三菱重工超超临界机组技术中文课件

1、三菱重工超超临界机组技术2005年7月三菱重工1三菱重工超超临界机组技术2005年7月三菱重工1. 日本国内超超临界机组的发展过程与特征 Chugoku EPCO MISUMI POWER STATION COMMERCIAL OPERATION: 2019 CAPACITY : 1000MW STEAM CONDITION : 25.0MPa x 600/600 CBoiler&SCRSteam Turbine &GeneratorESPFGDStackCoalSilo21. 日本国内超超临界机组的发展过程与特征 Chugoku1-1蒸汽参数发展趋势20030050040060020.030

2、.0TemperaturePressureTemperature ()Pressure (MPa(g)1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 53856660059316.5MPa(g)24.1MPa(g)24.5MPa(g)31.0MPa(g)10.061024.9MPa(g)31-1蒸汽参数发展趋势20030050040060020.1-2 高蒸汽条件化的优势Sub-Critical 538/53816.6Mpa USC600/60025MpaMHI IGCCAir blowndry feedG type G/T41-2 高蒸汽条

3、件化的优势Sub-Critical USC2 三菱重工超超临界锅炉技术广野5号锅炉 USC 600MW（600/600）52 三菱重工超超临界锅炉技术广野5号锅炉 USC 600MW2-1日本国内锅炉市场占有率 到2005年5月止三菱重工MW basis62-1日本国内锅炉市场占有率 2-2 MHI超临界锅炉供货记录 到2005年5月止机组容量MW超临界锅炉定压运行变压运行总计350499729500699211839700999112131000347总计323668USC ：8units72-2 MHI超临界锅炉供货记录 2-3 MHI超临界和超超临界燃煤锅炉业绩示例（垂直水冷壁）Soma

4、 Joint EPCO.Shinchi P/S U#21,000MW 24.1MPa538/566 (2019)Tohoku EPCO.Haramachi P/S U#11,000MW 24.5MPa566/593 (2019)Tokyo EPCO.Hirono P/S U#5600MW 24.5MPa600/600 (2019)Kobe Steel IPP Kobe P/S U#1700MW 24.1MPa538/566 (2019)Kyushu EPCO.Matsuura P/S U#1700MW 24.1MPa538/566 (1989)Chugoku EPCO.Misumi P/S U

5、#11,000MW 24.5MPa600/600 (2019)Kansai EPCO.Maizuru P/S U#1900MW 24.5MPa595/595 (2019)Chubu EPCO.Hekinan P/S U#1700MW 24.1MPa538/566 (1991)三隅电站松浦电站神户制钢电站舞鹤电站碧南电站新地电站原町电站广野电站82-3 MHI超临界和超超临界燃煤锅炉业绩示例（垂直水冷壁）2-4三隅电站#1锅炉特点蒸汽参数 25.4MPa.g 604/602PM燃烧器和 MACTMRS磨煤机内螺纹管垂直水冷壁蜂巢型垂直式催化脱硝装置抗高温热强钢92-4三隅电站#1锅炉特点蒸汽参数

6、 PM燃烧器和 MAC2-5垂直管圈水冷壁 与螺旋管圈水冷壁的比较垂直水冷壁（内螺纹管）螺旋管水冷壁（光管）102-5垂直管圈水冷壁 与螺旋管圈水冷壁的比较垂直水冷壁螺旋管垂直管圈水冷壁与螺旋管圈水冷壁相比的优点对高可靠性所作的贡献(1) 结构简单 易于制造和安装 安装周期较短 热应力较小(2) 水冷壁阻力较低 优良的流动稳定性，导致较小的温度偏差 降低了厂用电(3) 结渣较少 易于用吹灰器清除结渣 不会产生局部堆渣11垂直管圈水冷壁与螺旋管圈水冷壁相比的优点对高可靠性所作的2-6 超临界滑压运行锅炉炉膛的发展过程首台螺旋管圈水冷壁锅炉MHI供货业绩（日本600MW锅炉）垂直型水冷壁（SV）1

7、1台（首台为1989年）螺旋管水冷壁10台（首台为1981年）特 点1、结构简单2、对负荷变化、启动与停炉的高耐久性（热应力较小）3、易于制造与安装4、易于维修现代先进大容量锅炉标准型式垂直管圈水冷壁首台垂直管圈水冷壁锅炉Spiral122-6 超临界滑压运行锅炉炉膛的发展过程首台螺旋管圈水冷壁锅Smooth TubeRifled TubeFilm BoilingMass Velocity 1500 kg/m2sMass Velocity 3100 kg/m2sNucleate BoilingNucleate BoilingDNB2-7 与光管相比，内螺纹管优良的传热特性核态沸腾偏离核态沸腾核

8、态沸腾 质量流速3100 kg/m2s光管 质量流速1500 kg/m2s内螺纹管膜态沸腾13Smooth TubeRifled TubeFilm Boi2-8 高热强钢使用范围实例蒸汽温度 过热器、再热器538566600625650700主汽管道过热器管热再热管道再热器管：纯铁体：奥氏体 142-8 高热强钢使用范围实例蒸汽温度 过热器、再热器5382-9 低NOx PM 燃烧器辅助风高浓度煤粉火焰(浓相)低浓度煤粉火焰(淡相)一次风/粉比一次风/粉比常规火焰低NOx(PM)火焰煤粉分离器152-9 低NOx PM 燃烧器辅助风一次风/粉比一次风/粉比燃尽区还原脱NOx区主燃烧器燃烧区附加

9、风主燃烧区燃烧用空气烟气2-10 炉内脱硝系统（MACT）MHI先进的燃烧技术16燃尽区还原脱主燃烧器燃烧区附加风主燃烧区燃烧用空气烟气2-1飞灰中的未燃尽碳NOx（ppm at 6%O2）2-11 MHI MRS 磨煤机较少的粗煤粉颗粒能降低NOx生成量和未燃尽碳损失粗颗粒煤粉再循环：外循环磨辊热风磨盘煤粉原煤分离器传动装置回转式分离器液压加载装置Rotating TypeSeparator17飞灰中的未燃尽碳NOx（ppm at 6%O2）2-11 M2-12 Mitsubishi SCR CatalystFor Natural GasFor CoalFor OilSCR系统特点流程特点如

10、下：1、结构简单，运行方便2、无运动部件，可靠性高3、由于NOx分解成无害的N2和H2O，故不需处理化学反应的副产品182-12 Mitsubishi SCR CatalystFo2-13 化学反应过程原理 4NO + 4NH3 + O2 4N2 + 6H2O NO + NO2 + 2NH3 2N2 + 3H2O烟气脱硝后干净烟气NH3喷嘴SCR触媒SCR Catalyst NOx NOx NOx NH3 NOx NH3 NOx NH3 NOx NH3 H2O N2 H2O N2 H2O N2 H2ONH3 Injection NozzleFlue GasCleaned Gas192-13 化

11、学反应过程原理 4NO + 4NH3 + O2-14 日本SCR脱硝系统市场份额MHI91 units50%Total182 unitsABCD202-14 日本SCR脱硝系统市场份额MHITotal1822-15 与哈尔滨锅炉厂就超超临界锅炉方面的技术合作USC Coal Fired Boilers for ChinaUSC技术转让协议签字仪式 212-15 与哈尔滨锅炉厂就超超临界锅炉方面的技术合作USCMITSUBISHI TWO-CASING USC 600MW CLASS STEAM TURBINEWITH 48 INCH STEEL LAST BLADE3 三菱公司两缸两排気600

12、MW超超临界机组22MITSUBISHI TWO-CASING USC 6003-1三菱大型火电机组市场占有率 ALSTOMPOWER12.3%MHI 22.1%SIEMENSPOWER 16.4%TOSHIBA18.0%GE7.9%OTHERS14.3%Total :69,866 MWHITACHI9.0%1991 to 2019超过600MW火电机组(from McCoy report)近10年大型火电机组市场占有率第一233-1三菱大型火电机组市场占有率 ALSTOMPOWERM3-2 600MW汽轮机的设计发展历程 4 Casings3 Casings2 Casings19702000

13、198019902019鹿島 #2鹿島 #4御坊 #1赤穂 #1南港 #1姫路 II #5海南 #3多奈川 II #1Double Reheat UnitsSuralaya #57UP-A,BCP-1 #16广野 #5Tandem Compound ArrangementHP-IP Combined FrameHP-IP Combined FrameSingle LP Casing営口#1,2闞山#1,224243-2 600MW汽轮机的设计发展历程 4 Casings33-3 3000rpm48英寸ISB600MW两缸两排汽超超临界机组TOKYO ELEC.广野 #5 Steam Condi

14、tion: 24.5MPa600/600C12Cr HIP Rotor600C class advancedHP-IP combined frame3000rpm 48inch Steel ISBAdvanceflow guide2 pad journal bearingAdvanced direct support LP frameISB: Integral Shroud BladeUSC: Ultra Super Critical25253-3 3000rpm48英寸ISB600MW两缸两排汽超超3-4 两缸汽轮机设计的優勢 Lower construction cost of power

15、 plant Smaller turbine deck and turbine building Easier operation & maintenance Smaller number of casingsTC2F-48TC4F-35.47.5 m ShorterGeneratorGenerator26263-4 两缸汽轮机设计的優勢 Lower construct3-5 三菱公司高温汽轮机发展碧南 #3 700MW24.1MPa/538C/593C若松 Step I50MW593C/593C七尾大田 #1 500MW24.1MPa/566C/593C三隅 #1 1000MW24.5MPa

16、/600C/600C橘湾 #21050MW25MPa/600C/610C松浦 #2 1000MW24.1MPa/593/593若松 Step II 50MW649C/593C55056057058059060061062063064065019851990201920002019年蒸気温度 (C) 广野 #5 600MW24.5MPa/600C/600C273-5 三菱公司高温汽轮机发展碧南 #3 若松 Step I3-6 低圧末级叶片的適用範囲World Largest Steel Blade3000 rpm 48 inch3600 rpm 40 inch3600 rpm 45 inchTitanium Blade28283-6 低圧末级叶片的適用範囲World Largest S0100200300#1#2#3#4#5#6Bearing No.050100150#1#2#3#4#5#6Bearing No.Brg Metal Temp. (C)ANNat 100% LoadHIP TurbineLP TurbineTurbine Entire ViewVib