220t／h级别高温高压CFB锅炉过热器布置方式探讨.pdf

2 0 1 3 年 1 O 月 总第1 3 5 期 设 计 试验 机械管理开发 2 2 0 t ／ h 级别高温高 0 c t obe r，201 3 T ot a l of1 35 压C F B 锅炉 过热器 布置 方式探讨 郭学茂 太原锅炉集团有限公司技术中心，山西 太原 0 3 0 0 2 1 【 摘要】 经典2 2 0 t ／ h ] 高温高压锅炉过热器布置形式为中级过热器作为屏过布置在炉膛内，高过与低过布 置在尾部；文章通过借签超高压锅炉过热器布置形式，并通过详细的热力性能分析计算，提 出了一种能有效节约锅 炉成本的过热 器布置方案。 【 关键词】过热器布置；屏过；耗钢量 【 中图分类号】T K 2 2 9 ． 6 [ 文献标识码】 A 【 文章编号】1 0 0 3 7 7 3 2 O 1 3 O 5 0 0 4 1 - 0 2 引言 2 2 0 t ] h 级 J] C F B 锅炉 以高温高压参数为主 ，在热 电行 业、化工行业该级别产品得到非常广泛的应用 ，技术相对成 熟，各生产厂家受热面布置结构类似 ，过热器布置流程相 同。本文将通过对过热器流程布置的重新分析计算 ，证明一 种过热器布置方式，在保证性能的前提下，可以大大降低锅 炉耗钢量，减少锅炉成本。 1 过热器布置 结构 1 ． 1 2 2 0 t ， } l 级别常规过热器布置结构 流程 锅筒一包墙过热器一下部对流过热器一级喷水 减温器一屏式过热器 作为中温过热器 一二级喷水减温器一 上部对流过热器。 材质应用 一般低过出口 温度设计在4 0 0 - 4 2 0 ℃， 经一级 减温后进入屏过，屏过出口温度设计在≤4 l8 0 ℃。所以根据材 质的壁温使用范围 ，以低过最上级管排为分界 ，低过上级管 排以后 包括低过上级管排 采用1 2 C r l Mo V G ／ G B 5 3 1 0 的材 质，低过上级管排以前采用2 0 G／ GB 5 3 1 0 的材质。末级过热器 最后一段采用T 9 1 材质。 这种经典布置结构已为人们所认可，并在绝大部分高温 高压锅炉产品上得到了应用，是目前高温高压产品应用最为 广泛的布置结构。 1 ． 2 4 4 0 咖级别超高压带再热产品过热器布置结构 流程锅筒一包墙过热器一一级屏过一一级喷水减温器 【 收稿 日期】2 0 1 3 - 0 7 - 1 0 【 作者简介】郭学茂 1 9 7 4 -，男，硕士，工程师，从事锅炉 设计开发工作，现就职于太原锅炉集团有限公司技术中心。 一二级屏过一二级喷水减温器一末级对流过热器。 材质应用 因屏过布置在炉膛内，所以以一级屏过为分 界 ， 一 级 屏 过 以 后包 括 一 级 屏 过 采 用 l 2 c r l Mo vG， G B 5 3 1 O 的管子 ，一级屏过以前 包墙 采用 2 0 GI G B 5 3 1 0 的管子。 该结构将包墙分为前后烟道 ，前烟道布置再热器 ， 后烟 道布置高温过热器及高温省煤器。作为该级别过热器的典型 结构布置 ， 在大部分超高压带再热机组上得到广泛应用。 1 ． 3 关于布置方式的探讨 理论上，采用全逆流的方式可以获得最高的温压，即将 介质温度越高的受热面放置在烟气温度最高炉膛内可以获得 最高温压 ，以节省受热面。这样将末级过热器放置在炉膛内 是最好的方式 ，但对材质及制造工艺也非常苛刻的要求，材 质须采用T 9 1 ，整体制造与焊接的工艺复杂，使材料与制造 成本均远高于普遍应用的1 2 C r l Mo V G j “ 质。 借鉴超高压再热产品过热器布置方式 ， 在2 2 0 t ／ h 高 温高压产品上将低温过热器以屏式过热器的方式布置在炉膛 内，材质采用l 2 c r l M0 V G ／ G B 5 3 l 0 ，则有成熟的运行经验 ， 实践证明是很安全的。 一 般2 2 0 t ] h 炉膛 内布置中温屏及水冷屏，低温过热 器以一级屏的方式布置在炉膛内后 ，将代替水冷屏的位置。 根据吸热比例分析 ， 必然导致尾部省煤器受热面增加。以下 将通过理论计算，从受热面布置及钢材耗量等几个方面的对 比说明这两种布置方式的优劣。 2 数据比较 以下以一台我公司为设计的2 2 0 t ／ h 级别锅炉 ，在参数及 煤种均不变的前提下，对两种方案进行分析 以下原方案称 一 41 第5 期 总第1 3 5 期 机械管理开发 M EC HA N I CAL M AN A GEM EN T AN D D EVELo PM EN T 为方案 I，将低温过热器放置在炉膛 内的方案称为方案 Ⅱ。 2 ． 1 锅炉基本参数 额定蒸发量 2 2 0 V h 额定蒸汽温度 5 4 0℃ 额定蒸汽压力 表压 9 ． 8 1 M 给水温度 1 5 0℃ 锅炉排烟温度 1 4 0 oC 排污率 ≤l ％ 空气预热器进风温度 2 0 ℃ 2 ． 2 设计煤质 煤的平均成份及热值如下表 序 鼍 名 称 符 粤 蔻 熏 1 曩 C． ， 3 5 ． 1 7 2 量 H ． ． 2 ．4 2 3 曩 O 7 ．5 7 4 氯 N． O ． 6 3 5 麓 S ， 0 4 9 6 灰 A 。 ， 4 1 ．8 2 7 水 W。 1 1 ．8 9 8 可螺 基攥生 分 V 3 9 ．6 4 9 低位生 热i l k J ／ k g O_ 1 3 3 9 2 2 ．3 分别对两种方案进行热力计算，因其他条件相同，变化 部分主要是受热面积 表3 受热面积对比表 2 0 1 3 年1 O 月 4 7 w ／ m 2 C， 在方案 Ⅱ 中由传热系数较高 1 6 2 w ／ m 2 ℃ 的 级屏代替，省煤器面积有所增多。 2 ． 4两种方案重量及材质对比 以下比较只针对两种方案不 同部分 ，其它部分如锅筒 、钢结构等因变化不大按同等重 量 表4 重量及材质对比表 部件名 称 方 寮 I 方案 差位 鲁 注 主要 变化材 质 水冷 襄统 2 2 4 4 2 0 ．3 21 4 2 5 8 ． 7 1 01 6 1 ． 6 2 0 G／ GB 5 3 1 0 过热■ 部分 2 1 77 3 8 1 4 0 3 3 7 ． O 1 7 7 4 0 0 ． 9 9 2 0 G， GB 5 3 1 0 ／ 1 2 C r l Mo V 省 燃■讳 分 1 1 1 5 ． 3 6 1 4 2 1 2 8 ． 0 6 - 3 1 O 1 2 ．7 2 0 G， GB 5 3 1 O 序 粤 比较 内謇 方 察 I 方案 H 比较螭集 1 水冷 ■ 8 6 6 8 6 6 2 水 冷鼻 2 3 2 5 8 ． 1 3 一级 屏过 ， 1 8 7 4 二援鼻 过 1 9 5 1 9 5 5 包墙过 热■ 3 8 6 ． 8 2 1 2 6 赢量 过热■ 1 O 2 O 1 O 2 O 7 低量 过热■ 1 7 5 2 ， 8 上攮 省 ■ I 7 8 O 9 省 熊■ 27 O 9 ． 6 29 0 2 1 O 空予■ 62 4 ． 8 62 1 4 ． 6 可以看出， 方案Ⅱ 相比方案 I ，变化主要在过热器于省煤 器受热面 ， 方案 I 中低温过热器布置在尾部 ， 传热系数较低 根据重量核算结果，水冷系统耗钢量减少，过热器部分 耗钢量减少巨大，省煤器耗钢量增加，总体结果在保证锅炉 性能的前提下 ，耗钢量约减少5 6 吨。 3 结论 】 采用方案 Ⅱ 后，锅炉总耗钢量可以节省约5 5 ～ 6 0 h ，而 且节省的钢材以过热器部分为主，按材料加制造成本每吨约 2 万， 吨计算 ， 每台2 2 0 t ／ h ．t 1] 高温高压产品锅炉总成本可降低 约1 0 0 1 2 0 万元 。 2 采用方案 Ⅱ，由于整体流程完成借签成熟的过热器 布置形式，不存在技术风险。 3 方案 I 中尾部受热面高温过热器布置l 组，低温过热 器布置3 组 ，省煤器布置3 组 ；方案 Ⅱ高温过热器布置l 组 ， 没有低温过热器 ，省煤器布置4 组。大大节省了尾部空问 ， 在设计2 4 0 ～ 3 0 0 t ／ h 时可考虑锅炉整体高度不变。 【 参考文献】 【 1 】 周一工． 循环流化床锅炉高温过热器的优化设计Ⅱ 】 ． 电力设计， 2 0 0 4 6 3 9 4 0 ． 【 2 ] zr - 建胜， 吕俊复． 循环流化床锅炉设计方法研究Ⅱ 】 锅 炉制造， 2 0 0 3 1 1 - 6 ． Di s c us s i on on 2 2 0 t ／ h ni g h Te m pe r a t u r e a nd Hi g h Pr e s s ur e CFB Bo i l e r S upe r he a t e r S ys t e m Ar r a ng e m e n t M e t h od GU o X u e -m a o T a i y u a n B o i l e r Gr o u p C o ． ， L t d ． ， T a i y u a n S h a n x i 0 3 0 0 2 1 【 A b s t rac t ] T h e a r r a n g e me n t o f c l a s s i c 2 2 0 t ／ h h i g h t e mp e r a tu r e a n d h i g h p r e s s u r e b o i l e r s u p e r h e a t e r i s i n t e r me d i a t e s u p e r h e a t e r a s s c r n l a y s i n s i d e t h e f u rna c e ， s e n i o r a n d e l e me n t a r y s u pe r h e a t e r l a y i n t h e t a i l ． By t a k i n g e x a mp l e s o f a r r a n g e me n t o f s u p e r p r e s s u r e b o i l e r s u p e r h e a t e r s y s t e m a n d a n a l y z i n g the rm a l c a l c u l a t i o n ， thi s p a pe r r a i s e s a l l e f f e c ti v e c o s t s a v i n g a r r a n g e me n t me tho d ． 【 K e y w o r d s ] s u per h e a t e r s y s t e m a r r a n g e m e n t m e t h o d ； p l a t e n s u per h e a t e r ； c o n s u m p t i o n o f s t e e l 一 42