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上锅锅炉总体简图
1.1.2设计煤种
项目
单位
设计煤
校核煤
产地
－
神华
大同
工业
分析
固定碳
FC
%
47.00
48.83
挥发份
VM
36.49
32.95
灰份
AY
12.00
16.77
水份
WY
14.00
10.40
元素
应用基
碳
CY
61.45
58.33
氢
HY
3.61
3.42
氧
OY
7.8
9.70
氮
NY
0.71
0.68
硫
SY
0.43
0.63
低位发热量
LHV
MJ/kg
23.42
22.12
灰成分
及灰熔
点
SiO2
％
35.09
49.90
Al2O3
16.41
34.7
Fe2O3
12.47
6.36
CaO
22.56
2.27
MgO
1.34
0.62
K2O
0.30
0.78
Na2O
0.27
0.20
SO3
6.90
1.51
1.1.3锅炉设计参数
参数
单位
过热蒸汽
再热蒸汽
蒸汽流量
t/h
2955
2443
蒸汽压力
bar
280
61.3
设计压力
bar（g）
297
75
蒸汽温度
℃
605
603
给水温度
再热进口温度
367
压力降
36.6
2.0
喷水率
6
数值
锅炉效率
（BRL工况;
设计煤种;
按ASMEPTC4;
按LCV）
93.7
烟气排放温度（修正）
125
过量风
20
参考温度
25
炉膛容积热负荷
kW/m³
70.5
横截面热负荷
MW/m²
4.97
燃烧器区域热负荷
1.1
1.2内螺纹管垂直水冷壁特点
采用改进型的内螺纹垂直水冷壁。
炉膛内螺纹管垂直水冷壁由冷灰斗上1m处开始至炉顶棚，中间无混合集箱（压降低），水冷壁的节流孔圈装在水冷壁进口球型容器中，负责将总流量按不同墙的热负荷分布，进行分配；
装在进口集箱中的节流圈负责对每面墙中的每组管子按炉膛横向热负荷分布曲线进行流量分配。
垂直水冷壁和内螺纹管
上锅－阿尔斯通1000MW双火球切圆燃烧垂直水冷壁初步方案
1.3过热器与再热器系统
过热器由顶棚、包墙、分隔屏、屏式过热器和末级过热器组成，无低温过热器。
再热器分为低温再热器和高温再热器两级。
在低温再热器入口设有事故喷水减温器，再热汽温主要用摆动式燃烧器调节。
1.4燃烧系统
1.4.1燃烧器设计特点
煤粉燃烧器为切向燃烧，主风箱设有6层强化着火煤粉喷嘴，在其四周布置有燃料风（周界风），每相邻两层煤粉喷嘴之间布置1层辅助风喷嘴，其中包括上下两只偏置的CFS（ConcentricFiringSystem）同心切圆喷嘴。
在主风箱上部设有两层CCOFA（Closed-CoupledOFA）紧凑燃尽风喷嘴，在主风箱下部设有一层UFA（UnderfireAir）火下风喷嘴。
在主风箱上部布置有5层（SOFA分离燃尽风）喷嘴，以降低NOX排放量。
1.4.2采用CFS同心切圆燃烧喷嘴有的特点
a在各种负荷工况下热分布均匀
b炉膛烟温低
c燃烧完全
d炉膛出口温度可控
e生成NOx最少
CFS同心切圆喷嘴
1.4.3采用SOFA燃尽风喷嘴的特点
a可调的偏转角度
b可调的节距
SOFA分离燃尽凤喷嘴
1.4.4上锅－阿尔斯通公司设计的1000MW切圆燃烧锅炉的优点
a炉膛热负荷及吸热均匀-不会产生极端峰值烟温
b采用摆动燃烧器调节再热蒸汽温度
c可用偏转风燃烧系统防止水冷壁结焦，改善清洁度增加炉膛下部吸热－降低结焦风险
d反切燃烬风和分离燃烬风降低炉膛热负荷峰值和烟温峰值-降低结焦风险
e反切燃烬风和分离燃烬风降低旋流强度，增加燃料喷射强度，减少水冷壁附近的煤/灰粒子－降低烟温偏差和结焦风险
f分离燃烬风喷射角度可调–降低烟温偏差和未燃烬碳损失
g反切燃烬风和分离燃烬风控制NOx<
350mg/Nm3
1.5制粉系统
900MW、1000MW均为中速磨直吹式制粉系统，每台磨带一层燃烧器。
900MW配置6台中速磨，1000MW配置7台中速磨。
2哈尔滨锅炉厂（HBC）1000MW超超临界锅炉主要特点
2.1锅炉的主要特点
2.1.1锅炉结构特点
哈锅1000MW超超临界锅炉采用“Л”型布置、MHI反向双切圆燃烧方式（单炉膛双火球），PM（PollutionMinimum）主燃烧器和MACT（MitsubishiAdvancedCombustionTechnology）型低NOx分级送风燃烧系统，它具有炉内烟气温度场和热负荷分配较为均匀、单只燃烧器热功率较小的优点，避免了≥1000MW大型燃煤锅炉采用单切圆燃烧时炉膛尺寸上的限制。
双切圆燃烧炉膛相当于二个尺寸较小的单切园炉膛的组合，对保证直流燃烧器的火焰穿透能力和改进燃烧组织均是有利的。
炉膛采用内螺纹管垂直上升膜式水冷壁、循环泵启动系统、一次中间再热、调温方式除煤/水比外，还采用烟气调节挡板、燃烧器摆动、喷水等方式。
哈锅锅炉总体简图
2.1.2设计煤种
兖州
同忻
26.50
27.33
61.7
57.92
56.32
3.67
3.68
8.56
8.09
7.75
1.12
1.17
0.93
0.67
0.55
0.8
8.80
21.39
24.52
15.55
7.20
6.00
哈氏可磨系数
HGI
55.00
65.00
灰成分及灰熔点
30.57
55.93
47.24
13.11
27.45
38.97
16.24
3.99
5.76
23.54
4.17
2.13
1.01
1.44
0.41
1.54
0.34
0.92
0.32
0.17
变形温度t1
1150
1190
软化温度t2
>
1500
1450
熔化温度t3
1230
2.1.3锅炉设计参数
锅炉设计参数如下：
主蒸汽流量：
2980t／h（BMCR）
2887t／h（BRL）
再热汽流量：
2424t／h（BMCR）
2339t／h（BRL）
过热器出口：
26.15MPa.g（BMCR）
再热器入口：
5.11MPa.g（BMCR）
再热器出口：
4.85MPa.g（BMCR）
605℃（BMCR）
353℃（BMCR）
603℃（BMCR）
给水温度：
302℃（BMCR）
锅炉热力参数如下：
炉膛容积热负荷83.0MW／m3
炉膛截面热负荷4.60kW／m2
炉膛出口烟温980℃
屏底烟温1290℃
锅炉保证效率93.66％（BRL）
锅炉几何参数如下：
炉膛宽×
深32.084×
15.67m2
锅炉高度（从水冷壁下集箱到顶棚管）66.4m
后竖井深度12.177m
总深度（从前水冷壁到后包墙）33.937m
水冷壁下集箱标高6.3m
最外排柱中心线间纵向跨距70.9m
最外排柱中心线间横向跨距69.0m
上层燃烧器中心线到屏底高度22.364m
下层燃烧器中心线到冷灰斗拐点高度6.950m
2.2内螺纹管垂直水冷壁特点
炉膛内螺纹管布置于冷灰斗以上垂直管段至折焰角端。
在上下炉膛之间加装水冷壁中间混合集箱。
将在水冷壁下集箱内设小直径节流孔圈的设计，改为在小直径的下联箱外面较粗的水冷壁入口管段上，装焊直径较大节流孔圈的设计。
采用控制各回路的工质流量的方法控制各回路管子的吸热和温度偏差。
膜式水冷壁采用SA-213T12四头内螺纹管焊成，与螺旋管圈相比，垂直型水冷壁的主要优点为：
a结构简单、便于安装。
b不需用复杂的张力板结构，启动或负荷变化时热应力较小。
c较好的正向流动特性，在各种工况下保证水动力的稳定性。
d阻力较小，比螺旋管圈水冷壁少1／3。
e不易结渣。
在传统的一次上升垂直水冷壁的基础上，本工程中又加装了带有二级分配器的水冷壁中间集箱，以降低水冷壁出口沿炉膛周界的工质温度偏差，根据MHI的经验，加装了带有二级混合器的水冷壁中间集箱后，水冷壁出口温度偏差可减少1／3以上。
超超临界垂直管圈水冷壁与螺旋管圈水冷壁比较，具有正向流动特性，因此锅炉水冷壁管中的流量分配与其吸热量是匹配的,使水冷壁管的壁温更加均匀。
另一项重大改进是将水冷壁入口的控制流量的节流孔圈由传统的装在水冷壁下集箱内改为装在水冷壁集箱的出口管接头上，以便于在运行和调试过程中更换节流孔圈，同时由于增加了装节流孔圈的管段直径，因此也提高了流量调节的幅度。
内螺纹管的采用又进一步提高了水冷壁的可靠性，由于滑压运行的超超临界锅炉的运行中要经历启动阶段的再循环模式、亚临界和近临界的直流运行和超临界直流三个阶段，内螺纹管的采用有利于防止亚临界低干度区发生DNB（膜态沸腾）和控制近临界高干度区发生DRO（干涸）时壁温上升的幅度，此外还可以采用较低的质量流速以达到降低水冷壁阻力目的。
对于垂直管圈水冷壁的设计一般按相邻两管出口温差130℃来计算30年使用寿命，但在水冷壁入口节流孔圈经过调试后，水冷壁出口相邻两管的出口温度保证控制在30℃以内，因此水冷壁的运行是安全的。
中间混合集箱及一级分配器
入口节流孔圈
2.3过热器与再热器系统
过热器系统采用四级布置，以降低每级过热器焓增，沿蒸汽流程依次为水平与立式低温过热器、分隔屏过热器、屏式过热器和末级过热器。
过热器系统共有三级喷水减温，每级左右两点喷水量为过热蒸汽流量的7％。
再热器分为低温再热器和高温再热器，两级再热器之间设计有事故用紧急喷水减温器。
主要用烟气挡板调节再热汽温。
2.4燃烧系统
2.4.1燃烧系统介绍
哈锅1000MW超超临界锅炉采用了MHI的PM型燃烧器和MACT燃烧系统，风粉混合物通过入口分离器分成浓淡二股，分别通过浓相和淡相二只喷嘴进入炉膛，浓相煤粉浓度高，所需着火热量少，利于着火和稳燃；
由淡相补充后期所需的空气，利于煤粉的燃尽，同时浓淡燃烧均偏离了NOx生成量高的化学当量燃烧区，大大降低了NOx生成量，与传统的切向燃烧器相比，NOx生成量可显著降低。
PM燃烧器由于将每层煤粉喷嘴分开成上下二组，增加了燃烧器区域高度，降低了燃烧器区域壁面热负荷，有利于防止高热负荷区结焦。
MACT燃烧系统，就是在PM主燃烧器上方一定高度增设二层AA风（附加风）喷嘴达到分级燃烧目的，这样整个炉膛沿高度分成三个燃烧区域，即下部为主燃烧区，中部为还原区，上部为燃尽区，这种MACT分级燃烧系统可使NOx生成量减少25％。
根据三菱公司现己运行机组经验，采用三菱公司特有的MACT燃烧技术燃用神华煤，烟气中NOx排放含量实测值约为270～290mg／Nm3，满足我国环保标准。
哈锅1000MW锅炉每炉配6台中速磨煤机，BMCR和BRL时投运5台，一台备用。
锅炉不投油最低稳燃负荷为30％BMCR，锅炉点火和助燃采用轻柴油，油燃烧器的总输入热量按30％BMCR，油枪采用机械雾化式。
燃烧器设计方案
2.4.2燃烧系统设计的主要特点
a将整个炉膛作为两个打燃烧器组织燃烧，因此对每只燃烧器的风量、粉量的控制简单。
b锅炉负荷变化时，燃烧器按层切换，使炉膛各水平截面热负荷分布均匀。
c对煤种适应性强。
d由于炉膛内气流旋转强烈，与煤粉颗粒混合好，而且延长了煤粉颗粒在炉内流动路程。
e解决了锅炉炉膛出口左右烟温偏差问题。
2.4.3燃烧器性能参数
项目
风率（%）
风速（m/s）
风温（℃）
一次风
21.9
二次风
63.1
56
321
OFA
10
AA
60
备注
AA风中心距上排燃烧器中心距离为7206mm
2.4.4PM燃烧器的特点
PM燃烧器是三菱（MHI）公司开发的产品，该燃烧器技术成熟，有定型的设计标准，可根据煤质和环保要求，选取煤粉浓度。
适用于烟煤、贫煤，主要特点为：
自身的着火力强、能有效抑制NO2排放、能保证较高的燃烧技术。
PM燃烧器
2.5制粉系统
900MW、1000MW均配置六台中速磨直吹式制粉系统。
每台磨带一层燃烧器，每根一次风管道装有一分为二的煤粉分配器，供至两只燃烧器。
3东方锅炉厂（DBC）1000MW超超临界锅炉主要特点
3.1锅炉的主要特点
3.1.1锅炉结构特点
锅炉采用单炉膛“Л”型布置、平衡通风、前后墙对冲燃烧方式，低Nox旋流式HT-NR3煤粉燃烧器，尾部为双烟道，再热汽温采用烟气挡板调节，露天布置，固态排渣，全钢构架，全悬吊结构。
东锅锅炉总体简图
3.1.2锅炉主要参数
3.2带内螺纹管的螺旋管圈水冷壁
炉膛水冷壁分为上、下两部分，下部水冷壁采用全焊接的螺旋上升膜式管屏，螺旋管圈水平倾角为25.7°
，螺旋水冷壁为内螺纹管，上部水冷壁采用全焊接的垂直上升膜式管屏。
螺旋管圈与上部垂直水冷壁的过渡方式，采用中间混合集箱。
3.3过热器与再热器系统
由四级组成，顶棚及包墙管、水平对流低温过热器、屏式过热器、末级过热器，无分隔屏过热器。
过热汽温调节采用两级喷水减温，减温水量为8％-BMCR。
再热器由位于尾部烟道的水平对流低温再热器及末级过热器后的高温再热器组成，再热器温通过尾部双烟道平行烟气挡板调节，并在两级再热器之间设有事故喷水减温器。
3.4燃烧器设计特点
燃烧器采用前、后墙对冲分级燃烧技术。
在炉膛前、后墙各分三层布置低Nox旋流式HT-NR3煤粉燃烧器，每层布置8支燃烧器，共设有48只。
在最上层燃烧器的上部布置一层燃尽风喷口（AAP），每层10只。
油枪布置48只点火油枪，24支启动油枪，用于启动和低负荷稳燃。
油枪总输入热量相当于30％-BMCR锅炉负荷。
东锅燃烧器布置简图
巴布科克·
日立公司（BabcockHitachik.k.）提供的墙式燃烧系统采用前后墙对冲燃烧，燃烧器采用新型的HT－NR3低NOx燃烧器，燃烧器布置简图如图4-8。
燃烧系统共布置有20只燃尽风喷口，48只HT－NR燃烧器喷口，共68个喷口。
燃烧器分3层，每层共8只，前后墙各布置24只HT－NR燃烧器；
在前后墙距最上层燃烧器喷口一定距离处布置有一层燃尽风喷口，每层10只，前后墙各布置10只。
旋流燃烧器的喷嘴使用寿命不低于50000小时。
NOx排放浓度不超过400mg/Nm3（O2=6%）。
煤粉燃烧器机理图如下图。
Babcock-HitachiK.K.的HT－NR燃烧器中，旋流燃烧器能够单独地控制火焰结构的优点被发挥得淋漓尽致，用于加速火焰内的NOx还原。
在含有固有氮化物的煤中，这个还原方法是很有效的。
因为煤中固有氮化物可快速转变成气相，使得这种化学反应过程更容易。
通过控制燃烧的进程，产生还原性媒介质与生成的NO反应化合，在火焰内完成了NO的还原。
同时火焰被维持在一个高温下，使得它能够避免发生延迟燃烧。
巴布科克-日立公司新的创新火焰稳燃环装在煤粉喷口的末端利用稳燃环实现快速点火和高火焰温度。
图4-10煤粉燃烧器机理图
3.5制粉系统
900MW和1000MW均配置六台中速磨直吹式制粉系统。
每台磨带一层燃烧器。
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