1000MW超超临界塔式锅炉

上海锅炉厂有限公司

上海锅炉厂有限公司是我国三大电站锅炉制造基地之一，是上海电气集团下重点企业。其主要产品为大型火力发电设备，2007年设计制造出我国首台1000MW等级超超临界塔式锅炉，填补了国内空白。

1 概况

外高桥三期2×1000MW机组所配置的2955t/h超超临界压力直流锅炉是上海锅炉厂有限公司引进ALSTOM公司的技术，在消化吸收的基础上自行设计制造的首批超超临界压力直流锅炉。两台机组分别于2008年3月和6月投入商业运行，实现了国内百万等级超超临界机组一年内双投运的全国纪录。2007年12月，当上海用电负荷创历史新高、地区供电能力相对不足时，按上级公司指示，该机组暂时停止调试，担当起顶峰保电的重任，期间创下了质量事故的零记录、因调试原因损坏设备的零记录、由调试原因引起主燃料跳闸的零记录。试运行期间平均负荷为101万kW，发电量40.7亿 kWh，煤耗为每290g/kWh，比 2007年全国火电机组平均煤耗低67g，进入世界最先进的行列。

2008年5月至2008年9月对锅炉进行了性能鉴定试验。试验表明，外高桥#7号超超临界压力直流锅炉主要运行参数正常，主辅机运行稳定，锅炉最大连续出力为2957.3t/h超过设计值2955t/h；1000MW负荷锅炉效率试验两个工况实测值分别为94.25%和94.13%，修正后的锅炉效率为94.36%和94.20%，高于保证值93.72%；1000MW负荷空气预热器漏风试验两个工况漏风率平均值A、B两侧为4%，低于设计值6%；锅炉无油助燃最低稳定运行负荷试验在投运单台磨煤机情况下进行，机组电负荷达到110.5MW，过热蒸汽流量达到346.3t/h，远低于保证值25%BMCR；锅炉NOx排放浓度为225 mg/Nm3，低于设计保证值250mg/Nm3。

2 特点

上海锅炉厂有限公司以外高桥1000MW超超临界工程为契机在2004年从ALSTOM公司引进了塔式锅炉的设计制造技术。塔式锅炉方案在结构设计上有如下几大特点。

1）塔式锅炉采用单炉膛单烟道布置方式，整体占地面积小；采用下部螺旋管圈和上部垂直管圈布置的水冷壁结构型式；

2）除了悬吊管外，各级受热面均呈卧式布置在炉膛上部，尾部烟道中没有任何受热面。

塔式锅炉的受热面布置方式有如下优点：

塔式锅炉作横卧布置的各级受热面都能疏水，有利于停炉保养和起动时蒸汽通畅流动，具备优异的备用和快速启动特点，因此有利于延长对流受热面的使用寿命。

横卧布置的各级受热面都能疏水，能排尽管内积水，使锅炉对过热器和再热器的酸洗成为可能。

各级受热面呈横卧布置，启动阶段产生的氧化铁剥离物及金属颗粒极易被蒸汽冲走，并被旁路系统直接送入凝汽器。按德国规范，只有当凝结水合格，包括含铁量达标后才能冲转汽轮机，故汽轮机固体粒子腐蚀也就不再成为问题。

3）悬吊结构规则，支撑结构简单。

塔式锅炉整个受热面的悬吊是通过过热器悬吊管来实现的，由于除了水冷壁外，所有的受热面均为卧式布置，所有进出口集箱均布置在炉前或炉后。所有的集箱是通过炉外悬吊管来实现的。

4）塔式锅炉采用单烟道型式，在受热面部分，烟气流向没有90°急转弯，烟气流场均匀，均匀的烟气流场分布形成了均匀的过热器、再热器烟气温度分布，使得过热器、再热器蒸汽出口温度分布均匀。

5）塔式锅炉烟气流速方向和灰粒的重力方向相反，灰粒的运动速度低于烟速，所以同样的烟气流速条件下，塔式锅炉的磨损速率远低于其他炉型。

同时灰粒的运动特点也有利于燃烬，在相同的煤粉细度情况下，塔式锅炉的燃烬率要高于其他炉型。

6）塔式锅炉的结构形式和受力体系不同于国内常规的双烟道布置的300MW、600MW和1000MW锅炉钢结构炉架。常规双烟道布置的锅炉钢架和平台框架以及空气预热器框架是一个整体，塔式锅炉钢结构分成主体钢架和辅助钢架。塔式锅炉钢结构主要结构组成如下：筒式框架、大板梁和炉顶桁架、锅炉两侧辅钢架、炉前辅钢架、钢平台和空气预热器钢架。它们的安装较为合理,安装钢结构和受热面可以同时进行，对缩短安装周期有利。

7）过热蒸汽采用二级喷水减温和煤水比调节来实现对汽温的调节。再热蒸汽的调温手段为摆动燃烧器和低负荷过量空气系数调节以及在进口装设事故紧急喷水和再热器之间装设微量喷水。

8）没有尾部后烟井，也就没有复杂的包覆过热器系统，整个汽水系统比较简单。

9）燃烧系统采用低NOx同轴燃烧系统（LNTFSTM）；

LNCFS是一种经过考验的成熟技术，迄今在全球范围内已有超过200台的新建和改造锅炉的成功运行业绩，总的装机容量大于62，000MW，LNCFS在降低NOx排放的同时，着重考虑提高锅炉不投油低负荷稳燃能力和燃烧效率，另外LNCFS在防止炉内结渣、高温腐蚀和降低炉膛出口烟温偏差等方面，同样具有独特的效果。

3 与国内外同类产品比较

1)外高桥1000MW超超临界塔式锅炉是目前国内在运的最大容量的塔式超超临界锅炉；填补我国大容量超超临界塔式锅炉产品的空白；

2)自行设计、制造采用Super304H和HR3C材料的受热面；

3)锅炉主蒸汽出口温度605/603oC，出口压力28MPa，在目前国内1000MW等级超超临界锅炉中参数最高；

4)锅炉无油助燃最低稳定运行负荷为110.5MW，过热蒸汽流量为346.3t/h，远低于保证值25%BMCR，是国内乃至世界最高水平；

5)一次汽阻力为2.93MPa，远低于国内其他锅炉。

外高桥电厂2×1000MW超超临界压力直流塔式锅炉是我们上海锅炉厂有限公司首批应用引进技术，经消化吸收后自行开发研制的新一代产品。从技术的引进直至产品投入运行，整个过程以及投运后的性能指标达到了原设计的各项要求，锅炉的性能和经济性都达到了国际先进水平。满足了用户的需求，树立了良好的声誉。