国电建投内蒙古能源有限公司布连电厂调研报告1.概述国电建投内蒙古能源有限公司由国电电力发展股份有限公司、河北省建设投资公司按50%∶50%比例出资组建的新型煤电一体化企业。

公司于2005年11月18日在内蒙古自治区鄂尔多斯市注册成立。

布连电厂一期2×660MW 机组于2010年7月获得国家发改委核准。

2012年12月28日，#1机组实现首次并网，2013年1月31日通过168小时试运，7月23日完成了性能考核试验，期间最高负荷710MW。

2013年5月19日，#2机组实现首次并网，6月27日通过168小时试运，8月30日完成了性能考核试验，期间最高负荷730MW。

2.布连电厂主要设计优化及新技术概况锅炉设计参数优化➢锅炉主汽压力由提高到28MPa；➢锅炉排烟温度由130℃降低至125 ℃；➢再热系统压降由高压缸排气压力的10%减至8%。

系统配置优化➢锅炉辅机采用单列布置，包括空气预热器、主给水系统、送引风系统；➢采用100%高压旁路，锅炉过热器系统取消安全阀。

蒸汽侧设计优化➢采用四级过热器布置方式，尽量减小各级受热面的面积，控制各级高温受热面的焓增，可以有效减小屏间和管间温度偏差，大大降低受热面管子极端高温的温度水平；➢受热面顺流布置，避免高温烟气和高温蒸汽相遇的情况；➢在各级受热面进口集箱设置节流孔，控制屏间和管间流量偏差；➢屏式过热器采用发卡式结构，使得同屏管间流程长度均匀一致，减小管间流量偏差；➢采用跳管措施，平衡各管间流程差异和传热强度差异，使得各管流量和蒸汽温度均匀；➢受热面不采用小弯管半径结构，末级再热器采用大U形布置方式，防止氧化皮脱落阻塞，且有利于吹管过程中将异物吹出；➢材料种类和规格采用保守的设计原则。

烟气侧设计优化➢墙式对冲燃烧—烟气侧空气动力场和温度场分布均匀；可将炉膛左右温度偏差控制在20℃以内。

同时，墙式对冲燃烧方式不会因锅炉容量的变化来影响这种分布均匀性，尤其是大容量锅炉更具优势；➢6层、每层6只，共36只燃烧器的布置方式—进一步分散热输入，使得空气动力场和温度场分布更加均匀，有利于降低高温受热面的最高温度水平。

➢炉膛大折烟角的结构形式，有利于烟气转向时的均流，使得烟气在水平烟道处的温度和速度分布非常均匀。

其他主要创新技术的应用➢使用等离子点火，取消燃油系统；➢取消炉顶节流圈；➢采用无循环泵的简化启动系统；➢部分穿墙管道采用柔性密封技术等。

3.布连电厂锅炉设备概况及主要设计参数锅炉设备概况国电建投内蒙古能源有限公司煤电一体化项目布连发电厂2×660MW超超临界空冷燃煤机组的锅炉设备为北京B&W公司按美国B&W公司SWUP锅炉技术标准，结合本工程燃用的设计、校核煤质特性和自然条件，进行性能、结构优化设计的超超临界参数SWUP（Spiral Wound UP）锅炉。

锅炉配有不带循环泵的内置式启动系统。

锅炉设计煤种和校核煤种均为本地煤矿的烟煤。

锅炉采用中速磨直吹式制粉系统，前后墙对冲燃烧方式，配置B&W公司DRB-4ZTM型低NOx双调风旋流燃烧器及NOx 喷口（OFA）。

锅炉尾部设置分烟道，采用烟气调温挡板调节再热器出口汽温。

锅炉尾部采用单列布置，锅炉竖井下设置一台三分仓回转式空气预热器。

图3-1为国电布连660MW SWUPTM锅炉岛总图。

图3-1：国电布连660MW SWUPTM锅炉岛总图锅炉主要设计参数表3-1 锅炉主要技术参数表3-2 炉膛几何尺寸和热工参数煤质特性参数表3-3 煤质元素分析表3-4 煤质工业分析表3-4 煤质灰分析4.布连电厂锅炉主要性能指标#1、#2 锅炉分别于2013 年8 月和2013 年9 月通过性能考核试验，两台炉主要考核指标与锅炉保证值的比较见表4-1：表4-1 两台炉性能试验数据与保证对比从表4-1 中可看出，两台锅炉的热效率测试值均高于锅炉效率保证值。

尤其是1 号机组的效率高于保证值的个百分点，两台炉的未燃尽碳热损失%和%均远低于设计值的%各个百分点和个百分点，锅炉的排烟温度也分别低于设计值的8℃和10℃；汽水侧的各项阻力均低于保证值，尤其是2 号炉在取消水冷壁进口集箱的节流孔圈后，水冷壁和省煤器的总阻力低于设计；1 号炉的最大出力高于设计值20t/h。

实测NOx 排放浓度也比保证值下44 mg/m3。

烟风侧阻力也在锅炉保证范围内。

表4-2 #1机组性能考核测试数据从以上各项指标均表明，布连项目的两台锅炉的设计在各项性能指标上均达到了最优，创下了国内的领先水平。

5.布连电厂锅炉设计优化具体情况布连电厂为了贯彻落实国电集团公司和国电电力发展股份有限公司关于学习上海外高桥第三发电有限责任公司工程建设和科技创新经验，在布连电厂一期工程中控制造价，提高质量，建设创新型工程，提高工程优化设计和节能降耗水平，在2009 年4 月依据国电电力发展股份有限公司国电股工【2009】87 号文件“布连电厂2×660MW 超超临界燃煤空冷机组设计优化技术创新方案审查会议纪要”的精神指导下，根据锅炉补充技术协议及技术创新的精神对锅炉进行了一系列的优化及设计创新。

主要包含以下几个方面：主机设备参数和运行方式优化锅炉主蒸汽压力由原设计的MPa 提高到28MPa，汽轮机设计背压由原来的13kPa 优化至12kPa，再热系统压降由原来的10%优化至8%，再热器进出口压力得到优化。

另外，为了进一步提高锅炉热效率，经过优化锅炉受热面及空预器受热面的布置，锅炉排烟温度由原设计值的130℃（BMCR 工况）降低到125℃（BMCR 工况）。

优化前和优化后的设计参数见表5-1。

表5-1 优化前后锅炉设计参数变化注：其中的损失增加是因为设计煤质发生变化。

锅炉辅机采用单列配置锅炉辅机单列布置是指单台锅炉的主给水系统设备、送引系统设备、空气预热器等采用一台全容量设备。

从国外火电机组发展情况看，日本在1996 年开始在600MW 的锅炉上采用主要辅机单列配置方案，而德国为了追求机组的最佳性价比，在800MW 等级以下机组大部分采用锅炉辅机单列配置，而国内在这方面还是一片空白。

为了降低工程造价减少运行维护成本，布连电厂对双列布置和单列布置的方案及其设备的可靠性经过反复论证及评估，认为锅炉辅机采用单列配置后烟风系统设备及控制方式相对简单，初投资下降，而风机效率至少相当。

因此本工程最终采用每炉配置单台给水泵、单台空预器、单台送风机、单台引风机、单台一次风机和单台增压风机、设脱硫烟气旁路挡板（隔离冲洗烟气换热器需要）的单列布置方案。

单列布置方案的提出对锅炉烟风道的布置及空预器的设计及布置提出了新的挑战。

空预器的设计及选型在空预器是否采用单列布置及选取供货商方面巴威公司与布连电厂对豪顿华工程有限公司、上海锅炉厂有限公司、阿尔斯通技术服务公司（上海）、巴克杜尔技术有限公司四家空预器厂家在1000MW 等级上空预器的使用情况及其各个空预器厂家设计和生产的最大的空预器的运行情况进行了调研，对每个空预器厂家提供的单列布置及双列布置的方案进行反复对比及推敲，最后在确认单个空预器的可靠性没有问题的前提下，选择了豪顿华工程有限公司提供的空预器单列布置方案。

豪顿华空预器单列布置及双列布置的相关对比见表5-2。

表5-2 豪顿华空预器单列及双列技术参数对比表从表5-2 的各项数据中可以看出除空预器烟风侧阻力外，其他各项指标单列布置空预器均优于或者等于双列布置的空预器。

空预器单列布置后烟风道的设计空预器由两个变一个，与空预器连接的烟风道也需随之改动。

烟风道是采用一个还是一分为二，巴威公司与设计院和电厂的相关人员也进行了讨论和分析，最后认为在保持相同的磨损特性，相同的风速下，单个烟风道的相对于双烟道来说，尺寸要增加约50%，增大了烟风道支吊架的设计难度和烟风道的设计难度，同时烟道的径向膨胀量增大，对膨胀节的要求提高；然而，最重要的是单个风道进入炉膛的环形大风箱时，会引起前后墙上的燃烧器进风不均匀，影响燃烧效率及NOx 的排放。

因此，经过反复平衡最后决定采用烟风道一分为二的布置形式。

空预器型号是豪顿华首次做的最大的用于锅炉上的空预器，空预器厂家提出了空预器的水平及垂直膨胀量的计算值，但是根据已往项目现场安装误差和实际运行情况，经常出现膨胀节位移太小的现象，再考虑到布连项目烟风道较大，经与空预器厂家协商设计非金属膨胀节时水平和垂直膨胀理论值基础上增加50％裕量，为空预器的安全运行提供保障。

其他主要辅机1）引风机本工程引风机单列布置，为引进英国HOWDEN公司技术，豪顿华工程有限公司制造。

型号ANT-4240/2000B,叶轮直径4240mm，风机总压升5324pa，单级20叶片，叶片可调范围0-80度，型式为动叶可调轴流风机。

2）送风机本工程送风机单列布置，为引进英国HOWDEN公司技术，豪顿华工程有限公司制造。

型号ANT-3392/1600C,叶轮直径3392mm，风机总压升3558pa，轴功率为2066KW，效率为%，型式为动叶可调轴流风机。

3）一次风机本工程一次风机单列布置，为引进英国HOWDEN公司技术，豪顿华工程有限公司制造。

型号ANT-2000/1000C,叶轮直径2000mm，风机总压升10673pa，轴功率为2077KW，效率为89%，型式为动叶可调轴流风机。

4）汽动给水泵本工程使用一台1×100%容量的给水泵汽轮机，承包商为杭州汽轮机股份有限公司，产品采用引进德国西门子公司积木块工业汽轮机技术，国内设计、制造。

是国内600MW等级及以上机组的首台全容量给水泵汽轮机。

型号为W63/80,型式为单缸、纯冷凝、双分流、下排汽、外切换、反动式汽轮机，自带水冷凝汽器。

给水泵汽轮机的额定出力为，扬程，流量为h，额定工况进汽量为h，额定转速4934r/min，背压，最好连续运行转速5370r/min，最大连续功率32MW。

超速保护跳闸转速5565r/min,泵组效率大于84%。

5）电动给水泵本工程两台机组共用一台电动给水泵，型式为双桶、卧式离心泵。

由苏州苏尔寿泵业有限公司生产，型号为GSG200-400B-8,额定转速2980r/min，扬程1665MH2O，，轴功率3965KW，效率%。

采用100%高压旁路系统为了满足国内电网的实际需求，布连电厂660MW 超超临界机组必须参与电网调峰。

为了启停方便，响应电网负荷迅速，最好的方法是要使机组单向连锁成为可行，或具备FCB 功能。

即在主开关突然跳闸的情况下能迅速转为维持厂用电的孤岛运行方式，大容量旁路系统是实现此运行方式的重要保障。

在机组甩负荷时，锅炉的响应速度远低于汽轮发电机。

借助调速系统和励磁调节系统的快速反应，汽轮机发电机可在很短的时间内适应负荷的变化。