡板布置在低温再热器和省煤器后，烟气随后进入空预器及除尘器，流向烟囱，排向大气。

2.2.9除渣和吹灰系统。锅炉除渣采用刮板捞渣机机械除渣装置。锅炉布置了足够数量的炉膛吹灰器及用来吹扫过热器、再热器省煤器的长伸缩式吹灰器和加长枪式吹灰器，分布在炉膛、水平烟道、后竖井、省煤器区域。同时在设计上预留了部分炉膛短吹灰器和长吹灰器墙箱，可根据需要增加吹灰器数量。吹灰汽源引自高温过热器进口连接管。

2.2.10脱硝装置。东方600MW超临界锅炉可提供预留和同步建设SCR脱硝装置的配置方案。脱硝反应器布置于省煤器出口与空预器入口之间的烟气通路上。每台机组配两台SCR脱硝反应器，SCR脱硝反应器和部分烟道、平台扶梯由锅炉尾部两排立柱承载。锅炉构架可承受SCR脱硝反应器入、出口烟道部分荷载及部分平台扶梯的荷载。

3.超临界锅炉的施工工艺

3.1根据该锅炉的结构特点，钢结构采用以散吊为主，组合为辅的施工原则，分层吊装，分层找正的方式安装。

3.2大板梁吊装：利用布置在锅炉两侧的500t履带吊和80t自升式塔式起重机（ZSC70240）配合抬吊就位。

3.3锅炉受热面采用自上而下的安装流程，以散吊为主、组合为辅的安装方式。

3.4受热面吊装通道分三个部位：炉顶吊装口（缓装大板梁间部分结构）；炉堂0m吊装口（缓装有影响的垂直支撑），炉后设备吊装口（缓装K5列结构在40-50米间的部分结构）。

3.5回转式空预器为避免与竖井受热面的高空交叉施工，需提前安排施工，争取在竖井受热面施工时，完成空预器的吊装工作，同时，也为烟风道提前预放和高空安装争取时间。

3.6烟风六道的施工：特大件在钢结构安装过程中提前进行预放；其余部件吊装时，吊车将部件吊装到安装位置附近，利用卷扬机或手拉葫芦配合接钩并吊装就位。

3.7受热面安装时，要求一次就位，就必须保证吊挂装置在设备起吊前提前完善，并要求调整吊挂装置（在地面进行），并作好标记。设备起吊后按标记直接就位。

3.8附属管路及阀门统一整体布置，一次安装到位。

4.超临界机组的优越性超临界机组具有无可比拟经济性，单台机组发电热效率最高可达50%，每kW/h煤耗最低仅有255g（丹麦BWE公司），较亚临界压力机组（每kW/h煤耗最低约有327g左右）煤耗低；同时采用低氧化氮技术，在燃烧过程中减少65%的氮氧化合物及其它有害物质的形成，且脱硫率可超98%，可实现节能降耗、环保的目的。为解决我国燃煤电站存在着机组效率低、供电煤耗高、污染严重的突出问题，我国引进并开发了超临界机组，但是在自主研发超临界直流锅炉及控制技术方面还远远落后，所以积极探索和研究超临界直流锅炉的控制技术，为自主研究、开发、设计和运行超临界直流锅炉控制系统打下基础是非常必要的。

参考文献

［1］唐真华吉平徐海燕.东方锅炉(集团)股份有限公司

［文章编号］1006-7619（2010）03-15-172

［作者简介］郭永梅(1974.11)，女，工程师。