一種720℃高效超超臨界二次再熱電站鍋爐的制作方法
【專利說(shuō)明】
(—)技術(shù)領(lǐng)域:
[0001]本發(fā)明一種720°C高效超超臨界二次再熱電站鍋爐涉及一種燃煤火電站使用的與參數(shù)優(yōu)化的720°C高效超超臨界二次再熱汽輪機(jī)組配套的高效、安全、低排放、低造價(jià)的7 20 V高效超超臨界二次再熱電站鍋爐。
(二)【背景技術(shù)】:
[0002]迄今為止，全世界在執(zhí)行中的700°C等級(jí)的超超臨界燃煤發(fā)電技術(shù)開發(fā)計(jì)劃共有4個(gè):
[0003]歐洲AD700的17年計(jì)劃(1998?2014);日本的A-USC的9年計(jì)劃(2008?2016);美國(guó)的A-USC的15年計(jì)劃(2001?2015);中國(guó)于2010年提出700°C超超臨界發(fā)電技術(shù)開發(fā)路線圖(2010?2015)，路線圖目標(biāo)參數(shù):壓力彡35MPa、溫度彡700°C、機(jī)組容量^ 600MW,2015年開始建設(shè)。無(wú)一例外，這些計(jì)劃遭遇到各種困難，在2020年之前難以見到投入商業(yè)運(yùn)行的示范機(jī)組。
[0004]以上計(jì)劃，應(yīng)該講對(duì)機(jī)組的凈熱效率，也就是機(jī)組的供電熱效率的期望值并不算太高:中國(guó)彡46% ;日本?46% ;美國(guó)?45% -47% ;歐盟?50% (LHV)。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)研發(fā)中的示范700°C等級(jí)的高效超超臨界二次再熱機(jī)組的主要技術(shù)規(guī)范數(shù)據(jù):
[0006]汽機(jī)側(cè)主蒸汽壓力35MPa ;主蒸汽溫度700°C ;—次再熱溫度720V ;二次再熱溫度7200C ;鍋爐側(cè)主蒸汽壓力35MPa ;主蒸汽溫度70(TC ;—次再熱溫度723°C ;二次再熱溫度723°C;最大連續(xù)流量2342.4t/h ;銘牌及最大保證連續(xù)出力1050MW ;背壓4.9kPa ;額定工況給水溫度315.50C ;抽汽背壓小機(jī)汽源I抽10.7MPa 494°C，小機(jī)提供2抽、3抽、4抽，排汽至除氧器；2抽壓力5.7MPa422°C，3抽壓力3.1MPa 366°C，4抽壓力1.78MPa295°C ;抽汽背壓小機(jī)進(jìn)汽量419t/h ;汽輪機(jī)組熱耗6744kJ/kWh ;發(fā)電煤耗(相對(duì)鍋爐效率94% ) 244.8g/kWh ;供電標(biāo)準(zhǔn)煤耗(相對(duì)廠用電率4% ) 254.6g/kffh ;供電熱效率48.3%。
[0007]現(xiàn)有技術(shù)認(rèn)為回?zé)峒?jí)數(shù)越多，抽汽管道壓降越小，加熱器端差越小，給水溫度越高的給水回?zé)嵯到y(tǒng)是越接近理想的給水回?zé)嵯到y(tǒng)；充分利用較低壓力的抽汽可以增大回?zé)嶙龉Ρ龋档蜋C(jī)組熱耗?，F(xiàn)有技術(shù)研發(fā)中的700°C /720°C /720°C二次再熱的回?zé)嵯到y(tǒng)配有4級(jí)高壓加熱器和分離的蒸汽冷卻器；一級(jí)除氧器；5級(jí)低壓加熱器。現(xiàn)有技術(shù)認(rèn)為回?zé)峒?jí)數(shù)由8級(jí)增加到10級(jí)，可獲取約0.2%的熱耗得益。
[0008]現(xiàn)有技術(shù)采用大、小汽輪機(jī)雙機(jī)回?zé)岢槠到y(tǒng)，以降低回?zé)嵯到y(tǒng)高壓加熱器的高溫風(fēng)險(xiǎn)。高壓加熱器到除氧器的回?zé)岢槠麃?lái)自再熱前的蒸汽膨脹過(guò)程，低加回?zé)岢槠麆t來(lái)自大機(jī)再熱后蒸汽膨脹過(guò)程的低溫段。
[0009]現(xiàn)有技術(shù)1000麗及以上容量的機(jī)組采用雙軸、雙發(fā)電機(jī)，超高壓缸、高壓缸布置在高位；中壓缸、低壓缸布置在低位的5缸4排汽或者7缸6排汽方案，以減少高溫鎳基蒸汽管道的長(zhǎng)度。
[0010]與同容量的一次再熱機(jī)組相比，二次再熱機(jī)組的中壓缸進(jìn)、出口壓力要低很多，中壓缸進(jìn)、排汽比容大幅度增加，容積流量是同容量的一次再熱機(jī)組的兩倍以上，700°C等級(jí)的高效超超臨界二次再熱機(jī)組比600°C等級(jí)的超超臨界二次再熱機(jī)組，容積流量增加得更多。對(duì)于1350MW容量的700°C等級(jí)的高效超超臨界二次再熱機(jī)組，現(xiàn)有技術(shù)需要采用兩個(gè)中壓缸的機(jī)型配置。
[0011]與同容量的一次再熱機(jī)組相比，二次再熱機(jī)組的低壓缸進(jìn)口壓力降低、蒸汽比容增加，中低壓聯(lián)通管及低壓缸進(jìn)汽腔室需要放大；與同容量的600°c等級(jí)的超超臨界二次再熱機(jī)組相比，700°C等級(jí)的高效超超臨界二次再熱機(jī)組的中低壓聯(lián)通管及低壓缸進(jìn)汽腔室需要更大。
[0012]現(xiàn)有技術(shù)的605°C /623°C /623°C超超臨界鍋爐主蒸汽調(diào)溫方式:煤水比+噴水減溫+擺動(dòng)噴燃器，可確保過(guò)熱蒸汽出口溫度在30%?100% BMCR工況下均能達(dá)到605°C ；再熱蒸汽調(diào)溫方式:煙氣擋板+擺動(dòng)燃燒器，可確保一次再熱蒸汽出口溫度在50 %?100 %BMCR工況下能達(dá)到623 °C;但二次再熱蒸汽出口溫度只能在65%?100% BMCR工況下能達(dá)到 623 0C ο
[0013]現(xiàn)有技術(shù)研發(fā)中的700°C /723°C /723°C二次再熱鍋爐主蒸汽調(diào)溫方式會(huì)沿用煤水比+噴水減溫+擺動(dòng)噴燃器；一次再熱汽溫和二次再熱汽溫的調(diào)溫方式尚不明確。
[0014]一種720°C高效超超臨界二次再熱汽輪機(jī)組的優(yōu)化方案將汽機(jī)側(cè)主蒸汽進(jìn)口參數(shù)優(yōu)化為585°C 40.0MPa ;一次再熱蒸汽參數(shù)優(yōu)化為720°C 10.0MPa ;二次再熱蒸汽參數(shù)優(yōu)化為600°C 1.98MPa。相對(duì)應(yīng)的鍋爐側(cè)的主蒸汽進(jìn)口參數(shù)為590°C 42.0MPa ;一次再熱蒸汽參數(shù)為723°C 10.5MPa ;二次再熱蒸汽參數(shù)為603°C 2.1MPa0
(三)
【發(fā)明內(nèi)容】
:
[0015]所要解決的技術(shù)問(wèn)題:
[0016]1.取代現(xiàn)有技術(shù)35MPa 700°C的主蒸汽參數(shù)，優(yōu)化為42MPa 590°C的主蒸汽參數(shù)，鍋爐主蒸汽系統(tǒng)可以不使用鎳基高溫合金材料；
[0017]2.鍋爐側(cè)主汽壓力42MPa時(shí)主汽溫度590°C，當(dāng)主汽壓力滑降到31.5MPa時(shí)，主汽溫度滑升到605°C，可以充分利用成熟材料的高溫抗蠕變性能；
[0018]3.現(xiàn)有技術(shù)一次再熱器系統(tǒng)進(jìn)口溫度494°C，二次再熱器系統(tǒng)更高達(dá)578°C，由于一再、二再進(jìn)口溫度高，明顯限制了一再、二再的吸熱量，增加了鍋爐高溫過(guò)熱器、高溫一次再熱器、高溫二次再熱器的鎳基合金受熱面的用量，而且造成鍋爐尾部煙道內(nèi)低溫一次再熱器受熱面、低溫二次再熱器受熱面短缺，進(jìn)入SCR脫硝裝置煙溫過(guò)高，鍋爐排煙溫度升高，鍋爐效率下降；
[0019]4.取代現(xiàn)有技術(shù)鍋爐側(cè)4.75MPa 723°C的二次再熱蒸汽參數(shù)，優(yōu)化為2.1MPa603°C的二次再熱蒸汽參數(shù)，鍋爐二次再熱系統(tǒng)可以不使用鎳基高溫合金材料；.
[0020]5.在一種720°C高效超超臨界二次再熱機(jī)組的優(yōu)化方案中，與現(xiàn)有技術(shù)相比，一次再熱器系統(tǒng)的吸熱量大幅度增加，一次再熱蒸汽的吸熱量與二次再熱蒸汽的吸熱量之和也增大；一次再熱蒸汽出口溫度在65%?100% BMCR工況下能達(dá)到723°C，但一次再熱蒸汽出口溫度在65%?50% BMCR工況下將難以達(dá)到723 °C ；
[0021]6.爐煙再循環(huán)風(fēng)機(jī)的入口接在省煤器的出口時(shí)，高粉塵、較高工作溫度、較低的煙氣重度、較高轉(zhuǎn)速使?fàn)t煙再循環(huán)風(fēng)機(jī)的可靠性降低，MTBF(Mean Time Between Failures)下降，電耗增大；爐煙再循環(huán)風(fēng)機(jī)的入口接在除塵器的出口時(shí)空氣預(yù)熱器煙側(cè)流量增加10%到20%，會(huì)引起鍋爐排煙溫度顯著升高，鍋爐效率下降，爐煙再循環(huán)風(fēng)機(jī)需要較高壓頭，電耗巨大；爐煙再循環(huán)風(fēng)機(jī)的入口接在引風(fēng)機(jī)出口時(shí)，同樣，空氣預(yù)熱器煙側(cè)流量會(huì)增加10%到20%，引起鍋爐排煙溫度顯著升高，鍋爐效率下降，并且引風(fēng)機(jī)電耗上升10%到20%。
[0022]解決其技術(shù)問(wèn)題采用的技術(shù)方案:
[0023]采取與現(xiàn)有技術(shù)不同的技術(shù)路線，本發(fā)明的目的是提供一種720°C高效超超臨界二次再熱電站鍋爐與參數(shù)優(yōu)化的720°C高效超超臨界二次再熱汽輪機(jī)組配套，提供一種高效、安全、低排放、低造價(jià)的720V高效超超臨界二次再熱電站鍋爐。
[0024]本發(fā)明一種720°C高效超超臨界二次再熱電站鍋爐包括爐膛及燃燒器(I)、墻式一次超高溫再熱器(24)、屏式過(guò)熱器(2)、一次中溫再熱器(3)、高溫過(guò)熱器(4)、一次高溫再熱器(5)、二次高溫再熱器￠)、折煙角(7)、風(fēng)-煙噴射器關(guān)斷擋板(8)、調(diào)溫風(fēng)-煙噴射器(9)、噴射器停用保護(hù)冷卻風(fēng)擋板(10)、分離二次風(fēng)風(fēng)箱(11)、省煤器(12)、一次低溫再熱器(13)、二次低溫再熱器(14)、低溫過(guò)熱器(15)、噴射器熱一次風(fēng)調(diào)節(jié)擋板(16)、前煙道煙氣調(diào)節(jié)擋板(19)、中煙道煙氣調(diào)節(jié)擋板(17)、后煙道煙氣調(diào)節(jié)擋板(18)、超音速汽流噴嘴(23)、超音速汽流噴嘴定位套板(20)、頂棚管(21)、頂棚管鰭片(22);鍋爐側(cè)的主蒸汽參數(shù)優(yōu)化為590°C 42.0MPa,當(dāng)主汽壓力滑降到31.5MPa時(shí)，主汽溫度滑升到605°C 次再熱蒸汽參數(shù)優(yōu)化為723V 10.5MPa ;二次再熱蒸汽參數(shù)優(yōu)化為603°C 2.1MPa ;尾部煙道由分隔墻分為前煙道、中煙道、后煙道，三煙道內(nèi)布置的受熱面均采用支撐結(jié)構(gòu)；前煙道內(nèi)布置一次低溫再熱器(13)和省煤器(12)，中煙道內(nèi)布置二次低溫再熱器(14)和省煤器(12)，后煙道內(nèi)布置低溫過(guò)熱器(15)和省煤器(12);前煙道出口設(shè)置前煙道煙氣調(diào)節(jié)擋板(19)，中煙道出口設(shè)置中煙道煙氣調(diào)節(jié)擋板(17)，后煙道出口設(shè)置后煙道煙氣調(diào)節(jié)擋板(18);調(diào)溫風(fēng)-煙噴射器(9)的煙氣吸入口設(shè)置在前煙道的前墻，煙風(fēng)混合物出口設(shè)置在折煙角(7)的下部；在鍋爐高、中負(fù)荷時(shí)，調(diào)節(jié)后煙道煙氣調(diào)節(jié)擋板(18)控制低溫過(guò)熱器(15)與二次低溫再熱器(14)、一次低溫再熱器(13)之間的吸熱量分配，調(diào)節(jié)中煙道煙氣調(diào)節(jié)擋板(17)和前煙道煙氣調(diào)節(jié)擋板(19)控制二次低溫再熱器(14)與一次低溫再熱器(13)之間的吸熱量分配使一次再熱氣溫和二次再熱汽溫達(dá)額定值；在鍋爐中、低負(fù)荷和/或一次高溫再熱器(5)沾污系數(shù)增大時(shí)，熱一次風(fēng)經(jīng)噴射器熱一次風(fēng)調(diào)節(jié)擋板(16)進(jìn)入調(diào)溫風(fēng)-煙噴射器(9)，打開