超临界锅炉的设计探讨

超临界锅炉的设计探讨

王天明1陈君2

（1.身份证：42062319810501XXXX；2.身份证：42030219800206XXXX）

摘要：本文从超临界锅炉的结构及制造工艺入手，分析超临界锅炉的主要材料，明确其发展方向机发展要求，以确保超临界锅炉制造技术不断优化，更好的推进火电厂发展。

关键词：超临界锅炉；工艺特点；制造技术；发展前景

超临界锅炉是当前火电厂中主要的锅炉型号，超临界锅炉的使用性能直接关系着火电厂的综合发展。现代科学技术发展水平下，超临界锅炉制造技术也不断完善，为全面提高我国超临界锅炉制造技术，应当结合我国国情加以全面分析，完善超临界锅炉制造技术，为火电厂的稳定发展提供可靠的技术支持。

1超临界锅炉的结构及制造工艺

超临界锅炉与传统锅炉在结构上最明显的差异就是炉外分离器，取代了原有的大型起爆形势，并通过燃烧方式、调温方式以及受热面布置形式的改变，在火电厂中发挥着重要的作用。

1.1炉型

通常情况下，大部分火电厂主要采用单烟道塔式或双烟道P型方式对锅炉进行布置，在火电厂运行过程中，炉型的选取与煤种存在密切联系，并且在一定程度上受到制造厂制造方式的影响。由于各个国家的国情和经济发展水平存在一定差异，因此在炉型选取上也各不相同。就炉型来看，单烟道塔式布置能够有效减少锅炉占地面积，在保证区域受热均匀的状态下，降低锅炉实际磨损，最大程度上避免结焦或堆灰情况出现，锅炉运行的可靠性强。锅炉停止运行燃烧时，能够自行实现疏水处理，但此种情况下的锅炉布置形式对火电厂厂房有着较高要求，需要以优质的金属构架布置锅炉，实际布置过程中资金耗费量巨大，并锅炉安装难度较大。而双烟道P式布置与单烟道塔式布置相比，其明显优势在于锅炉布置过程中对厂房要求较低，结构紧密程度高，便于安装。

1.2汽水分离器

汽水分离器在超临界锅炉运行过程中发挥着重要的作用，是实现汽水分离的主要机械元件。超临界锅炉运行过程中，在多个汽水分离器的作用下，保障汽水分离工作的高效开展。通常情况下，汽水分离工作中大多采用600MW等级的汽水分离器，其通过焊接形式对汽水分离器上下部位进行封头处理，以实现汽水分离器与蒸汽引出管、饱和水引出管之间的有序连接，从而保证超临界锅炉的安全稳定运行，切实把纵横汽水分离工作质量。汽水分离器筒身均匀且倾斜的布置一定数量的引入管，汽水分离器内部设置了与引入管相对应的汽水分离装置，从而保证汽水分离工作的顺利进行。

相关实践研究表明，汽水分离器的加工制造难度较大，尤其是引入管管座及管孔的加工，对制造人员的专业技术水平都有着严格的要求。为保证汽水分离器加工制造质量，促进汽水分离工作的顺利进行，应当汽水分离引入管的管座及管孔的加工制造过程中，选用适宜的加工刀具和设备，切实保证引入管的管座与管孔的加工质量。

1.3燃烧器喷口管屏的制造

燃烧器喷口管屏同亚临界锅炉相比，由于管子需倾斜一定角度，而且开孔区形状复杂，不像亚临界锅炉那样可以实现整体开孔，而是由一个个小的单元喷口管屏相连组成一个整体的燃烧器区域水冷壁管屏，制造过程中必须保证每个单元喷口的内部尺寸以及彼此间相对位置的公差，制造难度大大增加。

近年来随着科技的发展，国外制造厂开始摆脱完全依赖手工为主的状况，自动化程度逐步提高，如三菱公司喷口管屏的生产线：①三维立体弯管机，弯管机计算程控，机械手辅助夹持、传送，高度自动化；②扁钢备料配有激光测量装置，激光数控切割机，扁钢弯曲机，空间曲面的扁钢制造精度很高；③焊接机器人焊接管子扁钢角焊缝，热输人量均匀，变形小。整条生产线代表了世界锅炉制造行业的先进水平。

2超临界锅炉的材料

2.1超临界锅炉用新型铁素体耐热钢类型

现代社会科学技术不断发展进步，我国对钢材料的开发力度也逐渐加大，部分发达国家积极投入大量的人力、物力和财力资源，以开发超临界锅炉所需的铁素体耐热钢材料，增强材料蠕变强度，进一步提高超临界锅炉的焊接性能，以最大程度上满足火电厂超临界锅炉的运行需求。超临界锅炉用新型铁素体耐热钢材料主要有三种，分别是HCM-2S、NF616和HCM12A3。

2.2超临界锅炉用新型奥氏体耐热钢类型

随着超临界锅炉的广泛应用，其制造过程中对材料质量也提出了严格的要求。在新型铁素体耐热钢材料开发过程中，为更好的满足超临界锅炉制造需求，提高超临界锅炉运行稳定性，研究人员加大力度对奥氏体钢进行改造，以确保超临界锅炉能够适应更高的温度和压力条件。在现代科学技术发展条件下，新开发的奥氏体那热钢类型主要有三种，分别是超级304H、细晶粒TP347H和HR3C。

3超临界锅炉的发展前景

现代社会经济和科技不断进步，国家用电压力明显提升，为满足社会生产生活对电力的综合需求，超临界锅炉应当不断发展完善，在未来一段时间内将逐渐向超超临界锅炉发展。因此我国电力企业应当积极优化火电结构，在火力发电中对超临界锅炉进行合理应用，在保证火电厂安全稳定运行的基础上，推进电力生产的科学化和高效化进行。

超临界锅炉与超超临界锅炉之间，在结构上有着一定的相似性，然而两者毕竟是两个个体，两个的参数有着很大的区别，相较于超临界锅炉，超超临界锅炉的参数相对较高，通常主蒸汽压力在28MPa以上，主蒸汽、再热蒸汽温度在580℃以上。随着超超临界锅炉参数的增加，对材料也提出了更高的要求，从目前国际上金属材料发展的情况来看，本文所介绍的新材料完全能满足超超临界锅炉参数的需要。

我国已经初步具备必要的开发基础，但真正形成规模性的商业化超超临界锅炉的生产，对锅炉生产企业来说还会面临许多问题，还需要多方面的大力支持和协助。第一，国家政府部门的积极组织和宏观调控。主要包括以下内容：①由国家政府部门统一组织，对超超临界机组的设计、制造及运行技术进行有计划、有组织、有分工的技术引进；②要在加强对超超临界锅炉在节能和环保方面优越性宣传的基础上，进行宏观调控和导向，加速超超临界锅炉的开发和发展；③根据我国电力发展的要求，确定一批由政府支持的超超临界火电示范工程，使国内的技术引进和技术开发工作有的放矢。第二，金属材料与焊接材料制造业要积极配合进行新材料的开发和材料的国产化工作。通过技术引进、消化吸收，自主开发的步骤，可加快实现发展超超临界压力机组的技术跨越。第三，各锅炉生产企业要在系统引进的基础上，充分消化和吸收国外的先进技术，在短期内完成技术的转化。通过与科研院所和大专院校的联合攻关，来形成中国特色的自主知识产权技术。

结束语

超临界锅炉制造技术对制造材料及结构都有着严格的要求，为推进超临界锅炉制造技术的现代化发展，应当充分结合我国火电厂发展实际情况加以全方位分析，掌握超临界锅炉制造工艺，规范超临界锅炉制造技术，确保超临界锅炉得到更加广泛的应用。

参考文献

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[3]王振兴.600WM超临界锅炉汽温特性分析[J].科技视界，2013（11）.