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。其主要產品為大型火力發電設備，2007年設計制造出我國首臺1000MW等級超超臨界塔式鍋爐，填補了國內空白。

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，在消化吸收的基礎上自行設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月投入商業運行，實現了國內百萬等級超超臨界機組一年內雙投運的全國紀錄。2007年12月，當上海用電負荷創歷史新高、地區供電能力相對不足時，按上級公司指示，該機組暫時停止調試，擔當起頂峰保電的重任，期間創下了質量事故的零記錄、因調試原因損壞設備的零記錄、由調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正常，主輔機運行穩定，鍋爐最大連續出力為2957.3t/h超過設計值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負荷空氣預熱器漏風試驗兩個工況漏風率平均值A、B兩側為4%，低于設計值6%；鍋爐無油助燃最低穩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計制造技術。塔式鍋爐方案在結構設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構型式；

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，有利于停爐保養和起動時蒸汽通暢流動，具備優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，并被旁路系統直接送入凝汽器。按德國規范，只有當凝結水合格，包括含鐵量達標后才能沖轉汽輪機，故汽輪機固體粒子腐蝕也就不再成為問題。

3）懸吊結構規則，支撐結構簡單。

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）塔式鍋爐的結構形式和受力體系不同于國內常規的雙煙道布置的300MW、600MW和1000MW鍋爐鋼結構爐架。常規雙煙道布置的鍋爐鋼架和平臺框架以及空氣預熱器框架是一個整體，塔式鍋爐鋼結構分成主體鋼架和輔助鋼架。塔式鍋爐鋼結構主要結構組成如下：筒式框架、大板梁和爐頂桁架、鍋爐兩側輔鋼架、爐前輔鋼架、鋼平臺和空氣預熱器鋼架。它們的安裝較為合理,安裝鋼結構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節來實現對汽溫的調節。再熱蒸汽的調溫手段為擺動燃燒器和低負荷過量空氣系數調節以及在進口裝設事故緊急噴水和再熱器之間裝設微量噴水。

8）沒有尾部后煙井，也就沒有復雜的包覆過熱器系統，整個汽水系統比較簡單。

9）燃燒系統采用低NOx同軸燃燒系統（LNTFSTM）；

LNCFS是一種經過考驗的成熟技術，迄今在全球范圍內已有超過200臺的新建和改造鍋爐的成功運行業績，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燃能力和燃燒效率，另外LNCFS在防止爐內結渣、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 與國內外同類產品比較

1)外高橋1000MW超超臨界塔式鍋爐是目前國內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品的空白；

2)自行設計、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1000MW等級超超臨界鍋爐中參數最高；

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

5)一次汽阻力為2.93MPa，遠低于國內其他鍋爐。

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用引進技術，經消化吸收后自行開發研制的新一代產品。從技術的引進直至產品投入運行，整個過程以及投運后的性能指標達到了原設計的各項要求，鍋爐的性能和經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。