鍋爐設(shè)計(jì)方案2

1、鍋爐設(shè)計(jì)方案2了 NOx生成量高的化學(xué)當(dāng)量燃燒區(qū)，大大降低了 NOx生成量，與傳統(tǒng)的切向燃 燒器相比，NOx生成量可顯著降低。PM燃燒器由于將每層煤粉噴嘴分開(kāi)成上下 二組，增加了燃燒器區(qū)域高度，降低了燃燒器區(qū)域壁面熱負(fù)荷，有利于防止高 熱負(fù)荷區(qū)結(jié)焦。圖3 PM燃燒器簡(jiǎn)圖圖4 PM燃燒器NOx生成量示意圖MAC燃燒系統(tǒng)，就是在PM主燃燒器上方一定高度增設(shè)二層 AA風(fēng)(附加風(fēng))噴 嘴達(dá)到分層燃燒目的，這樣整個(gè)爐膛沿高度分成三個(gè)燃燒區(qū)域，即下部為主燃 燒區(qū)，中部為還原區(qū)，上部為燃盡區(qū)，這種 MAC分層燃燒系統(tǒng)可使NOx生成量 減少25% MACT燃燒技術(shù)原理見(jiàn)圖5。圖5 MACT然燒技術(shù)原理圖MAC

2、燃燒技術(shù)原理圖：三菱公司 MACT(Mitsubishi Adva need Combustion Tech no logy)燃燒技術(shù)的原理 如下：在爐膛的主燃燒區(qū)燃料是缺氧燃燒，爐膛過(guò)量空氣系數(shù)為0.85，但在燃燒器噴 口附近，由于燃燒率較低，需要的氧量較少，因此在燃燒器噴口附近的區(qū)域內(nèi) 是氧化性氣氛，這時(shí)燃料氮氧化后生成NOx在爐膛中間的主燃燒區(qū)，空氣量?jī)H 為燃燒理論空氣量的0.85，因此燃燒的過(guò)程也是一個(gè)還原的過(guò)程，這時(shí)部分NOx 被還原成為NH3 HCN主燃區(qū)的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程如下：N + O2 ? NOCnHm + O2 ? C O2 + H2O在燃燒器的上部通過(guò)OFA噴嘴加入部分空氣，

3、使進(jìn)入爐膛的空氣量達(dá)到理論燃 燒空氣量的水平，形成一個(gè)還原脫 NOx區(qū)，此還原區(qū)的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程如下：CnHm + O2 ? C O + H2 + CnHmNo + CnHm ? NHi + N2 + CnHm在OFA賁口的上方，是AA風(fēng)噴口，通過(guò)AA風(fēng)噴口噴入爐膛的風(fēng)量為總風(fēng)量的15%在此燃盡區(qū)內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程如下：CnHm + O2 ? C O2 + H2OO2 + CO + H2 ? C O2 + H2ONHi + O2 ? NO + N2根據(jù)三菱公司現(xiàn)已運(yùn)行機(jī)組經(jīng)驗(yàn)，采用三菱公司特有的MAC燃燒技術(shù)燃用神木 煤，煙氣排放NOx含量實(shí)測(cè)值約為270 290mg/Nm3滿足我國(guó)環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。玉環(huán)

4、工程每爐配6臺(tái)RP1163型中速磨煤機(jī)，BMC和 BRL時(shí)投運(yùn)5臺(tái)。鍋爐不投油最低穩(wěn)燃負(fù)荷為35%BMCR鍋爐點(diǎn)火和助燃采用輕柴油，油燃燒器的 總輸入熱量按30%BMCF油由槍采用機(jī)械霧化式。4、承壓部件鋼材超超臨界技術(shù)的發(fā)展是建立在材料技術(shù)進(jìn)步的基礎(chǔ)上，提高主蒸汽參數(shù)特別是 溫度時(shí)主要受影響的承壓部件為爐膛水冷壁、高溫過(guò)熱器和高溫再熱器這些部 件。水冷壁管材主要決定于所選用的水冷壁出口溫度，由于本鍋爐水冷壁出口溫度 較低（434C）因此仍可采用低鉻的 SA-213 T12管子，這種膜式水冷壁管屏不 需作整屏焊后熱處理，現(xiàn)場(chǎng)安裝對(duì)接焊口也不需要焊后熱處理。由于本鍋爐的主汽 溫度和再熱汽溫度分別

5、為605C和603C,在這樣高的溫度下， 高溫過(guò)熱器和再熱器管的最高壁溫可達(dá)到640-650C,除了要求鋼材有很好的熱強(qiáng)性外，此時(shí)管子內(nèi)壁的蒸汽氧化和外壁的煙氣高溫腐蝕問(wèn)題也不能忽視，必 須采用熱強(qiáng)性高、抗蒸汽氧化和煙側(cè)高溫腐蝕的新型高鉻奧氏體鋼，本鍋爐的 三級(jí)過(guò)熱器（屏式過(guò)熱器）和四級(jí)過(guò)熱器的蛇形管（爐內(nèi)部分）均由超級(jí)304H（ASME Code Case 2328 和 HR3C（ASME Code Case 2115 組成，前者為含銅 達(dá)3%勺細(xì)晶粒奧氏體鋼，即18Cr10Ni3Cu,后者為含鉻達(dá)25%含鎳達(dá)20%并含有 少量鈮的高鉻奧氏體鋼，即25Cr20NiNbo這二種鋼材在日本的蒸汽

6、溫度達(dá) 600C 等級(jí)的超超臨界鍋爐已廣泛采用。三菱公司已在三隅等7臺(tái)超超臨界鍋爐中采用，并已取得了良好的運(yùn)行業(yè)績(jī)。在鍋爐再熱器出口集箱和導(dǎo)管鋼材方面仍采用傳統(tǒng)的9Cr1Mo即SA-335 P91,這種鋼材具有高的熱強(qiáng)性和良好的工藝性（即焊接性能）。在鍋爐過(guò)熱器出口由 于蒸汽溫度已達(dá)到600C，同時(shí)考慮蒸汽溫度偏差，最高蒸汽溫度約為 617C左 右,在此溫度下采用P91集箱的壁厚將達(dá)到140mm而且其抗高溫氧化的能力也 大大下降，考慮以上因素后，在高溫的過(guò)熱器集箱和導(dǎo)管鋼材方面采用日本住 友金屬開(kāi)發(fā)的HCM12At料，即P122,這種鋼材具有高的熱強(qiáng)性和良好的炕煙氣 腐蝕能力，解決了高溫氧化的

7、問(wèn)題。5、鍋爐啟動(dòng)系統(tǒng)通過(guò)對(duì)三種內(nèi)置式啟動(dòng)系統(tǒng)的比較，我們認(rèn)為雖然帶循環(huán)泵的啟動(dòng)系統(tǒng)初投資 大，但啟動(dòng)過(guò)程中能回收工質(zhì)及熱量，在玉環(huán)島缺水的情況下，采用了經(jīng)濟(jì)性 最好的帶循環(huán)泵的內(nèi)置式啟動(dòng)系統(tǒng)。三種不同的啟動(dòng)系統(tǒng)初投資及有缺點(diǎn)比較 見(jiàn)下表。種類擴(kuò)容器式循環(huán)泵式熱交換器式系統(tǒng)簡(jiǎn)單，優(yōu)點(diǎn)投資少；運(yùn)行操作方便；容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制：-維修工作量少。系統(tǒng)簡(jiǎn)單；工質(zhì)和熱量回收效果好：系統(tǒng)簡(jiǎn)單；對(duì)除氧器設(shè)計(jì)無(wú)要求，適合于兩班制和周日停機(jī)運(yùn)行方式。運(yùn)行操作方便；-容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制；工質(zhì)和熱量回收效果好；維修工作量少。運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性差；，缺點(diǎn)要求除氧器安全閥容量增大；-投資大；不適合于兩班制和周日停機(jī)運(yùn)行方式。運(yùn)行操

8、作復(fù)雜；轉(zhuǎn)動(dòng)部件的運(yùn)行和維護(hù)要求高；-循環(huán)泵的控制要求高。投資大；金屬耗量大；要求除氧器安全閥容量增大。由于水冷壁系統(tǒng)的出口溫度即分離器的入口溫度為 434C,因此分離器和貯水箱 均由SA387-11的低鉻鋼制成，它們是除過(guò)熱器出口集箱外的僅有厚壁元件，每 臺(tái)鍋爐配備2臺(tái)汽水分離器和一只分離器貯水箱。為了盡可能減少啟動(dòng)期間工質(zhì)熱損失，由分離器貯水箱底部引出的疏水總管的 三根通往疏水?dāng)U容器的支管上各裝一只大直徑的分離器疏水（水位）調(diào)節(jié)閥和 節(jié)流孔板，在啟動(dòng)初期包括冷態(tài)清冼、汽水膨脹和熱態(tài)清洗期間只要水質(zhì)合格 就將這些疏水?dāng)U容后全部送往冷凝器回收，若水質(zhì)不合格，則排向廢水集水槽 不予回收。由于裝設(shè)

9、了上述大直徑疏水調(diào)節(jié)閥，當(dāng)再循環(huán)泵事故介列時(shí)，鍋爐也能完成正 常的啟動(dòng)，前提是必須裝一只容量足夠的大氣式疏水?dāng)U容器，這是由于冷凝器 接收分離器疏水的數(shù)量所限制的。由于鍋爐的最低直流負(fù)荷為25%BMCR再循環(huán)泵的設(shè)計(jì)流量也按25%BMCR旦在 啟動(dòng)過(guò)程中再循環(huán)泵的最大實(shí)際流量也只有 20%BMC其原因是在啟動(dòng)過(guò)程初期 鍋爐給水泵始終保持著5%BMC的最小給水量，而整個(gè)啟動(dòng)過(guò)程中水冷壁系統(tǒng)始 終保持25%BMC的流量不變。采用再循環(huán)泵后可以大大減少啟動(dòng)初期的工質(zhì)及 熱量的損失。3.2結(jié)構(gòu)特點(diǎn)1）采用改進(jìn)型的內(nèi)螺紋管垂直水冷壁，即在上下?tīng)t膛之間加裝水冷壁中間混 合集箱，以減少水冷壁沿各墻寬的工質(zhì)溫度

10、和管子壁溫的偏差，取消早期的在 大直徑水冷壁下集箱內(nèi)裝設(shè)小直徑節(jié)流孔圈的設(shè)計(jì)，改為在小直徑的下聯(lián)箱外 面較粗的水冷壁入口管段上裝焊直徑較大的節(jié)流孔圈以加大節(jié)流度，提高調(diào)節(jié)流量能力，然后通過(guò)三叉管過(guò)渡的方式與小直徑的水冷壁管（ 28.6 ）相接，用控制各回路的工質(zhì)流量的方法來(lái)控制各回路管子的吸熱和溫度偏差。2）在保證水冷壁出口工質(zhì)必需的過(guò)熱度的前提下，采用較低的水冷壁出口溫 度（434C），并把汽水分離器布置于頂棚、包墻系統(tǒng)的出口，這種設(shè)計(jì)和布置 可以使整個(gè)水冷壁系統(tǒng)包括頂棚包墻管系統(tǒng)和分離器系統(tǒng)采用低合金鋼 SA213-T12（ P12）,所有膜式壁不需作焊后整屏熱處理，也使工地安裝焊接簡(jiǎn) 化

11、，對(duì)保證產(chǎn)品和安裝質(zhì)量有利。3）由于過(guò)熱器和再熱器大量采用優(yōu)質(zhì)高熱強(qiáng)鋼，管壁相對(duì)較薄，因此各級(jí)過(guò) 熱器可以采用較大直徑的蛇形管（ 5160）保證較低的過(guò)熱器阻力，而在很多 其它公司（特別是歐洲公司）的設(shè)計(jì)中，超臨界和超超臨界鍋爐過(guò)熱器均采用 小直徑管（ 3844.5）以控制壁厚，這樣導(dǎo)致較高的過(guò)熱器阻力。三菱重工超臨界與超超臨界鍋爐采用新型高熱強(qiáng)鋼業(yè)績(jī)電站名稱機(jī)組號(hào)額定出力過(guò)熱蒸汽壓力kg/cm2g過(guò)熱汽溫C再熱汽溫C蒸發(fā)量t/h 燃 料 投運(yùn) 日期 codecase 2328 SA213TP310HCbN煤 1997-7 采用 采用 煤 1998-7 采用 采用 煤 2003-3 采用 采用

12、 煤 2000-10 采用 采用 煤 2002-3 采用 采用 煤 2002-7 采用 采用原町 1 1000 250 566 593 2970 三隅 1 1000 250 600 600 2900 舞鶴 1 900 250 595 595 2570 敦賀 2 700 246 593 593 2120 神戶 1 700 246 538 566 2340 嶺北 2 700 246 593 593 2120廣野 5 600 250 24.5Mpa(a) 600 600 1770 煤 2002-7 采用 采用4）汽溫調(diào)節(jié)手段的多樣化，除過(guò)熱器采用三級(jí)六點(diǎn)的噴水外，直流運(yùn)行時(shí)主 要靠改變煤 / 水比來(lái)

13、調(diào)節(jié)過(guò)熱汽溫，再熱汽溫主要調(diào)節(jié)手段為煙氣分配擋板，而 以燃燒器擺動(dòng)作為輔助調(diào)節(jié)手段，再熱器還在再熱汽的入口管道上加裝事故噴 水減溫裝置。過(guò)熱器采用三級(jí)噴水能更好消除工質(zhì)通過(guò)前級(jí)部件所造成的攜帶 偏差，也增加了調(diào)溫能力。5）為降低過(guò)熱器阻力，過(guò)熱器在頂棚和尾部煙道包墻系統(tǒng)采用二種旁路系統(tǒng)， 第一個(gè)旁路系統(tǒng)是頂棚管路系統(tǒng)，只有前水冷壁出口的工質(zhì)流經(jīng)頂棚管；第二 個(gè)旁路為包墻管系統(tǒng)的旁路，即由頂棚出口集箱出來(lái)的蒸汽大部分送往包墻管 系統(tǒng)，另有小部分蒸汽不經(jīng)過(guò)包墻系統(tǒng)而直接用連接管送往后包墻出口集箱。 水冷壁系統(tǒng)流程圖6）過(guò)熱器正常噴水水源來(lái)自省煤器出口的水，這樣可減少噴水減溫器在噴水點(diǎn) 的溫度差和熱

14、應(yīng)力；但在非正常情況下，如果屏式過(guò)熱器和末級(jí)過(guò)熱器汽溫和 壁溫過(guò)高，則可利用由給水管引出較低溫度的水噴入，達(dá)到較好的減溫效果。 再熱器噴水水源來(lái)自給水泵中間抽頭。4鍋爐整體布置本鍋爐采用單爐膛、n型布置、懸吊結(jié)構(gòu)。燃燒器布置為反向雙切園燃燒方式 鍋爐的汽水流程以內(nèi)置式汽水分離器為分界點(diǎn)，從水冷壁入口集箱到汽水分離 器為水冷壁系統(tǒng)，從分離器出口到過(guò)熱器出口集箱為過(guò)熱器系統(tǒng)，另有省煤器 系統(tǒng)、再熱器系統(tǒng)和啟動(dòng)系統(tǒng)。過(guò)熱器采用四級(jí)布置，即低溫過(guò)熱器（一級(jí)）分隔屏過(guò)熱器（二級(jí)）一屏式 過(guò)熱器（三級(jí)）一末級(jí)過(guò)熱器（四級(jí)）；再熱器為二級(jí)，即低溫再熱器（一級(jí)） 一末級(jí)再熱器（二級(jí)）。其中低溫再熱器和低溫過(guò)熱

15、器分別布置于尾部煙道的 前、后豎井中，均為逆流布置。在上爐膛、折焰角和水平煙道內(nèi)分別布置了分 隔屏過(guò)熱器、屏式過(guò)熱器、末級(jí)過(guò)熱器和末級(jí)再熱器，由于煙溫較高均采用順 流布置，所有過(guò)熱器、再熱器和省煤器部件均采用順列布置，以便于檢修和密 封，防止結(jié)渣和積灰。水冷壁為膜式水冷壁，由于全部為垂直管屏，因此可以不必采用結(jié)構(gòu)復(fù)雜的張 力板來(lái)解決下部爐膛水冷壁的重量傳遞問(wèn)題。為了使回路復(fù)雜的后水冷壁工作 可靠，將后水冷壁出口集箱（折焰角斜坡管的出口集箱）出口工質(zhì)分別送往后 水冷壁吊掛管和水平煙道二側(cè)包墻二個(gè)平行回路，然后再用連接管送往頂棚出 口集箱，與前水冷壁和二側(cè)水冷壁出口的工質(zhì)匯合后再送往頂棚包墻系統(tǒng)，

16、這 樣的布置方式在避免后水冷壁回路在低負(fù)荷時(shí)發(fā)生水動(dòng)力的不穩(wěn)定性和減少溫 度偏差方面較為合理和有利。煙氣流程如下：依次流經(jīng)上爐膛的分隔屏過(guò)熱器、屏式過(guò)熱器、末級(jí)過(guò)熱器、 末級(jí)再熱器和尾部轉(zhuǎn)向室，再進(jìn)入用分隔墻分成的前、后二個(gè)尾部煙道豎井， 在前豎井中煙氣流經(jīng)低溫再熱器和前級(jí)省煤器，另一部分煙氣則流經(jīng)低溫過(guò)熱 器和后級(jí)省煤器，在前、后二個(gè)分豎井出口布置了煙氣分配擋板以調(diào)節(jié)流經(jīng)前、 后分豎井的煙氣量，從而達(dá)到調(diào)節(jié)再熱器汽溫的目的。煙氣流經(jīng)分配擋板后通 過(guò)連接煙道和回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器排往電氣除塵器和引風(fēng)機(jī)。流經(jīng)省煤器出口煙氣分配擋板的煙氣由連接煙道送往回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器。鍋爐啟動(dòng)系統(tǒng)為帶再循環(huán)泵系統(tǒng)，二

17、只立式內(nèi)置式汽水分離器布置于鍋爐的后 部上方，由后豎井后包墻管上集箱引出的鍋爐頂棚包墻系統(tǒng)的全部工質(zhì)均通過(guò)4根連接管送入二只汽水分離器。在啟動(dòng)階段，分離出的水通過(guò)水連通管與一只 立式分離器貯水箱相連，而分離出來(lái)的蒸汽則送往水平低溫過(guò)熱器的下集箱。 分離器貯水箱中的水經(jīng)疏水管排入再循環(huán)泵的入口管道，作為再循環(huán)工質(zhì)與給 水混合后流經(jīng)省煤器一水冷壁系統(tǒng)，進(jìn)行工質(zhì)回收。除啟動(dòng)前的水沖洗階段水 質(zhì)不合格時(shí)排往擴(kuò)容器系統(tǒng)外，在鍋爐啟動(dòng)期間的汽水膨脹階段、在渡過(guò)汽水 膨脹階段的最低壓力運(yùn)行時(shí)期以及鍋爐在最低直流負(fù)荷運(yùn)行期間由貯水箱底部 引出的疏水均通過(guò)三只貯水箱水位調(diào)節(jié)閥送入冷凝器回收或通過(guò)爐水循環(huán)泵送 入給水管道進(jìn)入水冷壁進(jìn)行再循環(huán)。借助于再循環(huán)泵和給水泵，在鍋爐啟動(dòng)期間水冷壁系統(tǒng)內(nèi)始終保持相當(dāng)于鍋爐 最低直流負(fù)荷 流量（25%BMCR,啟動(dòng)初期給水泵保持5%BMC給水流量，隨鍋 爐出力達(dá)到5%BMCR三只貯水箱水位調(diào)節(jié)閥全部關(guān)閉，鍋爐的蒸發(fā)量隨著給水 量的增加而增加，而通過(guò)循環(huán)泵的再循環(huán)流量則利用泵出口管道上的再循環(huán)調(diào) 節(jié)閥逐步關(guān)小來(lái)調(diào)節(jié)，當(dāng)鍋爐達(dá)到最小直流負(fù)荷（25%BMCR,再循環(huán)調(diào)節(jié)閥全