600MW亚临界褐煤锅炉介绍.pdf

第 2期 2 0 1 3年 3月 锅炉制造 B0I LER MANUF ACTURI NG No ． 2 Ma r ． 2 0 1 3 文章 编号 C N 2 31 2 4 9 2 0 1 3 0 2一O O O l 一 0 4 6 0 0 M W 亚 临界褐煤锅 炉介绍 赵彦华 哈尔滨锅炉厂有限责任公司， 黑龙江 哈 尔滨 1 5 0 0 4 6 摘要 开发高效环保和具有自主知识产权的大型锅炉产品是我国电力工业的发展方向， 本文介绍哈尔滨锅 炉厂有限责任公司自主开发大型亚临界褐煤锅炉设计结构特点 ， 各系统设计思路、 锅炉容量、 运行参数以及烟 温控制等结构特点和运行控制等要求。 关键词 亚临界锅炉； 褐煤 ； 设计 中图分 类号 T K 2 2 9 文献标识码 A I n t r o d u c t i o n o f 6 0 0M W S u b c r i t i c a l Li g n i t e fir e d Bo i l e r Zh0 0 n h u a Ha r b i n B o i l e r C o ． ， L t d ． ， H a r b i n 1 5 0 0 4 6 ， C h i n a Ab s t r a c t h i g h e ffic i e n t a n d e n v i r o n me n t al f ri e n d l y l a r g es c a l e b o i l e r i n i n d e p e n d e n t i n t e l l e c t u al pr o p e r t y rig h t s i s t h e d e v e l o p me n t d i r e c t i o n o f Ch i n a g e l e c t ric p o we r i nd u s t r y ． T hi s t h e s i s i n t r o d u c e s de s i g n s t r uc t u r e f e a t ur e， d e s i g n s o l u t i o n o f all s y s t e ms， b o i l e r c a pa c i t y， s t r u c t u r e f e a t u r e s o f o p e r a t i ng pa r a me t e r a n d g a s t e mp e r a t u r e c o n t r o l a n d r e q u i r e me n t s o f o p e r a t i n g c o n t r o l o f l a r g e s c a l e s u b - c r i t i c a l l i gn i t efi r e d b o i l e r wh i c h i s i n d e p e n d e n t l y d e v e l o p e d b y HBC． Ke y wo r d s s u bc r i t i c al ； b o i l e r； l i g n i t e； de s i g n 0 引 言 内蒙古某发电公司2 6 0 0 M W机组一期工 程 的锅炉是采用美 国燃烧工程公司 C E 的引进 技术设计和制造 的。锅炉为亚临界压力 、 一次 中 间再热 、 控制循环汽包炉 ， 锅炉采用平衡通风 、 直 流式燃烧器 四角切园燃烧方式 ， 设计燃料为褐煤。 1 设计参数及燃料特点 1 ． 1 锅炉设计参数 锅炉以最大连续负荷 即 B M C R工况 为设 计参数 ， 在机组 电负荷 为 6 6 4 ． 8 3 MW 时 ， 锅 炉的 最大 连续 蒸 发量 为 2 0 7 0 t ／ h 。机 组 电负 荷 为 6 0 0 MW 即额定 工况 时 ， 锅炉 的额 定蒸发 量为 1 96 6 t ／h。 1 ． 2 燃料特点 本工程设计煤种为 内蒙古锡林浩特露天矿原 煤 ， 校核煤种为锡林浩特胜利露天矿 ， 储运等条件 变化所引起的成分变化见下表 1 所示。 2 锅炉设计特点 2 ． 1 整体布置思路 根据电厂所处地理位置和燃煤特性 ， 此锅炉 应用单炉膛 四角布置的摆动式直流燃烧器 ， 切 向 燃烧 ， 配 8台中速磨 ， 正压式直吹制粉系统 ， 每组 燃烧器布置八层一次风喷 口， 燃烧器喷嘴可以上 收稿 日期 2 0 1 2一1 01 2 作者简介 赵彦华 1 9 6 5 一 ， 男， 毕业于上海机械学院， 一直从事锅炉设计及技术管理工作， 副总工程师。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 锅炉制造 总第 2 3 8 期 下摆动 ， 最大上下摆动角达到 3 0 。 ； 在 B M C R工况 燃用设计煤种时， 7台磨煤机可 以满足运行要求 。 表 1 成分变化表 项 目 符号 单位设计煤种 校核煤种 炉膛上部水冷壁布置有墙式辐射式再热器 ， 炉膛上部布置有大节距过热器分隔屏， 由此增加 再热器与过热器辐射特性。墙式辐射式再热器位 于上炉膛前墙和左右二侧墙 。分隔屏在炉宽方向 上布置了六大片屏 ， 用 以切割炉膛 出口旋转地烟 气流 目的减少进入水平烟道在炉宽方向上的烟温 偏差 。 锅炉采用美 国 C E公司在七十年代末期发展 的成熟的内螺纹管水冷壁 的强制循环系统 简称 C c ， 可 以使锅炉循 环倍率降低至 2左右 ， 从而 可以使用低压头循环泵 ， 减少 电厂 电耗并提高锅 炉运行安全可靠性 ； 对全部水冷壁 回路 的每个工 况均用 电子计算机作 了精确 的水循环计算 ， 确保 水循环的可靠性。膜式水冷壁采用光管加扁钢焊 接型式 。 各级过热器和再热器尽量采用蒸汽或水冷却 的定位管与吊挂管进行定位和 吊挂， 用以保证锅 炉运行安全和可靠。分隔屏过热器与后屏过热器 沿炉膛宽度方向有六组汽冷定位夹管并与前墙辐 射再热器之间装设导 向定位装置 ， 作为管屏 的纵 向定位 ， 防止在机组运行过程中因介质和燃烧脉 动引起管屏晃动； 后屏过热器和后屏再热器采用 横向贯穿炉膛用蒸汽汽冷却 的定位管进行定位 ， 确保后屏过热器和后屏再热器管屏之间的横 向节 距 ， 并起到防止运行 中管屏震动 ； 布置在锅炉尾部 竖井 中的水平低温过热器采取来 自省煤器出口集 箱引出的吊挂管悬吊， 并加装定位装置， 保证管屏 间距 ； 省煤器采用金属支撑架固定 ； 对于处于高温 烟气 区的管屏 分隔屏过热器、 后屏过热器、 后屏 再热器 通过延长最里圈管子 ， 对 自身管屏底 部 进行夹紧， 保证管屏运行 中管子不出列。 根据 国内运行经验和设计煤种的特性 ， 对流 受热面的设计采用较低的烟速。 每级过热器 、 再热器横向节距均比较较大 ， 为 了预防受热面结渣与积灰 ， 同时还便于在管屏穿 过顶棚管处装设高冠板和密封板 ， 提高锅炉顶棚 的密封性能 。 每级过热器 、 再热器全部 由比较大直径管子 组成 ， 如 中5 7、 O、 6 3 、 邮 O等。增加管子 的刚 性 ， 便 与制造和安装 ， 有利于过热器 、 再热器阻力 的降低 ； 较粗的受热面管子采取顺列布置方式对 降低烟气侧磨损与提高抗磨能力是有利的。 各级过热器、 再热器之间采用单根或数量很 少的大直径连接管相连接 ， 能对蒸汽起到 良好的 混合作用 ， 以消除偏差 。各集箱与大直径连接管 连处均采用大 口径三通 。 锅炉为紧身封闭， 锅炉构架全部采用钢结构 。 每台锅炉装有二 台三分仓容克式空气 预热 器 。为适应褐煤水份含量高， 需较高热风温度 的 要求 ， 在回转式预热器上部的一次风 出口串联布 置了管式预热器 。回转式预热器采用顺转式 烟 气先加热一次风、 再加热二次风 ， 来满足炉 内燃 烧的需要。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 2期 赵彦华 6 0 0 MW亚临界褐煤锅炉介绍 3 锅炉的锅筒 、 过热器 出口及再热器进 出 口均 装有直接作用的弹簧式安全阀。在过热器出口处 装有两只动力控制阀 P C V 以减少安全阀的动作 次数 。 汽温调节方式 为减小过热器出 口左 右侧蒸 汽汽温偏差 ， 过热器采用二级喷水减温 。第一级 喷水减温器布置于低温过热器和分隔屏之间的连 接管上 ， 左、 右分别布置一点。第二级喷水减温器 布置于过热器后 屏和末级过热器 之间 的连接管 上 ， 左 、 右分别布置一点 。减温器喷嘴采用笛管型 式。再热器调温靠燃烧器摆动进行调节 ， 再热器 进 口管道上布置两只雾化喷嘴式 的事故喷水减温 器。过量空气 系数的改变对过热器和再热器的调 温也有一定的作用。 在炉膛水冷壁、 各级对流过热器再热器和 回 转式空气预热器处均装设 不同型式 的吹灰器 ， 吹 灰器运行均采用程序控制 ， 墙式吹灰器 与伸缩式 吹灰器根据受热面结灰情况可 以每 2～ 4小时运 行一次 。 锅炉设有膨胀 中心， 可进行精确 的热位移计 算 ， 作为膨胀补偿 ， 间隙预留和管系应力分析的依 据 。在锅炉本体的刚性梁 ， 密封结构 和吊杆 的设 计 中也有相应的考虑 。膨胀中心的设置对保证锅 炉的可靠运行和密封性改善有着重大的作用。 炉膛结构部件 包括刚性梁 ， 炉顶密封装置 ， 水冷壁与冷灰斗 的连接部分 进行强度计 算时 ， 炉膛设计承压能力按 5 9 8 0 P a考虑。锅炉刚性梁 按炉膛 内最大瞬间压力为9 9 8 0 P a 设计。此设计 压力系考虑紧急事故状态下主燃料切断 、 送风机 及脱硫风机停运 出现瞬间最大抽力时所造成的炉 膛 内瞬间最大负压。此设计符合美国国家 防火协 会规程 N F P A 的规定。锅炉水平刚性 梁的布置 与所在部位烟气的最大压力和管材在该位置温度 下许用应力和管子规格有关 ， 通过应力 计算 出各 部位刚性梁允许最大 的间距 ， 而再根据 锅炉配套 设备布置情况等具体 条件确定 刚性 梁的实际位 置， 但相邻两根刚性梁间距要小于应力计算允许 间距。因锅炉上部烟道部位的两侧墙跨度最大 ， 为减少挠度 ， 节约材料 ， 每侧设有两根垂直刚性梁 与水平刚性梁相连。 在锅炉的尾部包墙下集箱按惯例装有容量为 5 ％起动疏水旁路系统。在机组起动时利用这个 启动旁路进行疏水排气以此达到加快锅炉过热器 系统升温 目的。 锅炉安装 了炉膛监察保 护系统 F S S S 。用 于锅炉的起动 、 停炉 ， 以及在事故状态下机组解列 和各种辅机设备的切投。其主要功能是对炉膛火 焰进行检测和炉膛进行灭火保护 ， 从 而对 于防止 炉膛爆炸和爆燃有着重大的意义。 机组装有协调控制系统 ， 目的对蒸汽轮机和 锅炉之间进行协调控制。它将锅炉与蒸汽轮机作 为一个系统来对锅炉进行的全 自动调节。 机组既可按定压运行 ， 也可按滑压运行。当 锅炉低负荷运行及起动时 ， 推荐采用滑压运行 ， 以 获得较高 的经济性 。 2 ． 2 水冷壁系统 在本锅炉下降管系统中装有低压头炉水循环 泵 ， 可保证水冷壁系统具有可靠 的水循环 。在水 冷壁下集箱内， 每根水冷壁管的人 口处都装有节 流孔板 ， 使各水循环回路保证有合理的循环水速。 给水进入锅筒后 ， 与锅筒中的锅水相混合 ， 然 后经由下降管进入循环泵 吸人集箱 ， 在锅炉运行 时， 循环泵将炉水从吸入集箱抽吸过来 ， 经过排放 阀和排放管道 ， 将炉水排入水冷壁下集箱中。 炉水进入水冷壁下集箱 以后 ， 首先 通过过滤 器 ， 然后经过节流孔圈进入到水冷壁管内。在锅 炉启动期间， 炉水也可以从水冷壁下集箱进人到 省煤器再循环管 中。 炉水沿着水冷 壁管 向上流动并 不断受到加 热 。炉水平行流过以下几部分管子 ； 前水冷壁管 ， 侧水冷壁 ， 后水冷壁管， 后水冷壁悬 吊管 ， 后水冷 壁折焰角 ， 后水冷壁排管和水冷壁延伸侧墙管。 水冷壁管中产生的汽水混合物在水冷壁各出 口集箱 中汇合后 ， 经由汽水引出管进入到锅筒中。 在锅筒 中， 汽水混合物进行分离。分离 出的蒸汽 进入过热器系统 ， 分离 出的水又回到锅筒水空间 继续进行循环。 2 ． 3省煤器系统 省煤器布置在锅炉尾部烟道竖井 的下部 ， 管 子为 5 1 ， 沿锅炉宽度的方 向顺列布置 1 3 2片水 平绕组 的蛇形管 。所有蛇形管组都从省煤器入 口 集箱引入 ， 终止于省煤器出口集箱 。 给水经过给水管道进入省煤器入 口集箱流入 省煤器蛇形管。水在省煤器蛇形管中和烟气成逆 流方式， 以此达到高效率热交换， 同时也避免了蛇 形管中出现汽泡而造成停滞影 响循环的可能性。 给水在省煤器中被加热 以后 ， 进入上部省煤器的 出 口集箱 ， 再经 吊挂过热器的水冷吊挂管进人水 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 锅炉制造 总第 2 3 8期 冷吊挂管出 口集箱 ， 经连接 出口集箱上 的出口导 管被引入锅筒 ， 从而进入水冷壁循环系统。 2 4 过热器系统 过热器 由五个 主要部 分组成 a 末 级过 热 器 ． b 过热器后屏 ； c 过热器分 隔屏 ； d 立式低温 过热器和水平低温过热器 ； e 顶棚过热器和后烟 道包墙 系统。流程顺序是 e 至 d 至 c 至 b 至 a 。 末级过热器布置于水平烟道上 ， 位 于后水冷 壁排管后方 ， 共 1 0 4片 ， 管径为 6 0 ， 以 1 9 0 ． 5 mm 的横向节距在炉宽方向均匀布置。 后屏过热器布置于炉膛上方分 隔屏之后 ， 折 焰角之前 ， 共 2 6片 ， 管径为 q b 6 0 ／ 5 7 ’ ， 以7 6 2 m m的 横向节距在炉宽方向均匀布置。 分隔屏过热器位于锅炉炉膛的正上方 ， 位于 前墙水冷壁和后屏过热器之间， 共六大片沿炉宽 方向对称布置 ， 每大片分 隔屏又沿炉深方 向由八 小片组成 。管径为 5 1 ， 从炉左至右开始 ， 分别 以 2 09 5．5 mm ，3 0 48 mm ，3 0 4 8 mm ，38 1 0 mm ， 3 0 4 8 m m， 3 0 4 8 m m， 2 0 9 5 ． 5 m m 的横 向节距在锅 炉炉膛宽度的方向对称布置。 立式低温过热器布置于锅炉尾部烟道上部转 向室内， 水平低温过热器上方 ， 共 1 3 2片 ， 管径为 I 5 7 ， 以 1 5 2 m m 的横 向节距在 炉宽方 向均匀 布 置 。 水平低温过热器布置于锅炉尾部烟道竖井内 在省煤器上方 ， 立式低温过热器下部共 1 3 2片， 管 径为 5 7， 以 1 5 2 m m 的横 向节距 在锅炉炉膛宽 度的方向对称布置。 顶棚过热器 和后烟道包墙系统 由锅炉顶棚 管 、 后烟道侧墙 、 后烟道前墙、 后烟道后墙 、 后烟道 延伸包墙组成 。形成一个尾部竖井烟道 ； 后烟道 延伸包墙形成一部分水平烟道。 2 ． 5 再热器系统 再热器系统 由三部分组成 a 末级再热器 ； b 后屏再热器 ； c 墙式辐射再热器。流程顺序是 c 至 b ． 至 a 。 末级再热器布置于锅炉炉膛折焰角后的水平 烟道内， 位于后水冷壁悬 吊管和水冷壁排管之间 ， 共 7 8片， 管径 为 q b 6 3 ， 以 2 5 4 m m 的横 向节距沿 炉宽方 向布置。 后屏再热器布置于后屏过热器和后水冷壁悬 吊管之 间， 折 焰角 上部 ， 共 5 2片， 管径 q b 6 3 ， 以 3 8 1 m m的横向节距在炉宽方向均匀布置。 墙式辐射再热器位于水冷壁前墙上部和侧墙 靠近前墙的上部 ， 高度 约为炉膛高度三分之一左 右。前墙辐射再热器有 2 8 0根 E, 6 0 mm的管子 ， 侧墙辐射 再热 器有 2 7 2根 c, 6 0 mm 的管子 ， 以 6 3 ． 5的节距沿水冷壁表面密排而成。 2 ． 6 保护和控制 只要炉膛存在燃烧工况 ， 就要对过热器和再 热器组件进行保护 。特别是在这些组件内没有蒸 汽流量的情况下 ， 例如在启动和停炉的时候 ， 由于 没有蒸汽流量通过 ， 就要借助于集箱 、 连接管道和 主蒸汽管道上的疏水、 排汽来保证过热器组件 内 有少量 的蒸汽流量通过 。在锅炉点火时， 采用疏 水和排汽的方法可以将再热器组件 内的残留水分 蒸发排放掉 。 布置在过热器主蒸汽管道上的安全阀动作压 力比锅筒上安全阀的最小动作压力低， 这样可在主 蒸汽管道中蒸汽流量突然意外减少时 ， 先打开主蒸 汽管道上的安全阀， 从而保证有一定蒸汽流量通过 过热器， 对过热器提供了保护 。在再热器冷端 和 热端管道上也装有安全 阀， 可在再热蒸汽管道中 蒸汽流量突然减少 时动作 ， 同样对再热器起到保 护作用。在过热器 主蒸 汽管道上装有动力排放 阀， 其动作压力要比该管道上的其它安全阀低 ， 这 样就可在蒸汽压力超过允许压力时首先动作 ， 起 到先期警告的作用 。动力排放 阀的蒸汽排放量不 包括在按规范规定 的锅炉安全 阀总排放量之内。 在锅炉启动期间， 一定要特别注意不要使过 热器和再热器管子超温 。这就需要对燃料量加 以 控制 ， 使炉膛 出 口烟气温度不超 过 5 7 0 C。利用 在炉膛侧墙上部装有的两 只伸缩式烟温探针 ， 用 于测量炉膛 出口烟气温度。 3 结束语 本文简要介绍了哈尔滨锅炉厂有限责任公 司 自主开发 的 6 0 0 MW 等级新 型亚 临界锅炉 ， 该炉 型针对褐煤而开发， 它的成功开发为我 国对褐煤 的应用提供了一个新的优 良装备， 大大减少 了以 往设备检修、 维护工作量， 提高了高水分褐煤电厂 锅炉利用率 ， 目前 已经形成了烟煤 ， 贫煤 、 褐煤 ， 无 烟煤等系列产品， 技术全面 ， 产品性能优 良， 经过 实际检验 ， 各项性能指标均处于行业领先水平 ， 尤 其大容量高参数的褐煤锅炉运行指标和可靠性达 到世界领先水平 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m