本课题以燃煤发电机组节能降耗为背景,结合我国目前300MW亚临界燃煤发电机组设备落后、能耗高、污染排放严重的现状,提出了将亚临界锅炉机组升级改造为超临界机组的新思路,并进行了亚临界与超临界机组的主要技术特点分析、锅炉机组的改造方案、改造前后锅炉机组的热力特性变化和改造经济性的研究工作。首先,研究分析了亚临界和超临界锅炉机组的主要技术特点,从结构、运行、控制等方面分析了两者的不同之处,然后重点研究了超临界直流炉的技术特点。亚临界汽包炉与超临界直流炉在结构上的主要区别是锅炉蒸发受热面的不同,超临界锅炉水冷壁一般采用螺旋管圈水冷壁。在运行特点上的主要区别在于超临界锅炉一般是变压运行,对负荷的反馈更加灵敏,启动系统一般采用大气扩容内置式启动分离器系统,控制系统也较亚临界的更加复杂。其次,根据亚临界汽包炉与超临界直流炉的技术特点进行了亚临界汽包炉超临界改造的方案研究,并运用热力计算的方法对改造前后锅炉的热力特性进行了对比研究。参考超临界锅炉的受热面结构制定亚临界锅炉改造方案,包括蒸发受热面、过热器、再热器、省煤器和空气预热器的改造,依据相关的设计标准重新设计各受热面的结构尺寸,使用热力计算反复迭代计算得到最合适的受热面积。依据超临界锅炉各辅助系统的特点对燃烧系统、给水系统、启动系统、控制系统做了相应的调整与改造。改造方案确定后,通过热力计算研究锅炉在不同负荷条件下的热力特性并与改造前锅炉的热力特性做对比研究,分析锅炉改造后炉内的温度环境的变化情况,从而分析锅炉在改造后能否稳定运行。最后,进行了300MW亚临界锅炉超临界改造的经济性研究工作。从改造所需设备的生产、运输、安装等方面综合计算了改造的总投资,计算改造的投资回报期,分析了改造的经济效益与社会效益;对比研究了将亚临界机组改造为超临界机组、原址新建350MW超临界机组和维持现状的经济性。最后的研究结果表明:300MW亚临界锅炉机组的超临界改造理论可行,改造能够降低锅炉机组的标准发电煤耗20g/(kw·h),且改造后锅炉的热力特性变化不大,有利于安全运行;改造能够延长机组寿命,在不考虑原机组设计寿命的前提下,改造的经济性优于维持现状,但是与原址新建350MW超临界机组相比,经济性不如后者。本文的研究为我国300MW亚临界机组的改造指明了方向。