第二讲超超临界机组系统特点

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1、第二讲超临界机组系统特点1随着锅炉朝着大容量高参数的方向发展，超临界机组日益显示其诸多优点。火电机组随着蒸汽参数的提高，效率也相应地提高：●亚临界机组（16～17Mpa、538/538℃），净效率约为37~38%，煤耗330~350g；●超临界机组（24～28Mpa、538/538℃），净效率约为40~41%，煤耗310~320g；●超超临界机组（主蒸汽压力大于等于27MPa或主蒸汽温度、再热蒸汽温度高于593℃。两个条件满足其一），净效率约为44~46%，煤耗280~300g。由于效率的提高，不仅煤耗大大降低，污染物排量也相应减少，经济效益十分明显。2超临界机组数据

2、：600MW超临界机组投入和在建约200台•超超临界机组数据：600MW超超临界机组50台，1000MW超超临界机组订货约80台投入运行：600MW超超临界机组5台，1000MW超超临界机组8台3一、超临界机组的特点1．超临界直流炉没有汽包环节，给水经加热、蒸发和变成过热蒸汽是一次性连续完成的，随着运行工况的不同，锅炉将运行在亚临界或超临界压力下，蒸发点会自发地在一个或多个加热区段内移动。因此，为了保持锅炉汽水行程中各点的温度、湿度及水汽各区段的位置为一规定的范围，要求燃水比、风燃比及减温水等的调节品质相当高。42．在超临界直流炉中，由于没有汽包，汽水容积小，所用金属

3、也少，锅炉蓄能显著减小且呈分布特性。蓄能以二种形式存在——工质储量和热量储量。工质储量是整个锅炉管道长度中工质总质量，它随着压力而变化，压力越高，工质的比容越小，必需泵入锅炉更多的给水量。在工质和金属中存在一定数量的蓄热量，它随着负荷非线性增加。由于锅炉的蓄质量和蓄热量整体较小，负荷调节的灵敏性好，可实现快速启停和调节负荷。另一方面，也因为锅炉蓄热量小，汽压对被动负荷变动反映敏感，这种情况下机组变负荷性能差，保持汽压比较困难。53．在超临界锅炉中，各区段工质的比热、比容变化剧烈，工质的传热与流动规律复杂。变压运行时随着负荷的变化，工质压力将在超临界到亚临界的广泛压力范

4、围内变化，随之工质物性变化巨大，这些都使得超临界机组表现出严重非线性。具体体现为汽水的比热、比容、热焓与它的温度、压力的关系是非线性的，传热特性、流量特性是非线性的，各参数间存在非相关的多元函数关系，使得受控对象的增益和时间常数等动态特性参数在负荷变化时大幅度变化。4．超临界机组采用直流锅炉，因而不象汽包炉那样，由于汽包的存在解除了蒸汽管路与水管路及给水泵间的耦合，直流炉机组从给水泵到汽机，汽水直接关联，使得锅炉各参数间和汽机与锅炉间具有强烈的耦合特性，整个受控对象是一多输入多输出的多变量系统。6热力学理论认为，在22.129MPa、温度374℃时，水的汽化会在一瞬间

5、完成，即在临界点时饱和水和饱和蒸汽之间不再有汽、水共存的两相区存在，两者的参数不再有区别。由于在临界参数下汽水密度相等，因此在临界压力下无法维持自然循环，只能采用直流炉。超临界直流炉的汽水行程如图1所示。7直流锅炉没有汽包，整个锅炉是由许多管子并联，然后用联箱连接串联而成。在给水泵的压头作用下，工质顺序一次通过加热、蒸发和过热受热面。进口工质为水，出口工质为过热蒸汽。由于没有汽包，所以在加热和蒸发受热面之间，以及在蒸发和过热受热面之间都没有固定的分界线。加热区和过热区中的参数变化同自然循环锅炉相同；在蒸发区中由于流动阻力，压力有所降低，相应的饱和温度也有所下降。8（1

6、）应有高品质的给水：进入锅炉的给水全部变为蒸汽，给水所含的盐分除少量溶于蒸汽而被带出外，其余杂质均将沉积在受热管内壁上。（2）节约钢材：采用小管径而且不用汽包，就可大量节约钢材。一般直流锅炉大约可节约20％～30％的钢材。（3）由于强制工质流动，蒸发部分的管子允许有多种布置方式不必象自然循环锅炉那样要用立置的蒸发管。但蒸发段的最后部分受热面应安置在热负荷较为温和的地区。9（4）直流锅炉不受工作压力的限制，而且更适于超高压力和超临界压力，因为随压力的提高以及水和汽的比容差的减小，工质的流动更为稳定。（5）锅炉储存的热量少。当外界负荷变化较快而燃烧和给水调整赶不上时，汽压

7、和汽温的波动较大。但是正因为储热少，对调节的反映也快，如配有灵敏的调节设备，可适应外界负荷变动。（6）直流锅炉的起动和停炉的时间较短，一般不超过1小时。汽包锅炉由于汽包壁很厚，为减少由于汽包壁内外和上下温差而引起的热应力，在起动和停炉时常需缓慢进行，要用3～10小时之久。10超临界机组直流炉机组与亚临界汽包炉机组的主要区别在锅炉本体部分。超超临界机组较超临界机组而言，只是工艺参数相对高一些，但在热控设计方面两者基本上没有大的差别。汽包炉机组超临界直流炉机组机组发电量控制独立控制回路（含MW、一级压力和频率参量）独立控制回路（含MW、一级压力和频率参量