超临界锅炉技术特点及前景展望

高德忠

摘要：超临界锅炉的材料以及结构有其自身的制造特点，要想能够使得超临界锅炉的制造技术能够实现进一步的发展，就需要在有效掌握超临界锅炉制造工艺特点的基础上，采取有效的方式来对超超临界锅炉制造技术进行改进，选取合理的制造技术应用到超超临界锅炉的研制当中，从而使得超超临界锅炉的未来应用范围更加的宽广。

  关键词：超临界锅炉；制造技术；发展

目前在我国经济快速发展以及我国社会的用电负荷不断增加的形势下，给我国电力能源结构中占最大比例的火电厂来说带来了较大的压力。而火电厂中主要的设备就是锅炉，锅炉的使用性能和安全也直接关系着火电厂的可靠和安全运行。而且目前为了满足人们日益增长的电能需求，火电厂在不断扩大规模的同时也增加了机组的装机容量和机组参数，其中表现为锅炉的参数在向超临界以及超超临界等方向发展。针对目前比较常用的超临界锅炉型号来说，在火电厂发展的同时，其制造技术也在随之发展和完善，不仅实现了超临界锅炉制造的国产化，而且也在不断吸取国内外先进经验的基础上，确保超临界锅炉制造技术符合我国国情并缩小与国际先进水平之间的差距，促进我国火电厂的健康快速发展。

一、超临界锅炉的结构和制造工艺特点

    超临界锅炉中的主要组成部分就是炉外分离器，通过此结构来对亚临界锅炉中的大型汽包进行代替。国外诸多国家在对超临界锅炉的结构进行改革，重点从燃烧方式、炉型、调温方式以及受热面布置形式等方面来发展具有本国特点的超临界锅炉。

1、炉型

   在对超临界锅炉的炉型进行确定时主要就是根据煤种来进行选择的，而多数通常采用单烟道塔式来进行锅炉布置，或者是通过双烟道P型的布置方式。此外，不同国家还会按照自己的国情和发展状况来对适宜的炉型进行选择，因此不同国家之间的炉型会存在较大的差别。其中按照塔式的方式来进行锅炉布置的炉型不仅具有较小的锅炉占地面积，而且可以确保区域内受热量的均匀，降低了锅炉的磨损以及堆灰和结焦的概率。此外，还便于在锅炉停止时对其进行疏水处理。但是此种布置方式炉型的锅炉对厂房的要求比较高，需要投入大量的资金来进行金属构架和厂房的建设，而且还具有较大的锅炉安装难度。后一种炉型的锅炉则对厂房的建设要求较低，而且结构也更加紧密。

2、汽水分离器

     超临界锅炉主要是通过汽水分离器这一机械元件来进行汽水分离工作的开展的，而且通常会采用多个汽水分离器来确保汽水分离工作质量，以及保证此工作的顺利开展。以比较常用的600MW等级的汽水分离器为例，其分离器的直径为550mm，长度为2500mm，而且此分离器的上下封斗采用的是焊接的方式来将其与蒸汽引出管以及饱和水引出管进行连接。此外，其筒身上还均匀布置了4根引入管，布置方式为倾斜的方式，并且还进行了汽水分离装置的设置。

   在对汽水分离器进行制造加工时，其筒身上的引入管管座以及管控的加工具有较大的设置难度，这就需要对刀具和设备进行合理选择来实现对管座和管控加工质量的控制。比如可以采用数控镗铣床或者是在专门的加工中心进行管控和管座的加工。

3、超临界锅炉的材料及制造技术要点

      在国内外针对超临界锅炉的材料进行长时间研究过程中，重点对SA213T91钢进行研发和应用，而且还开发了具有较好综合性能的超临界和超超临界锅炉加工制造所使用的铁素体耐热钢钢管的新材料等。目前所开发的比较先进的上述锅炉材料主要就是HCM-2S、NF616、HCM12A等新型材料，而且对这三种新型锅炉材料研发和应用的主要目的就是实现材料蠕变强度的提高以及焊接性能的改善。另外一种新型的锅炉材料就是超临界锅炉所应用的奥氏体耐热钢，此种材料主要是在温度和压力等参数指标上对TP30gH、TP347H、IOH这三种钢进行改进，将其改进为304H、细晶粒TP347H、HR3C等三种新型不锈钢类型。

 二、  超临界锅炉检修的工期控制

      为增加机组发电利用小时、抢发电量、创造效益，检修工期一般都尽可能的压缩。这就形成了检修质量高度精细化与检修时间紧张之间的矛盾。检修的策划就变得更加必要与重要，进度控制图一旦形成并确认就不允许在某一环节延误或更改。

     在锅炉的检修工期控制中，确认检修项目、完成检修队伍招标、进行修前热力试验、编制并审批施工网络图、作业指导书等准备工作需要在检修前一个月保质保量的完成；修前一个月，开始进行检修现场的布置，并对具备条件的设备开展脚手架搭设等前期工作；开工十五天内完成全部设备的解体工作并报出第一批备品备件；开工后进度网络图应按刚性原则落实，既定目标分解至小时，务期必完。

     检修工期控制注意以下事项：一是虽然作为主体设备承担主线工期，但须将电气、热控专业作为整体统一协调、互相配合，避免发生重复作业，浪费宝贵工期；二是外委队伍检修人员技术水平的不确定性使工期控制更加困难，除前期必要的资质审查、业绩审查与深入了解外，必要时组织技术力量对外委队伍进行技术指导与监督，加快进度；三是要充分考虑备品备件的采购周期，特别是一些进口阀门、泵、风机等设备，修前要充分论证，周期长的设备需提前采购，避免某些主设备在解体后长时间等待备件最终影响整体检修进度；四是工器具的提前制作、准备与实验，普通的如电焊机、热处理机、电动扳手等，专用的如预热器提升装置、风机叶轮返厂装置等。

3. 超临界锅炉的发展前景

目前我国已经基本形成了超临界锅炉以及更高参数超超临界锅炉开发所需要的基础条件，但是还没有形成规模性的商业化生产模式，这也导致目前的锅炉生产企业发展中遇到较多的问题，需要从各个方面来获取相应的支持和协助。首先就需要从国家政府层面上要进行积极组织和宏观调控。其主要内容不仅包括通过国家政府部门的统一组织来有计划和有组织地开展超超临界锅炉的设计、制造和运行技术的引进和发展。还要从宏观调控和导向上做好超超临界锅炉的设计、制造和应用中的节能与环保方面的要求，满足火电厂发展的环保要求。此外，还要通过由政府支持的超超临界火电示范工程的确定，来对国内外的先进技术进行引用，满足我国电力发展的需求。其次就是要做好新材料的开发和材料的国产化工作，这就需要金属材料和焊接材料制造业进行积极配合，而且为了对发展超超临界机组的技术进行实现以及加快跨越，还要加强开展技术引进和吸收，以及自主开发的步骤。最后就是锅炉生产企业要对先进的系统进行不断引入，而且还要对先进的技术进行消化和吸收，尽量缩短技术转化所需要的时间。还要在对国内的科研院所和高校进行合作下开展联合攻关，逐渐形成具有我国特色的自主知识产权的相关技术。

 结束语

  超临界锅炉的检修是一项具体而微的工作，重点在于前期策划与组织而绝不仅仅是检修项目与检修工作，除上述要点控制以外，为确保锅炉的安全稳定、经济环保性能还需要结合《防止电力生产的二十五项重点要求》、锅炉技术监控报告、超低排放环保节能改造等要求，同时认真落实锅炉修后的冷、热态验收与热力试验评价，从而进一步总结经验、深入了解锅炉特性，为做好下一次的检修工作积累经验。

参考文献：

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