第二講 超臨界鍋爐本體結(jié)構(gòu)(1)

1、技術(shù)專題介紹 鄭州電力高等?？茖W(xué)校鄭州電力高等?？茖W(xué)校鍋爐本體結(jié)構(gòu)鍋爐本體結(jié)構(gòu)(1)(1)鍋爐本體結(jié)構(gòu)鍋爐本體結(jié)構(gòu) 1.總體布置 2.水冷壁 3.啟動分離器 4.過熱器 5.再熱器 6.省煤器 7.空氣預(yù)熱器 鍋爐型號：鍋爐型號：DG1900/25.4-1DG1900/25.4-1 裝設(shè)二臺裝設(shè)二臺600MW600MW燃煤汽輪發(fā)電機(jī)組，鍋爐為超臨界參數(shù)變?nèi)济浩啺l(fā)電機(jī)組，鍋爐為超臨界參數(shù)變壓直流爐，單爐膛、一次再熱、平衡通風(fēng)、露天布置、壓直流爐，單爐膛、一次再熱、平衡通風(fēng)、露天布置、固態(tài)排渣、全鋼構(gòu)架、全懸吊結(jié)構(gòu)固態(tài)排渣、全鋼構(gòu)架、全懸吊結(jié)構(gòu)型鍋爐。型鍋爐。 中速磨直吹式制粉系統(tǒng)，配中速磨直吹

2、式制粉系統(tǒng)，配6 6臺磨臺磨(1(1臺備用臺備用) )，裝設(shè)旋流，裝設(shè)旋流式式HT-NR3HT-NR3型燃燒器，前后墻布置，對沖燃燒。型燃燒器，前后墻布置，對沖燃燒。 機(jī)組配置機(jī)組配置250B-MCR汽動調(diào)速給水泵和汽動調(diào)速給水泵和1臺臺30 B-MCR電動調(diào)速給水泵。電動調(diào)速給水泵。 采用采用35B-MCR容量高、低壓串聯(lián)汽機(jī)旁路。容量高、低壓串聯(lián)汽機(jī)旁路。鍋爐基本性能鍋爐基本性能 鍋爐主要規(guī)范：鍋爐主要規(guī)范：名名 稱稱單位單位B-MCRBRL過熱蒸汽流量過熱蒸汽流量t/h19001797.95過熱器出口蒸汽壓力過熱器出口蒸汽壓力MPa(g)25.425.2過熱器出口蒸汽溫度過熱器出口蒸汽溫

3、度oC571571再熱蒸汽流量再熱蒸汽流量t/h1613.81523.8再熱器進(jìn)再熱器進(jìn)/出口蒸汽壓力出口蒸汽壓力MPa(g)4.6/4.414.34/4.16再熱器進(jìn)再熱器進(jìn)/出口蒸汽溫度出口蒸汽溫度oC322/569315/569給水省煤器進(jìn)口溫度給水省煤器進(jìn)口溫度oC283279計(jì)算熱效率計(jì)算熱效率(按低位發(fā)熱量按低位發(fā)熱量)/93.7293.8保證熱效率保證熱效率(按低位發(fā)熱量按低位發(fā)熱量)/93.49熱一熱一/二次風(fēng)溫度二次風(fēng)溫度oC313/327310/322排煙溫度排煙溫度(修正前修正前/后后)oC123/118121/115名稱名稱單位單位姚孟姚孟陽邏陽邏爐膛容積熱負(fù)荷爐膛容積

4、熱負(fù)荷 kw/m3 83.1179.99爐膛斷面熱負(fù)荷爐膛斷面熱負(fù)荷 kw/m2 49504370燃料耗量燃料耗量 kg/h 265800232680鍋爐計(jì)算效率鍋爐計(jì)算效率( (按低位熱值按低位熱值) ) 93.7293.38爐膛出口過?？諝庀禂?shù)爐膛出口過?？諝庀禂?shù) /1.141.14過熱器一級減溫水噴水量過熱器一級減溫水噴水量 t/h 5776過熱器二級減溫水噴水量過熱器二級減溫水噴水量 t/h 7676過熱器側(cè)煙氣份額過熱器側(cè)煙氣份額 66.455.5再熱器側(cè)煙氣份額再熱器側(cè)煙氣份額 33.644.5空氣預(yù)熱器一次風(fēng)進(jìn)出口溫度空氣預(yù)熱器一次風(fēng)進(jìn)出口溫度 27/31328/323空氣預(yù)熱器

5、二次風(fēng)進(jìn)出口溫度空氣預(yù)熱器二次風(fēng)進(jìn)出口溫度 20/32721/334空氣預(yù)熱器出口空氣預(yù)熱器出口 (修正前修正前/修正后修正后) 123/118131/126鍋爐主要性能參數(shù)（鍋爐主要性能參數(shù)（BMCR)鍋爐汽、水、煙、風(fēng)阻力鍋爐汽、水、煙、風(fēng)阻力 BMCR工況的阻力情況：過熱器蒸汽側(cè)阻力 1.068MPa頂棚和包墻系統(tǒng)阻力 0.696MPa再熱器蒸汽側(cè)阻力 0.19MPa省煤器水側(cè)阻力 0.087MPa水冷壁壓降阻力 1.619MPa 空氣預(yù)熱器一次風(fēng)阻力 350Pa 空氣預(yù)熱器二次風(fēng)阻力 770Pa 空氣預(yù)熱器煙氣側(cè)阻力 909Pa 鍋爐本體煙氣阻力（含空預(yù)器） 2257Pa 燃燒器一次風(fēng)

6、阻 1150Pa 燃燒器二次風(fēng)阻力 1950Pa負(fù)荷特性負(fù)荷特性：帶基本負(fù)荷，并具有一定調(diào)峰能力：帶基本負(fù)荷，并具有一定調(diào)峰能力運(yùn)行方式運(yùn)行方式：采用定采用定- -滑滑- -定方式運(yùn)行，也可定壓方式運(yùn)行定方式運(yùn)行，也可定壓方式運(yùn)行 汽溫控制范圍汽溫控制范圍：過熱汽溫過熱汽溫35%100%B-MCR 再熱汽溫再熱汽溫50%100%B-MCR爐膛壓力爐膛壓力：設(shè)計(jì)壓力：設(shè)計(jì)壓力 5800Pa 瞬時承受壓力瞬時承受壓力 8700Pa 鍋爐啟動時間鍋爐啟動時間：冷態(tài)啟動冷態(tài)啟動 78小時小時 溫態(tài)啟動溫態(tài)啟動 23小時小時 熱態(tài)啟動熱態(tài)啟動 11.5小時小時 極熱態(tài)極熱態(tài) 1小時小時 鍋爐主要界限尺寸

7、鍋爐主要界限尺寸 鍋爐深度 mm 44500鍋爐寬度(外側(cè)柱) mm44000鍋爐寬度(內(nèi)側(cè)柱) mm25000大板梁標(biāo)高 mm85900爐膛寬度 mm19419.2爐膛深度 mm15456.8頂棚拐點(diǎn)標(biāo)高 mm72800水平煙道深 mm5486.4后豎井低溫再熱器煙道深度 mm6604后豎井低溫過熱器煙道深度 mm8331.2水冷壁下集箱標(biāo)高mm5800頂棚進(jìn)口集箱水冷壁前上集箱二級過熱器匯集集箱三級過熱器進(jìn)口集箱過熱器二級減溫器二級過熱器進(jìn)口集箱水冷壁凝渣管束水冷壁后墻出口集箱三級過熱器出口集箱高再進(jìn)口集箱高再出口集箱頂棚出口集箱低再進(jìn)口集箱低再出口集箱后豎井前墻集箱再熱器減溫器后豎井吊掛

8、管集箱再熱器減溫器后豎井中隔墻集箱一級過熱器出口集箱后豎井吊掛管集箱后豎井后墻集箱剛性梁剛性梁剛性梁剛性梁剛性梁剛性梁剛性梁剛性梁剛性梁剛性梁頂棚出口集箱鍋爐性能保證值鍋爐性能保證值 (設(shè)計(jì)煤種)1 鍋爐B-MCR出力1900t/h 2 鍋爐保證熱效率（按低位發(fā)熱量）93.49% 3 不投油最低穩(wěn)燃負(fù)荷不大于35%B-MCR 4 煙、風(fēng)壓降實(shí)際值與設(shè)計(jì)值的偏差不大于10%5 過熱器、再熱器、省煤器的實(shí)際水、汽側(cè)壓降數(shù)值不超過保證值。6 過熱蒸汽在35100%B-MCR范圍內(nèi)，再熱蒸汽在50100%B-MCR范圍內(nèi)能維持其額定汽溫；汽溫允許偏差為5。 7 NOX的排放量不高于400mg/Nm3

9、1.總體布置采用型布置形式型布置是傳統(tǒng)普遍采用的方式，煙氣由爐膛經(jīng)水平煙道進(jìn)入尾部煙道，在尾部煙道通過各受熱面后排出。 其主要優(yōu)點(diǎn)是鍋爐高度較低，尾部煙道煙氣向下流動有自生吹灰作用，各受熱面易于布置成逆流形式，對傳熱有利等。 2. 水冷壁 采用螺旋管圈垂直管圈采用螺旋管圈垂直管圈方式方式 對于超臨界變壓運(yùn)行鍋爐，螺旋管圈水冷壁是首先應(yīng)用于超臨界變壓運(yùn)行鍋爐的水冷壁型式。 爐膛水冷壁采用螺旋管圈垂直管圈方式【即下部爐膛的水冷壁采用螺旋管圈（內(nèi)螺紋管），上部爐膛的水冷壁為垂直】，保證質(zhì)量流速符合要求。 水冷壁采用全焊接的膜式水冷壁 水冷壁采用一次中間混合聯(lián)箱來實(shí)現(xiàn)螺旋管至垂直水冷壁管的過渡 水冷壁

10、結(jié)構(gòu) 爐膛寬為19419.2mm 深度為15456.8mm 高度為67000mm 整個爐膛四周為全焊式膜式水冷壁，爐膛由下部螺旋盤繞上升水冷壁和上部垂直上升水冷壁兩個不同的結(jié)構(gòu)組成，兩者間由過渡水冷壁轉(zhuǎn)換連接，爐膛角部為R150 mm圓弧過渡結(jié)構(gòu)。 爐膛冷灰斗的傾斜角度為55，除渣口的喉口寬度為1.2432米 內(nèi)螺紋螺旋管圈水冷壁: 不需設(shè)置水冷壁進(jìn)口節(jié)流圈流量調(diào)整困難流量調(diào)整困難 (進(jìn)口節(jié)流圈進(jìn)口節(jié)流圈)采用高質(zhì)量流速，且質(zhì)量流速可采用高質(zhì)量流速，且質(zhì)量流速可以自由調(diào)整。以自由調(diào)整。節(jié)流圈為針對鍋爐某一負(fù)荷、某一煤種而設(shè)計(jì)。由于節(jié)流圈的固有特性，對所有負(fù)荷進(jìn)行流量合理分配、調(diào)節(jié)較為困難；機(jī)組

11、運(yùn)行一段時間，節(jié)流圈將不可避免地結(jié)垢，偏離設(shè)計(jì)值。對煤種變化、爐膛結(jié)渣等所引起的爐膛熱負(fù)荷變化適應(yīng)性較差。采用較高質(zhì)量流速設(shè)計(jì)，且進(jìn)口不需裝設(shè)節(jié)流圈，螺旋管圈水冷壁的傳熱、流量分配和介質(zhì)出口溫度等不會受到燃燒器、磨煤機(jī)切換等工況的影響 。對煤種變化、爐膛結(jié)渣以及機(jī)組負(fù)荷變化所引起的吸熱量的變化適應(yīng)性好，變負(fù)荷、變壓運(yùn)行能力強(qiáng) 螺旋水冷壁管 爐膛下部水冷壁（包括冷灰斗水冷壁、中部螺旋水冷壁）都采用螺旋盤繞膜式管圈，從水冷壁進(jìn)口到折焰角水冷壁下標(biāo)高52608.9 mm處。 螺旋水冷壁管全部采用六頭、上升角60的內(nèi)螺紋管，共456根，管子規(guī)格38.17.5，材料為SA-213T2。 爐膛冷灰斗處管子

12、節(jié)距為50.8及49.827mm，冷灰斗以外的中部螺旋盤繞管圈，傾角為19.471，管子節(jié)距50.8 mm。 冷灰斗管屏、螺旋管屏膜式扁鋼厚6.4，材料為15CrMo，均采用雙面坡口型式。內(nèi)螺紋管結(jié)構(gòu) 螺旋管圈+內(nèi)螺紋管漩渦效果 重力作用管子內(nèi)表面充滿了液體 下部螺旋水冷壁管屏帶彎頭出廠現(xiàn)場水冷壁的布置圖現(xiàn)場水冷壁的布置圖冷灰斗螺旋管圈水冷壁 性能優(yōu)越、成熟可靠的水冷壁自由選擇管子尺寸和數(shù)量：布置與選擇管徑靈活，易于獲得足夠的質(zhì)量流速 螺旋管圈水冷壁所需管子根數(shù)和管徑，可通過改變管子水平傾斜角度來調(diào)整，使之獲得合理的設(shè)計(jì)值，以確保鍋爐安全運(yùn)行與水冷壁自身的剛性。 管子根數(shù)大大減少，而且這種減少

13、水冷壁管子根數(shù)的辦法不加大管子之間的節(jié)距，使管子和肋片的金屬壁溫在任何工況下都安全。 內(nèi)螺紋螺旋管圈水冷壁: 采用內(nèi)螺紋管，提高水冷壁安全裕度技術(shù)特點(diǎn)：采用管螺旋管圈 控制合理的設(shè)計(jì)平均質(zhì)量流速，防止亞臨界狀態(tài)下的傳熱惡化，提高高負(fù)荷下的安全裕度。選取較高的質(zhì)量流速 較高的流速可以確保更高的傳熱性能和流動可靠性，確保水冷壁有較高的安全性和較大的安全裕度。 BRL MCR 0 5 10 15 20 25 30 35 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 主主蒸蒸汽汽流流量量, t/h 壓壓力力, MPag - 500 1,000 1,500 2,000 2,50

14、0 3,000 3,500 4,000 4,500 質(zhì)質(zhì)量量流流速速 (kg/m2s) 過過熱熱器器出出口口壓壓力力 省省煤煤器器進(jìn)進(jìn)口口壓壓力力 設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)平平均均質(zhì)質(zhì)量量流流速速 臨臨界界質(zhì)質(zhì)量量流流速速 內(nèi)螺紋管Tube Sufficient Margin 足足夠夠的的裕裕量量 光管 30%MCR 50THA 70%THA 結(jié)論：通過采用內(nèi)螺紋管及選取合適的質(zhì)量流速，水冷壁安全裕度得到極大的提高，汽水阻力僅增加約10%。 內(nèi)螺紋螺旋管圈水冷壁: 管間吸熱偏差小，適應(yīng)變壓運(yùn)行燃燒器燃燒器燃燒器燃燒器燃燒器燃燒器燃燒器燃燒器水冷壁出口水冷壁出口介質(zhì)溫度介質(zhì)溫度垂直管布置水冷壁垂直管布置水冷壁螺

15、旋上升式水冷壁螺旋上升式水冷壁熱負(fù)荷熱負(fù)荷前墻側(cè)墻后墻側(cè)墻前墻側(cè)墻后墻側(cè)墻流向流向流向流向流向流向流向流向螺旋管在盤旋上升的過程中，每根管子都經(jīng)過爐膛下部高熱負(fù)荷區(qū)域的整個周界，途經(jīng)寬度方向不同熱負(fù)荷分布的區(qū)域。因此，螺旋管的每個管子，以整個長度而言，熱偏差很小 燃燒器布置對水冷壁熱負(fù)荷的影響前墻后墻側(cè)墻側(cè)墻過渡段水冷壁 螺旋水冷壁前墻、兩側(cè)墻出口管全部抽出爐外 后墻出口管則是4抽1根管子直接上升成為垂直水冷壁后墻凝渣管，另3根抽出到爐外 抽出爐外的所有管子均進(jìn)入24根螺旋水冷壁出口集箱，由22根連接管從螺旋水冷壁出口集箱引入位于鍋爐左右兩側(cè)的兩個混合集箱（444.595，SA335P12）混

16、合后，再通過22根連接管從混合集箱引入到24根垂直水冷壁進(jìn)口集箱，然后由垂直水冷壁進(jìn)口集箱引出光管形成垂直水冷壁管屏，垂直光管與螺旋管的管數(shù)比為3：1。 這種結(jié)構(gòu)的過渡段水冷壁可以把螺旋水冷壁的荷載平穩(wěn)地傳遞到上部水冷壁。中間過渡水冷壁螺旋水冷壁螺旋水冷壁垂直水冷壁垂直水冷壁混合集箱混合集箱垂直水冷壁入口集箱垂直水冷壁入口集箱半爐膛混合，減少吸熱偏差小，適應(yīng)變壓運(yùn)行半爐膛混合，減少吸熱偏差小，適應(yīng)變壓運(yùn)行垂直膜式壁 螺 旋 水 冷 壁 出 口 集 箱 垂 直 水 冷 壁 進(jìn) 口 集 箱 垂 直 水 冷 壁 進(jìn) 口 集 箱 螺 旋 水 冷 壁 出 口 集 箱 螺旋膜式壁 過渡段水冷壁廠內(nèi)組裝過渡

17、段水冷壁安裝后螺旋管圈水冷壁水冷壁的支撐結(jié)構(gòu)垂直膜式水冷壁螺旋水冷壁出口集箱垂直水冷壁進(jìn)口集箱螺旋水冷壁出口集箱垂直水冷壁進(jìn)口集箱垂直搭接板垂直剛性梁水平剛性梁螺旋膜式水冷壁上部垂直水冷壁水冷壁系統(tǒng)的保護(hù)水冷壁系統(tǒng)的保護(hù) 溫度監(jiān)測保護(hù)：水冷壁系統(tǒng)溫度測點(diǎn)是鍋爐在啟停、運(yùn)行時對管子金屬壁溫進(jìn)行監(jiān)視和保護(hù)的重要手段。 水冷壁系統(tǒng)溫度的監(jiān)視是通過設(shè)置系統(tǒng)管道上不同位置的熱電偶來實(shí)現(xiàn)的，管子金屬壁溫的監(jiān)視是通過裝設(shè)在水冷壁的壁溫測點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)的。 壁溫測點(diǎn) 壁 溫 測 點(diǎn) 位 置數(shù) 量 螺旋水冷壁出口24（前7/后7/側(cè)5*2） 上部水冷壁出口20（前7/側(cè)5*2/折焰角3） 頂棚管出口7 尾部包墻出口23（前5/側(cè)4*2/后5/中隔墻5） 水平煙道（前）出口2 水平煙道（后）出口2 水平煙道（底部）出口7 尾部包墻汽吊管出口16 低溫過熱器出口7 屏過出口14 高過出口7 汽水分離器筒體4（內(nèi)外壁各2）高過出口集箱筒體4（內(nèi)外壁各2）3.啟動分離器主要設(shè)備：啟動分離器功能和特點(diǎn)：在鍋爐啟停及低負(fù)荷運(yùn)行期間，汽水分離器濕態(tài)運(yùn)行，起汽水分離作用；在鍋爐正常運(yùn)行期間，汽水分離器只作為蒸汽通道。在啟動時將蒸汽從水中分離出來收集的水排入儲水罐超臨界鍋爐的典型結(jié)構(gòu).在鍋爐啟停及正常運(yùn)行過程中，汽水分離器均投入運(yùn)行。序號名稱1筒身2