第一讲超临界锅炉概述技术分析.ppt

引子 前面展示的就是超临界机组，它是近几年来迅速发展的一种大型燃煤火力发电机组。 我们在学习中可能会有以下问题： 1. 超临界锅炉中的“超临界”是什么意思？它和直流锅炉是一回事吗？ 2.超临界锅炉有什么优势？ 3.超临界锅炉有什么特点？和亚临界机组有什么不同的地方？ 主要内容 一、“临界点”是怎么回事 二、 “超临界”是什么意思？ 三、超临界锅炉和直流锅炉是一回事吗 四、超临界锅炉有什么优势 五、直流锅炉的技术特点 六、国产超临界锅炉主要特点 水在加热过程中存在一个状态点——临界点 低于临界点压力，从低温下的水加热到过热蒸汽的过程中要经过汽化过程，即经过水和水蒸汽共存的状态； 而如果压力在临界压力或临界压力以上时，水在加热的过程中就没有汽水共存状态而直接从水转变为蒸汽。 临界点的主要影响参数是压力，水的临界点压力为22.115MPa。 常见困惑：水和蒸汽没有区别的状态是怎样的？ 压力越高，水蒸汽分子间的距离和液体水分子间的距离的差距越小 从而使得水和水蒸汽之间的物性差别随着压力升高越来越小 直至达到临界压力时，水和水蒸汽没有差别，在同一温度下，要么全部是水，要么全部为气（其实是很“稠密”的蒸汽）。 水和汽之间的区别仅在于分子间距离 水和汽之间的区别仅仅是分子间距离 分子间距离在一定距离范围内就称为水 分子间距离超过这个界限就称为汽 微观解释 临界或超临界压力下，温度较低时，水分子之间的距离紧密，处于液态水的状态。随着温度的升高，分子动能增大，分子间距离逐渐变大，宏观上看就是水的体积膨胀，或比容增大。当达到临界温度时，分子之间的距离大于液体水分子之间距离的上限，则水在这瞬间就全部由水变成了蒸汽，之后的加热过程中，水蒸汽温度升高，分子间距离继续增大，宏观上水蒸气体积膨胀，比容变大。 二、 “超临界”是什么意思？ 当流体的压力和温度超过一定的值（临界点）时，流体会处于一种介乎于液态和气态的中间态，称为超临界态。 对锅炉来说,主蒸汽压力超过（大于）临界点压力（22.12MPa)的工况 三、超临界锅炉和直流锅炉是一回事吗 超临界锅炉－－从压力上分类 直流锅炉－－从有无汽包分类 超临界锅炉一定是直流锅炉 直流锅炉不一定是超临界锅炉，可以是亚临界或以下压力锅炉． 循环倍率 超临界压力锅炉水冷壁出口蒸汽干度为１； 亚临界压力汽包锅炉水冷壁出口蒸汽干度为０.１６－０.２５； 超高压汽包锅炉水冷壁出口蒸汽干度为０.１２５－０.２。 四、超临界锅炉有什么优势 一、热效率高，节约燃料 朗肯循环热效率随主蒸汽压力、温度的升高而提高，超临界压力机组比亚临界机组热效率提高2—3%。 二、污染排放低，保护环境 低NOx排放 低CO2排放 1.取消汽包，能快速启停。 与自然循环锅炉相比，直流炉从冷态启动到满负荷运行，变负荷速度可提高一倍左右。 2.压力适应性广 适用于亚临界和超临界以及超超临界压力锅炉。 3.金属耗量少 锅炉本体金属消耗量最少，锅炉重量轻。一台300MW自然循环锅炉的金属重量约为5500t～7200t，相同等级的直流炉的金属重量仅有4500t～5680t，一台直流锅炉大约可节省金属2000t。加上省去了汽包的制造工艺，使锅炉制造成本降低。 4.水泵压头高 水冷壁的流动阻力全部要靠给水泵来克服，这部分阻力约占全部阻力的25％～30％。所需的给水泵压头高，既提高了制造成本，又增加了运行耗电量。 5.需要专门的启动系统 直流锅炉启动时约有30％额定流量的工质经过水冷壁并被加热，为了回收启动过程的工质和热量并保证低负荷运行时水冷壁管内有足够的重量流速，直流锅炉需要设置专门的启动系统，而且需要设置过热器的高压旁路系统和再热器的低压旁路系统。加上直流锅炉的参数比较高，需要的金属材料档次相应要提高，其总成本不低于自然循环锅炉。 6.需要汽水分离器 系统中的汽水分离器在低负荷时起汽水分离作用并维持一定的水位，在高负荷时切换为纯直流运行，汽水分离器作为通流承压部件。 7.需要较高的质量流速 为了达到较高的质量流速，必须采用小管径水冷壁。这样，不但提高了传热能力而且节省了金属，减轻了炉墙重量，同时减小了锅炉的热惯性。 8.热惯性小 水冷壁的金属储热量和工质储热量最小，即热惯性最小，使快速启停的能力进一步提高，适用机组调峰的要求。 但热惯性小也会带来问题，它使水冷壁对热偏差的敏感性增强。当煤质变化或炉内火焰偏斜时，各管屏的热偏差增大，由此引起各管屏出口工质参数产生较大偏差，进而导致工质流动不稳定或管子超温。 9.流动阻力大 为保证足够的冷却能力和防止低负荷下发生水动力多值性以及脉动，水冷壁管内工质的重量流速在MCR负荷时提高到2000㎏/（㎡·s）以上。加上管径减小的影响，使直流锅炉的流动阻力显著提高。 600MW以上的直流锅