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长沙理工大学城南学院课程设计报告用纸1第一节锅炉设计总体介绍及整体布置的确定一、锅炉总体介绍（一）、锅炉总体概括锅炉为单汽包，自然循环煤粉炉，呈∩形布置，适应露天。汽包中心标高为42300mm，布置在炉前距水冷壁中心线2660mm处。采用4根Ø419×36mm大直径下降管。炉膛由密封良好的Ø60×6mm鳍片管膜式水冷壁组成，炉膛截面深×宽=8840×9600mm，宽深比为1.085，近似正方形。燃烧器呈四角大小双切圆布置。炉膛上部出口处，沿炉膛宽度方向布置6片前屏过热器，横向节距为1350mm，其后布置14片后屏过热器，横向节距为630mm。高温对流过热器布置在后屏过热器之后，位于折焰角的斜坡上，低温过热器由侧墙包覆管、后墙包覆管及炉顶包覆管组成。再热器分高、低温两组，分别置于水平烟道及尾部竖烟井。全部受热面采用悬吊和支承相结合的方式。竖烟井深度7500mm，其上部由隔墙省煤器管分隔成两个烟道，主烟道和旁路烟道，相应设置低温再热器和旁路省煤器。低温再热器受热面载荷通过悬吊管由炉顶钢架承重，受热面向下膨胀。省煤器由旁路省煤器、隔墙省煤器和置于竖烟井下部的主省煤器三部分组成。旁路省煤器及隔墙省煤器为悬吊式，主省煤器则由三根钢架支承，搁置在水泥构架梁上。两台回转式空气预热器直接安置在9m运转层上，由水平烟道连接，置于尾部竖烟井的后侧。锅炉烟井周围有管子包覆，采用重力载荷小、厚度薄的敷管炉墙，除尾部空气预热器、烟风道、灰斗及主省煤器外，锅炉的全部受热面载荷均悬吊在炉顶钢梁上，受热面均作向下自由膨胀，炉顶钢架通过K1、K2、K3、K4混凝土构架把负荷传递到锅炉基础上。锅炉整体布置见附图：锅炉布置图。锅炉气温调节，主蒸汽采用一、二级喷水减温，再热蒸汽采用烟气挡板，作升温调节，挡板布置在旁路省煤器下方的倾斜45°管上。此外，在高温再热器进出口设有事故喷水装置，作为不得已时的降温调节措施。当锅炉负荷在75%~100%内运行时，上述的调温装置可以维持过热蒸汽、再热蒸汽出口温度在额定值。另外，在低温再热器出口还设有微量喷水调节，以配合烟气挡板的调温。本锅炉按固态除渣设计，采用带有粗破碎机的刮板式机械除渣装置。（二）、水冷系统炉膛四周水冷壁管全部采用Ø60×6mm的鳍片管制成密闭的膜式水冷壁。水冷系统主要是由大直径下降管、分配集箱及其支管、水冷壁上升汽水引出管、长沙理工大学城南学院课程设计报告用纸2上下集箱、汽包组成的循环回路。炉水由汽包经4根Ø419×36mm大直径下降管及其下端的分配集箱，以及44根分配支管均匀地进入14只下集箱，然后分14个循环回路上升，经上集箱和46根汽水引出管进入汽包；在汽包中汽水混合物经内部装置分离清洗，干净蒸汽被引入到过热器中，分离下来的水和省煤器来的给水混合一起，再进入大直径下降管，进行周而复始的循环。整个水冷壁管，以及敷设其上的炉墙，均通过上集箱上的吊杆，悬吊在炉顶钢架上，受热面作向下自由膨胀。水冷壁上设有人孔、看火孔、吹灰孔、打焦孔、防爆门孔、点火孔、测量孔等。后墙水冷壁上部由分叉管分为两路，一路折向炉膛，形成折焰角，另一路垂直上升，起悬吊管作用。为使两路水量的合理分配，以保证均能安全可靠地工作，在垂直悬吊管的集箱管孔处设置了带有短管的Ø10mm节流孔，伸出集箱底部的短管，从而可以防止因污物进入节流孔而引起的阻塞。燃烧时为了防止由于炉膛负压波动所引起的水冷壁及炉墙薄壁结构振动而造成的损坏，在水冷壁外面布置了由工字钢组成的刚性梁，刚性梁在上下方向和水冷壁一起膨胀，沿刚性梁长度方向，在结构上保证可以自由膨胀，刚性梁直接支承于炉膛水冷壁及左右侧包覆和后包覆管上。（三）、燃烧器燃烧器为正四角大小切圆布置，假想小切圆Ø200mm、大切圆Ø800mm，一次风喷口分3层布置，带满负荷共12个一次风喷口。燃烧器的一、二、三次风喷口的布置，自上至下为（三）（二）（二）（一）（二）（一）（一）（二），一次风喷口分为上下两组分隔，以提高一次风气流的刚性。为了适应煤种变化和调整燃烧工况，煤粉喷燃器各喷嘴出口截面做成可调节的。为了调整燃烧工况和控制炉膛出口烟温，可根据燃料特性或运行人员的实践经验来摆动喷嘴倾角，当一个喷嘴在水平位置时，相邻喷嘴只能摆动10°左右，若所有喷嘴一起同向摆动时可摆动约±20°。整个燃烧器通过连接体焊于水冷壁管上，与水冷壁一起膨胀。点火轻油枪采用机械压力零化方式。该燃烧器之重油枪也采用机械压力零化方式，最大燃油量按锅炉额定蒸发量的40%计算，装于中、下二次风喷口内，共8只油枪。（四）、过热器采用辐射、半辐射和对流形式。蒸汽在过热器中的流程为在汽包中经分离后的干净长沙理工大学城南学院课程设计报告用纸3蒸汽，经炉顶及尾部后包覆过热器，继而进入低再悬吊管过热器及尾部烟道左右侧包覆管过热器，再经水平烟道左右侧包覆管过热器，依次进入前屏过热器、一级喷水减温器、后屏过热器、二级喷水减温器，最后进入高温对流过热器，汇集到出口集箱。过热蒸汽由出口集箱两端引入到汽轮机高压缸。前屏过热器共6片，为全辐射过热器，后屏过热器共14屏，为半辐射过热器，高温对流过热器共104片，作顺流布置。在后屏过热器前后布置有一、二级喷水减温器，其中一级喷水减温主要用于保护后屏过热器，而二级喷水减温则为调节主蒸汽出口温度，使之维持额定蒸汽参数。（五）、再热器再热器分高温再热器和低温再热器两部分。高温再热器布置在对流过热器之后的水平烟道中，低温再热器和旁路省煤器作并联布置放在尾部竖井中。低温再热器管系共104片、为5排管，按烟气流向作逆流顺列布置，整个低温再热器管系重力由悬吊管过热器承载，作向下自由膨胀。高温再热器关系也为104片、5排管，作顺流顺列布置。在低温再热器进口管道上设有事故喷水装置，为紧急事故时作降温调节用。再热蒸汽温度控制以烟气旁路挡板作为主要调节手段，而高、低温两段再热器之间的喷水装置作为细调，由于再热蒸汽喷水调节要降低机组的热效率，所以应尽量少用。（六）、省煤器省煤器由主省煤器、隔墙省煤器和旁路省煤器三部分组成。给水由炉前三通管进入后，分左右两侧引至主省煤器进口集箱的二端，主省煤器管系为2排蛇形管圈，顺列逆流布置，保持较低烟速，以改善磨损，便于检修。主省煤器出来的工质，由出口集箱左右二端Ø108×10mm的连接管引出，连接管共12根，每端6根，并进入旁路烟道的前、后隔墙管，工质并联向上流动，到炉顶汇集进入隔墙省煤器出口集箱。前、后隔墙采用宽鳍片管，前隔墙宽鳍片管外敷设炉墙，作为尾部竖烟井的前墙；后隔墙宽鳍片管作为旁路烟道的分隔墙，管外不再敷设炉墙。由隔墙省煤器出口集箱二端引出工质，经炉外Ø219×26mm的管道下降至旁路省煤器进口集箱。旁路省煤器管系为2排蛇形管圈，顺列逆流布置。旁路省煤器在进口端的弯管倾斜45°，以组成烟道挡板的框架；旁路省煤器管延伸至斜烟道包覆管，接旁路省煤器出口集箱。斜烟道部位的包覆省煤器管为敷管炉墙，节距由旁路省煤器的90mm变成45mm。最后经旁路省煤器出来的工质由12跟Ø108×10mm的后墙引出管引入汽包，作为给水。（七）、回转式空气预热器长沙理工大学城南学院课程设计报告用纸4本锅炉选用2台Ø6200mm的回转式空气预热器，采用垂直轴受热面回转的形式。回转式空气预热器主要特性数据如下：转子内径为Ø6200mm；转子高度为2260mm；受热面高度为1860mm，其中热端为1500mm，冷端为360mm；受热面积为18500㎡；预热器转速为1.53r/min；预热器漏风系数为0.20。冷端受热面采用“抽屉式”结构，便于大修时更换。腐蚀和积灰是目前预热器存在的一个主要问题，它直接影响到预热器传热元件的使用效果和寿命，因此还考虑了吹灰和冲洗装置的设计。（八）、锅炉构架及平台布置锅炉构架采用炉顶钢结构大梁和水泥柱的混合结构，这种结构可以减少钢材耗量和节约工程投资。锅炉宽度方向采用400t/h锅炉的标准柱距为16000mm，炉前柱K1和K2之间柱距为4500mm，K2和K3之间为10800mm，K3和K4之间为11700mm，K4和K5之间为8000mm，自K1至K5柱均系单排柱列布置。为了保证单排柱的稳定性，在锅炉的宽度及深度方向每隔一定高度布置有联系横梁，组成空间多层建筑构造。K1、K2、K3、K4柱子顶部各置有一根大板梁（主梁），该梁和水泥柱顶之间采用铰接支座。为保证锅炉各受热面的自由膨胀，所有吊杆及吊架上部均采用球面垫圈支承。为了提高梁的稳定性，在梁容易失去稳定的区域设置有加强筋。另外将主梁、次梁和小梁布置成纵横交错相连的梁格，从而保证了梁的稳定性。锅炉按露天布置，锅炉构造设计考虑了风雪载荷和地震烈度的要求。为了保证锅炉炉墙、膜式水冷壁、包覆管等高温受压件免受因锅炉燃烧而产生的负压波动所引起的水冷壁振动而造成的损坏，设计中采用了刚性梁加固。锅炉平台采用炉顶钢梁悬吊及水泥柱预埋托架相结合的支承方式。步道平台一般采用宽度为850mm，经常需操作检修处平台适当加宽到1500~2000mm。为了满足锅炉露天布置不积水的要求，一般平台采用拉网板制成，但对经常需维修处平台，为了防止工具零件下落，保证安全起见，采用花纹钢板制成。对于花纹钢板制成的平台（包括刚性长沙理工大学城南学院课程设计报告用纸5梁等），在可能易积水的地方应根据需要由现场钻泄水孔。扶梯高度一般为800mm（个别地方为600mm），扶梯的倾斜角度为50°，所有平台、扶梯周围均设置安全栏杆，栏杆下部加装有高度为100mm的护板，以防工具和杂物外坠。（九）、炉墙密封该锅炉炉膛部分为全焊膜式水冷壁结构，因而保证了炉墙的严密性，烟气不会直接冲刷炉墙使炉墙的内壁温度接近于水冷壁的温度，因此炉墙可采用轻质岩棉板的保温材料，外面涂上20mm厚的抹面涂料。该锅炉炉墙外壁温度均小于50℃。为满足锅炉露天布置的需要，在炉墙外装置金属护板。负压锅炉炉顶密封设计过去一般仅考虑炉墙本身的严密性，但运行多年来发现电厂的燃煤锅炉普遍存在着炉顶漏烟灰现象，这不仅增加了锅炉热损失和对周围环境的污染，而且炉顶罩壳内的温度升高，大量吊杆处于高温条件下工作而影响了其使用寿命。为了加强炉顶密封，本锅炉的炉顶密封采用了微正压结构，并用金属板进行二次密封。同时在炉顶管与水冷壁管及侧包覆管接触处用密封垫块密封使其成为一个平面，并在穿过炉顶的所有管系处采用金属梳形板密封，炉顶管开孔处和两侧采用密封钢板作为一次密封。炉顶除采用二次密封外，尚有炉顶罩壳、炉顶盖板等，以此保护炉墙，防止露天风雪的侵入。炉顶盖板中部分采用拉网板，以加强罩壳内通风降低吊杆温度。（十）、运行工况与汽温调节锅炉运行与汽温调节有密切的关系，运行工况的变动会影响到汽温的调节。该锅炉的汽温调节是按定压运行设计的。在负荷为75%～100%时，定压运行，过热蒸汽采用喷水调节，一级喷水量为6t/h，二级喷水量为5t/h，按额定负荷设计的过热器受热面已考虑了一、二级喷水减温所需增加的过热器受热面。由于采用了辐射与对流混合形式的过热器布置，所以过热蒸汽温度在负荷为75%～100%变动时，能维持稳定的蒸汽温度。过热蒸汽的喷水水源来自经高压加热器的给水母管，再热蒸汽的喷水水源来自给水泵中间抽头。当锅炉负荷从100%降低到75%时烟道挡板的位置从开到关，烟气旁通量由28%降到30%，因而75%负荷时再热汽温仍能保持额定值。由于喷水减温器的水源为锅炉给水，而喷水和蒸汽直接混合，因而要求电厂运行时严格保证锅炉给水品质，否则将会使出口蒸汽品质恶化。（十一）、再热器的旁路保护长沙理工大学城南学院课程设计报告用纸6为了满足启动、停机的要求，以及维持锅炉最小的稳定出力和低负荷时对再热器进行足够的冷却，必须对再热器进行足够的冷却，必须对再热器进行旁路保护，本机组采用了二级旁路保护系统。第一级旁路是过热蒸汽不经过高压缸而经过减温减压装置直接进入再热器。第二级旁路是再热蒸汽不经过中、低压缸而经过减温减压装置直接进入凝汽器。当锅炉出口压力由于某种原因而超过设计允许值时，为使主安全阀尽量不动作，以免安全阀因频繁起跳而引起泄露，此时一级旁路就自动打开，流经部分蒸汽以降低汽