泰州锅炉设计说明书初稿文档格式.docx
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4.73
再热器出口蒸汽压力
4.85
4.68
4.49
再热器进口蒸汽温度
353
351
345
再热器出口蒸汽温度
603
省煤器进口给水温度
302
300
296
2.设计条件
2.1煤种
电厂设计煤种为神华煤,校核煤种为同忻煤和兖州煤。
煤质分析数据及灰份组成如下表:
名称及符号
设计煤种(神华煤)
校核煤种
兖州煤
同忻煤
元
素
分
析
收到基碳Car
%
61.7
57.92
56.32
收到基氢Har
3.67
3.68
收到基氧Oar
8.56
8.09
7.75
收到基氮Nar
1.12
1.17
0.93
收到基全硫St,ar
0.60
0.55
0.8
收到基灰分Aar
8.80
21.39
24.52
收到基全水分Mtar
15.55
7.20
6.00
空气干燥剂水分Mad
8.43
1.27
0.16~3.96
收到基挥发分Var
26.50
27.33
干燥无灰基挥发分Vdaf
34.73
38.27
37.00
收到基低位发热量Qnet,ar
kJ/kg
23442
22420
21980
哈氏可磨系数HGI
55.00
65.00
灰
熔
融
性
变形温度DT
1150
1190
软化温度ST
>
1500
1450
流动温度FT
1230
二氧化硅SiO2
30.57
55.93
47.24
三氧化二铝Al2O3
13.11
27.45
38.97
三氧化二铁Fe2O3
16.24
3.99
5.76
二氧化钛TiO2
0.47
氧化钙CaO
23.54
4.17
2.13
氧化镁MgO
1.01
1.44
0.41
二氧化锰MnO2
0.43
三氧化硫SO3
10.31
2.08
1.19
氧化钠Na2O
0.92
0.32
0.17
氧化钾K2O
0.78
1.54
0.34
冲刷磨损指数ke
0.84
飞灰比电阻
温度100˚C时
Ω.cm
6.69×
1010
8.00×
温度120˚C时
4.97×
1011
3.78×
温度150˚C时
1.58×
1012
8.99×
温度180˚C时
8.65×
4.58×
2.2点火助燃用油
油种:
#0轻柴油
粘度(20℃时):
1.2~1.67oE
凝固点:
不高于0℃
闭口闪点:
不低于55℃
机械杂质:
无
含硫量:
不大于0.2%
水份:
痕迹
灰份:
不大于0.01%
比重:
817kg/m3
低位发热值Qnet,ar41800kJ/kg
2.3自然条件
2.3.1厂区的岩土工程条件
本工程厂址无活动断裂通过,亦不存在潜在的震源区。
地震构造条件稳定。
本工程厂址附近无基岩出露,为第四系地层所覆盖,地表分布有厚度不一的填土,往下为粘土、淤泥质粉质粘土及粉土,再往下为粉砂、粉质粘土、砂层。
2.3.2地震烈度
根据《中国地震动参数区划图(1:
400万)》,50年超越概率10%的基岩地震动水平向峰值加速度为0.087g,50年超越概率10%的地表地震动水平向峰值加速度为0.126g,相应地震基本烈度为Ⅶ度。
2.3.3燃料
2.3.4运输
本工程运输条件卖方主要考虑以水路和陆路运输为主。
拟建5万吨级泊位一个。
2.3.5水源
电厂水源取自长江。
根据长江干流水文站资料:
最大实测流量为92600m3/s(1954.08.01),最小流量为4620m3/s(1979.01.31),多年平均流量为29000m3/s,平均年总径流总量为9.15×
1011m3。
本工程2×
1000MW机组需水量为62m3/s。
这些水量包括循环冷却水、冲灰水、锅炉补给水及生活用水等。
长江水量完全能满足本工程的供水要求。
2.3.6循环冷却水系统
循环冷却水采用直流供水系统,冷却水水源为长江水。
2.3.7输配电布置
电厂两台机组以发电机-变压器组接线接入500kV系统。
本工程厂用起动和备用电源采用220kV电源或从本工程500kV电源引接。
2.3.8气象条件
根据长江流域1975年~2000年资料统计,各气象要素特征如下:
历年平均气压:
1016.2hPa
历年极端最高气压:
1044.7hPa(2000.1.31)
历年极端最低气压:
990.2hPa(1992.9.1)
历年平均气温:
15.3℃
历年极端最高气温:
37.9℃(1995.9.7)
历年极端最低气温:
-12.5℃(1977.1.31)
历年平均绝对湿度:
16.0hPa
历年最大绝对湿度:
41.6hPa(1988.7.7)
历年最小绝对湿度:
1.2hPa(1976.1.23)
历年平均相对湿度:
79%
历年最小相对湿度:
10%(1977.3.4)
历年平均降雨量:
1042.3mm
历年最多年降雨量:
1771.9mm
历年最小年降雨量:
459.3mm
历年最大一日降雨量:
312.4mm
历年平均蒸发量:
1398.1mm
历年平均雷暴天数:
26d
历年平均雾日天数:
48d
历年最大积雪深度:
25cm(1984.1.19)
历年平均风速:
2.5m/s
五十年一遇离地面10米高10分钟平均最大风速:
27.0m/s
历年全年主导风向:
ENE/ESE
历年夏季主导风向:
ESE
历年冬季主导风向:
ENE
2.3.9锅炉给水及蒸汽品质要求
2.3.9.1锅炉给水质量标准
补给水量:
正常时_73.75__t/h
启动或事故时_177___t/h
补给水制备方式:
活性碳过滤+反渗透+离子交换除盐系统
锅炉给水质量标准(按CWT工况设计,即联合水处理工况设计)
总硬度:
~0μmol/l
溶解氧(化水处理后):
30~300μg/l
铁:
≤5μg/l
铜:
≤2μg/l
二氧化硅:
≤10μg/l
pH值:
8~9
电导率(25℃):
<0.15μS/cm
钠:
2.3.9.2蒸汽品质要求
<5μg/l
<10μg/l
<2μg/l
2.3.9.3厂用电系统电压:
中压系统应为6kV三相、50Hz;
额定值200kW以上电动机的额定电压暂定为6kV。
低压交流电压系统(包括保安电源)为380V、三相、50Hz;
额定值200kW及以下电动机的额定电压为380V;
交流控制电压为单相220V。
直流控制电压为110V,来自直流蓄电池系统,电压变化范围从94V到121V。
应急直流油泵的电机额定电压为220V直流,与直流蓄电池系统相连,电压变化范围从192V到248V。
设备照明应由单独的380/220V照明变压器引出。
维修插座电源额定电压为380V、70A、三相、50Hz;
单相220V、20A。
2.4锅炉运行条件
●锅炉运行方式:
带基本负荷并参与调峰。
●制粉系统:
采用中速磨煤机正压直吹式制粉系统,每炉配6台MPS280磨煤机,其中5台运行,1台备用(在BMCR工况下);
煤粉细度为R90<
18%,均匀性指数n=1.1±
0.1。
●哈锅提供锅炉在各种启动工况下所需最小给水流量、给水压力。
●给水调节:
机组配置2×
50%BMCR调速汽动给水泵和一台30%BMCR容量启动用电动调速给水泵。
●汽轮机旁路系统:
35%容量高、低压二级串联旁路。
3.锅炉特点
3.1技术特点
本工程的锅炉是采用三菱重工技术设计的垂直水冷壁超超临界直流锅炉。
从七十年代开始,全世界电力行业因调峰和周期性负荷运行方式的需要,要求火电机组从传统的定压带基本负荷运行方式改为变压调峰运行,因此三菱重工于七十年代末开发了适合变压运行的螺旋管圈水冷壁的超临界锅炉,首台这种型式的超临界锅炉于1981年投运,MHI共生产了10台这种型式的大型超临界锅炉。
由于螺旋管圈水冷壁结构较复杂,阻力较大,运行过程中的热应力也较大,MHI于80年中期开发了采用内螺纹管的垂直管圈水冷壁的变压运行超临界锅炉,首台机组于1989年投入商业运行,迄今已有11台采用垂直管圈水冷壁的超临界锅炉和超超临界锅炉投入运行。
十多年的运行经验表明,垂直管圈水冷壁也适合于变压运行,且具有阻力小、结构简单、安装工作量较小、水冷壁在各种工况下的热应力较小等一系列优点,泰州工程是在总结了日本已运行的机组的优点和国内玉环工程之后进行设计的,其技术特点如下:
1)良好的变压、调峰和再启动性能:
锅炉炉膛采用内螺纹管垂直水冷壁并采用较高的质量流速,能保证在变压运行的四个阶段即超临界直流、近临界直流、亚临界直流和启动阶段中控制金属壁温、控制高干度蒸干(DRO)、防止低干度高热负荷区的膜态沸腾(DNB)以及水动力的稳定性等,由于装设水冷壁中间混合集箱和采用节流度较大的装于集箱外面的较粗水冷壁入口管段的节流孔圈,对控制水冷壁的温度偏差和流量偏差均非常有利。
而启动系统采用再循环泵,对于加速启动速度,保证启动阶段运行的可靠性、经济性均是有利的。
2)燃烧稳定、热负荷分配均匀、防结渣性能良好的反向双切园燃烧方式:
这种燃烧方式能保证沿炉膛水平方向均匀的热负荷分配。
由于采用双切园使燃烧器数目倍增,降低了单只燃烧器的热功率,这些都对燃用结渣性强的神府东胜煤有利。
同时,由于采用双切园方式,使单个燃烧器煤粉射流的射程变短,对于保证燃烧稳定性有利,解决了大型锅炉采用单切园正方形炉膛时燃烧器射程过长和炉膛水平截面气流充满度较差的难题。
3)经济、高效的低NOX的改进型PM型主燃烧器和MACT型分级燃烧方式:
MHI低NOX的PM型燃烧器已在97台大型煤粉锅炉中采用,而MACT型分级燃烧方式也已在数十台锅炉上采用,长期运行经验证明这种燃烧器的分级送风方式对降低炉内NOX生成量有明显的效果。
4)采用适合高蒸汽参数的超超临界锅炉的高热强钢:
由于锅炉的主汽和再热汽温度均在600℃以上,对高温级过热器和再热器,采用了在7台超临界和超超临界锅炉上已有7年以上运行经验的25Cr20NiNb钢和改良型细晶粒18Cr级奥氏体钢(Codecase2328)。
这二种钢材对防止因管壁温度过高而引起的烟侧高温腐蚀和内壁蒸汽氧化效果明显。
3.2结构特点
1)采用改进型的内螺纹管垂直水冷壁,即在上下炉膛之间加装水冷壁中间混合集箱,以减少水冷壁沿各墙宽的工质温度和管子壁温的偏差,取消早期的在大直径水冷壁下集箱内装设小直径节流孔圈的设计,改为在小直径的下联箱外面较粗的水冷壁入口管段上装焊直径较大的节流孔圈以加大节流度,提高调节流量能力,然后通过三叉管过渡的方式与小直径的水冷壁管(φ28.6)相接,用控制各回路的工质流量的方法来控制各回路管子的吸热和温度偏差。
2)在保证水冷壁出口工质必需的过热度的前提下,采用较低的水冷壁出口温度(430℃),并把汽水分离器布置于顶棚、包墙系统的出口,这种设计和布置可以使整个水冷壁系统包括顶棚包墙管系统和分离器系统采用低合金钢15CrMoG(P12),所有膜式壁不需作焊后整屏热处理,也使工地安装焊接简化,对保证产品和安装质量有利。
3)由于过热器和再热器大量采用优质高热强钢,管壁相对较薄,因此各级过热器可以采用较大直径的蛇形管(φ51~63.5)保证较低的过热器阻力,而在很多其它公司(特别是欧洲公司)的设计中,超临界和超超临界锅炉过热器均采用小直径管(φ38~44.5)以控制壁厚,这样导致较高的过热器阻力。
4)汽温调节手段的多样化,除过热器采用三级六点的喷水外,直流运行时主要靠改变煤/水比来调节过热汽温,再热汽温主要调节手段为烟气分配挡板,而以燃烧器摆动作为辅助调节手段,再热器还在一级低温再热器之前加装事故喷水减温装置,过热器采用三级喷水能更好消除工质通过前级部件所造成的携带偏差,也增加了调温能力。
5)为降低过热器阻力,过热器在顶棚和尾部烟道包墙系统采用二种旁路系统,第一个旁路系统是顶棚管路系统,只有前水冷壁出口和侧水冷壁出口的工质流经顶棚管;
第二个旁路为包墙管系统的旁路,即由顶棚出口集箱出来的蒸汽大部分送往包墙管系统,另有小部分蒸汽不经过包墙系统而直接用连接管送往后包墙出口集箱。
6)过热器正常喷水水源来自省煤器出口的水,这样可减少喷水减温器在喷水点的温度差和热应力;
但在非正常情况下,如果屏式过热器和末级过热器汽温和壁温过高,则可利用由给水管引出较低温度的水喷入,达到较好的减温效果。
再热器喷水水源来自给水泵中间抽头。
4.锅炉整体布置
本锅炉采用单炉膛、П型布置、悬吊结构。
燃烧器布置为反向双切园燃烧方式。
锅炉的汽水流程以内置式汽水分离器为分界点,从水冷壁入口集箱到汽水分离器为水冷壁系统,从分离器出口到过热器出口集箱为过热器系统,另有省煤器系统、再热器系统和启动系统。
过热器采用四级布置,即低温过热器(一级)→分隔屏过热器(二级)→屏式过热器(三级)→末级过热器(四级);
再热器为二级,即低温再热器(一级)→末级再热器(二级)。
其中低温再热器和低温过热器分别布置于尾部烟道的前、后竖井中,均为逆流布置。
在上炉膛、折焰角和水平烟道内分别布置了分隔屏过热器、屏式过热器、末级过热器和末级再热器,由于烟温较高均采用顺流布置,所有过热器、再热器和省煤器部件均采用顺列布置,以便于检修和密封,防止结渣和积灰。
水冷壁为膜式水冷壁,由于全部为垂直管屏,因此可以不必采用结构复杂的张力板来解决下部炉膛水冷壁的重量传递问题。
为了使回路复杂的后水冷壁工作可靠,将后水冷壁出口集箱(折焰角斜坡管的出口集箱)出口工质分别送往后水冷壁吊挂管和水平烟道二侧包墙二个平行回路,然后再用连接管送往顶棚出口集箱,与前水冷壁和二侧水冷壁出口的工质汇合后再送往尾部包墙系统,这样的布置方式在避免后水冷壁回路在低负荷时发生水动力的不稳定性和减少温度偏差方面较为合理和有利。
烟气流程如下:
依次流经上炉膛的分隔屏过热器、屏式过热器、末级过热器、末级再热器和尾部转向室,再进入用分隔墙分成的前、后二个尾部烟道竖井,在前竖井中烟气流经低温再热器和前级省煤器,另一部分烟气则流经低温过热器和后级省煤器,在前、后二个分竖井出口布置了烟气分配挡板以调节流经前、后分竖井的烟气量,从而达到调节再热器汽温的目的。
烟气流经分配挡板后通过连接烟道和回转式空气预热器排往电气除尘器和引风机。
本工程按同步上脱硝考虑柱距和荷载,当炉外装有脱硝装置时,烟气流经省煤器出口烟气分配挡板的烟气由连接烟道送往布置于回转式空气预热器上方的脱硝反应器后再送往回转式空气预热器。
为了在低负荷时保持脱硝装置一定的烟气温度,需从低温过热器中部引出一部分旁路烟气送往脱硝装置前的入口烟道以提高进入脱硝装置前的烟温,此旁路烟道上装有烟气调节挡板,以调节旁通烟气量。
目前低温过热器的设计已经预留出安装此旁路烟道的空间。
锅炉启动系统为带再循环泵系统,二只立式内置式汽水分离器布置于锅炉的后部上方,由后竖井后包墙管上集箱引出的锅炉顶棚包墙系统的全部工质均通过4根连接管送入二只汽水分离器。
在启动阶段,分离出的水通过水连通管与一只立式分离器贮水箱相连,而分离出来的蒸汽则送往水平低温过热器的下集箱。
分离器贮水箱中的水经疏水管排入再循环泵的入口管道,作为再循环工质与给水混合后流经省煤器—水冷壁系统,进行工质回收。
除启动前的水冲洗阶段水质不合格时排往扩容器系统外,在锅炉启动期间的汽水膨胀阶段、在渡过汽水膨胀阶段的最低压力运行时期以及锅炉在最低直流负荷运行期间由贮水箱底部引出的疏水均通过三只贮水箱水位调节阀经疏水扩容器送入冷凝器回收。
在锅炉启动期间籍于再循环泵和给水泵始终保持相当于锅炉最低直流负荷流量(25%BMCR)流经给水管—省煤器—水冷壁系统,启动初期锅炉保持5%BMCR给水流量,随锅炉出力达到5%BMCR,三只贮水箱水位调节阀全部关闭,锅炉的蒸发量随着给水量的增加而增加,而通过循环泵的再循环流量则利用泵出口管道上的再循环调节阀逐步关小,当锅炉达到最小直流负荷(25%BMCR),再循环调节阀全部关闭。
此时,锅炉的给水量等于锅炉的蒸发量,启动系统解列,锅炉从二相介质的再循环模式运行(即湿态运行)转为单相介质的直流运行(即干态运行)。
过热器采用煤/水比作为主要汽温调节手段,并配合三级喷水减温作为主汽温度的细调节,喷水减温每级左右二点布置以消除各级过热器的左右吸热和汽温偏差。
再热器调温以烟气挡板调温为主,燃烧器摆动调温为辅,同时在一、二级再热器之间的连接管上装有事故喷水装置。
制粉系统采用中速磨正压直吹式系统,每炉配6台磨煤机,B-MCR工况下5台运行,1台备用。
每台磨供一层共2×
4=8只燃烧器,燃烧器为低NOX的PM型并配有MACT型分级送风系统,以进一步降低NOX生成量。
锅炉除渣用刮板式捞渣机,装于冷灰斗下面。
4.1炉膛及水冷壁
炉膛水冷壁采用焊接膜式壁、内螺纹管垂直上升式,炉膛断面尺寸为32084mm×
15670mm,水冷壁管共有2144根,前后墙各720根,两侧墙各352根,均为φ28.6mm×
5.8mm(最小壁厚)四头螺纹管,管材均为15CrMoG,节距为44.5mm,管子间加焊的扁钢宽为15.9mm,厚度6mm,材质15CrMo,在上下炉膛之间装设了一圈中间混合集箱以消除下炉膛工质吸热与温度的偏差。
水冷壁系统与过热器系统的分界点为汽水分离器,自水冷壁下集箱的入口导管开始到汽水分离器贮水箱出口导管为止均属于水冷壁系统,其流程(见图5),由省煤器出口的工质通过二根大直径供水管送到二只水冷壁进水汇集装置,再用较多的分散供水管送到各水冷壁下集箱,再分别流经下炉膛前、后及二侧水冷壁,然后进入中间混合集箱进行混合以消除工质吸热偏差,然后进入上炉膛前、后、二侧墙水冷壁,其中前墙水冷壁上集箱出来的工质引往顶棚管入口集箱经顶棚管进入布置于后竖井外的顶棚管出口集箱,而由二侧墙水冷壁上集箱引出的工质则通过连接管直接送往顶棚出口集箱,至于进入上炉膛后水冷壁的工质,先后流经折焰角和水平烟道斜面坡进入后水冷壁出口集箱,再通过二汇集装置分别送往后水冷壁吊挂管和水平烟道二侧包墙管,由后水冷壁吊挂管出口集箱和水平烟道二侧包墙出口集箱引出的工质也均送往顶棚管出口集箱,由顶棚管出口集箱引出二根大直径连接管将工质送往二只后竖井工质汇集集箱,通过连接管将大部分工质送往后竖井的前、后、二侧包墙管及中间分隔墙。
所有包墙管上集箱出来的工质全部用连接管引至后包墙管出口集箱,然后用连接管引至布置于锅炉后部的二只汽水分离器,由分离器顶部引出的蒸汽送往一级过热器进口集箱,进入过热器系统。
在启动过程中,锅炉以再循环模式作湿态运行时,由水冷壁来的二相介质在汽水分离器内分离后,蒸汽自分离器上部引出,而分离出来的水自分离器底部由连通管送往分离器贮水箱,再用一根大直径疏水管由启动循环泵将再循环水送入省煤器前的给水管道进行混合,然后送往省煤器和水冷壁系统进行再循环运行,而在锅炉结束启动阶段达到最低直流负荷后,由于启动泵已切除,启动系统进入干态运行模式,此时汽水分离器内全部为蒸汽,只起到蒸汽汇合集箱的作用。
由前水冷壁上集箱出口的工质经顶棚管流入顶棚出口集箱,前部顶棚管480根经分叉管过渡到240根后部顶棚管,所有顶棚管均为膜式壁。
水平烟道二侧包墙管和后水冷壁吊挂管,这二个平行回路出口的工质也均用连接管送往顶棚管出口集箱。
这样所有从炉膛水冷壁出口来的全部工质均集中到顶棚出口集箱,然后由此集箱一部分用连接管送往后竖井包墙管进口集箱再分别流经后竖井的前、后二侧包墙及分隔墙,这些包墙管出口的工质全部集中到后包墙出口集箱,然后用四根φ457×
70的大直径连接管送到布置于锅炉上方的汽水分离器。
所有包墙管均采用膜式壁结构,管间扁钢厚为6mm,分隔墙扁钢厚为8mm,扁钢材质均为15CrMo,所有包墙管均采用上升流动,因此对防止低负荷和启动时水动力不稳定性有利。
顶棚包墙管子列表如下:
名称
规格
节距mm
根数
材质
前部顶棚管
φ44.5×
7.0
66.75
480
15CrMoG
后部顶棚管
φ54×
8.5
133.5
240
水平烟道二侧包墙管
φ38×
7.5
89
136
后水冷壁吊挂管
φ51×
11.5
267
119
尾部烟道前包墙管
9
尾部烟道后包墙管
φ42×
239
尾部烟道二侧包墙管
123
200
尾部烟道分隔墙管
φ32×
6.5
100.13
320
水冷壁下集箱不再采用MHI公司前几台垂直水冷壁所采用的类似于控制循环锅炉那样的大直径集箱(φ800~900)而改用φ219mm的小直径集箱,并将节流孔圈移到水冷壁集箱外面
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