王化坤

摘要:本文簡(jiǎn)要介紹2008t/h亞臨界壓力控制鍋爐'>循環(huán)鍋爐的設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)等情況。

關(guān)鍵詞:鍋爐;設(shè)計(jì)

為減少煙溫、汽溫偏差,避免再熱器超溫觀象,專門列課題作了600MW亞臨界壓力控制鍋爐'>循環(huán)鍋爐再熱器熱偏差安全性計(jì)算。還進(jìn)行了鍋爐冷態(tài)?；囼?yàn)研究,尋求合適的爐膛寬深比,燃燒器下部啟轉(zhuǎn)二次風(fēng)和頂部消旋二次風(fēng)的偏轉(zhuǎn)角及其相互間的合適配置和不同的爐膛高度和前屏過熱器的布置對(duì)爐內(nèi)氣流流動(dòng)特性的影響。

1 鍋爐設(shè)計(jì)條件及主要熱力指標(biāo)

1.1 燃料

煤種:設(shè)計(jì)煤種:神府東勝煤、校核煤種:晉北煙煤

1.2 點(diǎn)火油及助燃油

鍋爐采用三級(jí)點(diǎn)火,由輕油點(diǎn)火器點(diǎn)燃輕油,輕油點(diǎn)燃重油,再由重油點(diǎn)燃煤粉。油種:輕油。重油

1.3 鍋爐主要熱力指標(biāo)

鍋爐主要熱力指標(biāo)(設(shè)計(jì)煤種):爐膛容積熱負(fù)荷(按低位熱值、不合風(fēng)熱)85.4kW/m3

爐膛斷面熱負(fù)荷(按低位熱值、不含風(fēng)熱) 4.72MW/m2

爐膛出口溫度(BMCR,后屏出口)1035℃。排煙溫度(BMCR,修正前)134℃。(BMCR,修正后)126℃。鍋爐熱效率(BMCR)92.3%。(ECR)92.5%

2 鍋爐設(shè)計(jì)采取的主要優(yōu)化措施

300MW控制鍋爐'>循環(huán)鍋爐的經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上,借鑒國(guó)內(nèi)外同類型600MW鍋爐的經(jīng)驗(yàn),在鍋爐性能設(shè)計(jì)上主要采取下列優(yōu)化措施:

2.1 設(shè)計(jì)較為適合設(shè)計(jì)、校核煤種結(jié)渣特性并有較小煙溫偏差的爐膛

選用較小的爐膛容積熱負(fù)荷和斷面熱負(fù)荷,爐膛出口煙氣溫度留有一定的裕度。省煤器平均煙氣速度不大于10m/s,使600MW鍋爐在煤種適應(yīng)性和運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性方面可有較大的裕度。較大的爐膛斷面和較高的爐膛及較小的寬深比,對(duì)避免爐膛結(jié)渣,增加碳粒子在爐膛內(nèi)的滯留時(shí)間,對(duì)減弱氣流殘余旋轉(zhuǎn),消除熱偏差有利。通過鍋爐冷態(tài)模化試驗(yàn)研究,確定爐膛寬深比為1.155:1,爐膛寬度定為19558mm,深度為16940mm。

2.2 控制大容量鍋爐的左右煙溫偏差

在燃燒器設(shè)計(jì)上采用同心反切燃燒技術(shù),配用0FA(燃燼風(fēng))和部分二次風(fēng)消旋(反切),可使?fàn)t內(nèi)氣流的旋轉(zhuǎn)強(qiáng)度具有一定的可調(diào)性。下部啟轉(zhuǎn)二次風(fēng)與一次風(fēng)噴嘴偏轉(zhuǎn)一定的角度,合理采用不同的二次風(fēng)偏轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu),使?fàn)t內(nèi)空氣動(dòng)力場(chǎng)有利于穩(wěn)定燃燒,降低氮氧化物(N0x)排放,減少結(jié)渣和高溫腐蝕等。

2.3 一次風(fēng)噴嘴采用不等間距布置

上3層噴嘴間距為2000mm,下3層噴嘴間距為1650mm,燃燒器總高度為9300mm。上部噴嘴間距增大,對(duì)減輕殘余旋轉(zhuǎn)有利。燃燒器高度增加還能降低燃燒器區(qū)域壁面熱負(fù)荷,避免結(jié)渣。

2.4 采用大口徑管道、大三通連接各級(jí)過熱器,采用二級(jí)噴水減溫

過熱器各級(jí)受熱面之間采用集中大口徑管道及大三通連接,左右兩側(cè)的連接管道不進(jìn)行大交叉,以避免汽溫偏差疊加。過熱器采用二級(jí)噴水減溫器,每級(jí)減溫設(shè)有兩只減溫器,分別布置在左右兩根連接管上。左右兩側(cè)的噴水調(diào)節(jié)閥單獨(dú)控制,有利于兩側(cè)汽溫的調(diào)整。

2.5 采用擠壓成型的大口徑三通和彎頭

內(nèi)壁圓滑過渡,壁厚嚴(yán)加控制;并嚴(yán)格控制小口徑管子的管壁公差和材料代用等措施,防止過熱器阻力偏大。

3 鍋爐結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介

3.1 整體布置

鍋爐采用傳統(tǒng)的Ⅱ型布置四角切圓燃燒。爐膛采用全焊膜式水冷壁,爐膛寬19558mm,深16940mm,爐頂管標(biāo)高74100mm,鍋筒中心線標(biāo)高75100mm。爐頂采用全密封結(jié)構(gòu),并設(shè)有大罩殼。上部爐膛采用引進(jìn)型控制鍋爐'>循環(huán)鍋爐的傳統(tǒng)布置方式,即布置了過熱器分隔屏和后屏,墻式再熱器布置在前墻和兩側(cè)墻前部。在折焰角上部和水平煙道按煙氣流程依次布置了屏式再熱器、末級(jí)再熱器和末級(jí)過熱器。后煙井內(nèi)布置有低溫過熱器和省煤器。

3.2 燃燒設(shè)備

鍋爐采用HP中速磨煤機(jī)冷一次風(fēng)機(jī)正壓直吹式制粉系統(tǒng),共配置6臺(tái)HP963型碗式中速磨,每臺(tái)磨煤機(jī)出口用4根煤粉管道接至同一層四角布置的煤粉噴嘴。燃燒器共設(shè)置6層煤粉噴嘴,鍋爐MCR和ECR負(fù)荷時(shí)投運(yùn)5層,另一層備用。燃燒器的一、二次風(fēng)呈間隔布置,頂部設(shè)有0FA(燃燼風(fēng))。每組燃燒器的二次風(fēng)擋板均由電動(dòng)執(zhí)行器單獨(dú)操作。為滿足鍋爐汽溫調(diào)節(jié)的需要,燃燒器噴嘴采用擺動(dòng)結(jié)構(gòu),除0FA層噴嘴單獨(dú)擺動(dòng)外,其余噴嘴由內(nèi)外連桿組成一個(gè)擺動(dòng)系統(tǒng),由一臺(tái)電動(dòng)執(zhí)行器集中驅(qū)動(dòng)作上下擺動(dòng)。這些電動(dòng)執(zhí)行器均采用進(jìn)口的直行程結(jié)構(gòu)。

3.3 給水和水循環(huán)系統(tǒng)

3.3.1 給水系統(tǒng)

鍋爐給水經(jīng)由止回閥和截止閥進(jìn)入省煤器進(jìn)口集箱,流經(jīng)省煤器蛇形管束后進(jìn)入省煤器中間集箱,再經(jīng)省煤器懸吊管(懸吊低溫過熱器)進(jìn)入省煤器出口集箱,再由連接管分成3路從鍋筒底部引入水側(cè)。

3.3.2 水循環(huán)系統(tǒng)

鍋筒、下降管、爐水循環(huán)泵、下水包、水冷壁、水冷壁上集箱引出管等部件組成水循環(huán)系統(tǒng)。鍋筒下部的水通過6根φ406的下降管接至匯合集箱,再由匯合集箱引出3根吸入管,分別與3臺(tái)爐水循環(huán)泵連接,循環(huán)泵將水通過泵的排水管輸入下部環(huán)形水包,下水包內(nèi)每根水冷壁管進(jìn)口裝有節(jié)流孔板,使管內(nèi)的流量與它的吸熱相匹配。水冷壁采用的φ51m內(nèi)螺紋管和光管,節(jié)距為63.5mm的膜式結(jié)構(gòu)。爐膛水冷壁管除冷灰斗和墻式再熱器后面外,全部采用內(nèi)螺紋管,以保證水循環(huán)安全可靠,防止DNB的發(fā)生。3臺(tái)爐水循環(huán)泵,投運(yùn)2臺(tái)可帶MCR負(fù)荷,1臺(tái)備用。投運(yùn)1臺(tái)泵時(shí)可帶60%MCR負(fù)荷。

3.3.3 鍋筒及內(nèi)部設(shè)備

鍋筒筒身用鋼板卷制而成,內(nèi)徑為φ1743mm,簡(jiǎn)身直段長(zhǎng)26216mm,等厚壁厚203mm,兩端采用球形封頭,筒身和封頭材料均采用SA-299碳鋼材料。鍋筒內(nèi)部采用環(huán)形內(nèi)夾套結(jié)構(gòu),汽水混合物由鍋筒上部引入自上而下流動(dòng),使鍋筒上、下部得到均勻加熱,可有效地減小上、下壁溫差,加快啟、停速度。鍋筒內(nèi)裝有110只直徑為φ254的渦流式分離器和148只波形板干燥器,還設(shè)有連續(xù)排污管,給水分配管及水位取樣裝置等。

3.4 過熱器

過熱器按蒸汽流程由爐頂包覆過熱器、低溫過熱器、分隔屏、后屏過熱器和末級(jí)過熱器組成。爐頂及包墻管由光管加扁鋼焊接成膜式壁結(jié)構(gòu)。低溫過熱器布置在尾部煙道內(nèi)由水平和立式兩部分組成,管徑φ57mm。分隔屏位于上爐膛前部,沿爐寬方向布置6大片,每片由6個(gè)小屏組成,管徑φ57mm。后屏過熱器布置在分隔屏后面,沿爐寬方向布置25片,管徑φ57mm/φ60mm。末級(jí)過熱器位于水平煙道的后部,沿爐寬方向布置l02片,管徑的φ57mm。各級(jí)過熱器之間采用大口徑管連接,左右兩側(cè)的連接管道采取平行布置,以減少汽溫偏差。

3.5 再熱器

再熱器按蒸汽流程由墻式再熱器、屏式再熱器和末級(jí)再熱器組成。墻式再熱器布置在上部爐膛前墻和兩側(cè)墻前部,管徑φ60mm。屏式再熱器位于爐膛折焰角上方,后屏過熱器之后,沿爐寬布置有50片,管徑φ63mm。末級(jí)再熱器位于水平煙道前部,屏式再熱器后面,共76片,管徑的φ63mm。屏式再熱器和末級(jí)再熱器之間用大口徑管道連接并左右交叉一次。

3.6 蒸汽溫度調(diào)節(jié)

3.6.1 過熱蒸汽溫度調(diào)節(jié)

在過熱器系統(tǒng)中,采用二級(jí)噴水減溫。第一級(jí)布置在低溫過熱器至分隔屏之間的管道上,作汽溫主調(diào)和保護(hù)分隔屏。第二級(jí)布置在后屏過熱器至末級(jí)過熱器之間的連接管道上,作汽溫細(xì)調(diào)。每級(jí)減溫均設(shè)左右2只減溫器,左、右噴水調(diào)節(jié)閥單獨(dú)控制,可方使兩側(cè)汽溫的調(diào)整,減小左右兩側(cè)汽溫偏差。過熱器噴水減溫器采用多孔笛形管的結(jié)構(gòu)。

3.6.2 再熱蒸汽溫度調(diào)節(jié)

再熱蒸汽溫度主要采用燃燒器噴嘴擺動(dòng)角度,控制爐膛出口溫度來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)溫。當(dāng)負(fù)荷較低時(shí)還可改變過?？諝饬縼?lái)進(jìn)行調(diào)溫。此外,在再熱器進(jìn)口還設(shè)有2只事故噴水減溫器,最大設(shè)計(jì)噴水量為再熱器流量的5%(MCR)。

3.7 省煤器

省煤器布置在后煙井低溫過熱器下面,分成上、下兩組,管徑φ51mm。順列布置。省煤器蛇形管組出口設(shè)有3只中間集箱,從集箱上引出3排用來(lái)懸吊低溫過熱器的省煤器懸吊管。在省煤器進(jìn)口前后墻包覆管上裝設(shè)有煙氣阻流板,以防止形成煙氣走廊造成局部磨損,還增加了管子壁厚和將煙氣平均流速控制在10m/s以下,大大提高了省煤器的抗磨能力。為防止鍋爐尾部振動(dòng),在省煤器區(qū)域沿爐寬設(shè)置了4道防振隔板。

3.8 空氣預(yù)熱器

采用上海鍋爐廠有限公司設(shè)計(jì)制造的兩臺(tái)三分倉(cāng)轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器,型號(hào)為32VI(T)50°-1828,一、二次風(fēng)分隔布置,一次風(fēng)開度為50°,轉(zhuǎn)子反轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子直徑12.24米,受熱面高度為1828mm,轉(zhuǎn)子采用模塊結(jié)構(gòu),傳熱元件為籃子結(jié)構(gòu),以便檢修和調(diào)換。轉(zhuǎn)子傳動(dòng)裝置設(shè)主傳動(dòng),輔助傳動(dòng)和手動(dòng)盤車裝置。每臺(tái)空氣預(yù)熱器配置一臺(tái)伸縮式吹灰器,在預(yù)熱器煙氣側(cè)冷熱端配備有一根固定式水沖洗管和滅火管,還配有紅外線探測(cè)裝置。

3.9 出渣設(shè)備

鍋爐出渣設(shè)備有水力出渣和機(jī)械出渣兩種?？砂从脩粢筮x用。對(duì)于水源豐富的地區(qū)推薦水力出渣方式(水封式除渣裝置)。水封式除渣裝置排渣間隔為8小時(shí)一次,機(jī)械出渣裝置為連續(xù)排渣。吳涇工程采用水封式除渣裝置。

3.10 鍋爐構(gòu)架

鍋爐構(gòu)架采用獨(dú)立式鋼結(jié)構(gòu),受力構(gòu)件采用高強(qiáng)度螺栓連接,螺栓直徑為M22。整個(gè)構(gòu)架分7個(gè)安裝層,主要包括:垂直支撐、水平支撐、爐頂支吊平面、平臺(tái)、扶梯、大層頂?shù)冉M件。鍋爐鋼架共有8根單腹板主梁,其中最大主梁長(zhǎng)度25700mm,高度4000mm,寬度1300mm,重量≈90t。鋼柱采用H型鋼柱。平臺(tái)采用鍍鋅柵格,扶梯傾角小于45°。