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2019/10/4双辽电厂培训1第四章蒸发受热面•本章主要介绍内容？1.超临界锅炉蒸发受热面组成及特点。2.水冷壁蒸发过程。3.水冷壁壁温特点。4.超临界锅炉传热恶化。5.超临界锅炉水动力不稳定性。6.超临界锅炉脉动。7.超临界锅炉热偏差。8.节流工作原理。2019/10/4双辽电厂培训2§4.1概述一、蒸发受热面:1.汽包炉蒸发受热面组成:汽包、下降管、水冷壁、联箱、连接管。2.超临界锅炉蒸发受热面组成:二、哈锅1000MW超超临界锅炉蒸发受热面：•水冷壁、顶棚管、包墙管。(垂直管)•流程：见下图2019/10/4双辽电厂培训31000MW超超临界锅炉水冷壁系统流程图2019/10/4双辽电厂培训42019/10/45双辽电厂培训三、东锅600MW锅炉（螺旋管）锅炉型号：DG1900/25.4-Ⅱ1锅炉为超临界参数变压直流炉，单炉膛、一次再热、平衡通风、露天布置、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构倒U型锅炉。中速磨直吹式制粉系统，配6台磨(1台备用)，装设旋流式HT-NR3型燃烧器，前后墙布置，对冲燃烧。2019/10/46双辽电厂培训锅炉主要规范：名称单位B-MCRBRL过热蒸汽流量t/h19001797.95过热器出口蒸汽压力MPa(g)25.425.2过热器出口蒸汽温度oC571571再热蒸汽流量t/h1613.81523.8再热器进/出口蒸汽压力MPa(g)4.6/4.414.34/4.16再热器进/出口蒸汽温度oC322/569315/569给水省煤器进口温度oC283279计算热效率(按低位发热量)/93.7293.8保证热效率(按低位发热量)/93.49热一/二次风温度oC313/327310/322排烟温度(修正前/后)oC123/118121/1152019/10/47双辽电厂培训名称单位姚孟阳逻炉膛容积热负荷kw/m383.1179.99炉膛断面热负荷kw/m249504370燃料耗量kg/h265800232680锅炉计算效率(按低位热值)％93.7293.38炉膛出口过剩空气系数/1.141.14过热器一级减温水喷水量t/h5776过热器二级减温水喷水量t/h7676过热器侧烟气份额％66.455.5再热器侧烟气份额％33.644.5空气预热器一次风进出口温度℃27/31328/323空气预热器二次风进出口温度℃20/32721/334空气预热器出口(修正前/修正后)℃123/118131/126锅炉主要性能参数（BMCR)2019/10/48双辽电厂培训锅炉汽、水、烟、风阻力BMCR工况的阻力情况：过热器蒸汽侧阻力1.068MPa顶棚和包墙系统阻力0.696MPa再热器蒸汽侧阻力0.19MPa省煤器水侧阻力0.087MPa水冷壁压降阻力1.619MPa空气预热器一次风阻力350Pa空气预热器二次风阻力770Pa空气预热器烟气侧阻力909Pa锅炉本体烟气阻力（含空预器）2257Pa燃烧器一次风阻1150Pa燃烧器二次风阻力1950Pa2019/10/4双辽电厂培训9负荷特性：带基本负荷，并具有一定调峰能力运行方式：采用定-滑-定方式运行，也可定压方式运行汽温控制范围：过热汽温35%～100%B-MCR再热汽温50%～100%B-MCR炉膛压力：设计压力±5800Pa瞬时承受压力±8700Pa锅炉启动时间：冷态启动7～8小时温态启动2～3小时热态启动1～1.5小时极热态＜1小时2019/10/410双辽电厂培训锅炉主要界限尺寸锅炉深度mm44500锅炉宽度(外侧柱)mm44000锅炉宽度(内侧柱)mm25000大板梁标高mm85900炉膛宽度mm19419.2炉膛深度mm15456.8顶棚拐点标高mm72800水平烟道深mm5486.4后竖井低温再热器烟道深度mm6604后竖井低温过热器烟道深度mm8331.2水冷壁下集箱标高mm5800顶棚进口集箱水冷壁前上集箱二级过热器汇集集箱三级过热器进口集箱过热器二级减温器二级过热器进口集箱水冷壁凝渣管束水冷壁后墙出口集箱三级过热器出口集箱高再进口集箱高再出口集箱顶棚出口集箱低再进口集箱低再出口集箱后竖井前墙集箱再热器减温器后竖井吊挂管集箱再热器减温器后竖井中隔墙集箱一级过热器出口集箱后竖井吊挂管集箱后竖井后墙集箱刚性梁刚性梁刚性梁刚性梁刚性梁刚性梁刚性梁刚性梁刚性梁刚性梁顶棚出口集箱2019/10/411双辽电厂培训锅炉性能保证值(设计煤种)1锅炉B-MCR出力1900t/h2锅炉保证热效率（按低位发热量）93.49%3不投油最低稳燃负荷不大于35%B-MCR4烟、风压降实际值与设计值的偏差不大于10%5过热器、再热器、省煤器的实际水、汽侧压降数值不超过保证值。6过热蒸汽在35～100%B-MCR范围内，再热蒸汽在50～100%B-MCR范围内能维持其额定汽温；汽温允许偏差为±5℃。7NOX的排放量不高于400mg/Nm32019/10/412双辽电厂培训2019/10/413双辽电厂培训2019/10/414双辽电厂培训1.总体布置采用П型布置形式П型布置是传统普遍采用的方式，烟气由炉膛经水平烟道进入尾部烟道，在尾部烟道通过各受热面后排出。其主要优点是锅炉高度较低，尾部烟道烟气向下流动有自生吹灰作用，各受热面易于布置成逆流形式，对传热有利等。2019/10/415双辽电厂培训锅炉∏型布置和塔型布置的比较布置简图世界上烟煤型锅炉典型布置日本超临界燃煤锅炉均采用此种布置方式主要用于褐煤型锅炉-高灰份适合600MW-1050MW超临界燃煤变压锅炉概念缺乏1000MW超临界燃煤变压锅炉经验业绩结构与安装具备成熟的结构技术及众多业绩，可靠性高需研究大容量超临界锅炉可靠性再热器采用喷水及燃烧器摆动调温，对经济性和煤适应性有影响。煤适应性好（采挡板调节再热汽温）性能及运行2019/10/416双辽电厂培训2.水冷壁采用螺旋管圈＋垂直管圈方式对于超临界变压运行锅炉，螺旋管圈水冷壁是首先应用于超临界变压运行锅炉的水冷壁型式。炉膛水冷壁采用螺旋管圈＋垂直管圈方式【即下部炉膛的水冷壁采用螺旋管圈（内螺纹管），上部炉膛的水冷壁为垂直】，保证质量流速符合要求。水冷壁采用全焊接的膜式水冷壁水冷壁采用一次中间混合联箱来实现螺旋管至垂直水冷壁管的过渡2019/10/417双辽电厂培训水冷壁结构炉膛宽为19419.2mm深度为15456.8mm高度为67000mm整个炉膛四周为全焊式膜式水冷壁，炉膛由下部螺旋盘绕上升水冷壁和上部垂直上升水冷壁两个不同的结构组成，两者间由过渡水冷壁转换连接，炉膛角部为R150mm圆弧过渡结构。炉膛冷灰斗的倾斜角度为55°，除渣口的喉口宽度为1.2432米2019/10/418双辽电厂培训内螺纹螺旋管圈水冷壁:不需设置水冷壁进口节流圈负荷变化和煤种变化适应性对比垂直水冷壁+内螺纹管螺旋水冷壁+内螺纹管流量调整困难(进口节流圈)采用高质量流速，且质量流速可以自由调整。炉膛水冷壁型式节流圈为针对锅炉某一负荷、某一煤种而设计。由于节流圈的固有特性，对所有负荷进行流量合理分配、调节较为困难；机组运行一段时间，节流圈将不可避免地结垢，偏离设计值。对煤种变化、炉膛结渣等所引起的炉膛热负荷变化适应性较差。采用较高质量流速设计，且进口不需装设节流圈，螺旋管圈水冷壁的传热、流量分配和介质出口温度等不会受到燃烧器、磨煤机切换等工况的影响。对煤种变化、炉膛结渣以及机组负荷变化所引起的吸热量的变化适应性好，变负荷、变压运行能力强2019/10/419双辽电厂培训螺旋水冷壁管炉膛下部水冷壁（包括冷灰斗水冷壁、中部螺旋水冷壁）都采用螺旋盘绕膜式管圈，从水冷壁进口到折焰角水冷壁下标高52608.9mm处。螺旋水冷壁管全部采用六头、上升角60°的内螺纹管，共456根，管子规格Φ38.1×7.5，材料为SA-213T2。炉膛冷灰斗处管子节距为50.8及49.827mm，冷灰斗以外的中部螺旋盘绕管圈，倾角为19.471°，管子节距50.8mm。冷灰斗管屏、螺旋管屏膜式扁钢厚δ6.4，材料为15CrMo，均采用双面坡口型式。2019/10/420双辽电厂培训内螺纹管结构2019/10/421双辽电厂培训2019/10/422双辽电厂培训下部螺旋水冷壁管屏带弯头出厂2019/10/423双辽电厂培训现场水冷壁的布置图冷灰斗2019/10/424双辽电厂培训2019/10/425双辽电厂培训螺旋管圈水冷壁2019/10/426双辽电厂培训性能优越、成熟可靠的水冷壁自由选择管子尺寸和数量：布置与选择管径灵活，易于获得足够的质量流速螺旋管圈水冷壁所需管子根数和管径，可通过改变管子水平倾斜角度来调整，使之获得合理的设计值，以确保锅炉安全运行与水冷壁自身的刚性。管子根数大大减少，而且这种减少水冷壁管子根数的办法不加大管子之间的节距，使管子和肋片的金属壁温在任何工况下都安全。2019/10/427双辽电厂培训内螺纹螺旋管圈水冷壁:采用内螺纹管，提高水冷壁安全裕度技术特点：采用管螺旋管圈控制合理的设计平均质量流速，防止亚临界状态下的传热恶化，提高高负荷下的安全裕度。选取较高的质量流速较高的流速可以确保更高的传热性能和流动可靠性，确保水冷壁有较高的安全性和较大的安全裕度。BRLMCR051015202530350500100015002000250030003500主蒸汽流量,t/h压力,MPag-5001,0001,5002,0002,5003,0003,5004,0004,500质量流速(kg/m2s)过热器出口压力省煤器进口压力设计平均质量流速临界质量流速内螺纹管TubeSufficientMargin足够的裕量光管30%MCR50％THA70%THABRL结论：通过采用内螺纹管及选取合适的质量流速，水冷壁安全裕度得到极大的提高，汽水阻力仅增加约10%。2019/10/428双辽电厂培训内螺纹螺旋管圈水冷壁:管间吸热偏差小，适应变压运行燃烧器燃烧器燃烧器燃烧器水冷壁出口介质温度垂直管布置水冷壁螺旋上升式水冷壁热负荷前墙侧墙后墙侧墙前墙侧墙后墙侧墙流向流向螺旋管在盘旋上升的过程中，每根管子都经过炉膛下部高热负荷区域的整个周界，途经宽度方向不同热负荷分布的区域。因此，螺旋管的每个管子，以整个长度而言，热偏差很小2019/10/429双辽电厂培训过渡段水冷壁螺旋水冷壁前墙、两侧墙出口管全部抽出炉外后墙出口管则是4抽1根管子直接上升成为垂直水冷壁后墙凝渣管，另3根抽出到炉外抽出炉外的所有管子均进入24根螺旋水冷壁出口集箱，由22根连接管从螺旋水冷壁出口集箱引入位于锅炉左右两侧的两个混合集箱（Φ444.5×95，SA335P12）混合后，再通过22根连接管从混合集箱引入到24根垂直水冷壁进口集箱，然后由垂直水冷壁进口集箱引出光管形成垂直水冷壁管屏，垂直光管与螺旋管的管数比为3：1。这种结构的过渡段水冷壁可以把螺旋水冷壁的荷载平稳地传递到上部水冷壁。2019/10/430双辽电厂培训中间过渡水冷壁螺旋水冷壁垂直水冷壁混合集箱垂直水冷壁入口集箱半炉膛混合，减少吸热偏差小，适应变压运行2019/10/431双辽电厂培训垂直膜式壁螺旋水冷壁出口集箱垂直水冷壁进口集箱垂直水冷壁进口集箱螺旋水冷壁出口集箱螺旋膜式壁2019/10/432双辽电厂培训过渡段水冷壁厂内组装2019/10/433双辽电厂培训过渡段水冷壁安装后2019/10/434双辽电厂培训2019/10/435双辽电厂培训2019/10/436双辽电厂培训水冷壁的支撑结构2019/10/437双辽电厂培训垂直膜式水冷壁水平刚性梁螺旋膜式水冷壁2019/10/438双辽电厂培训水冷壁系统的保护温度监测保护：水冷壁系统温度测点是锅炉在启停、运行时对管子金属壁温进行监视和保护的重要手段。水冷壁系统温度的监视是通过设置系统管道上不同位置的热电偶来实现的，管子金属壁温的监视是通过装设在水冷壁的壁温测点来实现的。2019/10/439双辽电厂培训壁温测点壁温测点位置数量螺旋水冷壁出口24（前7/后7/侧