华能玉环电厂超超临界机组发电技术 - 青果园电厂化学资料网

青果园电厂化学资料网 → 锅炉专业论坛 → 锅炉专业资料共享区 → 华能玉环电厂超超临界机组发电技术

华能玉环电厂超超临界机组发电技术
	发起人：dajiangjunwang　　回复数：1　　浏览数：4689　　最后更新：2011/5/26 18:47:38 by dajiangjunwang

发表新帖

　帖子排序：

2011/5/26 18:41:08

[只看该作者] #1

dajiangjunwang

角　　色：管理员
发帖数：3631
注册时间：2009/6/9

回复编辑删除

华能玉环电厂超超临界机组发电技术

华能玉环电厂超超临界机组发电技术

鲁敏
华能国际电力股份有限公司浙江分公司
　　摘要：华能玉环电厂是为配合国家863 计划引进超超临界机组技术，逐步实现国产化的
依托工程。项目由华能国际电力股份有限公司投资建设，规划容量为四台一百万千瓦超超临
界机组。建成后，将是目前国内单机容量最大，参数最高，技术经济水平最好电厂，并能带
动国内电力设计、制造及相关产业技术水平的提高。
　　关键词：超超临界机组、发电技术、新材料应用
1、电厂概况：
　　华能玉环电厂是华能国际电力股份有限公司投资建设的。电厂位于浙江省东
南沿海瓯江口，乐清湾东岸，玉环半岛西侧，为港口电厂。电厂三面环山，一面
靠海，占地面积110 公顷，场地通过爆破开山围海造地而成。
　　电厂规划建设四台1000MW 超超临界燃煤机组，一、二期工程连续建设，是
国家863 计划引进超超临界机组技术、逐步实现国产化的依托工程，建成后将成
为国内单机容量最大、参数最高、亚洲规模前列的燃煤火力发电厂，可有效缓解
浙江乃至华东电网用电紧张的形势，并能带动国内电力制造及相关产业技术水平
的提高。
　　电厂主设备按照“引进技术、联合生产”的原则设计制造。锅炉由哈尔滨锅
炉厂有限责任公司供货，日本三菱公司提供技术支持，汽轮发电机组由上海电气
集团公司供货，由德国西门子公司提供技术支持。
　　主要辅机的选择既考虑了安全可靠、籍以支撑主机的安全运行，也考虑了提
高国内辅机制造水平、降低工程造价的因素。磨煤机采用的是引进型HP1163 型
中速磨；一次风机和送风机采用动叶可调轴流式风机, 引风机采用静叶可调轴流
式风机。给水泵配置选用2×50%容量汽动泵和1×25%BMCR 容量电动泵；机组的
旁路容量按40%BMCR 设置；循环水系统采用单元制方式。
　　电厂由海边向陆域扩建，按＃1——＃4 机组的顺序投产，其设计特点主要有：
四台机组合用一个集控室，与生产办公楼合并布置在主厂房固定端，化学、出灰
等系统的控制也集中到集控室，只有输煤和脱硫系统的监控系统布置在辅控室，
实现四台机组“一主控一辅控”的监控方式；两台机组合用一个钢筋混凝土外筒、
双钢内筒烟囱，内筒采用钛板进行防腐；四台机组共用一座上煤仓的输煤栈桥，
从＃2、＃3 锅炉之间进入煤仓间；机组用淡水全部采用海水淡化，进出煤场的
输煤栈桥全部采用露天布置，GIS 也为露天型式。
2、主设备特点及技术
2.1、机组主要参数：
　　锅炉由哈尔滨锅炉厂引进三凌技术制造，汽轮机和发电机分别由上海汽轮机
有限公司和上海汽轮发电机有限公司引进西门子公司技术制造。
　　2.1.1 锅炉主要技术参数：

　　2.1.2 汽轮机主要技术参数：

　　2.1.3 发电机主要参数：

　　2.1.4 发电运行经济指标（台）

2.2、机组设计特点
2.2.1 锅炉
　　锅炉由三菱重工提供技术支持，是超超临界变压运行直流锅炉，采用П型布
置、单炉膛、低NOX PM 主燃烧器和MACT 型低NOx 分级送风燃烧系统、浓淡分
离，反向双切园燃烧方式；每台锅炉燃烧器配有上、中、下三层油嘴，油嘴点火
采用高能点火，为减少机组调试和以后运行燃油消耗，燃烧器下层煤粉喷嘴安装
有等离子点火设备。炉膛采用内螺纹管垂直上升膜式水冷壁、再循环泵启动系统、
一次中间再热、过热蒸汽调温方式有煤/水比和燃烧器摆角，再热汽温采用烟气
分配挡板、喷水等方式。
　　锅炉采用平衡通风、露天布置、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构，过热器
分低过，分隔屏，屏过，末过，在屏过、末过高温段国内首次应用进口的HR3C，
SUP304H 及T122 钢种。
　　锅炉燃料燃用神府东胜煤和山西大同煤。
2.2.2 汽轮发电机组
　　汽轮机组的结构型式为单轴四缸四排汽，所采用的积木块是西门子公司近期
开发的三个最大功率可达到1100MW 等级的HMN 型积木块组合：一个单流圆筒型
H30 高压缸，一个双流M30 中压缸，两个N30 双流低压缸串联布置。对应四个汽
缸的转子分别由五只径向轴承来支承，并通过刚性联轴器将四个转子连为一体。
除高压转子由两个径向轴承支承外，其余三根转子，即中压转子和两根低压转子
均只有一只径向轴承支承。
　　高压缸采用单流、双层缸设计。外缸为轴向对分桶形结构，内缸为垂直纵向
平分面结构。由于缸体为旋转对称，避免了不理想的材料集中，使得机组在启动
停机或快速变负荷时缸体的温度梯度很小，也就是将热应力保持在一个很低的水
平。
　　高压缸的另一特点是无调节级，主蒸汽通过汽缸左右两侧的联体主汽阀和调
节阀进入均压环室，直接到压力级做功，采用节流调节和滑压运行方式。高压缸
的第一级采用了低反动度，可以有效降低第一级动叶的温度，同时可以减少叶顶
间隙漏汽损失，从而提高级效率。
　　低压缸的末级叶片采用的是N30 积木块，末级叶片为1146mm。
超超临界机组由于压力的原因，其低压缸的排汽湿度比同样进汽温度的亚临
界机组要大，从安全性、经济性的角度，更应注重抗水蚀和抗腐蚀技术的应用，
　　本机组在设计上采取了以下措施：
　　末端叶片采用抗腐蚀性能好的17-4PH 材料。
　　结构上有足够的疏水槽。
　　相当大的轴向间隙，这是十分有效的防冲蚀措施。
　　末级静叶采取空心叶片结构，在内部抽出水分。
　　末级动叶片采用新型的激光表面硬化技术。
　　补汽技术是从某一工况开始从主汽阀后引出部分新蒸汽后进入高压缸，与主
汽混合后继续膨胀做功。
2.3、主要技术特点
　　2.3.1、锅炉炉膛采用内螺纹管垂直水冷壁，并在水冷壁中部位置装设中间
混合集箱：该结构具有阻力小、结构简单、安装工作量较小、水冷壁在各种工况
下的热应力较小等一系列优点，水冷壁中间位置国内锅炉第一次设计安装一、二
级混合器，有效消除了水冷壁的温度偏差。
　　2.3.2、采用反向双切园燃烧方式：在结构布置上，与其它炉型相比，炉膛
横向截面较大，相同容量锅炉降低了锅炉高度，可减少工程投资；在运行上，这
种燃烧方式能保证沿炉膛水平方向均匀的热负荷分配。由于采用双切园使燃烧器
数目倍增，降低了单只燃烧器的热功率，同时，由于采用双切园方式，使单个燃
烧器煤粉射流的射程变短，对于保证燃烧稳定性有利，解决了大型锅炉采用单切
园正方形炉膛时燃烧器射程过长和炉膛水平截面气流充满度较差的难题。
　　2.3.3、低NOx 型PM 主燃烧器和MACT 型分级燃烧方式：这种燃烧器的分级
送风方式对降低炉内NOx 生成量有明显的效果。主燃烧器采用低NOx 的PM 型燃
烧器，每只煤粉喷嘴由中间间隔装置沿高度方向分成浓淡二相，在主燃燃烧器的
上方为OFA 喷咀，在距上层煤粉喷嘴上方处布置有二层附加燃尽风（AA）喷咀，
它的作用是补充燃料后期燃烧所需要的空气，同时实现分级燃烧达到降低炉内温
度水平，抑制NOx 的生成，此AA 燃尽风与OFA 风一起构成MACT 低NOx 燃烧系统。
　　2.3.4、采用适合高蒸汽参数的超超临界锅炉的高热强钢，HR3C 和T122：由
于锅炉的主汽和再热汽温度均在600℃以上，在高温级过热器（三过、四过、）
和再热器（高再），国内首次采用了25Cr20NiNb 钢（HR3C）和改良型细晶粒18Cr
级奥氏体钢（Code case 2328），又称T122（四过），可有效防止因管壁温度过
高而引起的烟侧高温腐蚀和内壁蒸汽氧化。
　　2.3.5、磨煤机采用动态分离装置：与静态分离器相比，动态分离器的分离
效率有了显著的提高，其结果是在同样出力工况下，动态分离器的内循环负荷要
小。由于磨煤机可通过增加载荷来重新达到最大内循环负荷，也就是说磨煤机的
最大能力提高了，具体来说可以是更高的煤粉出力；选用更小的哈氏可磨度和提
高煤粉细度，同时提高了煤粉的均匀性。
　　2.3.6、首次在双切圆燃烧锅炉上采用等离子点火新工艺：在锅炉下层燃烧
器安装等离子点火装置，改PM 燃烧器浓侧为等离子燃烧器并将淡侧封堵的方案。
锅炉等离子燃烧器设计上采用可逆方案，即可以根据需要，可将等离子燃烧器改
成原先的浓淡分离燃烧器。
　　2.3.7、补汽阀的结构及应用
　　根据西门子公司汽轮机的设计特点，机组无调节级，采用全周进汽方式，玉
环工程在国内（1000MW 以上）机组上首次采用了补汽技术。补汽技术是从某一
工况开始从主汽阀后、主调阀前引出一些新蒸汽（进汽量的5～10%），经节流降
低参数（蒸汽温度约降低30℃）后进入高压某级动叶后空间，主流与这股蒸汽
混合后在以后各级继续膨胀做功的一种措施。从设计上考虑，补汽技术可以提高
机组的经济性和运行灵活性，是在百万千瓦超超临界机组中所采用的一项先进技
术。
　　补汽阀的结构（见附图1）类同于其它进汽调节阀，它是一只单阀座的阀门，
位于高压缸下部。阀门由电液控制系统调节开度，由弹簧安全关闭。补汽的汽源
分别从两个主调门的壳体（主汽门后，主调门的阀蕊前）引出，连接到补汽阀，
经过补汽阀分两路再从高压缸下部的供汽管道进入高压缸，管道布置见图2。

　　与补汽阀相关的高压缸结构是：在高压外缸与内缸之间有一个封闭腔
室，该腔室通过高压内缸上的径向孔与高压通流部分第五级动叶出口相
通，因此该腔室的压力相当于高压通流部分第五级动叶的出口压力。由补
汽阀来的蒸汽经过该腔室再流入高压通流部分。

3. 新钢种应用及焊接
　　玉环电厂主汽温度达605℃，达到国内最高水平，在国际上也处于领先位置，
所以在过热器、再热器高温段首次应用HR3C，Super304H 及T122 钢种，主蒸汽
管道锅炉部分采用P122。炉膛水冷壁采用垂直管圈水冷壁，与螺旋管圈水冷壁
相比，安装难度大大降低，由于采用T12 材料，制造和安装无需进行热处理，工
作量大大下降。
汽机主汽管道选用A335P92，再热热段选用A335P91，再热冷段选用
A691Cr1-1/4CL22。P92 钢在国内使用尚属首次，其焊接难度大，是超超临界机
组建设中的重点关键技术之一。
通过联合攻关，华能玉环电厂在国内电力工程建设中率先进行了P92 钢管道
现场安装的焊接工作。华能玉环电厂工程在新材料上的成功范例，标志着P92
钢材在我国火电厂安装工程中的正式应用，对中国华能集团公司保持国内发电行
业的技术领先具有重要战略意义。
4、机组自动化
　　全厂的自动化控制设计为“三点两处”，即三个控制点、两个值班处。四台
机组集中在一个控制室进行监控，煤和脱硫在输煤/脱硫综合控制楼中集中控制。
形成全厂四机“一主控一辅控”监控方式。
　　机组的主控系统采用西屋公司的OVATION 分散控制系统（DCS），实现机组的
启、停、运行、事故处理等监控操作。机组的发变组、高、低压厂用电源及电气
公用设备监控纳入DCS，电气设备的操作全部采用软手操。两台机组的分散控制
系统之间设置一公用网络，分别与两台机组的DCS 通过网关联接；公用厂用电源
系统、空压机、燃油泵房等公用系统接入DCS 公用网络；公用网上不单独设操作
员站，在两台机组DCS 中均可对接入公用网的系统进行监视和控制，同时具有相
互闭锁功能。系统通过通讯接口向厂级监控信息系统（SIS）系统提供运行数据。
全厂辅助生产系统（如海水淡化、化学除盐水、净水、化学加药、废水、灰、
渣、电除尘等）采用了程序控制。上述系统连网后以共享上位机方式控制，最终
连网后组成全厂辅助生产系统控制网，实现在机组集控室的集中监控。
　　脱硫控制系统也采用西屋公司的OVATION 分散控制系统，其自动化水平与
机组的自动化水平相当。此外，脱硫控制系统还通过硬接线向机组DCS 提供信
号，实现机组的联锁保护功能。输煤和脱硫系统的控制在输煤/脱硫综合控制楼
控制室实现输煤和脱硫系统的集中监控。
　　在生产辅助系统中还采用了现场总线（FCS）技术，控制器通过标准的现场总
线与现场设备连接，以现场总线通讯的方式，将现场总线上的分布式I/O 模块如
气动电磁阀岛、气动调节阀定位器、压力/流量变送器、电机启动器、电机智能
控制器、加药变频器等控制设备以网络形式连接在一起。所有的底层传感和执行
设备都具有现场总线通讯接口功能，从控制室到现场除了工作电源，没有任何直
接的控制硬接线，所有的控制室的指令和现场设备的状态信息均通过现场总线传
输。系统通过集成的全局数据库，采用过程设备管理器软件（PDM）可方便地
对PROFIBUS-DP、PA 仪表进行参数设定、组态、监视、诊断和管理，仪表传输
参数可多达上百点。控制系统提供诊断工具软件包，可对系统级PROFIBUS 总
线中的设备和仪表进行故障诊断。
5、环保技术
　　本工程锅炉燃料设计煤种采用神府东胜煤，发热量为22760kj/kg，挥发份
27.33%，灰份11%，含硫量0.41%。
5.1 烟气脱硫采用石灰石—石膏湿法工艺，按一炉一塔布置，对每台锅炉的
全烟气进行脱硫处理，处理烟气量833.9Nm3/s，吸收塔为喷淋空塔。吸收塔单
塔直径18.4 米，塔高33 米，浆池容积2650 m3。烟气经进、出口烟气挡板进、
出脱硫装置，脱硫装置发生故障时，烟气可通过旁路烟道直接排放。为避免低温
烟气腐蚀，烟囱钢内筒采用钛合金贴衬工艺。
下表是燃用锅炉设计煤种和脱硫设计煤种时的脱硫装置入口SO2、SO3 和粉
尘含量：

　　脱硫装置按照设计煤种进行脱硫系统设计，SO2 脱除率不小95%，装置出口
SO2 浓度不超过98mg/Nm3。装置对SO3 脱除率不小于50%，对烟气粉尘有50%以
上的脱除率。

　　5.2 燃烧器的设计、布置考虑降低燃烧产物中的NOx 的措施，NOx 的排放浓
度不超过360 mg/Nm3。
　　超超临界机组，参数比超临界机组有很大提高，所以煤耗又有明显降低，CO2
排放降低明显，与超临界电厂相比，供电煤耗降低约25g/kwh，因此可减少CO2
排放8%左右，计算脱硫系统厂用电消耗后，煤耗为290.9g/kwh。根据有关资料，
超超临界机组与亚临界机组相比，可减少CO2 排放约15%。
5.3 海水淡化：由于玉环县域面积较小并且是丘陵地貌的玉环岛上，没有足
够的集水面积，虽然有较丰富的降水，还是淡水资源缺乏。因此本工程生产用淡
水全部来自于海水淡化。海水淡化系统设计出力为1440 m3/h。为节约用水，各
系统的淡水用水量精打细算，采用各种方法减少用水量，能回用的一定回用。
采用“双膜法”的海水淡化系统新技术集中，科技含量高，其中的“高效混
凝沉淀系列净水技术”是在原哈尔滨建筑大学承担的国家建设部“八五”攻关课
题“高效除浊与安全消毒”的科研成果“涡旋混凝低脉动沉淀给水处理技术”基
础上发展而来的，是第一次在海水淡化中应用；大规模的使用超滤作为海水淡化
的预处理在世界同行业中处于前列；大容量的海水淡化系统在国内目前列膜法的
第一位。
　　海水淡化系统充分利用了电厂的循环水系统，以降低造价，同时可以利用发
电厂余热使循环排放水温升高9－16℃的的有利条件，降低海水淡化工程的能
耗。海水经过循环冷却之后，冬季工况有16 ℃左右的温升，夏季工况有9℃左
右的温升。海水淡化系统采用了两路进水，一路取自循环水泵出口，一路取自虹
吸井，根据原海水的水温变化采用不同的进水方式，基本保证水温在20～30℃，
调整后维持25℃左右。来水经4×1300m3/h 反应沉淀池混凝澄清后；自流至超
滤配水槽，超滤设置6 套，根据来水水质确定回收率，程控自动运行；超滤产水
通过6×240m3/h 一级反渗透脱盐，根据产水水质的情况和和二级反渗透产水配
合分类供水，以节约运行成本。
　　5.4 废水处理：根据电厂废水的特殊性设置了一套完整的工业废水处理系
统。用于收集和处理本工程发电过程中排出的各类工业废水。经处理后的排水符
合国家《污水综合排放标准》第二类污染物最高允许排放浓度中的一级标准，并
能达到重复利用的要求。
废水处理后，到回用水池，回用水经升压后通过供水管网送至全厂各处，满
足码头环保用水、煤场区外栈桥冲洗水、调湿灰用水、道路喷洒水等要求。煤场
喷淋、栈桥冲洗、冲渣用水、干灰调湿用水均采用回用水。
　　生活污水处理达标后升压，正常情况下用于煤场区域绿化，紧急情况下溢流
至雨水下水道，所有出水口均设置计量装置。
煤泥废水处理后的低浊度废水，用作煤场喷淋及煤场区域栈桥冲洗水。
　　5.5 新钢种监测及寿命：由于本工程的主汽温度和再热汽温度分别为605℃
和603℃，在这样高的温度下，高温过热器和再热器管的最高壁温可达到640-650
℃，必须采用热强性高、抗蒸汽氧化和烟侧高温腐蚀的新型高铬奥氏体钢，本锅
炉的三级过热器（屏式过热器）和四级过热器的蛇形管（炉内部分）均由超级
304H（ASME Code Case 2328）和HR3C（ASME Code Case 2115）组成，前者为
含铜达3%的细晶粒奥氏体钢，即18Cr10Ni3Cu，后者为含铬达25%含镍达20%并
含有少量铌的高铬奥氏体钢，即25Cr20NiNb。SUP304 及Super304H 在高温下具
有较高的蠕变断裂强度和许用应力，因此该钢是性能价格比较好的材料，采用这
种钢管制造超超临界锅炉受热面部件的经济性非常显著，同时可以使钢管壁厚减
薄，钢耗量大大降低。HR3C 材料的性能价格比较高，比Super304H 高出91%。HR3C
抗氧化氧化的能力远远高于TP347H 和TP347HFG。基抗烟气腐蚀能力也高于
TP347H 和TP347HFG。P122/T122，P92/T92 在国内首次使用，在施工上具有焊接
工艺、特别是热处理工艺比原来的T91/P91 要求高，温度控制精确，范围小的特
点。
6、超超临界机组的运行技术
　　6.1 启动方式：机组启动方式为滑参数启动，启动条件有冷态启动、温态启
动、热态启动和极热态启动等。机组在不同状态下时，采用高中压缸联合冲转方
式带旁路启动，每种启动方式受汽轮机和分离器壁温的限制。下表列出了进入汽
机启动的蒸汽参数和负荷变化率。

大将军王与你同行869024055

用户在线信息

当前查看此主题的会员: 1 人。其中注册用户 0 人，访客 1 人。