超临界直流炉及其运行特性解析课件.ppt

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1、超临界机组发展、应用及其运行特性1超临界机组及其发展理论上认为，在水的状态参数达到临界点时（压力22.129MPa、温度374.15℃），水完全汽化会在一瞬间完成，即在临界点时饱和水和饱和蒸汽之间不再有汽、水共存的二相区存在，二者的参数不再有区别。由于在临界参数下汽水密度相等，因此在超临界压力下无法维持自然循环即不能采用汽包锅炉，直流锅炉成为唯一型式。亚临界机组：蒸汽压力>16MPa超临界机组：蒸汽压力>22.1MPa超超临界机组：蒸汽压力>27MPa(另一种方法是根据汽温来划分)不同机组的效率对比分类亚临

2、界超临界超超临界参数16~17MPa538/538℃24~28MPa538/538℃30MPa以上566/566℃净效率37~38%40~41%44~46%煤耗330~350g310~320g280~300g大型超临界机组自1950年代在美国和德国开始投入商业运行以来，发达国家积极开发应用高效超临界参数发电机组。美国（169台）和前苏联（200多台）是超临界机组最多的国家，而发展超超临界技术领先的国家主要是日本、德国和丹麦。德国是发展超超临界技术最早的国家之一，在早期追求高参数，但后来蒸汽参数降低并长期稳定

3、在25MPa/545℃/545℃的水平上，其后蒸汽参数逐步提高。2003年投产的Niederaussen电厂参数为965MW，26MPa/580℃/600℃，设计热效率为44.5%。日本因能源短缺，燃料主要依赖进口，因此采用超临界发电机组占总装机容量的60%以上。1989年和1990年，日本的川越（Kawagoe）电厂先后投运两台参数为700MW，31MPa/566℃/566℃/566℃。这是日本发展超超临界发电技术的标志性机组。近年来一批百万千瓦级超超临界发电机组相继投入运行，除达到很高可靠性外，其循环效

4、率可达到45%左右。丹麦亦十分重视高参数超临界机组的发展，在提高机组蒸汽参数的同时利用低温海水冷却大幅提高机组效率。1998年投运的Nordjylands电厂其机组参数为400MW，28.5MPa/580℃/580℃/580℃，机组效率高达47%。2001年投运的AVV2电厂一台超超临界机组，其机组效率高达49%，这是目前世界上超超临界机组中运行效率最高的机组。从各国的发展来看，高参数超超临界发电机组是今后的发展方向。欧盟为了发展超超临界发电技术先后制定了若干研究计划，正在执行的Thermie计划（先进的7

5、00℃燃煤电厂，1998～2014），计划建设参数为37.5MPa/700℃/720℃/720℃的超超临界机组，主要目标是：使电厂的净效率由47%提高到55%（对于低的海水冷却水温度）或52%左右（对于内陆地区和冷却塔）；降低燃煤电站的造价。日本进行了目标分别为31.4MPa/593℃/593℃/593℃、31MPa/630℃/630℃和34.3MPa/649℃/593℃/593℃的超超临界机组研发计划。力争将发电机组设计效率提高到45%以上。美国也正在组织和支持一项发展更高参数超超临界发电机组的研究项目—

6、—“760℃”计划，目标是研制适合蒸汽参数为38.5MPa/760℃的新合金材料，将超超临界机组的主蒸汽温度提高到760℃的水平，从而大大提高超超临界机组的效率。俄罗斯也设计了新一代的超超临界机组，蒸汽参数为30～32MPa/580～600℃/580～600℃，预计电站的效率可达44%～46%。2超临界机组的工作原理汽包锅炉的工作原理汽包锅炉的汽水流程示意图汽包锅炉的循环倍率K可用下式表示：K=W/D式中，W－进入水冷壁的水流量；D－水冷壁出口的蒸汽流量。汽包锅炉的循环倍率一般为10～30。不同负荷时循环倍

7、率也不同，负荷越低，循环倍率越大。汽包锅炉的蒸汽压力由燃烧率和汽轮机调节汽门来控制。汽包把整个锅炉的汽水流程分隔成三部分，即加热段（省煤器）、蒸发段（水冷壁）和过热段（过热器）。这三段受热面面积的大小是固定不变的。汽包除作为汽水的分离装置外，其中的存水和空间容积还作为燃水比失调的缓冲器。当燃水比（给水跟踪燃料流量的比例关系）失调后，在一段相当长的时间里（非事故的范围内），并不改变原来那三段受热面面积的大小。例如，增加给水流量，给水量的变化就破坏了原来的平衡状态，汽包水位升高了；但由于燃料流量没有变化，所以蒸

8、发段的吸热量及其产生的蒸汽量可近似认为不变。因为过热段的受热面是固定的，因此，出口汽压、汽温都不会有什么变化，如同燃水比未失调一样。如果燃料方面的变化破坏了原来的平衡状态，比如燃料量增加，蒸发段就会产生较多的蒸汽，但同时过热段也吸收了较多的热量，所以可使汽温变化不大，然而此时出口蒸汽压力和流量却都增加了。由于给水流量没有改变，汽包中的部分水变成了多蒸发的那部分蒸汽，所以汽包水位降低了。从以上所述可以看出，在汽包锅