1000MW超超临界机组锅炉启动系统结构与运行特性摘要介绍了国产1000MW超超临界机组锅炉启动系统结构及运行特性，阐述了启动系统的结构，启动系统的流程以及运行特性，分析了各种启动系统之间的不同（包括安全性，经济性等）以及不同设备运行对于启动系统运行的影响等。

关键词：超超临界启动系统结构特性运行特性AbstractIntroduced domestic 1000MW Supercritical Boiler Start System structure and operating characteristics, described the structure of the boot system, boot the system processes, and operational characteristics of the different promoters, the difference between the systems (including security, economy, etc.) andstart the system running for different devices running on and so on.Keywords：USC；Start System ；operational characteristics；operating characteristics目录第一章前言 (3)第二章 1000MW超超临界锅炉主要系统 (5)第三章超超临界锅炉启动系统 (9)第一节超超临界锅炉启动系统的结构 (9)第二节超超临界锅炉启动系统的分类 (12)第三节锅炉启动系统的比较 (15)第四章超超临界锅炉启动系统运行特性分析 (17)第五章典型超超临界锅炉启动系统 (20)第六章结束语 (28)参考文献 (29)附录 (30)第一章前言一、超超临界机组发展背景火电机组的发展已历经百年，发达国家超临界机组运用已有40多年的历史，1949年苏联建造了第一台超超临界试验机组才使该项技术应用有所突破，由于能源紧缺的局面日益凸显，为提高发电效率和降低煤耗必须不断提高蒸汽初参数。

50年代，美国、西德、日本相继仿造，但因缺少高性能耐热钢，被迫将机组降到超临界参数运行，直到1978年美国研制成功铁素体耐热钢T/P91，为超临界机组提供了条件。

90年代，T/P92钢的出现，为超超临界机组的发展奠定了基础。

二﹑国内超超临界机组发展概况随着我国国民经济的迅速发展，对电力市场的需求越来越大，而火力发电在电力资源中占据主导地位，积极建设低煤耗，大容量的超超临界火电机组和发展超超临界火电机组技术势在必行。

由于超超临界燃煤发电机组具有煤耗低，环保性能好，技术含量高等特点，成为国际上燃煤发电机组的重要发展方向。

从我国的国情出发，发展超超临界机组，有利于降低我国平均共电煤耗，有利于电网调峰的稳定性和经济性，有利于保持生态环境，提高环保水平（节能环保），有利于技术跨越创建国际一流的火力发电厂。

我国从事直流锅炉的制造厂家有上海锅炉厂，哈尔滨锅炉厂和东方电气集团公司。

国家重点工程华能玉环电厂1号机组是我国首台1000MW超超临界机组，于2006年11月28日顺利完成168h投运正式投入商业运行。

华电国际邹县发电厂四期工程扩建两台百万级超超临界，是国内首批百万级火电机组，也是国内单机容量最大，运行参数最高的燃煤发电机组。

该工程7号机组以于2006年12月4日建成投产，8号机组以于2007年7月建成投产。

最近几年，随着国家经济的发展，超超临界机组得到大力发展，在总装机容量中所占的比例越来越大。

对于火电机组的启动系统，随着装机容量的增大，机组对于设备及蒸汽参数等方面的要求也不断提高，启动系统作为超（超）临界机组启动时不可缺少的环节，为保证过热器等设备不进水以水冷壁运行期间的安全以及正常供汽，对于启动系统中各个设备及部件的要求也进一步提高。

三、课题主要任务本次设计的主要任务是对1000MW超超临界锅炉启动系统和启动系统的结构特性及运行特性进行分析，主要介绍超超临界机组的启动系统，启动系统的结构特点，了解超超临界启动系统的流程以及系统中各段管道的作用，并对不同的启动系统加以比较，包括可靠性，经济性等，同时还对超超临界启动系统的运行特性进行分析，了解启动系统中设备对于机组运行所产生的影响。

第二章 1000MW超超临界锅炉主要系统超超临界机组锅炉的系统与超临界锅炉的系统相似，包括水冷壁系统，过热器系统，再热器系统，燃烧系统，启动系统，给水及省煤器系统，制粉系统，烟风系统，吹灰系统等，以下简单介绍水冷壁系统，过热器系统，再热器系统，燃烧系统等。

一、水冷壁系统对超超临界变压运行锅炉,水冷壁结构型式主要有螺旋管圈水冷壁和垂直管水冷壁两种型式,目前这两种水冷壁结构型式均已成功运行，螺纹管圈水冷壁布置形式分为两段, 在折焰角下方水冷壁螺旋上升（倾斜角度大约23.6°）,这是在炉膛的高热负荷区,管圈中每根管子能同样地绕过炉膛的各个壁面,因而每根管子的吸热量相同,管间的热偏差最小。

再通过中间混合集箱或分叉管过渡到在热负荷较低的炉膛上部垂直管水冷壁。

螺纹管圈的主要优点是可以自由地选择管子的尺寸和数量,因而能选择较大的管径和较高的质量流速,适用于变压运行,得到了广泛的应用,至今仍是超(超)临界锅炉水冷壁的主要结构型式。

其缺点是螺旋管圈制造安装支承困难,流动阻力大且吹灰困难。

为了克服螺旋管圈的上述缺点,日本三菱重工开发了内螺纹管的垂直水冷壁技术。

由于受到质量流速的限制,因此只能适用于600 MW以上的大型机组。

应用内螺纹管来防止传热恶化的发生,在水冷壁进口采用成组节流圈来补偿管子的吸热偏差,同时在后烟道中布置部分对流蒸发器,降低水冷壁出口的温度水平,以减小炉膛水冷壁在变压运行时的温度偏差。

这种水冷壁结构简单,支承安装方便,水冷壁落渣容易,使水冷壁的结渣减少;管内流速降低,压力损失减小。

由于具有上述优点,这种布置形式已在多台机组上成功应用。

二、过、再热器系统过、再热器的运行安全要求在某种程度上要高于水冷壁。

当前,对于超超临界锅炉过、再热器水动力设计技术和运行技术已经比较成熟。

现在1000MW超超临界锅炉的主、再汽温度已经升高到605℃/603 ℃,可以说已经达到当前金属材料所能承受的顶级,加之锅炉容量的增加,热偏差也随之增大,所以对于锅炉过、再热器而言必须周密设计,稍有不慎就会产生严重后果。

1000MW超超临界锅炉的过热器一般采用多级布置,严格控制每一级的焓升,以防止热偏差过大。

基本采用辐射- 对流组合式,包括顶棚、包覆、低温过热器、分割屏过热器、后屏过热器和高温过热器等几个部分。

顶棚和包覆布置在低温区域,吸热少,传热效果差。

低温过热器一般布置在尾部烟道中分墙后部,由水平和立式两部分组成,顺列布置横向节距较大,以控制烟气流速,减少对管子的磨损。

屏式过热器布置在炉顶前部,悬吊在炉膛前上方,起到分隔炉膛烟气、减少烟气出口残余扭转的作用。

后屏过热器布置在炉膛上部的后半部分,高温过热器布置在水平烟道后部,一般在低过和屏过后布置2～3级减温水,以控制主汽温度,消除热偏差,保护过热器的安全。

以上是1000MW超超临界锅炉过热器的一般形式,不同的锅炉布置会略有不同。

由热力学可知,采用再热循环可以提高朗肯循环的效率, 一般可使机组的效率提高2%～3%,因此在大容量电站中普遍采用。

再热器一般采用两段布置,低温再热器布置在尾部烟道中分墙前部,高温过热器布置在水平烟道后部,大多数机组布置在高温过热器后面。

在级间有喷水减温器,以防止汽温过高烧坏再热器,但是减温水不能作为调节再热汽温的手段, 再热汽温调节由摆动燃烧器摆角和调节烟气挡板实现。

在超临界机组中,采用两次再热,可以进一步提高热效率,但是管路系统复杂,成本加大,因此当前在一般超超临界机组中基本上都采用一次再热。

但是二次再热是一种发展趋势,国外的锅炉生产厂商均倾向于在大容量超超临界锅炉上使用二次再热,丹麦的两台超超临界机组采用两次再热,使用深海冷却水可以使热效率达到47%,是当前世界上效率最高的超超临界机组。

三、炉膛和燃烧系统现代超超临界锅炉一般都配备先进的燃烧系统,无论是直流燃烧器切圆燃烧还是旋流燃烧器前后墙对冲布置,都能达到预防结渣、降低NOx排放和飞灰可燃物含量的目的。

切圆燃烧中四角火焰的相互支持,一、二次风的混合便于控制,其煤种适应性更强,可以燃用各种低灰分和高灰分的煤种,适合我国燃煤电站锅炉煤种多变和煤质逐渐变差的特点,因而采用直流燃烧器切圆燃烧方式更适合我国的国情,目前投运600MW以上的超(超)临界机组绝大多数采用切圆燃烧方式。

同时为了防止大容量锅炉切圆燃烧炉膛出口烟气流存在残余旋转,使炉膛出口烟温及烟量分布偏差加剧,导致炉膛出口过热器与再热器区域烟温偏大,ALSTOM - CE率先使用了单炉膛反向双切圆燃烧技术,后来三菱重工引进了这种燃烧技术的专利,设计了多台超临界和超超临界机组。

由于双切圆燃烧技术增加了燃烧器数量,降低了单只燃烧器的负荷,可以有效防止结渣,保证燃尽,使炉膛内热负荷分布均匀,炉膛出口烟温偏差降低。

因此,采用单炉膛双切圆燃烧技术已成为Π型布置切圆燃烧锅炉超大型化后的发展趋势。

直流燃烧器和旋流燃烧器均普遍使用了煤粉浓淡分离技术,利用风粉混合物通过入口分离器分成浓淡两股,分别通过浓相和淡相两个喷嘴通道进入炉膛。

浓相煤粉浓度高,所需着火热量少,利于着火和稳燃;由淡相补充后期所需的空气利于煤粉的燃尽。

同时浓淡燃烧均偏离了NOx生成量高的化学当量燃烧区,大大降低了NOx生成量。

超超临界锅炉一般采用分级供氧方式,一次风设计风率一般15%～25% ,二次风设计风率为60%～70%,二次风喷嘴围绕燃烧器相间布置,在最底部通常有一个风量较小的二次风喷嘴,以托起火焰防止未燃尽的煤粉落入冷灰斗。

此外在燃烧器最顶部设置大约为15%的燃尽风(OFA) ,以实现二级燃烧,控制NOx生成。

这种布置方式可以实现燃料燃烧分三个阶段完成,避免高温和高氧浓度这两个条件同时出现,以抑制NOx和SO2的生成量。

燃烧过程中煤粉气流首先与少量根部二次风混合, 浓相煤粉迅速、稳定燃烧,但这部分空气只能使挥发份基本燃烬和焦炭被点燃,其后与二次风迅速混合,强烈燃烧使火焰中心形成,但是火焰中心区域的氧浓度有限,前面两个阶段进入的总空气量略小于理论空气量,还处于一定的还原气氛,使NOx具有良好的裂变还原条件。

最后是燃尽风助燃,使前两阶段未能燃尽的可燃物燃尽,此时虽然氧浓度较高,但燃烧已处于火焰中心区域之外,温度低而NOx生成量较少。

四、启动系统超超临界机组的启动系统由汽水分离器、储水箱、炉水再循环泵、分离器储水箱水位调节阀WDC、大气扩容器及炉水回收水箱、炉水回收泵、管道及附件组成。