1000MW超超臨界塔式鍋爐

上海鍋爐廠有限公司

上海鍋爐廠有限公司是我國三大電站鍋爐制造基地之一，是上海電氣集團下重點企業(yè)。其主要產(chǎn)品為大型火力發(fā)電設(shè)備，2007年設(shè)計制造出我國首臺1000MW等級超超臨界塔式鍋爐，填補了國內(nèi)空白。

1 概況

外高橋三期2×1000MW機組所配置的2955t/h超超臨界壓力直流鍋爐是上海鍋爐廠有限公司引進ALSTOM公司的技術(shù)，在消化吸收的基礎(chǔ)上自行設(shè)計制造的首批超超臨界壓力直流鍋爐。兩臺機組分別于2008年3月和6月投入商業(yè)運行，實現(xiàn)了國內(nèi)百萬等級超超臨界機組一年內(nèi)雙投運的全國紀(jì)錄。2007年12月，當(dāng)上海用電負荷創(chuàng)歷史新高、地區(qū)供電能力相對不足時，按上級公司指示，該機組暫時停止調(diào)試，擔(dān)當(dāng)起頂峰保電的重任，期間創(chuàng)下了質(zhì)量事故的零記錄、因調(diào)試原因損壞設(shè)備的零記錄、由調(diào)試原因引起主燃料跳閘的零記錄。試運行期間平均負荷為101萬kW，發(fā)電量40.7億 kWh，煤耗為每290g/kWh，比 2007年全國火電機組平均煤耗低67g，進入世界最先進的行列。

2008年5月至2008年9月對鍋爐進行了性能鑒定試驗。試驗表明，外高橋#7號超超臨界壓力直流鍋爐主要運行參數(shù)正常，主輔機運行穩(wěn)定，鍋爐最大連續(xù)出力為2957.3t/h超過設(shè)計值2955t/h；1000MW負荷鍋爐效率試驗兩個工況實測值分別為94.25%和94.13%，修正后的鍋爐效率為94.36%和94.20%，高于保證值93.72%；1000MW負荷空氣預(yù)熱器漏風(fēng)試驗兩個工況漏風(fēng)率平均值A(chǔ)、B兩側(cè)為4%，低于設(shè)計值6%；鍋爐無油助燃最低穩(wěn)定運行負荷試驗在投運單臺磨煤機情況下進行，機組電負荷達到110.5MW，過熱蒸汽流量達到346.3t/h，遠低于保證值25%BMCR；鍋爐NOx排放濃度為225 mg/Nm3，低于設(shè)計保證值250mg/Nm3。

2 特點

上海鍋爐廠有限公司以外高橋1000MW超超臨界工程為契機在2004年從ALSTOM公司引進了塔式鍋爐的設(shè)計制造技術(shù)。塔式鍋爐方案在結(jié)構(gòu)設(shè)計上有如下幾大特點。

1）塔式鍋爐采用單爐膛單煙道布置方式，整體占地面積小；采用下部螺旋管圈和上部垂直管圈布置的水冷壁結(jié)構(gòu)型式；

2）除了懸吊管外，各級受熱面均呈臥式布置在爐膛上部，尾部煙道中沒有任何受熱面。

塔式鍋爐的受熱面布置方式有如下優(yōu)點：

塔式鍋爐作橫臥布置的各級受熱面都能疏水，有利于停爐保養(yǎng)和起動時蒸汽通暢流動，具備優(yōu)異的備用和快速啟動特點，因此有利于延長對流受熱面的使用壽命。

橫臥布置的各級受熱面都能疏水，能排盡管內(nèi)積水，使鍋爐對過熱器和再熱器的酸洗成為可能。

各級受熱面呈橫臥布置，啟動階段產(chǎn)生的氧化鐵剝離物及金屬顆粒極易被蒸汽沖走，并被旁路系統(tǒng)直接送入凝汽器。按德國規(guī)范，只有當(dāng)凝結(jié)水合格，包括含鐵量達標(biāo)后才能沖轉(zhuǎn)汽輪機，故汽輪機固體粒子腐蝕也就不再成為問題。

3）懸吊結(jié)構(gòu)規(guī)則，支撐結(jié)構(gòu)簡單。

塔式鍋爐整個受熱面的懸吊是通過過熱器懸吊管來實現(xiàn)的，由于除了水冷壁外，所有的受熱面均為臥式布置，所有進出口集箱均布置在爐前或爐后。所有的集箱是通過爐外懸吊管來實現(xiàn)的。

4）塔式鍋爐采用單煙道型式，在受熱面部分，煙氣流向沒有90°急轉(zhuǎn)彎，煙氣流場均勻，均勻的煙氣流場分布形成了均勻的過熱器、再熱器煙氣溫度分布，使得過熱器、再熱器蒸汽出口溫度分布均勻。

5）塔式鍋爐煙氣流速方向和灰粒的重力方向相反，灰粒的運動速度低于煙速，所以同樣的煙氣流速條件下，塔式鍋爐的磨損速率遠低于其他爐型。

同時灰粒的運動特點也有利于燃燼，在相同的煤粉細度情況下，塔式鍋爐的燃燼率要高于其他爐型。

6）塔式鍋爐的結(jié)構(gòu)形式和受力體系不同于國內(nèi)常規(guī)的雙煙道布置的300MW、600MW和1000MW鍋爐鋼結(jié)構(gòu)爐架。常規(guī)雙煙道布置的鍋爐鋼架和平臺框架以及空氣預(yù)熱器框架是一個整體，塔式鍋爐鋼結(jié)構(gòu)分成主體鋼架和輔助鋼架。塔式鍋爐鋼結(jié)構(gòu)主要結(jié)構(gòu)組成如下：筒式框架、大板梁和爐頂桁架、鍋爐兩側(cè)輔鋼架、爐前輔鋼架、鋼平臺和空氣預(yù)熱器鋼架。它們的安裝較為合理,安裝鋼結(jié)構(gòu)和受熱面可以同時進行，對縮短安裝周期有利。

7）過熱蒸汽采用二級噴水減溫和煤水比調(diào)節(jié)來實現(xiàn)對汽溫的調(diào)節(jié)。再熱蒸汽的調(diào)溫手段為擺動燃燒器和低負荷過量空氣系數(shù)調(diào)節(jié)以及在進口裝設(shè)事故緊急噴水和再熱器之間裝設(shè)微量噴水。

8）沒有尾部后煙井，也就沒有復(fù)雜的包覆過熱器系統(tǒng)，整個汽水系統(tǒng)比較簡單。

9）燃燒系統(tǒng)采用低NOx同軸燃燒系統(tǒng)（LNTFSTM）；

LNCFS是一種經(jīng)過考驗的成熟技術(shù)，迄今在全球范圍內(nèi)已有超過200臺的新建和改造鍋爐的成功運行業(yè)績，總的裝機容量大于62，000MW，LNCFS在降低NOx排放的同時，著重考慮提高鍋爐不投油低負荷穩(wěn)燃能力和燃燒效率，另外LNCFS在防止?fàn)t內(nèi)結(jié)渣、高溫腐蝕和降低爐膛出口煙溫偏差等方面，同樣具有獨特的效果。

3 與國內(nèi)外同類產(chǎn)品比較

1)外高橋1000MW超超臨界塔式鍋爐是目前國內(nèi)在運的最大容量的塔式超超臨界鍋爐；填補我國大容量超超臨界塔式鍋爐產(chǎn)品的空白；

2)自行設(shè)計、制造采用Super304H和HR3C材料的受熱面；

3)鍋爐主蒸汽出口溫度605/603oC，出口壓力28MPa，在目前國內(nèi)1000MW等級超超臨界鍋爐中參數(shù)最高；

4)鍋爐無油助燃最低穩(wěn)定運行負荷為110.5MW，過熱蒸汽流量為346.3t/h，遠低于保證值25%BMCR，是國內(nèi)乃至世界最高水平；

5)一次汽阻力為2.93MPa，遠低于國內(nèi)其他鍋爐。

外高橋電廠2×1000MW超超臨界壓力直流塔式鍋爐是我們上海鍋爐廠有限公司首批應(yīng)用引進技術(shù)，經(jīng)消化吸收后自行開發(fā)研制的新一代產(chǎn)品。從技術(shù)的引進直至產(chǎn)品投入運行，整個過程以及投運后的性能指標(biāo)達到了原設(shè)計的各項要求，鍋爐的性能和經(jīng)濟性都達到了國際先進水平。滿足了用戶的需求，樹立了良好的聲譽。