0、引言
近20年來，我國電力工業發展迅速，火力發電機組的建設主要經歷了2個階段。
第1階段為20世紀90年代初期，該階段開始引進國外設備，進口了相當數量300 MW及600 MW以上機組。引進的國外設備來自世界工業發達國家，所配鍋爐幾乎囊括了世界有代表性的制造廠家的特有技術。其設計特點和技術的應用，促進了我國電力工業技術水平的提高，也為當時國內幾大鍋爐制造廠吸收國外先進技術提供了良好的條件，富通新能源生產銷售
生物質鍋爐，生物質鍋爐主要燃燒
木屑顆粒機、
秸稈顆粒機、
秸稈壓塊機壓制的生物質顆粒燃料。
第2階段為21世紀初期，該階段我國進行電力體制改革，電力行業得到了飛速發展，各發電公司不斷擴大裝機容量，國內幾大鍋爐制造廠與世界有代表性的制造廠家合作，建造了大批國產化600 MW以上超臨界機組。
我國的600MW以上超臨界機組鍋爐主要由三大公司制造，它們是上海鍋爐廠有限公司（以下簡稱上鍋）、東方鍋爐（集團）股份有限公司（以下簡稱東鍋）和哈爾濱鍋爐廠有限責任公司（以下簡稱哈鍋）。
三大鍋爐制造廠的技術主要是按美國或日本對應公司的許可證制造鍋爐：上鍋對應美國燃燒工程公司CE（Combustion Engineering），現被阿爾斯通能源公司( ALSTOM)合并；東鍋對應日本日立公司的拔伯葛一日立株式會社(BHK)，日本日立公司的拔伯葛一日立株式會社又對應美國巴布科克·威爾科克斯公司B＆W( Babcock&Wilcox)；哈鍋對應日本三井巴布科克能源公司(MB)。
國內各鍋爐制造廠在消化國外技術的基礎上，根據我國的國情，600 MW以上超臨界鍋爐機組采用超臨界壓力螺旋管圈式變壓運行直流鍋爐，且都為煤粉爐，低NO，燃燒技術。本文將對國內幾大鍋爐制造廠及與其合作的國外制造廠家的600 MW以上超臨界鍋爐機組主要技術和技術特點及運行特點進行介紹。
1、上鍋600 MW以上超臨界機組技術特點
上鍋600 MW以上超臨界鍋爐機組主要有以下技術特點：
(1)螺旋管圈式超臨界變壓直流本生型鍋爐，采用內置式汽水分離器啟動系統；
(2)直流燃燒器四角布置切圓燃燒方式，可擺動噴嘴用以調節再熱汽溫；
(3)帶燃盡風OFA( Over Fire Air)和出口擴錐的濃淡低NOx燃燒系統；
(4)采用氣流反切，削弱爐膛出口氣流殘余旋轉，降低水平煙道左右側煙氣流速偏差。
1.1鍋爐啟動旁路系統及主要技術特點
1.1.1鍋爐啟動旁路系統
啟動旁路系統采用內置式啟動分離器，布置2臺汽、水分離器，每個分離器分別由2根導管將水冷壁出口的工質引入，經2根導汽管將工質引至爐頂棚進口集箱。
在機組啟動或鍋爐負荷低于最低直流負荷30010 MCR時，啟動旁路在分離工況下運行，工質在分離器中進行汽、水分離后，蒸汽進入頂棚過熱器繼續加熱，水經1根疏水管引至1個儲水箱，儲水箱下方設有2根管道分別通至除氧器和大氣式擴容器，每根管道上分別設有調節閥，可根據不同狀況控制分離器水位并回收工質和熱量。
1.1.2鍋爐啟動旁路系統主要技術特點
(1)系統簡單可靠、操作方便。
(2)在機組啟、停和低負荷(<30%MCR)運行過程中的上水、大流量清洗、建立啟動流量，為控制分離器水位而將分離器中多余的水排向大氣式擴容器或除氧器，能回收分離器的疏水和熱量。
(3)在負荷>30% MCR時，啟動旁路系統解列，分離器處于干態運行，此時，分離器僅作為蒸汽流通集箱作用。
(4)不帶爐水循環泵，啟動流量靠給水泵建立。在機組啟、停和低負荷運行(< 30%MCR)運行時，在水質符合要求前，為控制分離器水位而將分離器中多余的水排向大氣式擴容器，將帶走大量的熱量，汽溫特性不好，但由于燃燒量較少，基本不存在超溫問題。在水質符合要求后，便可排向除氧器，回收熱量，提高給水溫度，汽溫特性得到改善，隨著燃燒量的增加，汽溫也不易超溫。
(5)在直流鍋爐啟動過程中，除氧器水位的控制十分重要。在機組由低負荷運行狀態到分離器切除的運行階段中，分離器水位的上升會引起分離器疏水量的增加，從而影響到除氧器水位。而除氧器水位的劇烈波動會使凝結水泵瞬時流量過大，導致凝結水泵進口濾網差壓超限，進而導致凝結水泵出口壓力降低，低壓旁路關閉。給水泵的密封水由凝結水泵提供，凝結水泵跳閘就會影響給水泵密封水的供應，凝結水壓力升高，給水泵密封調節門自動關小，使給水泵密封差壓降低。這些因素都將引起鍋爐主燃料跳閘MFT( Master Fuel Trip)動作。
1.2切圓燃燒及低NO，排放直流燃燒系統
1.2.1帶燃盡風(OFA)的切圓燃燒
切圓燃燒方式適用于各種燃燒無煙煤、煙煤、褐煤以及油、氣等各種燃料，切圓燃燒將燃料和空氣分別從爐膛四周噴人爐膛，切向爐膛中心的一個假想切圓，形成旋轉的火球，延長燃料在爐內的停留時間。側面相鄰氣流的碰撞促進了爐內的強烈混合，相鄰火焰相互幫助點燃使著火穩定，因而燃燒效率高，由于爐內整體渦流的強烈混合和穩定的燃燒，形成“爐膛本身是一個大燃燒器”的情境。此外，上鍋采用切圓燃燒還有以下3個方面的特點：
(1)具有獨特的燃燒器擺動調溫功能，燃燒器噴嘴采用上、下擺動町改變爐膛的吸熱份額，用于調節再熱汽溫。
(2)切圓燃燒具有先天的爐內降低NOx形成的性能，因為燃料和空氣噴嘴間的物理距離天然地形成分級燃燒和較低的火焰尖峰溫度。
(3)采用燃盡風(OFA)直流燃燒器風箱。即在角置式直流燃燒器噴口的最上端再布置2-3層燃盡風噴口，將10% -25%總風量的風從此處送進爐膛上部。
燃盡風OFA被首先和最廣泛地使用于切圓燃燒以控制NOx。當穩定工況時，在脫揮過程的早期，會有大量的N釋放出來，此時可能產生大量的NO。。利用燃盡風( OFA)使主風箱運行在較低的空氣量下（約80%），從而降低燃燒區段溫度，使NO，的反應率下降，此時有些氮得不到氧，復合為N2，NO。就會減少（即燃燒過程延遲），然后，再從上部燃燒器噴口送入其余約20%的空氣（即富空氣燃燒）以達到風、煤燃燒平衡。
1.2.2采用三角形擴錐的直流燃燒器
為了改善低負荷時燃燒的穩定性，一次風噴口內裝有三角形擴錐（錐角2a= 200），如圖3所示。擴錐的作用是使在噴口外的一次風氣流中心形成一個回流區，有利于提高煤粉氣流的著火性能，使鍋爐在低負荷下也能有較好的燃燒穩定性。
在此基礎上，該燃燒器一次風入口彎頭中故意不安裝氣流導向裝置，而在煤粉噴嘴管內裝置水平肋片，主要目的是有意識地利用煤粉氣流在一次風管內轉彎后煤粉的離心力的分離作用，使水平肋片上部的出口氣流中煤粉濃度較高，水平肋片下部的出口氣流中煤粉濃度較低。
同時，改進了噴嘴頭部的裝配，使噴嘴出口截面和入口截面相等，而喉口截面積約為入口截面積的95%，這樣，使噴嘴出口一次風速度降低。有利于在整個噴口的煤粉氣流容易著火和低負荷下保持燃燒穩定。
1.3降低水平煙道左，右側煙氣流速偏差
減少四角切圓燃燒鍋爐的爐膛出口水平煙道左、右兩側煙溫差、流速偏差及防止過熱器、再熱器局部超溫爆管，對600 MW以上機組的安全運行有極為重要的意義。
沿煙道寬度各管的吸熱偏差是由于爐膛出口氣流的殘余旋轉導致了水平煙道左右側煙氣流速和溫度偏差所引起。因此，降低沿煙道寬度各管之間的吸熱偏差的根本途徑在于削弱爐膛出口氣流的殘余旋轉。通過適當控制一次、二次風動壓比和使部分射流風反切，將一次風或部分二次風、燃盡風射流與主體旋轉氣流反切，可以削弱爐膛出口氣流殘余旋轉，降低水平煙道左、右側煙氣流速偏差。
2、東鍋600 MW以上超臨界機組技術特點
東鍋600 MW以上超臨界鍋爐機組主要有以下技術特點：
(1)螺旋管圈式超臨界變壓直流本生型鍋爐，采用內置式汽水分離器啟動系統；
(2)燃燒設備系統為前、后墻布置，采用對沖燃燒、帶燃盡風(OFA)的旋流式燃燒器系統；
(3)采用煤粉濃縮器、穩焰環及穩焰齒的低NO；燃燒器系統；
(4)采用擋板調節再熱汽溫。
2.1鍋爐啟動旁路系統及主要技術特點
2.1.1鍋爐啟動旁路系統介紹
啟動循環系統由啟動分離器、儲水罐、儲水罐水位控制閥（361閥）等組成。
啟動分離器數量為每臺爐2個。經水冷壁加熱以后的工質分別由6根連接管沿切向向下傾斜15。進入2個分離器，分離出的水通過分離器下方的連接管進入儲水罐，蒸汽則由分離器上方的連接管引入頂棚入口集箱。
儲水罐的水位由儲水罐水位控制閥（361閥）進行調節控制。儲水罐中的水由儲水罐下部的出口連接管引出，經過361閥，在鍋爐清洗及點火初始階段被排出系統外或循環到凝汽器中。啟動循環系統如圖4所示。
2.1.2鍋爐啟動旁路系統主要技術特點
(1)系統最簡單可靠、操作最方便。
(2)在機組啟、停和低負荷(<25% MCR)運行過程中的上水、大流量清洗、建立啟動流量，為控制儲水罐水位而將儲水罐中多余的水排向大氣式擴容器或凝汽器，僅能回收儲水罐的疏水，不能回收熱量。
(3)在負荷>25% MCR時，啟動旁路系統解列，分離器處于干態運行，此時分離器僅作為蒸汽流通集箱作用。
(4)不帶爐水循環泵，啟動流量靠給水泵建立。在機組啟、停和低負荷(<25%MCR)運行時，在水質符合要求前，為控制儲水罐水位而將儲水罐中多余的水排向大氣式擴容器，將帶走大量的熱量，汽溫特性不好，但由于燃燒量較少，基本不存在超溫問題。在水質符合要求后，便可排向凝汽器，同樣將帶走大量的熱量，汽溫特性沒有得到改善，隨著燃燒量的增加，汽溫易超溫，運行調整要加強屏式過熱器出口及高溫過熱器出口汽溫的控制，使汽溫控制在合適的范圍內。
2.2前后對沖燃燒、低NO，旋流式燃燒器系統
2.2.1帶燃盡風( OFA)的前、后對沖燃燒
燃燒設備系統為前、后墻布置，采用對沖燃燒、旋流式燃燒器系統，風粉氣流從投運的煤粉燃燒器、燃盡風噴進爐膛后，各只燃燒器在爐膛內形成一個獨立的火焰。
前、后墻各布置3層HT - NR3燃燒器，每層4臺；同時在前、后墻各布置一層燃盡風噴口，其中，每層2臺側燃盡風( SAP)噴口，4臺主燃盡風(AAP)噴口。利用燃盡風( OFA)，減少煤粉燃燒過程中NOx的生成量，補充燃燒需要的空氣量，以達到風煤燃燒平衡。燃燒器的布置簡圖如圖5所示。
燃燒器區域設有大風箱，大風箱被分隔成多層風室，每層燃燒器一個風室。大風箱對稱布置于前后墻，設計入口風速較低，風箱內風量的分配取決于燃燒器自身結構特點及其風門開度，保證燃燒器在相同狀態下自然得到相同風量，利于燃燒器的配風均勻。大風箱示意圖如圖6所示。
2.2.2帶煤粉濃縮器、穩焰環及穩焰齒的低NOx旋流燃燒器系統
旋流燃燒方式的燃燒器射流在噴入爐膛時依靠射流旋轉時產生的中心回流來穩定燃燒。其特點是單一燃燒器可以組織燃燒，其穩燃的關鍵是通過氣流的切向旋轉在燃燒器出口中心附近形成穩定的、合適的軸向回流區以卷吸高溫煙氣，有利于煤粉氣流的著火。
煤粉燃燒器采用日本拔伯葛一日立株式會社(BHK)的新型HT - NR3燃燒器。燃燒器配風示意圖如圖7所示。
在HT - NR3燃燒器中，燃燒的空氣被分為3股，它們是直流一次風、直流二次風和旋流三次風。燃盡風(OFA)風口包含2股獨立的氣流：中央部位為非旋轉的氣流，它直接穿透進入爐膛中心；外圈氣流是旋轉氣流，用于和靠近爐膛水冷壁的上升煙氣進行混合。
為了提高燃燒器的低負荷穩燃、防止結渣及降低NO，排放，采用了煤粉濃縮器、穩焰環及穩焰齒。一次風氣流的濃淡分離是靠安裝于一次風管中的煤粉濃縮器來實現的，使氣流在穩焰環附近區域形成一定煤粉濃度的煤粉氣流。
為了防止煤粉濃縮器的磨損，在煤粉濃縮器上貼有耐磨陶瓷片。
HT - NR3燃燒器主要有以下4項技術特點：
(1)在一次風管內裝有一個錐形煤粉濃縮器用于將煤粉氣流進行濃淡分離，利用濃淡燃燒技術來加強煤粉氣流的著火和燃盡。
(2)在一次風管出口裝有穩焰環及穩焰齒用于加強煤粉氣流的著火和低負荷下保持燃燒穩定。
(3)將助燃空氣分為2股（即二次風和三次風）既有利于煤粉氣流的著火和燃燒，又有利于減少煤粉燃燒過程中NO，的生成量。
(4)安裝有專門設計的喉口。喉口有合理的旋角；喉口前緣由爐膛水冷壁管環繞；喉口表面鑲襯光潔且導熱性能良好的陶瓷材料，不僅耐高溫、耐磨，而且降低喉口表面溫度，有利于防止喉口部位結渣。
3、哈鍋600 MW以上超臨界機組技術特點
哈鍋600 MW以上超臨界鍋爐機組主要有以下技術特點：
(1)螺旋管圈式超臨界變壓直流本生型鍋爐，采用帶爐水循環泵的內置式汽水分離器啟動系統；
(2)燃燒設備系統為前、后墻布置，采用對沖燃燒、帶燃盡風(OFA)的旋流式燃燒器系統；
(3)采用煤粉濃縮器、穩焰環及穩焰齒的低NOx燃燒器系統；
(4)采用擋板調節再熱汽溫。
3.1鍋爐啟動旁路系統及主要技術特點
3.1.1鍋爐啟動旁路系統
采用內置式汽、水分離器啟動系統，啟動系統包括啟動分離器、爐循環泵及其他汽側和水側連接管、閥門等。
通往鍋爐疏水擴容器的溢流支管及其2臺高水位調節閥和閉鎖閥用于初次啟動和較長期停爐后啟動前用凝結水清洗給水系統和省煤器、水冷壁系統。當流量大或清洗后的水質不合格不能進行再循環時，必須通過此溢流管送往擴容器。另外，當機組啟動初期，水冷壁出現汽、水膨脹現象，導致分離器貯水箱中水位急劇上升，也必須打開高水位和高高水位調節閥，將工質送往擴容器系統。它的容量可滿足鍋爐各種狀態下的啟動溢流要求。啟動循環系統如圖8所示。
3.1.2鍋爐啟動旁路系統主要技術特點
(1)系統可靠、相對較復雜，運行操作相對要求更高。
(2)在機組啟、停和低負荷(<35% MCR)運行過程中的上水、大流量清洗及建立啟動流量，只要水質合格，啟動系統可完全回收工質及其所含的熱量。
(3)在負荷>35% MCR時，啟動旁路系統解列，分離器處于干態運行，此時分離器僅作為蒸汽流通集箱作用。鍋爐轉入直流運行時，啟動系統處于熱備用狀態，一旦鍋爐渡過啟動期間的汽水膨脹期，即通過循環泵水位控制閥進行爐水再循環。在最低直流負荷以下運行，貯水箱出現水位時，將根據水位的高低自動打開相應的水位調節閥，進行爐水再循環。
(4)帶爐水循環泵，啟動流量靠爐水循環和給水泵共同建立。在機組啟、停和低負荷(<35%MCR)運行時，在水質符合要求后，啟動系統可完全回收工質及其所含的熱量。提高給水溫度，汽溫特性好，隨著燃燒量的增加，汽溫也不易超溫。
(5)啟動分離器系統也能起到在水冷壁出口集箱與過熱器之間的溫度補償作用，均勻分配進入過熱器的蒸汽流量。
3.2前后對沖燃燒、低NO，旋流式燃燒器系統
3.2.1帶燃盡風( OFA)的前后對沖燃燒
燃燒器布置方式采用前、后墻布置，對沖燃燒。前、后墻上各布置4層燃燒器，每層各有4臺LNASB燃燒器，共32臺LNASB燃燒器。在最上層煤粉燃燒器上方，前、后墻各布置1層燃盡風口，每層布置7臺，共14臺燃盡風口。風箱分為前、后墻風箱，根據燃燒器前、后墻布置的層數，前、后墻風箱又各分為4個小的分風箱，即每層燃燒器1個小風箱，每層小風箱從爐膛兩側進風。
3.2.2帶煤粉濃縮器、穩焰環及穩焰齒的低NO，旋流燃燒器系統
LNASB燃燒器的結構如圖9所示，主要由一次風道、二次風道、三次風道、旋流控制機構、中心風孔、喉口等組成。一次風噴口采用防止燒壞和磨損的耐磨不銹鋼制造。喉口表面鑲襯光潔且導熱性能良好的碳化硅磚，不僅耐高溫、耐磨，而且與普通耐火材料相比能夠大大降低喉口表面的溫度，有助于防止喉口部位結渣。
為實現降低NO；生成量的同時，防止爐膛結渣，保證低負荷穩定燃燒、充分燃盡。LNASB燃燒器設計準則有以下5項：
(1)增大揮發分從燃料中釋放出來的速率，以獲得最大的揮發物生成量。
(2)在燃燒的初始階段除了提供適量的氧以供穩定燃燒所需要以外，盡量維持一個較低氧量水平的區域，以最大限度地減少NO，生成。
(3)控制和優化燃料富集區域的溫度和燃料在此區域的駐留時間，以最大限度地減少NO，生成。
(4)增加煤焦粒子在燃料富集區域的駐留時間，以減少煤焦粒子中氮氧化物釋出形成NO，的可能。
(5)及時補充燃盡所需要的其余的風量，以確保充分燃盡。
4、國內三大鍋爐制造公司的技術特點比較
國內三大鍋爐制造公司的600 MW以上鍋爐機組的性能比較見表1。
5、結束語
以上分析了國內主要燃煤電站鍋爐現狀及未來發展狀況，作者對以下4個問題也深有感觸，愿提出來與同行共同探討。
(1)完善電網調度運行模式，充分發揮600 MW超臨界機組高參數、高效率優勢。三大鍋爐制造廠均采用螺旋管圈式變壓運行直流爐，適應了目前電網調峰要求，但長期低負荷運行不能發揮600 MW超臨界機組高參數、高效率優勢，有關部門應根據國家節能減排政策，完善電網調度運行模式，優先讓600 MW超臨界機組帶基負荷運行，充分發揮600MW超臨界機組高參數、高效率、高清潔性的優勢。
(2)根據實際用煤情況提供設計煤種資料。電站鍋爐必須按一定的煤質特性來設計制造，否則，就難以滿足其出力和安全經濟運行的要求，燒百家煤的通用化鍋爐實際是沒有的。保證按設計煤種運行是保持良好運行性能的關鍵因素。因此，除應強調電站用煤要實現按設計煤種供應外，在電站建設的前期工作中，正確的選定設計煤種，從而使機組能在設計條件下正常運行。
(3)根據燃料性質選擇燃燒方式。我國大型電站鍋爐目前絕大部分還是煤粉爐，根據燃料的性質選擇正確的燃燒方式，才能保證鍋爐的安全和經濟運行。目前，由于燃料市場的緊張，有的設計燃用煙煤的鍋爐，卻全部成摻燒無煙煤，嚴重威脅鍋爐的安全運行，經濟性下降。
(4)加強發展完善我國自己的鍋爐技術。各種國外先進技術和設備的引進，為我國電力工業技術水平的提高起到了顯著的作用。同時，國內研究、設計、制造、使用各單位如何通力合作，開發、支持、發展、完善我國自己的鍋爐技術，是國家有關部門、單位應著重考慮、協調發展的重要課題。如600 MW以上超臨界鍋爐啟動系統的完善，使之既安全經濟又操作方便；燃燒器及燃燒系統的設計等。
相關生物質鍋爐顆粒機產品：
1、
生物質壁爐
2、
秸稈顆粒機
3、
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