1950th超臨界燃煤直流鍋爐設(shè)計雙煙道大同煙煤

PAGE132摘要超臨界是一個熱力學(xué)概念。對于水和水蒸氣而言，壓力超過臨界壓力22.129Mpa的狀態(tài)，即為超臨界狀態(tài)。水和水蒸氣在臨界壓力22.129Mpa對應(yīng)的飽和溫度為374.15，焓值為2100kj/kg。超臨界機組即指蒸汽壓力達到超臨界狀態(tài)的發(fā)電機組。本鍋爐設(shè)計為一次中間再熱，鍋爐設(shè)計為單爐膛、雙煙道、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、全鋼架、全懸吊結(jié)構(gòu)、型布置。鍋爐燃用大同煙煤，燃燒器采用36只低NOx旋流燃燒器前后墻對沖布置。制粉系統(tǒng)采用中速磨煤機正壓直吹?？諝忸A(yù)熱器采用三分倉回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器。本設(shè)計是按煙氣流動方向依次對各受熱面的結(jié)構(gòu)和傳熱進行設(shè)計和計算的，經(jīng)過多次計算和校核最終確定各受熱面的布置方式。各個受熱面進出口都設(shè)有中間集箱，使工質(zhì)充分混合并均勻分配出去，減少熱偏差。關(guān)鍵詞：超臨界機組、600MW超臨界直流鍋爐、環(huán)保AbstractSupercriticalfluidisathermodynamicconcept.

Forwaterandsteam,thepressureexceedscriticalpressure22.129Mpastate,whichissuper-criticalstate.Waterandwatervapor22.129Mpainthecriticalpressurecorrespondingsaturationtemperatureof374.15，Enthalpyvalue2100kj/kg.

Supercriticalpressuresteamgeneratingunitmeanstoachievesuper-criticalstateofthegeneratingunits.Theboilerdesignisaonce-throughsupercriticalreheatcoal-firedbensontypeboiler.Itissinglefurnace,double-flue,balanceableventilation,dregsofsolideliminating,entiresteelframe,entiresuspensionstructure,and.TheboilerburnswiththeXuzhou’ssoftcoal,furthermore,theburneradopts36lowNOxswirlburnerswhichistheimpactofburninginthefore-and-aftwall.Thepulverizingsystemusesthemediumspeedpulverizerwhichstraightlyblowsunderpositivepressure.Theairpre-heaterusesthetrisectorrotaryairpre-heater.Thedesignisbasedonfluegasflowdirectionfollowedtheheatingsurfaceofthestructureandthedesignandheattransfercalculations.Afterrepeatedcalculationsandchecktheendoftheheatingsurfacelayout.Importandexportofvariousheatingsurfaceareprovidedmiddlebox,sothatthequalityofmixinganduniformdistributionout,reduceheatdeviation.Keywords:super-criticalunit,600MWsupercriticalonce-throughboiler,environmental目錄TOC\o"1-3"\h\u5514摘要 129861Abstract 218542引言 318299第一章緒論 4128081.1我國600MW機組的發(fā)展概況 4303231.1.2變參數(shù)運行情況 8111201.2國內(nèi)已投運的600MW級鍋爐機組的技術(shù)特點 967681.3國外600MW級鍋爐機組的技術(shù)特點 109593第二章鍋爐的主要參數(shù) 13139402.1鍋爐容量及主要參數(shù) 13324342.2設(shè)計依據(jù) 14164082.2.1燃料 14190552.2.2點火及助燃油 14213172.2.3自然條件 1528072.3鍋爐運行條件 16259832.4鍋爐設(shè)計規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn) 1693422.5鍋爐的特點 17167512.5.1技術(shù)特點 17193912.5.2結(jié)構(gòu)特點 18318932.6鍋爐整體布置 18248782.7汽水系統(tǒng) 20232342.7.1省煤器及出口連接管 2045722.7.2水冷壁、折焰角和水平煙道包墻 21295002.7.3過熱器 2193522.7.4再熱器 225131第三章計算表格及過程 24287283.1確定鍋爐的基本機構(gòu) 24319343.2輔助計算 25205993.2.1空氣平衡 2551483.3屏式過熱器的結(jié)構(gòu)特性和傳熱計算 46196303.4高溫過熱器的結(jié)構(gòu)特性和傳熱計算 5263063.5高溫再熱器的結(jié)構(gòu)特性和傳熱計算 5849233.6低溫過熱器的結(jié)構(gòu)設(shè)計和傳熱計算 65118163.7低溫再熱器的結(jié)構(gòu)設(shè)計和傳熱計算 71143923.8省煤器的結(jié)構(gòu)計算和傳熱計算 75180973.9三分倉回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器計算 8476713.10熱力計算數(shù)據(jù)的修正 89138283.10.1熱力計算數(shù)據(jù)的修正 89252023.10.2排煙溫度校核 89217173.10.3熱空氣溫度校核 8922104結(jié)論 9018621參考文獻 9218933附錄 9317797附錄B文獻（譯文） 10631705附錄Ⅱ（附表、附圖） 11610695致謝信 131引言1950t/h超臨界直流鍋爐正逐漸成為我國的主導(dǎo)機組，它的技術(shù)也越來越成熟，本設(shè)計是以東方鍋爐（集團）股份有限公司的600MWDG-1900/25.4-II2超臨界本生直流鍋爐為依據(jù)，是與東方-日立鍋爐有限公司合作設(shè)計、聯(lián)合制造的。鍋爐爐膛下部水冷壁及冷灰斗采用螺旋管圈，它無水平圍繞管圈型水冷壁中的水平段，工質(zhì)在蒸發(fā)管內(nèi)不易出現(xiàn)汽水分層的現(xiàn)象，管帶中并聯(lián)管數(shù)也較多。由于螺旋管圈的并聯(lián)各管受熱條件都基本相同，所以并聯(lián)間的熱偏差小。在各種負(fù)荷下均有足夠的冷卻能力，并能有效的補償爐膛周界上的熱偏差；采用四只啟動分離器，壁厚較薄，溫度變化時熱應(yīng)力小，適合于滑壓運行，提高了機組的效率，延長了汽輪機的壽命。燃燒系統(tǒng)的旋流燃燒器具有自穩(wěn)能力和較大的調(diào)節(jié)比，在爐膛中的布置的節(jié)距比較大相鄰的燃燒器之間不需要相互支持；墻式燃燒系統(tǒng)的燃燒器布置為對稱方式，沿爐膛寬度方向的熱量輸入均勻分布，因而在上爐膛及水平煙道的過熱器，再熱器區(qū)域的煙氣溫度也更加均勻，避免高溫區(qū)受壓元件的腐蝕，有效抑制結(jié)渣。由于1950t/h發(fā)電機組具有容量大、參數(shù)高、能耗低、可靠性高、對環(huán)境污染小等特點，在我國《1994~2000~2010~2020年電力工業(yè)科學(xué)技術(shù)發(fā)展規(guī)劃》和《電力工業(yè)技術(shù)機組的政策》及《電力工業(yè)裝備政策》中選定了在火電技術(shù)方面的發(fā)展重點包含了1900t/h機組的開發(fā)研究和積極推動其應(yīng)用?？梢灶A(yù)料，今后在全國電力系統(tǒng)內(nèi)將會有更多的1900t/h電機組投入電網(wǎng)運行。

第一章緒論隨著國民經(jīng)濟和電力負(fù)荷的迅速增長，電網(wǎng)容量將隨之增長，我國越來越多采用大容量、高參數(shù)機組。在“八五”期間以亞臨界的300~600MW機組為主，從“九五”開始逐步過渡為600MW機組為主，并主要發(fā)展1000MW機組[1]。電網(wǎng)中這些主力機組集中了當(dāng)前世界上發(fā)電設(shè)備的許多先進技術(shù)，代表著我國電力工業(yè)技術(shù)發(fā)展的趨勢。1.1我國600MW機組的發(fā)展概況1.1.1發(fā)展概況[2]我國電站首臺600MW火力發(fā)電機組為元寶山電廠的2號機組，鍋爐是德國Steinmuller公司制造的亞臨界本生型直流鍋爐，燃用元寶山當(dāng)?shù)氐睦夏旰置?，?985年底投產(chǎn)。此后，隨著國民經(jīng)濟的高速增長，對電力的急劇需求促進了大容量機組的發(fā)展。到90年代末為止，600MW級（包括500MW）的火力發(fā)電機組已有17臺投入運行（表1-1），這些機組的年增長情況見圖1.1。表1.1600MW級鍋爐統(tǒng)計電廠容量（MW）參數(shù)設(shè)計煤種燃燒方式磨煤機制造廠商元寶山電廠600亞臨界元寶山褐煤直流燃燒器八角布置S70-45風(fēng)扇磨煤機德國Steinmuller平圩電廠2×600亞臨界淮南煙煤四角切圓RP-1003HG-CE北倉港電廠2×600亞臨界晉北煙煤四角切圓墻式對沖HP-983MPS-943ABB-CEF&W石洞口第二發(fā)電廠2×600超臨界神木石臺煙煤四角切圓HP-943ABB-CESULZER神頭第二發(fā)電廠2×500亞臨界平朔洗煙煤墻式對沖（前后墻）MPS-245捷克SKODA哈爾濱第三發(fā)電廠600亞臨界鶴崗、雙鴨山煙煤四角切圓RP-1003HG沙角C電廠3×600亞臨界神府東勝煙煤四角切圓HP-983ABB-CE盤山電廠2×500超臨界晉北煙煤墻式對沖（兩側(cè)墻）ZGM-95俄羅斯鄒縣電廠2×600亞臨界墻式對沖F&W雙進雙出球磨機F&W已投運的17臺600MW級機組鍋爐。除元寶山電廠2號爐為燃燒元寶山老年褐煤之外，其余均為燃用煙煤的鍋爐。鑒于供貨商的不同，采用的燃燒方式也各不相同，但主要為兩大流派，即以ABB-CE為代表的采用直流燃燒器四角布置切圓燃燒方式和以B&W為代表的采用旋流燃燒器前后墻的對沖燃燒方式。神頭二電廠和盤山電廠分別采用雙蝸殼旋流燃燒器前后墻布置和單蝸殼旋流燃燒器兩側(cè)墻布置方式。CE型鍋爐采用爐水循環(huán)泵的控制循環(huán)汽水系統(tǒng)，B&W及F&W則采用自然循環(huán)汽水系統(tǒng)，神頭二廠捷克產(chǎn)500MW亞臨界機組采用全負(fù)荷復(fù)合循環(huán)系統(tǒng)，元寶山電廠采用本生型強制循環(huán)直流爐，超臨界機組均采用強制循環(huán)直流鍋爐。在采用的制粉系統(tǒng)中，元寶山電廠因燃用褐煤而采用德國傳統(tǒng)的風(fēng)扇磨煤機八角布置直吹系統(tǒng)，鄒縣電廠Ⅱ期采用F&W技術(shù)的雙進雙出鋼球磨煤機正壓直吹系統(tǒng)。盤山電廠每臺爐配置8臺ZGM-95型中速球磨機正壓直吹系統(tǒng)，其余均為采用RP、HP、MPS型中速磨煤機的正壓直吹系統(tǒng)。各臺鍋爐機組的設(shè)計規(guī)范及結(jié)構(gòu)特性參數(shù)匯總見表1.2。表1.2600MW級機組鍋爐設(shè)計規(guī)范及結(jié)構(gòu)特性參數(shù)項目平圩電廠哈爾濱第三發(fā)電廠北倉港電廠沙角C電廠石洞口第二發(fā)電廠鄒縣電廠元寶山電廠神頭第二發(fā)電廠盤山電廠機組號1、231、21、2、31、25、621、21、2額定功率(MW)600600600600600600600600500500BMCR(t/h)20082008200820072100.119002020183216501650制造廠商HG-CEHGABB-CEB&WABB-CESulzer/CEFWECSteinmuller捷克SKODA俄羅斯鍋爐型號HG2008/186-MHG2008/18.2-YM2CC+RRRBCFWEC2020/18.10-1Π-1650-250-515KT鍋爐布置型式Π型Π型Π型Π型Π型Π型塔式塔式T形主蒸汽出口壓力（Mpa）18.2918.2018.2018.2018.2025.4018.0718.6017.4625.00過/再熱蒸汽溫度（℃）540.6/540.6540.0/540.0540.1/540.0540.0/542.7541.0/569.0541.0/541.0545.0/545.0540.0/540.0545.0/545.0給水溫度（℃）278.3278.3279.7276.0275.0286.0278.9257.0255.0275.0設(shè)計排煙溫度（℃）135126130131132/126130140139135設(shè)計熱效率LHV（%）87.93HHV92.0892.0892.3387.78HHV92.5392.4591.5090.5091.50制粉系統(tǒng)RP-1003RP-1003HP-983MPS-89GHP-983HP-943FWD-10D雙進雙出球磨機S70.45風(fēng)扇磨煤機MPS-245ZGM-95爐膛寬×深（m）18.542×16.43218.542×16.43219.56×16.4019.50×17.4019.558×16.43318.82×16.5821.882×16.95520.86×20.8619.44×15.3023.08×13.46爐膛水平截面（㎡）304.70304.70321.40339.30321.40312.00371.00435.1297.43310.66爐膛高度（m）63.7957.262.3256.9962.1361.9057.9276.00爐膛容積（m3）170671660715042154851610016884185511689416117上煤粉噴口中心至屏底高（m）20.1020.1016.7719.9516.7620.0325.7223.5021.71爐膛容積熱負(fù)荷（KW/m3）101.0099.50116.00112.00103.5069.3576.5571.7984.00爐膛截面熱負(fù)荷（MW/㎡）5.495.645.454.965.405.343.123.794.084.04燃燒器區(qū)域熱負(fù)荷（MW/㎡）2.1091.4901.3001.4800.9670.916設(shè)計煤種淮南煙煤鶴崗、雙鴨山煙煤晉北煙煤神府東勝煙煤神木石臺煙煤濟寧煙煤元寶山褐煤平朔洗煙煤晉北煙煤Vdaf(%)36.8132.3630.0030.8541.5261.0039.3232.30FC/VN1.811.782.092.241.81Aar(%)27.6128.1021.1715.007.7228.7424.4137.0019.77Qnet,ar(MJ/kg)20.52522.4122.55822.90019.55612.52715.91022.440DT(℃)110011101130112012701260>15001110ST(℃)130011901210115013501330>15001198到2003年為止已投運的500~800MW機組已有近40臺；300MW以上的超臨界壓力機組已有12臺投入正常運行；900MW的超臨界壓力機組也在建設(shè)中[3]。哈爾濱第三發(fā)電廠3號600MW機組于1996年元月投產(chǎn)，在1996年與1997年兩年中，平均等效可用率僅43.99%，平均非計劃停運次數(shù)為40.56次/臺.年。除了汽機等方面的原因外，鍋爐方面的主要問題有：受熱面焊口泄露；空氣預(yù)熱器著火嚴(yán)重?zé)龘p；燃燒器擺動調(diào)節(jié)機構(gòu)銷子經(jīng)常斷裂及磨煤機等輔助設(shè)備故障等問題。此外預(yù)熱器出口風(fēng)溫達不到設(shè)計值（低40-50℃）、空氣預(yù)熱器漏風(fēng)率高及過熱器系統(tǒng)阻力損失大、汽溫調(diào)節(jié)困難等問題還直接影響著鍋爐運行的經(jīng)濟性。沙角C電廠660MW機組于1996年投產(chǎn)，在同年的7~12月期間，曾因爐內(nèi)嚴(yán)重結(jié)渣而被迫8次停爐清渣。1997年1、3號機組的非計劃停運次數(shù)分別為29次和27次，2號機組的等效可用率僅為63.94%。隨著機組容量的增大，其運行可靠性對機組經(jīng)濟性及電網(wǎng)的影響也越來越大。實際調(diào)研表明，在最近的一個時期內(nèi)，對大容量機組發(fā)展過程中所遇到的、人們關(guān)切的、也是比較突出的問題是爐內(nèi)受熱面結(jié)渣、爐膛出口煙氣能量偏差和過/再熱器爆管問題。此外，可靠性統(tǒng)計資料也表明，通常在同一電廠內(nèi)首臺機組的運行狀態(tài)較差，而隨后的機組運行狀態(tài)就會好得多，這充分說明，由于大型600MW機組在我國的發(fā)展較晚，但發(fā)展速度卻很快，因此缺乏建設(shè)和運行管理等各方面的經(jīng)驗，而一旦取得經(jīng)驗，整體狀態(tài)就會明顯的改觀。1.1.2變參數(shù)運行情況某些參數(shù)如煤種、風(fēng)煤比等變化對鍋爐的正常運行有重要的影響，現(xiàn)以國內(nèi)某些電廠的參數(shù)變化及調(diào)試運行為例加以說明。煤種的變化由于鍋爐設(shè)計偏差或?qū)嶋H燃用煤質(zhì)的變動所造成的鍋爐爐型結(jié)構(gòu)與煤質(zhì)特性不匹配問題，輕則導(dǎo)致鍋爐超溫（或欠溫）、結(jié)渣和降出力運行，重則釀成設(shè)備和人身事故。這在我國引進和國產(chǎn)大型電站鍋爐中已不乏先例。解決上述問題的主要途徑是改造設(shè)備、調(diào)整鍋爐運行的熱力參數(shù)和選用合適的煤種，但往往由于技術(shù)難度和工程量大，費用昂貴等原因而慎于實施。浙江北倉發(fā)電廠二期工程3臺600MW機組鍋爐是由日本IHI提供的亞臨界、單汽包、自然循環(huán)、一次中間再熱、平衡通風(fēng)、箱式鍋爐，配備帶中速磨的直吹式制粉系統(tǒng)，采用前后墻對沖的燃燒方式。鍋爐自投運以來，結(jié)渣問題相當(dāng)突出，尤其是上層燃燒器區(qū)域結(jié)渣嚴(yán)重，渣的厚度通常達到500mm以上，塌渣使集控室有明顯震感，大量落渣堵塞渣斗，并砸壞水冷壁管子，嚴(yán)重威脅到鍋爐的安全運行。對北倉發(fā)電二期600MW鍋爐的燃料特性、設(shè)備結(jié)構(gòu)和運行條件進行分析，并通過配煤摻燒調(diào)整試驗，確定了適用的煤種和燃燒器配風(fēng)方式，解決了鍋爐燃燒器區(qū)重結(jié)渣問題，實現(xiàn)了爐型和煤性的較佳匹配。一次風(fēng)流量及燃燒調(diào)整天津大唐盤山發(fā)電有限責(zé)任公司安裝2臺由哈爾濱三大動力廠生產(chǎn)的600MW汽輪機發(fā)電機組，3號機組于2001年12月通過168h試運，現(xiàn)已移交生產(chǎn)，4號機組帶負(fù)荷試運結(jié)束，準(zhǔn)備進行168h試運。在試運期間鍋爐出口再熱器管壁存在超溫現(xiàn)象，經(jīng)過分析，修改了磨煤機一次風(fēng)流量測量公式，并針對鍋爐出口再熱器管壁超溫進行了燃燒調(diào)整試驗，初步解決了再熱器管壁超溫問題。燃燒優(yōu)化調(diào)試山東聊城發(fā)電廠1號機組于2002年9月投產(chǎn)，鍋爐是英國MitsuiBabcock公司設(shè)計生產(chǎn)的首臺600MW級“W”型火焰鍋爐。6臺磨煤機運行工況下的鍋爐熱效率為92.85%（汽輪機634MW負(fù)荷），未燃盡碳熱損失2.0%，NOX<1100mg/m3。排煙溫度115℃。該鍋爐投運后，存在送風(fēng)量不足、煤粉細(xì)度偏粗，燃燒效率較低（飛灰含碳量高達20%以上）。燃用灰熔點較低的煤種時，爐膛結(jié)焦嚴(yán)重，曾因結(jié)焦大量脫落砸壞水冷壁管導(dǎo)致緊急停機的故障。同時還存在NOX>1500mg/m3，爐兩側(cè)氧量偏差較大等問題。通過采用調(diào)整磨煤機和燃燒器的風(fēng)煤均衡，增大送風(fēng)機入口截面及提高氧量運行，改進磨煤機分離器和回粉閥結(jié)構(gòu)，調(diào)整裝球比例、分離器擋板角度和尺寸，減少衛(wèi)燃帶面積等綜合措施后，飛灰含碳量由20%下降到6%左右，NOX排放量由1500mg/m3下降到1000mg/m3左右，同時解決了下爐膛衛(wèi)燃帶嚴(yán)重結(jié)焦問題。1.2國內(nèi)已投運的600MW級鍋爐機組的技術(shù)特點從1985年12月30日我國第一臺引進的600MW級火電機組在元寶山電廠投運開始，我國進入了發(fā)展600MW火電機組的年代，事后有平圩電廠600MW機組。神頭2臺500MW機組投產(chǎn)，此外還有鄒縣電廠2臺500MW亞臨界機組和哈爾濱第三電廠600MW亞臨界機組等，其中平圩電廠是引進技術(shù)，自行生產(chǎn)的第一臺600MW機組。大多采用亞臨界參數(shù)，也有超臨界參數(shù)石洞口二廠有2臺超臨界鍋爐，該鍋爐是瑞士蘇爾壽和美國CE公司合作設(shè)計的超臨界直流爐。采用螺旋管圈水冷壁結(jié)構(gòu)；采用偏轉(zhuǎn)二次風(fēng)的四角切圓燃燒方式，中速磨正壓直吹熱風(fēng)送粉。運行表明，機組能滿負(fù)荷正常運行，鍋爐各項經(jīng)濟指標(biāo)均能達到設(shè)計要求，機組等效可用系數(shù)高達81.11%供電煤耗和廠用電率的最好水平分別達到317g/(kw.h)和4.5%。循環(huán)方式有自然循環(huán)，也有控制循環(huán)，與引進國外公司專利有關(guān)。例如，北倉港電廠1號爐和平圩電廠600MW鍋爐以及神頭二廠500MW鍋爐和北倉港電廠2號爐引進加拿大BW技術(shù)，采用自然循環(huán)方式，為了確保鍋爐安全，在熱負(fù)荷高的水冷壁區(qū)域采用內(nèi)螺紋管，為防止膜態(tài)沸騰。燃燒器和燃燒方式有四角切圓燃燒方式和旋流燃燒器[4]前后墻對沖布置方式，與所引進的國外公司專利有關(guān)。平圩電廠和北倉港電廠1號爐系引進美國FW公司和鄒縣電廠引進日立公司技術(shù)采用旋流燃燒器前后墻對沖燃燒方式。東方鍋爐廠還引進美國CE公司技術(shù)，完成了上安電廠三期2×600MW和邯峰電廠2×660MW工程，燃用無煙煤的W型火焰鍋爐設(shè)計。運行經(jīng)驗證明，對于四角切圓燃燒，如果不在爐膛和燃燒系統(tǒng)設(shè)計上采取有效措施，則在爐膛出口部分可能存在較大的煙溫偏差[5],導(dǎo)致過熱器、再熱器超溫爆管，威脅著鍋爐長期安全運行。而世界上著名鍋爐制造公司在600MW及以上鍋爐采用前后墻對沖燃燒方式，取得了很大的成功，這種燃燒方式沿爐膛寬度方向的溫度場較為均勻，且單個燃燒器的調(diào)節(jié)比大，噴口啟停靈活。北倉港電廠1號爐為改善過熱器及再熱器的熱偏差，以此改善爐內(nèi)結(jié)渣情況，將二次風(fēng)反向偏轉(zhuǎn)17度，以形成風(fēng)包煤氣流，減輕爐壁結(jié)渣。該爐原來出口煙溫偏差明顯突出，右側(cè)大于左側(cè)，引起過熱器和再熱器單管嚴(yán)重超溫爆管，為安全運行不得不控制再熱汽溫，控制在500-510℃,后來將上部二次風(fēng)嘴反切23.5°以消除爐膛出口殘余旋轉(zhuǎn)強度。使?fàn)t膛出口煙氣流場均勻，從而使受熱面沿爐寬吸熱均勻。平圩電廠和北倉港電廠燃用煙煤，均采用中速正壓直吹制粉系統(tǒng)，采用WR煤粉噴嘴，為降低NOX排放量，采用分級燃燒技術(shù)，即用大約85%的理論燃燒空氣從下部燃燒器噴口送入，使下部風(fēng)量小于完全燃燒所需風(fēng)量（即富燃料燃燒），從而抑制燃燒區(qū)溫度，使NOX生成率下降，此時有些氮得不到氧，而還原成N2、NOX就會減少，然后再將其余的15%的理論空氣量從每只角置燃燒器噴口最上方裝置的兩個上二次風(fēng)噴口（亦即燃盡風(fēng)噴口）送入爐膛上部，運行時可以根據(jù)工況需要從0%-15%范圍內(nèi)進行調(diào)整。對于旋流燃燒器，則采用改進著火的雙調(diào)風(fēng)燃燒器（EI-DRB）或日立-NR燃燒器，其特征均是使著火穩(wěn)定并使燃燒器中心部位形成富燃高溫火焰區(qū)域，促使NOX在火焰中還原分解。1.3國外600MW級鍋爐機組的技術(shù)特點既有亞臨界參數(shù)，又有超臨界參數(shù)美國首臺600MW燃煤機組是1960年投運的，多數(shù)發(fā)達國家首臺600MW級燃煤機組都是在60年代末和70年代初投產(chǎn)的。據(jù)不完全統(tǒng)計，世界各國共有116座單機容量為600MW燃煤機組的電廠，機組數(shù)達211臺，總?cè)萘窟_到129500MW；其中美國擁有這些電廠和機組的大多數(shù)，計84座電廠，140臺機組，總?cè)萘考s84000MW，占世界600MW級機組總?cè)萘康?5%，其中亞臨界和超臨界各占一半。日本截止1984年已有31臺600MW火電機組，但都是燃油、燃?xì)鈾C組。到1985年才投運首臺超臨界燃煤機組，之后超臨界機組大批建立并投產(chǎn)，還設(shè)計生產(chǎn)了超超臨界機組，日本開流開發(fā)公司的發(fā)展目標(biāo)是：（1）31Mpa,566/566/566℃；(2)31Mpa,641/593/593℃；（3）34.5Mpa,649/593/593℃。最終目標(biāo)是期望比現(xiàn)有的超臨界機組（24.11Mpa,538/538℃)的熱效率提高6%-7%。英、德、法、等國的600MW燃煤機組都是亞臨界機組：英國認(rèn)為超臨界機組造價高，負(fù)荷變化適應(yīng)性差，而亞臨界參數(shù)機組的運行靈活性較大，而且認(rèn)為采用亞臨界參數(shù)（16.66/565/565）與超臨界參數(shù)（23.52Mpa,540/540℃）時的熱耗幾乎相同。前蘇聯(lián)也是投運600MW級機組較早的國家，但與歐美國家制定的容量級別有所不同，它們沒有600MW機組，只有500MW、800MW等機組。超臨界機組投運也較早，一般500MW以上機組基本上都采用超臨界級機組（25Mpa）,這是使日本和前蘇聯(lián)成為全世界火電廠發(fā)電煤耗最低的重要原因[6]。二、循環(huán)方式的選擇鍋爐循環(huán)方式主要有自然循環(huán)、控制循環(huán)、直流爐及直流復(fù)合循環(huán)四種。直流爐適合于超臨界及亞臨界參數(shù)。自然循環(huán)及控制循環(huán)只適宜于亞臨界壓力及亞臨界以下壓力參數(shù)[7]。美國三大鍋爐制造公司(CE、BW、FW)在鍋爐設(shè)計上各有特點，CE公司對亞臨界參數(shù)用控制循環(huán)汽包爐，超臨界用復(fù)合循環(huán)直流爐，即是在直流鍋爐系統(tǒng)中加進一臺復(fù)合循環(huán)泵，以保證鍋爐在各種負(fù)荷時水冷壁中有足夠的汽水流速，工作可靠。BW公司對亞臨界及超臨界參數(shù)用通用壓力(UP)型直流爐，其特點是水冷壁中工質(zhì)一次或二次上升，多次混合，流速高，并采用內(nèi)螺紋管以防止膜態(tài)沸騰。FW公司對亞臨界參數(shù)用自然循環(huán)汽包爐或下部多次上升、上部一次上升直流爐，對超臨界參數(shù)則用下部多次上升，上部一次上升直流爐。英國認(rèn)為直流爐的給水泵電耗大，啟動熱損失大，啟動控制系統(tǒng)復(fù)雜，而汽包爐的循環(huán)問題、汽包制造以及汽水分離等問題能夠解決，故他們的亞臨界參數(shù)采用自然循環(huán)汽包爐和控制循環(huán)汽包爐，而不采用直流爐。但德國對亞臨界參數(shù)采用螺旋形上升管圈的本生型直流爐，因為這種爐型發(fā)源于德國，而且螺旋管圈熱偏差小，工質(zhì)流速高，不易出現(xiàn)膜態(tài)沸騰，能變壓運行，快速啟停，能適應(yīng)電網(wǎng)負(fù)荷的變化。三、燃燒器和燃燒方式[8]美國CE公司采用四角布置擺動式燃燒器，BW和FW公司采用旋流燃燒器，前墻或前后墻對沖布置，前蘇聯(lián)主張采用旋流燃燒器對沖布置，如配500MW機組的Π-57型直流鍋爐在爐膛側(cè)墻上分兩層對稱布置旋流式燃燒器。德國6OOMW等級燃煤鍋爐和美國配660MW機組鍋爐也采用旋流燃燒器。為滿足日益注重的環(huán)境保護方面的要求，各鍋爐制造公司都從燃燒系統(tǒng)方面考慮抑制和減少Nox生成的措施，基本方法是:①采用多個小容量燃燒器以擴大燃燒區(qū)范圍，降低爐內(nèi)溫度水平；②采用低Nox燃燒器;③采用分級燃燒；④采用煙氣再循環(huán)。例如日本三菱司采用PM燃燒器，其著火穩(wěn)定，Nox低；采用先進的附加空氣(從)燃燒方式MACT，能達到極低的Nox排放。日本石川島播磨一FW公司采用煙氣再循環(huán)與分級燃燒，煙氣再循環(huán)是由2臺50%容量的煙氣再循環(huán)風(fēng)機把省煤器出口的一部分煙氣升壓與空氣預(yù)熱器出口的燃燒空氣混合后送人爐膛前后墻管上面一排燃燒器的4個(共計8個)過量空氣噴口，使之與爐內(nèi)上部燃料達到良好混合進行二次燃燒，并能使Nox減少。爐膛結(jié)構(gòu)設(shè)計上比較重視煤質(zhì)下降所帶來的不利因素(如結(jié)渣、積灰、磨損、環(huán)境污染等)而采用了保守的數(shù)據(jù)，爐膛容積較大，使燃料完全燃燒，使?fàn)t膛出口煙溫維持穩(wěn)定，并使Nox排放量減少，爐膛一般呈長方形，一般采用爐體或分隔成雙爐膛或采用雙爐體而將燃燒器布置在爐膛四周。前蘇聯(lián)認(rèn)為，采用雙爐體結(jié)構(gòu)本希望能有利于再熱汽溫的調(diào)節(jié)，但實踐證明，雙爐體對再熱汽溫調(diào)節(jié)并無明顯優(yōu)點，相反，投資費用要比單爐體增加2%一3%，維修又復(fù)雜。前蘇聯(lián)Π-67型采用正方形的爐膛，以達到完善的空氣動力場和均勻的水冷壁熱負(fù)荷。四、過熱器和再熱器汽溫調(diào)節(jié)一般過熱汽溫用噴水調(diào)節(jié)方式，而在再熱汽溫上不盡相同，例如，美國三大公司各有特點，CE公司采用擺動式燃燒器進行調(diào)節(jié)，BW公司則用煙氣再循環(huán)調(diào)節(jié)，而FW公司則采用煙氣擋板調(diào)節(jié)，前蘇聯(lián)則采用汽一汽熱交換器調(diào)節(jié)。對于超臨界直流鍋爐，過熱汽溫則一般采用給水一燃料比率及噴水減溫進行調(diào)節(jié)。鍋爐的主要參數(shù)本設(shè)計以國電山東費縣發(fā)電廠的2臺600MWHG—1900/25.4—YM3型鍋爐為參考進行設(shè)計的，600MWHG—1900/25.4—YM3型鍋爐是哈爾濱鍋爐廠有限責(zé)任公司引進英國三井巴布克能源公司（MB）的技術(shù)，進行設(shè)計，制造的。鍋爐為一次中間再熱，超臨界壓力變壓運行帶內(nèi)置式再循環(huán)泵啟動系統(tǒng)直流鍋爐，單爐膛，雙煙道，平衡通風(fēng)，固態(tài)排渣，全鋼架，全懸吊結(jié)構(gòu)，型布置，鍋爐為露天布置。鍋爐燃用山東濟寧北部礦區(qū)許廠，岱莊，唐口，葛亭礦的低硫煙煤。20只低軸向旋流燃燒器（LNASB）采用前后墻布置，對沖燃燒，6臺ZGM113N中速磨煤機配正壓直吹制粉系統(tǒng)(山東費縣發(fā)電廠情況)。本次設(shè)計的參數(shù)及情況如下：鍋爐以最大連續(xù)出力工況（BMCR）為設(shè)計參數(shù)。在任何磨煤機運行時，鍋爐能帶滿負(fù)荷（BMCR）。2.1鍋爐容量及主要參數(shù)表2.1鍋爐的主要參數(shù)名稱單位BMCR過熱蒸汽流量t/h1950過熱器出口蒸氣壓力Mpa(g)25.40過熱器出口蒸氣溫度571再熱蒸汽流量t/h1653再熱器進口蒸氣壓力Mpa(g)4.75再熱器出口蒸氣壓力Mpa(g)4.56再熱器進口蒸氣溫度321再熱器出口蒸氣溫度569省煤器進口給水溫度2852.2設(shè)計依據(jù)2.2.1燃料2.2燃料特性參數(shù)名稱符號單位設(shè)計煤種全水（收到基）Mar%3空氣干燥基水份Mad%24.7灰份Aar%11.7干燥無灰基揮發(fā)份Vdaf%——低位發(fā)熱量Qnet.arKJ/kg MJ/kg MJ/kg MJ/kg27800收到基碳Car%70.8收到基氫Har%4.5全硫Sar%2.2收到基氮Nar%0.7收到基氧Oar%7.1灰變形溫度DT×103℃1.35灰軟化溫度ST×103℃1.37灰流動溫度FT×103℃1.402.2.2點火及助燃油油種#0輕柴油運動粘度（20時）3.0~8.0mm凝固點小于0℃閃口閃點不低于65℃機械雜質(zhì)無含硫量≤0.2%水份痕跡灰份≤0.02%低位發(fā)熱值278002.2.3自然條件費縣地處魯南地區(qū)交通網(wǎng)絡(luò)的中部，公路交通十分便利。縣城內(nèi)有嵐兗公路（327國道），文瞳公路，臨騰公路與沂蒙公路四條主要干線以及其他縣級公路均以費縣縣城為中心，縱橫交織，構(gòu)成了方便的交通運輸網(wǎng)絡(luò)，基本滿足了當(dāng)?shù)亟?jīng)濟發(fā)展和居民生活需要。廠址位于327國道附近，進廠主干道可直接從327國道接引，長度約1.0~2.0Km。廠址位于在兗石鐵路3.0Km范圍以內(nèi)，靠近鐵路區(qū)間小站，接軌條件十分便捷。公路，鐵路交通十分方便。費縣氣象站提供的氣象條件如下：名稱數(shù)值日期累年年平均氣溫13.41959~1996累年極端最高氣溫36.1出現(xiàn)時間為1966.8.7累年極端最低氣溫—18.3出現(xiàn)時間為1959.12.21累年平均年限水量840.8mm1959~1996累年年最小降水量452.1mm出現(xiàn)年份1988累年年最大降水量1249.2mm出現(xiàn)年份1960累年平均風(fēng)速2.5m/s1961~1996全年主導(dǎo)風(fēng)向為E和ESE，頻率為：10%——夏季主導(dǎo)風(fēng)向為ESE，頻率為：16%——冬季主導(dǎo)風(fēng)向為NW，頻率為：12%——累年平均氣壓1002.8hPa1961~1996累年平均水汽壓12.3hPa1959~1996累年平均相對濕度65%1959~1996累年最大積雪深度29cm出現(xiàn)日期1987.12累年最大凍土深度32cm出現(xiàn)年份1979年累年最多雷暴日數(shù)51天出現(xiàn)年份1964年累年最多霧日數(shù)44天出現(xiàn)年份1987年廠址區(qū)地層結(jié)構(gòu)簡單，第四系覆蓋厚度較薄，基巖巖性較單一，除淺層灰?guī)r巖溶需進行處理外，無其它影響廠址地基穩(wěn)定的不良地質(zhì)作用。場地土類別：Ⅰ類。根據(jù)《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖（GB18306—2001）》，廠址地震動峰值加速度0.1g，（汽輪機輔機按循環(huán)水溫38設(shè)計），設(shè)計壓力0.35Mpa（g）。2.3鍋爐運行條件鍋爐運行方式：帶基本負(fù)荷并調(diào)峰運行。制粉系統(tǒng)：采用中速磨煤機直吹式制粉系統(tǒng)，要求每爐配6臺磨煤機（5臺運行，1臺備用）。汽輪機旁路系統(tǒng)：高、低壓二級串聯(lián)旁路?？諝忸A(yù)熱器進風(fēng)加熱方式：二次風(fēng)進風(fēng)采用熱風(fēng)再循環(huán)，一次進風(fēng)不加熱?？疹A(yù)器結(jié)構(gòu)保證在各種負(fù)荷和環(huán)境下不出現(xiàn)冷端腐蝕。除渣方式：采用刮板撈渣機+渣倉除渣方案。2.4鍋爐設(shè)計規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)GB中國國家標(biāo)準(zhǔn)SD(原)水利部標(biāo)準(zhǔn)DL電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JB機械部（行業(yè)）標(biāo)準(zhǔn)原電力部《火力發(fā)電廠基本建設(shè)工程起動及竣工驗收規(guī)程》1996版原電力部《火力發(fā)電廠勞動安全和工業(yè)衛(wèi)生設(shè)計規(guī)程》DL5053-1996原電力部《電力建設(shè)施工及驗收技術(shù)規(guī)范》（鍋爐機組篇）DL/T5047-95原電力部《火電工程起動調(diào)試工作規(guī)定》原電力部電力工業(yè)鍋爐壓力容器監(jiān)察規(guī)程》DL612-1996勞動部《蒸汽鍋爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》1996版（與電力部《電力工業(yè)鍋爐壓力容器監(jiān)察規(guī)程》有矛盾者，以電力部的為準(zhǔn)）原能源部《防止火電廠鍋爐四管爆漏技術(shù)守則》1992版國家電力公司《火力發(fā)電廠設(shè)計技術(shù)規(guī)程》DL5000-2000勞動部《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》1999版原電力部《火力發(fā)電廠燃煤電站鍋爐的熱工檢測控制技術(shù)導(dǎo)則》DL/T589-1996國家標(biāo)準(zhǔn)〈水管鍋爐受壓組件強度計算〉國家標(biāo)準(zhǔn)〈鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)格〉GBJ17-882.5鍋爐的特點2.5.1技術(shù)特點本鍋爐是引進三井巴布科克能源公司技術(shù)設(shè)計，制造的超臨界燃煤本生直流鍋爐。1951年三井巴布科克從西門子公司獲得了本生直流鍋爐技術(shù)許可證，并于1960年設(shè)計，制造了第一臺超臨界本生直流鍋爐。經(jīng)過半個世紀(jì)的發(fā)展和研究，其超臨界鍋爐已在中國，英國，比利時，菲律賓，丹麥，荷蘭，芬蘭，日本得病感國家投入使用，可適用于各種變壓工況運行，具有較高的鍋爐效率和可靠性。其技術(shù)特點如下：良好的變壓，備用和再啟動性能鍋爐下部爐膛水冷壁及灰斗用螺旋管圈，在各種負(fù)荷下均有足夠的冷卻能力，并能有效的補償爐膛周界上的熱偏差，水動力特性穩(wěn)定；采用四只啟動分離器，壁厚較薄，溫度變化時熱應(yīng)力小，適合于滑壓運行，提高的機組的效率，延長了汽輪機的壽命。燃燒穩(wěn)定，溫度場均勻的墻式燃燒系統(tǒng)墻式燃燒系統(tǒng)的旋流燃燒器具有自穩(wěn)能力和較大的調(diào)節(jié)比，在爐膛中的布置的節(jié)距比較大,相鄰的燃燒器之間不需要相互支持；墻式燃燒系統(tǒng)的燃燒器布置為對稱方式，沿爐膛寬度方向的熱量輸入均勻分布，因而在上爐膛及水平煙道的過熱器，再熱器區(qū)域的煙氣溫度也更加均勻，避免高溫區(qū)受壓元件的蠕變和腐蝕，有效抑制結(jié)渣。經(jīng)濟，高效的低旋流燃燒器（LNASB）三井巴布科克公司已有2000多只LNASB燃燒器在全球使用，其不僅能夠高效，穩(wěn)定地燃燒世界各地的多種燃煤，而且已經(jīng)作為一種經(jīng)濟實用手段來滿足日益嚴(yán)格的低排放的需要。高可靠性的運行性能三井巴布科克有豐富的變壓運行本生直流鍋爐設(shè)計，制造經(jīng)驗，在燃燒等方面的研究和應(yīng)用上進行了大量的工作，并對已投產(chǎn)的機組積累可大量的調(diào)試和研究數(shù)據(jù)。本工程的爐型為三井巴布科克公司標(biāo)準(zhǔn)化的典型設(shè)計，具有成熟的設(shè)計和制造經(jīng)驗，機組的可用率和可靠性高，能滿足用戶的各種技術(shù)要求。2.5.2結(jié)構(gòu)特點1）本鍋爐中，下部水冷壁采用螺旋管圈，上部水冷壁采用一次上升垂直管屏，二者之間用過渡集箱連接。螺旋管圈的同一管帶中的各管子以相同方式從下到上繞過爐膛的角隅部分和中間部分，水冷壁吸熱均勻，管間熱偏差小，使得水冷壁出口介質(zhì)溫度和金屬溫度非常均勻。因此，螺旋管圈的水冷壁更能適應(yīng)爐內(nèi)燃燒工況的變化。2）在螺旋管圈水冷壁部分采用可膨脹的帶焊接式張力板垂直剛性梁系統(tǒng)，下部爐膛和冷灰斗的荷載傳遞給上部垂直水冷壁，保證鍋爐自由向下膨脹。3）布置于上爐膛的屏式過熱器采用膜式管屏末端技術(shù)，使管屏平整防止結(jié)焦，掛渣。4）省煤器為H型鱗片管省煤器，傳熱效率高，受熱面管組布置緊湊，煙氣側(cè)和工質(zhì)側(cè)流動阻力小，耐磨損，防堵灰，部件的使用壽命長。5）燃燒器喉口設(shè)計采用水冷壁讓管加強喉口冷卻，采用高導(dǎo)熱性的，光滑的炭化硅磚敷設(shè)喉口表面，以降低燃燒器喉部耐火層表面溫度，抑制燃燒區(qū)域的結(jié)焦。6）高溫受熱面采用小集箱和短管接頭的結(jié)構(gòu)方式，集箱口徑小，壁厚薄，降低了熱應(yīng)力和疲勞應(yīng)力，提高了運行的可靠性。7）鍋爐尾部采用雙煙道，根據(jù)再熱汽溫的需要，調(diào)節(jié)省煤器出口的煙道的煙氣擋板來改變過低溫再熱器和低溫過熱器的煙氣量分配，從而實現(xiàn)再熱汽溫調(diào)節(jié)。煙氣調(diào)溫?fù)醢鍨榇怪辈贾茫S向受力，不易變形，卡澀，動作靈活。2.6鍋爐整體布置本鍋爐采用∏型布置，單爐膛，尾部雙煙道，全懸吊結(jié)構(gòu)，燃煤器前后墻布置，對沖燃燒。爐膛截面尺寸為19.792m寬,17.671m深，水平煙道深度為6.93m,尾部前煙道深度為4.62m,尾部后煙道深度為8.07m。鍋爐的汽水流程以內(nèi)置式啟動分離器為設(shè)計雙流程[9]，從冷灰斗進口一直到中間混合集箱之間為螺旋管圈水冷壁，再連接至爐膛上部的水冷壁垂直管屏和后水冷壁吊掛管，然后經(jīng)下降管引入折煙角，水平煙道底部包墻和水平煙道側(cè)墻，再引入汽水分離器，從汽水分離器出來的蒸汽引至頂棚和包墻系統(tǒng)，再進入低溫過熱器中，然后再流經(jīng)屏式過熱器和高溫過熱器。再熱器分為低溫再熱器和高溫再熱器兩段布置，中間無集箱連接，低溫再熱器布置于尾部雙煙道中的前部煙道，高溫再熱器布置于水平煙道中,逆順流混合與煙氣換熱。水冷壁為全膜式焊接水冷壁，下部水冷壁及灰斗采用螺旋管屏，上部水冷壁為垂直管屏，螺旋管屏和垂直管屏的過渡點在中間混合集箱處，轉(zhuǎn)換比為1：3。從爐膛出口至鍋爐尾部，煙氣依次流經(jīng)上爐膛的屏式過熱器，折煙角上方的高溫過熱器，水平煙道中的高溫再熱器，然后至尾部煙道中的煙氣分兩路：一路流經(jīng)前部煙道中的立式和水平低溫再熱器，省煤器，另一路流經(jīng)后部煙道的低溫過熱器，省煤器，最后進入下方的兩臺三分倉回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器。鍋爐的啟動系統(tǒng)為帶再循環(huán)泵方式啟動系統(tǒng)，內(nèi)置式啟動分離器布置在鍋爐的前部上方，其進口為水平煙道側(cè)墻出口和水平煙道對流管束出口連接管，下部與貯水箱相連。在直流負(fù)荷（30%BMCR）以下，汽水混合物在啟動分離器中分離，蒸汽從分離器頂部流出，在正常范圍內(nèi)，水經(jīng)分離器進入貯水箱中。當(dāng)貯水箱中的水位在正常范圍內(nèi)，水經(jīng)在循環(huán)泵排入到省煤器入口的主給水管道中，進行再循環(huán)；當(dāng)水位高于正常水位時，通過打開溢流管的溢流調(diào)節(jié)閥將水排至疏水?dāng)U容器中。過熱器采用兩級噴水減溫器，一級減溫器布置在低溫過熱器和屏式過熱器之間，二級減溫器布置在屏式過熱器和高溫過熱器之間。再熱蒸汽采用尾部煙氣擋板調(diào)溫，并在再熱器入口管道備有事故噴水減溫器。制粉系統(tǒng)采用中速磨正壓直吹系統(tǒng)，每爐配6臺磨煤機，在5臺磨煤機運行時能帶BMCR和額定負(fù)荷（ECR工況）。每臺磨煤機供布置于前墻或后墻同一層的LNASB燃燒器，前后墻各2層，每層布置12只，在煤粉燃燒器的前、后墻各布置1層燃燼風(fēng)，每層有12只風(fēng)口。鍋爐布置有78只爐膛吹灰器，46只長伸縮式吹灰器，8只半伸縮式吹灰器，4只空氣預(yù)熱器吹灰器，吹灰器由程序控制。鍋爐除渣采用一臺刮板式撈渣機，裝在爐膛冷灰斗下部。2.7汽水系統(tǒng)[10]2.7.1省煤器及出口連接管在尾部的前，后煙道內(nèi)低溫再熱器和低溫過熱器下均布置有省煤器組。省煤器采用H型鱗片管。鱗片間節(jié)距均為25，基管規(guī)格為51mm×6MWTmm，材質(zhì)為SA-210C，肋片尺寸為3mm×90mm×195mm，材質(zhì)為酸洗碳鋼板。低溫過熱器側(cè)省煤器及低溫再熱器側(cè)省煤器均采用順列布置的結(jié)構(gòu)形式，兩組省煤器均采用懸吊結(jié)構(gòu)的方式，每組吊板懸吊在省煤器出口集箱下，分別懸掛兩排省煤器管束，吊板采用16mm厚的鋼板，材料為12Cr1MoV。兩組省煤器連接出口集箱的管束，均加裝瓦型防磨罩，其材料為1Cr6Si2Mo，厚度為3mm。兩組省煤器的最上排均加裝梳形防磨罩，其材料為SUS304，厚度為1.5mm。兩組省煤器管組與煙道前后墻及兩側(cè)墻間均布置煙氣流隔板，隔板材料為12Cr1MoV，厚度為6mm。每組省煤器管組均有兩只273×50，材料為SA-106C的出口集箱，每只集箱上引出95根懸吊管，再熱器側(cè)吊掛管為51×10MWT，過熱器側(cè)吊掛管為57×13MWT，材料為15CrMoG。前后煙道中的4排懸吊管不僅承擔(dān)省煤器管組的重量，其從下至上穿過尾部煙道，還用以吊掛水平低溫再熱器和水平低溫過熱器，并穿過后煙道頂棚管與各自的懸吊管出口集箱連接，懸吊管出口集箱均設(shè)有放氣管，然后合并成一根76×60的放氣總管與分離器入口的一根引入管相連接，總管上設(shè)置有一只電動截止閥。當(dāng)任何燃燒器點火時此閥門關(guān)閉，當(dāng)鍋爐內(nèi)無火焰時此閥門立刻打開，該管路除用于鍋爐上水時排放空氣外，另一目的是在鍋爐點火之前將省煤器中產(chǎn)生的蒸汽排出，避免蒸汽進入水冷壁管中影響水動力的安全。4只273×50懸吊管出口集箱的兩端分別連接至煙道包墻兩側(cè)的508×70過渡集箱，過渡集箱再通過408×60的連接管在中間混合集箱處匯集成一根461×80的下降管。此下降管上接出兩根38×6.5MWT的管路，一根連接至省煤器再循環(huán)管，作為循環(huán)泵停運時的暖泵管路；另一根與貯水箱溢流管相連，作為溢流管的暖管管路，一直將水引至溢流閥的上游，保持管路的暖態(tài)，避免當(dāng)貯水箱突然產(chǎn)生水位而使管路受熱沖擊。這兩路暖管管路引入的水最后都會進入到貯水箱中，并被蒸發(fā)進入過熱器系統(tǒng)。461×80的下降管分成兩根408×60的小下降管，并分別引至爐膛冷灰斗處的兩側(cè)與461×75分配集箱連接管分別與冷水壁入口前，后集箱連接。2.7.2水冷壁、折焰角和水平煙道包墻[11]水冷壁，折焰角和水平煙道包墻均為管子加扁鋼焊接成的膜式管屏。給水經(jīng)省煤器加熱后進入規(guī)格為219×45mm，材料為sa-106c的水冷壁下集箱，經(jīng)水冷壁下集箱再進入水冷壁冷灰斗。冷灰斗的角度為55°，下部出渣口的寬度為1400mm?；叶返撞康乃浔谟汕?，后水冷壁下集箱引出的370根直徑65mm，壁厚為6.5mm，材料為15crmog，節(jié)距為71（71.5）mm的光管組成的管帶圍繞成。經(jīng)過冷灰斗拐點后，管帶以19°的螺旋傾角繼續(xù)盤旋上升。在爐膛的四角，螺旋管屏以250mm的彎曲半徑進行彎制。螺旋管屏上升過程中，將繞過前后墻各兩層的煤粉燃燒器和各一層的燃燼風(fēng)噴口形成噴口管屏，燃燼風(fēng)噴口布置在煤粉燃燒器上方，每層燃燒器為12只，每層燃燼風(fēng)噴口為12只。螺旋管圈水冷壁在過渡集箱處通過規(guī)格為219×60，材料為sa-335p12的中間集箱轉(zhuǎn)換成垂直管屏。相鄰的中間集箱均用1根89×16的壓力平衡管連接。垂直管屏由940根60×6.5mm，材料為15crmog，節(jié)距為80mm的管子組成。前、后墻垂直管屏各由248根管子組成，兩側(cè)墻管屏各由222根管子組成。前墻和兩側(cè)墻垂直管屏上升并與位于頂棚上方的出口集箱相連接，后墻垂直管屏上升與273×60后水吊掛管入口集箱相接，此集箱引出95根76×12.5mm的吊掛管至吊掛管出口集箱。在水動力分析完成后，為保證四面水冷壁的流量分配均衡，防止吊掛管在低負(fù)荷時發(fā)生流動停滯，在所有后水吊掛管入口段均加裝了節(jié)流短管，用以增加管屏的流動阻力。前側(cè)垂直管屏出口集箱和吊掛管出口集箱分別引出12根，14根和10根共36根168×35的引出管與上爐膛兩側(cè)的各1根608mm的下降管相連。下降管向下再向后在折焰角后處匯合成折焰角入口匯集集箱。從折焰角入口匯集集箱引出的連接管分別與折焰角入口集箱和水平煙道側(cè)包墻入口集箱相接。2.7.3過熱器過熱器系統(tǒng)按蒸汽流程分為頂棚包墻過熱器、低溫過熱器、屏式過熱器和高溫過熱器。來自分離器的24根Φ219×35連接管將蒸汽引到Φ273×65的頂棚入口集箱。上爐膛和水平煙道上部的頂棚過熱器由193根Φ63.5×9MWT、材料為15CrMoG的管子組成，管子之間焊接10mm厚的扁鋼，另一端接至Φ273×65尾部包墻入口集箱。上爐膛頂棚管的節(jié)距為115mm，水平煙道上方的頂棚管變?yōu)榘?53.3mm和76.7mm交錯的節(jié)距布置。尾部包墻入口集箱同時與后煙道前墻和后煙道頂棚相接，蒸汽分成兩路流動。后煙道頂棚由192根Φ51×6MWT、節(jié)距為115mm的管子組成，其到后部轉(zhuǎn)彎下降形成后煙道后墻。后煙道前墻由193根Φ57×8.1MWT、下部為模式包墻，節(jié)距為115mm。后煙道前、后墻與Φ457×98MWT的后煙道下部環(huán)形集箱連接，環(huán)形集箱又連接后煙道兩側(cè)包墻，每面?zhèn)劝鼔τ?13根Φ273×65，其引出24根Φ219×35引出管與Φ273×65后煙道中間隔墻入口集箱相接。與后煙道前墻相似，中間隔墻上方為煙氣流通的管束，縱向為兩排，橫向節(jié)距為230mm，縱向節(jié)距為9mm，下方為膜式管壁，節(jié)距為115mm，管子規(guī)格均為Φ63.5×9MWT。中間隔墻向下與Φ273×67隔墻出口集箱連接，隔墻出口集箱與一級過熱器相連。后煙道包墻所有膜式管屏的扁鋼厚度均為6mm。低溫過熱器布置于尾部雙煙道中的后部煙道中，由3段水平管和1段立式管組組成。經(jīng)低溫過熱器加熱后，蒸汽經(jīng)由低溫過熱器出口集箱端部引出的2根Φ508×80的連接管和一級噴水減溫器并通過左右交叉后進入屏式過熱器入口匯集集箱，并通過Φ168×30的連接管連接到Φ219×45、SA-335P12的屏式過熱器入口集箱。屏式過熱器布置在上爐膛，從Φ219×45、SA-335P91的屏式過熱器出口集箱引出的蒸汽通過Φ168×30的出口連接管引至Φ508×80、SA-335P91的屏過出口集箱，并經(jīng)2根左右交叉的同規(guī)格的連接管及二級噴水減溫器，進入高溫過熱器的入口匯集集箱。為均勻分配的集箱內(nèi)的蒸汽，在高溫過熱器的入口匯集集箱中間位置裝設(shè)有隔板。高溫過熱器入口匯集集箱引出30根Φ168×25的連接管連接到Φ219×35、SA-335P91的過熱器入口集箱。高溫過熱器位于折煙角上方，從Φ273×65、SA-335P91的高溫出口集箱引出的蒸汽通過Φ219×40的出口連接管至Φ508×100、SA-335P91的高溫過熱器出口匯集集箱，并經(jīng)出口匯集集箱兩端引出的兩根Φ508×80、SA-335P91的主蒸汽管道在爐前匯成一根管道引向汽輪機高壓缸。2.7.4再熱器再熱器分為低溫再熱器和高溫再熱器兩段。從汽輪機高壓缸做功后的蒸汽進入到再熱蒸汽冷段管道。在鍋爐構(gòu)架內(nèi)。鍋爐兩側(cè)各布置一根Φ762×20、SA-106C的再熱器冷段管道，與尾部雙煙道前部煙道中的Φ762×45、SA-106C低溫再熱器入口集箱連接。低溫再熱器由三段水平管組和一段立式管組組成。高溫再熱器布置于水平煙道內(nèi)，與立式低溫再熱器直接相連接，采用逆順混合換熱布置。除一片高溫再熱器管組出口段與一根出口集箱相接外、其余管組均為兩片與一根出口集箱連接。高溫再熱器出口集箱兩端的規(guī)格為Φ273×30SA-335P91共48根。每根出口集箱引出一根Φ219×18的連接管與Φ864×55、SA-335P91的高溫再熱器出口匯集集箱相連。高再出口匯集集箱兩端各引出一根Φ864×40、SA-335P91的再熱器熱段管道將高溫再熱蒸汽送往汽輪機中壓缸。計算表格及過程3.1確定鍋爐的基本機構(gòu)鍋爐為一次中間再熱，超臨界壓力變壓運行帶內(nèi)置式再循環(huán)泵啟動系統(tǒng)的本生直流鍋爐，單爐膛，平衡通風(fēng)，固態(tài)排渣，全懸吊結(jié)構(gòu)，型布置。鍋爐為露天布置。上升煙道為燃燒室和屏式過熱器。汽輪機旁路系統(tǒng)：高、低壓二級串聯(lián)旁路。空氣預(yù)熱器進風(fēng)加熱方式：二次風(fēng)進風(fēng)采用熱風(fēng)再循環(huán)，一次進風(fēng)不加熱。整個爐膛全部布滿水冷壁。爐膛出口處由后墻水冷壁延伸構(gòu)成折焰角，以使煙氣更好的充滿爐膛,另外還可以防止屏式過熱器的沖刷。尾部煙道采用雙煙道，一側(cè)為低溫過熱器，另一側(cè)為低溫再熱器，目的是增加受熱面積。每側(cè)各有一級省煤器，用中間集箱連接。鍋爐的汽水流程以內(nèi)置式啟動分離器為設(shè)計雙流程，從冷灰斗進口一直到中間混合集箱之間為螺旋管圈水冷壁，再連接至爐膛上部的水冷壁垂直管屏和后水冷壁吊掛管，然后經(jīng)下降管引入折煙角，水平煙道底部包墻和水平煙道側(cè)墻，再引入汽水分離器，從汽水分離器出來的蒸汽引至頂棚和包墻系統(tǒng)，再進入低溫過熱器中，然后再流經(jīng)屏式過熱器和高溫過熱器。燃燒方式為前后墻布置，對沖燃燒。根據(jù)煤的特性采用中速磨煤機正壓直吹系統(tǒng)。下面表為燃料產(chǎn)物的容量計算。表3.1燃燒計算表序號項目名稱符號單位計算公式結(jié)果1理論空氣量7.32332理論氮氣量5.7913容積1.3365續(xù)表3.14理論干煙氣容積7.12765理論水蒸氣容積()0.65466飛灰份額查表0.923.2輔助計算3.2.1空氣平衡煙道各處過量空氣系數(shù)及各受熱面的漏風(fēng)系數(shù)列于表3.2，爐膛出口處過量空氣系數(shù)按及各受熱面的漏風(fēng)系數(shù)列于表3.2中。表3.2煙道中各受熱面的過量空氣系數(shù)及漏風(fēng)系數(shù)煙道名稱過量空氣系數(shù)漏風(fēng)系數(shù)入口出口爐膛1.20.05屏式過熱器1.21.20高溫過熱器1.21.2150.015高溫再熱器1.2151.230.015低溫過熱器1.231.2450.015低溫再熱器1.231.2450.015低溫過熱器側(cè)省煤器1.2451.2650.02高溫過熱器側(cè)省煤器1.2451.2650.02空氣預(yù)熱器1.2651.2950.03空氣預(yù)熱器出口熱空氣的過量空氣系數(shù)：（3.1）式中——爐膛漏風(fēng)系數(shù)——煙道漏風(fēng)系數(shù)——制粉系統(tǒng)的漏風(fēng)系數(shù)經(jīng)過各受熱面的煙氣的特性和各成分的含量[12]（過?？諝饬?、H2O容積、煙氣總?cè)莘e、RO2容積份額、煙氣質(zhì)量、飛灰濃度）以及所占百分?jǐn)?shù)見表3.3。表3.3煙氣特性表項目名稱符號單位（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）爐膛，屏式過熱器高溫過熱器高溫再熱器進口α"_15出口1.21.2151.23煙道平均過量空氣系數(shù)αpj_1.21.20751.2225干煙氣容積V0gy+(αpj-1)v0Vgym3/kg8.59238.64728.7570水蒸氣容積V0H2O+0.0161(αpj-1)V0VH2Om3/kg0.67820.67910.6808煙氣總?cè)莘eVgy+VH2OVym3/kg9.27049.32639.4379RO2容積份額VRO2/VYrRO2_0.14420.14330.1416水蒸氣容積份額VH2O/VyrH2O_0.07320.07280.0721三原子氣體和水蒸汽溶劑總份額rRO2+rH20r_0.21730.21610.2137煙氣質(zhì)量1-Aar/100+1.306αpjV0mykg/kg12.360112.431812.5753質(zhì)量飛灰濃度αfhAar/(100my)μykg/kg0.00850.00850.0084續(xù)表3.3煙氣特性表名稱及公式符號單位低溫過熱器低溫再熱器低過側(cè)省煤器低再側(cè)省煤器空氣預(yù)熱器出口過量空氣系數(shù)—1.2451.2451.2651.2651.295平均過量空氣系數(shù)0.5（’+’’）—1.23751.23751.2551.2551.28干煙氣容積8.86698.86698.99508.99509.1781水蒸氣容積0.68260.68260.68470.68470.6876煙氣總?cè)莘e9.54959.54959.67979.67979.8657RO2容積份額—0.14000.14000.13810.13810.1355水蒸氣容積份額—0.07150.07150.07070.07070.0697三原子氣體總?cè)莘e份額+—0.21140.21140.20880.20880.2052煙氣質(zhì)量12.71912.71912.88612.88613.125質(zhì)量飛灰濃度0.00830.00830.00820.00820.0080表3.41空氣各種氣體及1灰的焓值表溫度二氧化碳氮氣氧氣水蒸氣干空氣濕空氣一氧化碳飛灰、灰渣100170.0129.6131.8150.5130.0132.4130.280.8200357.5259.9267.0304.5261.4266.4261.4169.1300558.8392.0406.8462.7395.5402.7395.0263.7400771.8526.5551.0626.2531.6541.8531.6360.0500994.4663.8694.5794.9671.4684.2671.4458.56001224.7804.1850.1968.9813.9829.7814.4559.87001461.9947.51004.11148.8959.6978.3960.4663.28001704.91093.61159.91334.41107.41129.11109767.29001952.31241.61318.11526.01257.81282.31259.6873.9續(xù)表3.410002203.51391.71477.51722.91409.71437.31412.698411002458.41543.71638.21925.11563.51594.91567.3109612002716.61697.218002132.31719.21753.41723.3120613002976.71852.81963.82343.61876.21914.31880.5136014003239.02008.72128.32559.22033.92076.22038.4157115003503.121662294.12779.121932238.92198.7175816003768.82324.52460.53001.82353.32402.92359.4183017004036.32484.02628.53229.32514.02567.32520.3206618004304.72643.72797.43458.32676.12731.92682.2218419004574.12804.22967.23690.42838.42898.82844.7235820004844.229653138.43925.530023065.63007.8251221005115.43127.53309.44163.33165.33233.83171.4264022005386.53289.23482.6440233303401.63335.2276023005658.53452.33656.34643.53494.63570.83499.524005930.43615.43831.44887.63660.73739.93664.625006202.83778.54006.851323825.83909.53830經(jīng)過各受熱面的煙氣在對應(yīng)溫度下的焓值見下表3.5。表3.5焓溫表煙氣溫度100170.0227.245129.6750.398150.598.5301076.17200357.5477.745259.91505.20304.5199.302182.24300558.8746.8503922270.13462.7302.903319.88400771.91031.62526.53049.08626.2409.884490.58500994.41328.95663.83844.07794.9520.315693.326001224.71636.76804.14656.66968.9634.236927.657001461.91953.80947.55487.091148.8752.038192.928001704.92278.571093.66333.041334.4873.509485.119001952.32609.221241.67189.821526998.9510797.9810002203.52944.981391.78059.331722.91127.8112132.1211002458.43285.641543.78939.801925.11260.1813485.6112002716.63630.681697.29828.252132.31395.7914854.7313002976.73978.411852.810729.32343.61534.1516241.89140032394328.982008.711632.52559.21675.2517636.7315003503.14681.89216612543.32779.11819.1719044.3716003768.85037.002324.513461.13001.81964.9520463.0217004036.35394.53248414385.13229.32113.9121893.5218004304.75753.232643.715309.43458.32263.8323326.5019004574.16113.232804.216239.23690.42415.7224768.1320004844.26474.27296517170.33925.62569.7026214.2921005115.46836.723127.518111.54163.32725.2627673.5122005386.57199.033289.319047.944022881.5429128.4423005658.57562.533452.319992.34643.53039.6230594.4224005930.47925.983615.420936.64887.63199.4232061.95表3.6焓溫表煙氣溫度爐膛高過高再低過低再過省再省空預(yù)100132.4969.831333.2200266.41950.6269926992699.2300402.72949.04042.4410141014101.4400541.83967.55403.15462.65462.655425542500684.25010.26845.76920.86920.87021600829.76076.481438234.18325.28416.48538700978.37164.596269733.39840.89948.28001129.18268.9111391126311387115119001282.39390.8126761281710001437.3105261423711001594.9116801582212001753.4128411742318002731.9200062732819002898.8212292901420003065.62245030704鍋爐機組熱平衡是計算鍋爐效率、分析和影響鍋爐效率的因素、提高鍋爐效率的途徑的基礎(chǔ)，也是鍋爐效率試驗的基礎(chǔ)，本設(shè)計是按反平衡法依次計算各受熱面，下面是爐膛熱平衡和燃料消耗的計算，見表3.7鍋爐燃料為低硫煙煤。已知條件見任務(wù)書，下面是熱平衡的計算。表3.7鍋爐熱平衡及燃料消耗量計算序號名稱符號單位公式及計算結(jié)果1鍋爐輸入熱量278002排煙溫度假定1253排煙焓查焓溫表I—3，用插值法求1711.1234冷空氣溫度見任務(wù)書205理論冷空氣焓查焓溫表130.16化學(xué)未完全燃燒損失取用鍋爐書頁07機械未完全燃燒損失取用鍋爐書3-2表28排煙處過量空氣系數(shù)查表，即空氣預(yù)熱器出口過量空氣過量系數(shù)1.2959排煙損失5.43810散熱損失取用鍋爐書3-3表0.211灰渣損失012鍋爐總損失7.63813鍋爐熱效率92.36214保熱系數(shù)0.99715過熱蒸汽焓P=25.4MPa，t=571℃，查水蒸氣表3398.2616給水溫度給定28517給水焓P=28.87MPa，t=285℃，查水蒸氣表1254.1818鍋爐有效利用熱19實際燃料消耗量20計算燃料消耗量其中為制粉系統(tǒng)的漏風(fēng)系數(shù)（以理論空氣量為基礎(chǔ)）旋流燃燒器是利用旋流器使氣流產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運動的。當(dāng)旋轉(zhuǎn)氣流由燃燒器出口噴出后，氣流在爐膛內(nèi)就形成了旋轉(zhuǎn)射流。燃燒器為旋流燃燒器[13]，它的主要參數(shù)見表3.8。表3.8旋流燃燒器一、燃燒器出力計算序號名稱符號單位計算公式或數(shù)據(jù)來源數(shù)值1實際燃料消耗量Bkg/s由燃燒計算得45.2912一臺鍋爐燃燒器工作數(shù)目Zr個一般每只燃燒器燃燒熱效率為23.2~40.7MW363燃燒器出力Brkg/s1.2584燃料收到基低位發(fā)熱量Qar,net,pkj/kg由煤粉成分確定27800二、燃燒器風(fēng)量計算1計算燃料消耗量Bjkg/s由燃燒計算得44.3862燃燒需理論空氣量Vk0Nm3/kg由燃燒計算得7.3233爐膛出口過量空氣系數(shù)αl"由燃燒計算選定1.24爐膛漏風(fēng)系數(shù)?αl由燃燒計算選定0.055一次風(fēng)率r1k%選取25-30%256爐膛漏風(fēng)率rlf%4.1677二次風(fēng)率r2k%70.8338磨煤機出口氣粉混合物溫度tm''℃選取80-130℃859一次風(fēng)溫t1℃8010空氣預(yù)熱器出口溫度tky'''℃熱空氣溫度30011二次風(fēng)溫t2℃29012煤在制粉系統(tǒng)中蒸發(fā)掉的水分?Mkg/kg?M=(Mar-Mmf)/(100-Mmf)煤粉水分取0.8%0.02213制粉系統(tǒng)漏風(fēng)率klf直吹式系統(tǒng)中速磨0.214每公斤原煤所需干燥劑glkg/kg2.82315大氣壓力P0pa當(dāng)?shù)卮髿鈮毫?0130016一次風(fēng)壓p1pap1=p010130017一次風(fēng)量V1m3/s152.53718二次風(fēng)壓P2pap2=p01013001