36MPa/700℃/720℃超超临界机组的热效率可达到50%以上,供电煤耗可降低到250g/(kW·h),是火电机组的发展目标。由于蒸汽参数提高幅度较大,锅炉汽水系统中工质的热物理特性发生巨大变化,故而不能照搬现役机组的设计技术。本论文根据热力学和传热学理论,在研究600℃超超临界锅炉汽水系统参数和运行实际问题的基础上,研究了 700℃超超临界锅炉设计的几个新问题。主要内容包括:1)研究了水冷壁参数设计和中间点温度设计以及传热恶化计算方法。对4个变负荷工况和3个变煤质工况下的水冷壁热负荷分布以及传热特性进行了计算分析。结果表明,在额定负荷时,700℃级超超临界锅炉水冷壁出口工质温度的设计值应为450℃～460℃,选材为T92钢管,仅需布置一段水冷壁。在本文设计参数下,水冷壁管内工质在57%负荷左右处于临界压力区,仍有较高的安全裕度;但煤质变化对水冷壁出口工质比焓的变化影响增大。由于压力提高1OMPa,工质热物性的变化较大,水冷壁对热偏差更为敏感,需要精确控制水冷壁热负荷和热偏差。2)对700℃超超临界锅炉过热器和再热器系统进行了 2种方案(无烟气再循环和有烟气再循环)的设计和计算;分析了炉膛设计计算方法中的若干重要问题;根据工质热物理特性,对过热器和再热器受热面的传热特性进行了机理分析。结果表明,700℃超超临界锅炉的参数提高后,高温过热器和高温再热器的传热系数有所提高,但传热温差降低使传热量减少;采用烟气再循环调节汽温时,有较好的调节效果,但受热面的传热温差降低,需要增加过热器和再热器受热面。3)研究了低氧燃烧高效炉型的技术方案,针对大型锅炉单只燃烧器燃烧热负荷不均匀导致的炉内热偏差扩大、单个燃烧器燃烧不稳定、燃烧效率下降、局部NOx生成量较大等问题进行了理论分析。4)为便于分析煤质变化对700℃超超临界锅炉运行特性的影响,基于燃烧学理论与现代研究的新成果,研究了国内电厂燃用的176个动力煤的着火特性、稳燃特性和燃尽特性的宏观规律,建立了煤粉的着火温度和着火热计算模型。5)提出了几个新方法:垂直管屏水冷壁进口处安装的新型子午线形节流圈技术,可解决现用节流圈容易沉积氧化铁而致堵管的问题,并降低节流圈的阻力损失;超临界压力下水冷壁传热恶化的函数化计算新方法;解决全负荷变压运行过程中蒸发吸热量与过热吸热量不平衡,防止屏式过热器低负荷超温的方法;通过输粉管煤粉流量调平和二次风优化分配,实现大型煤粉锅炉低氧高效燃烧、低NOx排放以及低热偏差的新思路;用煤粉的着火温度和着火热模型分辨煤质易燃性与稳燃性的函数分析新方法。