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国外超临界压力火力发电机组

江河水编译

 

目录

第一部分 国外超临界压力机组发展概况

第一章 美国


一.美国发展超临界压力机组的原因
1.超临界比亚临界压力机组具有更好的技术经济效益
2.节约能源
3.适应大机组发展的需要

.美国各个时期超临界压力机组发展概况
三.单机容量
四、蒸汽参数
五、美国超临界压力机组生产下降分折


第二章 日本

一.日本发展超临界压力机组前的准备工作
二、采用超临界压力机组的必要性和可行性研究 (2b)
三.日本超临界压力机组发展概况

第三章 苏联

一.苏联超临界压力机组发展概况
二.苏联超临界压力机组的若干特点
三.
苏联各种容量进超临界压力锅炉的特性 (3c)


第四章 西德


一、西德超临界压力机组发展概况 [57]-[61 (4a)
1. 西德电力工业发展情况
2.西德超临界压力机组的特点[60],[62

二a.西德各个时期生产的超临界压力典型机组(4b)
二b
.西德各个时期生产的超临界压力典型机组(4c)(续前)

第二部分 大机组的单机容量和蒸汽参数

第一章 单机容量

一.美国电站锅炉单机容量的发展概况
1.美国各个历史时期的发展情况
2.美国火电设备单机容量下降的原因

二.其它国家电站锅炉单机容量发展概况(包括日本、苏联、西德和英国)
三.发展大容量机组的优点
四.若干国家机组容量发展的比较

第二章 蒸汽参数

一.若干国家蒸汽参数发展历史的回顾
二.蒸汽参数发展的总趨势

第三部分 各种超临界压力锅炉的炉型特点和典型机组概况

第一章 超临界压力UP直流锅炉

一.发展历史回顾
二.设计中的若干具体问题
1.工质流程
2.炉膛结构

三.典型机组概况

第二章超临界压力复合循环锅炉

一.概述
二.主要特点
三a.设计中的若干具体问题

三b.设计中的若干具体问题(续前)
四.典型机组概况

第三章 超临界压力苏尔寿锅炉

一.发展历史回顾
二.主要设计特点
三.典型机组概况


第四章 超临界压力FW型锅炉

一.主要特点
二.典型机组概况


第五章 变压运行的超临界压力锅炉

一.对变压运行超临界压力机组的概述
二.变压运行超临界压力机组的基本技术
三.典型机组概况

第四部分 国外早期超临界压力机组的运行情况及其主要技术问题

第一章 国外早期超临界压力机组的运行情况

一、概况
二、早期机组运行不隹的征兆-可用率低
三、早期机组调峰性能差
四.早期机组啟动热量损失大,啟动时间长
五、运行费用偏高
六、发电成本高


第二章 国外早期超临界压力机组的主要技术问题

一 设计问题
二 制造工艺问题
三 钢材问题
四水处理问题
五 阀门问题


第五部分 发展超临界和亚临界压力机组的经济和技术比较

第一章 发展超临界和亚临界压力机组的经济性比较

一.经济性比较的方法和侧重点
二.燃料消耗的比较
三.基本建设费用的比较
四 发电成本的比较
五 经济比较的结论


第二章 超临界和亚临界压力机组的技术比较较

一.超临界压力机组的可靠性问题
二.技术比较的结论

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


 

第三部分 各种超临界压力锅炉的炉型特点和典型机组概况 (5)

(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)


第一章超临界压力UP直流锅炉

第二章超临界压力复合循环锅炉 [164]—[186]

四.典型机组概况(续前)

表2—1 美国燃烧工程公司(CE)历年生产的超临界压力复合循环锅炉(部分典型机组)[167],[170]—[178]

 

电站和机组

 

电力公司

配套单
机容量
万千瓦

蒸汽参数

蒸发量
吨/时

燃料和燃
烧方式

 

制造年

 

投运年

压力
公斤/厘米2

温度

布伦电站No1

田纳西流域管理局

95

250

538/538

2900

煤粉

1961

1965

基斯顿电站No1

P.J.M公司

90

250

538/538

2900

煤粉

1963

1967

基斯顿电站No2

P.J.M公司

90

250

538/538

2900

煤粉

1963

1968

马丁堡电站No1

阿勒格尼电力系统公司

57.5

250

538/538

1800

1964

1967

巴克斯特。威尔逊No1

密西西比州电力照明公司

50

250

538/538

1630

1964

1967

赫勒纳电站No2

美国电力照明公司

50

250

538/538

1630

1964

1967

克里克山电站No8

达拉斯市电力照明公司

57

250

538/538

1800

1964

1967

帕里西电站No4

休斯敦照蝗动力公司

57

250

538/538

1800

1964

1968

布伦诺岛电站No3

宾夕法尼亚州电力照明公司

75

250

538/538

2600

1965

1968

马歇尔电站No3

杜克电力公司

65

250

538/538

1900

煤粉

1965

1969

马歇尔电站No4

杜克电力公司

65

250

538/538

1900

煤粉

1965

1970

阿肯色电力照明公司

52

257

541/541

1625

天然气,煤粉

1964(供货)

罗伯特里特奇电站No2

阿肯色电力照明公司

55

246

538/538

煤气,油

1968

威洛格伦电站No3

海湾地区公用事业公司

59.7

246

538/538

煤气,油

1968

巴勒电站No8

北印弟安纳公用事业公司

41.4

246

538/538

煤粉,煤气

1968

穆金古姆河电No6站

俄亥俄州电力公司

61.5

246

538/552/566

煤粉

1968

艾伦斯京电站No1

北部地区电力公司

59

246

538/538

煤粉

1968

小吉普赛电站No3

路莎拉电力照明公司

56

246

538/538

煤气。油

1968

九里角电站No4

路莎拉电力照明公司

53

246

538/538

油,气

1969

热拉亚电站

岱里兰特电力公司

35

246

538/538

1040

煤粉

1969

布拉通岬电站No6

新英国电气系统公司
纽约电气煤气公司

65

246

538/552/566

煤粉

1969

锡尔北电站No3

密苏里公用事业公司

40

246

538/538

煤粉

1969

美国电气公司

80

246

538/552/566

煤粉

1970

田纳西流域管理局

113

246

538/538

煤粉

1970

康穆电站No1

康穆财团

90

246

538/538

2880

煤粉

1966

1970

康穆电站No2

康穆财团

90

246

538/538

2880

煤粉

1966

1970

交叉口电站No5

南加里福尼亚爱迪生公司

75.5

246

538/538

煤粉

1970

克利夫兰电气照明公司

68

246

538/538

1970

戴维斯达姆莫哈电站
No1

南加里福尼亚爱迪生公司

75.5

256

542/540

2534

泥煤粉

1966

戴维斯达姆莫哈电站
No2

南加里福尼亚爱迪生公司

75.5

256

542/540

2534

泥煤粉

1966

摩根城电站No.1

波托马克电力公司

57.3

255

538/538

1928

煤粉

1967

华盛顿市蒙特电站No1

宾夕法尼亚州电力照明公司

75

270

543/540

2589

煤粉

1967

摩根城第二电站

波托马克电力公司

62.5

268

540/540

1929

煤粉

1967

大布朗电站No1

得克萨斯达拉斯工业发电公司

57

 

269

540/540

1827

褐煤粉

1967

大布朗电站No2

得克萨斯达拉斯工业发电公司

57.5

269

540/540

1827

褐煤粉

1967

巴里电站No5

阿拉巴马电力公司

70

255

538/538

2293

煤粉

1967

埃托瓦电站No1

佑治亚电力公司

70

255

538/538

2293

煤粉

1968

埃托瓦电站No2

佑治亚电力公司

70

258

538/538

2289

煤粉

1968

蒙特电站No2

宾夕法尼亚州电力照明公司

75

270

543/540

2585

煤粉

1968

戈尔加斯电站No10

阿拉巴马电力公司

70

255

538/538

2293

煤粉

1968

贡勒斯魏勒电站No4

哥伦布南俄亥俄电气公司

80

260

543/546

2680

煤粉

1968

南卡洛里拉电气煤气公司

60

260

543/543

1890

煤粉

1968

纳瓦河电站No1

索尔特河供电管理局

77

254

541/541

2450

煤粉

1969

加斯顿电站No4

南部发电公司

85

246

538/538

2880

煤粉

1969

鲍恩电站No3

佐治亚电力局

85

246

538/538

2880

煤粉

1969

纳瓦河电站No2

索尔特河供电管理局

77

254

541/541

2450

煤粉

1970

纳瓦河电站No3

索尔特河供电管理局

77

254

541/541

2450

煤粉

1970

蒙蒂塞洛电站No1

普莱曾特得克萨斯工业发电公司

57.5

269

541/541

1828

煤粉

1970

蒙蒂塞洛电站No2

普莱曾特得克萨斯工业发电公司

57.5

269

541/541

1828

煤粉

1970

耶洛得特电站No1

佑治亚电力公司

85

246

541/541

2880

煤粉

971

耶洛得特电站N.2

佑治亚电力公司

85

246

541/541

2880

煤粉

971

表2—2 其它国家生产的超临界压力复合循环锅炉(部分典型机组)[164]—[166],[169],[179],[181]—[186]


国别
电站和
机组
制造
公司
配套单
机容量
万千瓦
蒸汽参数 给水
温度
蒸发量
吨/ 时
燃料 炉内
压力
投运
日期
 
压力
公斤/厘米2
温度
 

 

日本

坂出电站No.2 三菱重工 35 255 543/571  

289

1195 重油
油,气
 

 

 

微正压

1972.5 单炉体,四角燃烧
烧,摆动燃烧器
坂出电站No.3 45 255 541/568 1510  

重油

1973  
高砂电站No.2,3 45 255 541/554/568 1380 1971.4—8 单炉体
姬路第二电站No.4 美CE 45 255 538/552/566 287 1320 1968.3 单炉体
知多电站No.3  

三菱重工

50 255 543/566/541  

284

1700 1968.10  
新仙台电站 60 255 541/568 1940 1973  
知多电站No.4 70 255 543/541 2350 1974  
鹿岛电站No.5 100 255 543/568 3180 1974.1 单炉体
 

苏联

基里斯克电站  

塔干
罗格

30 255 565/570 260 950 重油,
天然气
1972 单炉体
不详 30 255 565/570 260 950 煤粉   液态排渣炉
柯斯特罗姆电站 120 255 545/545   3190 重油,
天然气
1982  
意大利 斯培西亚电站 安莎尔多 60 246 540/555/565 291 2050 烟煤 1962  
不详 弗朗哥。
托西
66 260 540/540   1850 重油 不详  

表2—1是美国燃烧工程公司,表2—2是其它国家有关公司生产的超临界压力复合循环锅炉部分典型机组的情况。现对某些机组作如下补充。

1.苏联基里斯克电站30万千瓦机组(ТГМП—324型)[56],[166]

图2-22 苏联ТГМП—324型30万千瓦机组锅炉(255公斤/厘米2,565/570℃)
图中符号:1.炉底;2.下辐射区;3.中辐射区;4.上辐射区;5.顶棚; 6.对流竖井水冷壁;7.屏式过热器;8,9.一次过热器进、出口对流管束;10.再热器;11.省煤器;12.汽—汽热交换器

 

图2-23 苏联ТГМП—324型30万千瓦机组锅炉的汽水系统图

这台锅炉的剖面图见图2-22。汽水系统如图2-23。

1)汽水系统流程为:             ↓

给水→两级逆流布置的省煤器→对流受热面悬吊管→混合球(由中辐射区后总联箱抽取工质并同时由对流竖井包墙管后抽取工质)→两台循环泵(一台备用)的分配总管→炉底水冷壁→四片下辐射区管组(单流程)→下辐射区其余管组(双流程) →中辐射区→上辐射区→顶棚→对流烟道包墙管→一级过热器进口屏(在进口屏的总联箱中装有内置闸阀,进入内置式啟动分离器的工质在此阀前抽取)→两级屏式过热器→两级对流过热器(双流程)。

2)炉膛

本锅炉炉膛设计成稜柱形(即四然倒角),炉高35.3米,炉宽15.14米,米深7米,容积热负荷qv=250x103大卡/ 3时,断面热负荷qf=6x106大卡/3时,燃烧器区域热负荷则限制在350—400x103大卡/3时,炉膛在α=1.01---1.3下工作。
采用Φ32x6毫米管子,节距46毫米构成全焊膜式冷壁,炉膛部分水冷壁系一次上升管圈,沿高度分为三段,段与段之间设有混合联箱。
下辐射区管组中重量流速γw=2000----2120公斤/2秒,中輻射区γw=1700---1620公斤/2秒。下輻射区出口的工质焓限制在490大卡/公斤左右。

3)过热器和再热器

为了便于气密处理,除了布置在炉膛上部的三级屏式过热器是直立管圈外,布置在水平过渡烟道内的二级对流过热器也采用垂直管束。顶棚穿墙处用焊接做到气密。再热器全部水平布置在下行烟道中。蛇形管垂直于锅炉前墙。特点是管组依次串联,没有中间混合联箱。锅炉采用全悬吊式结构,没有无冷却的支撑件。在案种情况下,为了减少蛇形管可能的温度偏差和降低管壁温度,低压蒸汽沿炉宽分成四股,其中每股都可用外置式汽---汽热交换器单独调节。作为调节再热器的另一手段,采用了烟气再循环。

2.日本坂出电站No2,35万千瓦机组(图2—24)[209]


图2—24日本坂出电站No2 机组锅炉剖视图(35万千瓦,1195吨/时,255公斤/厘米2,543/571℃)
图中:1.混合球;2.锅炉循环泵;3.分配球;4.省煤器;5.一级过热器;6.二级过热器;7.一级再热器(水平部分);
8.一级再热器(悬垂部分);9.二级再热器;10.汽水分离器;11.节流阀;12.空气预热器;13.蒸汽空气加热器;14.鼓风机

这是一台露天布置单炉体背靠背式复合循环锅炉,除用重油为燃料外,还可混烧焦炉煤气,锅炉设计结构有所创新。自1972年5月日投运以来,运行效果良好。结构特点为:

1)采用较小的水冷壁管子直径

一般复合循环锅炉水冷壁管子外径为31.8毫米,这台锅炉采用的只有28.6毫米,壁厚为5毫米。膜式水冷壁节距为41毫米。炉膛水冷壁管子材料为STBA23。炉膛形状为封闭组合拱门式。减小水冷壁管直径的原因是认为这种复合循环锅炉的容量不宜小于45万千瓦,而这台机组的容量只有35万千瓦,为了防止炉膛水冷壁管超温,确保具有与炉膛热负荷相适应的管内流体的重量流速。在相同炉膛截面情况下,由于管径较小,管内流体的重量流速可以提高约7%,从而使管壁温度保持在较低的水平。

2)循环泵连续工作

一般复合循环锅炉通常在65%额定负荷时便停用循环泵。由于三菱公司认为,对于这台容量偏小的锅炉,为了确保其重量流速,循环泵应连续运行。这样做的缺点是电耗多一些,但优点是不需要大直径循环泵旁路系统,而采用二台循环泵并列布置。

3.意大利斯培西亚电站No4,60万千瓦 [185],[186]

这是欧州首台投运的超临界压力复合循环锅炉,具有一定的代表性。在此对以下几方面作一点补充。

1)机组的参数(表2—3)

表2—3机组的参数


项目

数据

项目

数据

配套单机容量(万千瓦)

60

汽机出口阀处低压再热蒸汽参数

 

总变压器低压末端净效率(%)

42.4

流量(吨/ 时)

1340

锅炉

 

温度(℃)

565

蒸发量(吨/ 时)

2050

压力(公斤/ 厘2

20.4

汽机节流阀处的主蒸汽参数

 

给水温度(℃)

291

温度(℃)

540

燃烧器

 

压力(公斤/ 厘米2)

246

油燃烧器数目

40

汽机入口阀处高压蒸汽参数

 

燃烧器数目

48

流量(吨/ 时)

1350

空气预热器

回转式空气预热器

温度(℃)

555

数量

3

压力(公斤/ 厘米2)

66.7

送风机

 

项目

数据

项目

数据

型式

离心式

型式

表面式

数量

2

加热器段数

3

每台容量(3/ 时)

1468000

每段加热器数

3

驱动电机功率(千瓦)

3500

锅炉给水泵

 

烟气再循环风机

 

数量

1

型式

离心式

每台容量(加仑/ 分)

8950

数量

2

输送压力(公斤/ 厘米2)

344

每台容量(米3/ 时)

1265000

驱动方式

辅助汽机

驱动方式

电动机

驱动功率(千瓦)

23500

驱动电机功率(千瓦)

1300

转速(转/ 分)

5845

电气除尘器

 

流量控制系统

汽机调速器

数量

2

备用锅炉给水泵

 

效率

99.5

数量

1

位置

烟囱的烟气管路

每台容量(加仑/ 分)

4475

烟囱高度(米)

240

输送压力(公斤/ 厘米2)

340

低压加热器

 

驱动方式

电动机

型式

表面式

驱动功率(千瓦)

12000

加热段数

3

转速(转/ 分)

6000

每段加热器数

2

流量控制系统

控制阀

除氧器

 

冷凝水处理系统

 

型式

喷雾盘式

预过滤器

 

设计压力

7

数量

4

高压加热器

 

每台容量(加仑/ 分)

1460

项目

数据

项目

数据

混合床树脂交换器

 

冷却水泵

 

数量

3

型式

垂直轴离心式???

每台容量(加仑/ 分)

1950

数量

2

汽机

 

压头(米)

11.35

型式

交叉双轴式

每台容量(加仑/ 分)

147000

容量(万千瓦)

60

驱动方式

电动机

抽汽数量

3

驱动电机功率(千瓦)

1300

排汽级数

4

发电机

 

排汽压力(公斤/ 厘米2

0.049

数量

2

凝汽器

 

额定电压(千伏)

20

管子

 

每台功率(兆伏安)

370

材料

铝—黄铜,铜镍合金

氢冷型式

内冷

长度(米)

20

主变压器

 

面积(2

36300

数量

2

旁路数

1

每台功率(兆伏安)

370

冷却水流量(加仑/ 分)

270000

电压比率(千伏/千伏)

20/380


2)设计特点(图2—25)

(1)可以烧烟煤或重油,或这两种燃料混烧。燃料分折结果如下:

 

烟煤A

烟煤B

水份

4.7%

2.6%

挥发份

29.7%

17.7%

50.5%?

75.0%

灰份

15.1%

4.7%

高热值

6400大卡/公斤

8670大卡/公斤

另外,这台电站所烧重油的分折结果为:84.3%C,11.0%H2,3.5%S,1.2%N2,高位发热值为10300大卡/公斤。

 

图2—25 意大利斯培西亚电站No4, 60万千瓦机组锅炉纵剖视图

 

图2—26 燃烧器布置和喷咀数量

图2—27 意大利斯培西亚电站No.4机组的热力系统

图2—28 美国摩根城电站No.1和2,57.5万千瓦机组(1930吨/ 时,250大气压,538/538℃,天然气,煤)

图2—29 美国纳瓦霍电站No1和2,75万千瓦机组(2520吨/时,250大气压,538/538℃,煤,投运日期74、75和76年)

 



图2—30 美国贡勒斯魏勒电站No4,80万千瓦机组(2680吨/时,260大气压,543/546℃,煤,哥伦布什&南俄亥俄电气公司)



图2—31 美国哈尔.万斯勒耶电站No1和2,88万千瓦机组
(3233吨/ 时,246公斤/厘2,538/538℃)

图2—32日本鹿岛电站No5,100万千瓦机组 [183],[209]
(3180吨/时,255公斤/厘厘米2,542/566℃,油)