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660MW机组锅炉概述一、锅炉设备系统介绍1.锅炉形式及本体介绍贵州黔桂发电有限责任公司一期为2台660MW燃煤汽轮发电空冷机组，锅炉为超临界参数变压运行螺旋管圈加垂直管、采用不带再循环泵的大气扩容式启动系统的直流锅炉，单炉膛、一次中间再热、采用墙式切圆燃烧方式、平衡通风、露天布置、固态排渣、全钢架、全悬吊结构、Π型锅炉。锅炉型号：HG-2141/25.4-YM，设计煤和校核煤为盘县地方洗混煤。4只低NOX墙式水平浓淡燃烧器采用四面墙布置、切圆燃烧，6台ZGM113G-II中速磨煤机配正压直吹制粉系统，5运1备；煤粉细度R90=17%；每层4只主燃烧器对应一台磨煤机。SOFA燃烧器布置在主燃烧器区上方的水冷壁的四角，以实现分级燃烧降低NOX排放。锅炉额定工况及BMCR工况设计参数名称单位B-MCRBRL主蒸汽流量t/h21412049.8主蒸汽温度℃571571主蒸汽压力MPa(g)25.425.29再热器进口压力MPa(g)4.994.75再热器进口温度℃330.1324.7再热器出口压力MPa(g)4.754.624再热器出口温度℃569569再热蒸汽流量t/h1745.81666给水温度℃294.1280.1煤质特性项目符号单位设计煤种校核一校核二煤种洗混煤洗混煤洗混煤工业分析空气干燥基水份Mad%2.062.022.21干燥无灰基挥发份Vdaf%35.3534.2630.36收到基低位发热量Qnet.akJ/kg167281781415556元素分析收到基碳Car%43.3946.1841.19收到基氢Har%2.662.712.38元素分析收到基氧Oar%4.484.224.94收到基氮Nar%0.830.850.87收到基硫Sar%1.181.171.19收到基水份Mar%8.68.29.8收到基灰份Aar%38.8636.6739.63灰熔点变形温度DT℃129011731226软化温度ST℃133412151263半球温度HT℃136012311278流动温度FT℃139812741316从上表中可以看出：1）我厂洗混煤的收到基碳为43.39%，其含量属于中下等，因此，我厂的燃煤发热量就很低。2）洗混煤的收到基氢为2.21%，其含量属于中等，对于该煤种较易着火。一般煤中氢的含量不高，大多在2–6%3）氧和氮是煤中不可燃成份，被称为内部杂质。煤的地质年代愈久远，氧的含量就愈低，我厂洗混煤氧的含量为4.48%。而氮的含量也较少，仅为0.83%，而氮是一种惰性元素，但在高温下可与氧化合而成为氮的氧化物（NOX）称为燃料型氮的氧化物，因助燃空气带入的氮在高温下与氧化合成为氮的氧化物（NOX）称为热力型氮的氧化物，而NOX的排放将造成对大气的污染。4）硫是煤中有害的元素。我厂燃煤的收到基硫为1.18%，按折算硫份计算其为＞0.2%，因此洗混煤属于高硫煤。必需采用烟气脱硫装置。5）水分是煤中的外部杂质，它随着煤的地质年代增长而减少，同时也受开采方法、运输、贮存条件的不同而发生变化。水分的存在，不仅降低了煤的发热量，而且增加了原煤在厂内运输和煤粉制备时的困难。同时使着火推迟，炉膛温度降低。烟气中的水蒸汽可能造成空气预热器的堵灰和腐蚀，并增加烟气带走的热量损失和引风机电耗。因此，水分是煤中有害的成份。我厂燃煤中的空气干燥基水分为2.06%，属于水分不太高的煤。6）灰分是煤燃烧后剩余的不可燃矿物质残渣，也称煤的外部杂质，它与燃烧前煤中的矿物质在成份和数量上有很大的区别。不同煤的灰分含量差别很大，一般为5–35%，灰分与水分一样不仅降低了煤的发热量，而且影响煤的着火与燃烧。烟气中的灰粒，是受热面磨损、积灰、堵灰及结渣的根源，同时也污染了周围的环境。显然灰分是煤中极有害的成份。我厂燃煤中的收到基灰分为38.86%，灰分极高，属于高灰分煤。在锅炉设计和运行时必需要十分重视防止烟气所经过的各段受热面的磨损、积灰、堵灰以及结渣等方面的问题。7）灰的熔融特性一般以软化温度ST(t2)为代表，煤粉炉所用各煤种中灰的软化温度ST多在1100–1600℃左右。锅炉运行经验表明，灰的软化温度ST(t2)＜1350℃就有可能造成锅炉结渣。对于固态排渣煤粉炉，为了避免高温对流受热面结渣，要求炉膛出口烟温比灰的软化温度ST(t2)低100℃。2.锅炉的特点2.1技术特点本锅炉是超临界燃煤直流锅炉，可适用于各种变压工况运行，具有较高的锅炉效率和可靠性。其技术特点如下：（1）良好的变压、备用和再启动性能锅炉下部炉膛水冷壁及灰斗采用螺旋管圈，具有较高的质量流速，在各种负荷下均有足够的冷却能力，并能有效地补偿沿炉膛周界上的热偏差，水动力特性稳定；采用4只启动分离器，壁厚均匀，温度变化时热应力小，适合于滑压运行，提高了机组的效率，延长了汽机的寿命。（2）采用大气扩容器的启动系统锅炉具有快速启动能力，缩短机组启动时间；系统简单、运行可靠。启动系统设置了足够容量的大气式扩容器和疏水箱。（3）燃烧稳定、温度场均匀的新型切圆燃烧系统新型切圆燃烧方式能保证沿炉膛水平方向均匀的热负荷分配。这种强化型切圆燃烧方式，因煤粉气流垂直于水冷壁，切圆更易保持，且大切圆使炉膛内火焰充满度好，对于保证燃烧稳定性有利。此种燃烧方式除保持切圆燃烧方式的所有优点之外与传统的角式布置的燃烧器相比，具有火焰行程短，火焰两侧补气条件好等优点。（4）高可靠性的运行性能水冷壁为超临界直流水循环系统，水冷壁采用下部螺旋盘绕上升和上部垂直上升膜式壁结构，有效地补偿沿炉膛周界上的热偏差。过热器为辐射对流型，低温过热器布置于尾部竖井后烟道，分隔过热器和末级过热器布置于炉膛上部。过热蒸汽温度系统采用煤水比和两级喷水减温控制。采用横向节距较宽的屏式受热面，有效防止管屏挂渣。高温再热器布置于水平烟道，低温再热器布置于尾部竖井前烟道，再热器采用烟气挡板调温、低负荷过量空气系数调节，在低再与高再之间设置事故喷水减温器。（5）过热器、再热器受热面材料选取留有大的裕度为了降低超临界锅炉因过热器和再热器出口汽温的提高所导致的高温段受热面烟气侧高温腐蚀和管内高温氧化，采用大量的奥氏体钢管。（6）省煤器采用较低的烟气流速并装设防磨盖板等措施有效地减少受热面的磨损。2.2结构特点(1)本锅炉中、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，二者之间用过渡集箱连接。螺旋管圈的同一管带中的各管子以相同方式从下到上绕过炉膛的角隅部分和中间部分，水冷壁吸热均匀，管间热偏差小，使得水冷壁出口的介质温度和金属温度非常均匀。因此，螺旋管圈水冷壁更能适应炉内燃烧工况的变化。(2)在螺旋管圈水冷壁部分采用可膨胀的带焊接式张力板垂直刚性梁系统，下部炉膛和冷灰斗的荷载传递给上部垂直水冷壁，保证锅炉炉膛自由向下膨胀。(3)为了保持过热器和再热器部件的横向节距和防止晃动，采用以下蒸汽冷却夹管和间隔管结构。蒸汽冷却夹管用于保持分隔屏的横向节距，防止分隔屏过分偏斜，其流程如下:分隔屏入口集箱→蒸汽冷却夹管入口管→蒸汽冷却夹管定位管→蒸汽冷却夹管出口管→末级过热器出口集箱。蒸汽冷却间隔管用于保持分隔屏过热器、末级过热器和末级再热器的横向节距，防止末级过热器和末级再热器过分偏斜，其流程如下:立式低过出口连接管→分隔屏区域蒸汽冷却间隔管→末级过热器口入集箱。立式低过出口连接管→末级过热器区域蒸汽冷却间隔管→末级过热器入口集箱。立式低过出口连接管→末级再热器区域蒸汽冷却间隔管→末级过热器入口集箱。(4)省煤器为H型鳍片管省煤器，传热效率高，受热面管组布置紧凑，烟气侧和工质侧流动阻力小，耐磨损，防堵灰，部件的使用寿命长。(5)在过热器喷水系统还设有一旁路系统，其作用是在锅炉直流负荷以上，由于暖管流量造成贮水箱内水位升高时可将水直接打入过热器减温水系统，喷入过热器，在需要时控制贮水箱水位。(6)过热器为辐射对流型，低温过热器布置于尾部竖井后烟道，分隔屏过热器和高温末级过热器布置于炉膛上部。过热蒸汽温度采用煤水比和两级喷水减温控制。在上炉膛布置横向节距较宽的分隔屏受热面，有效防止管屏挂渣。(7)高温再热器布置于水平烟道，低温再热器布置于尾部竖井前烟道，采用烟气挡板调温、低负荷过量空气系数调节。在低再出口至高再进口的连接管道上设置事故喷水减温器，当锅炉负荷变化再热蒸汽温度出现波动(高于设定值)时控制再热蒸汽温度。3.锅炉整体布置本锅炉采用π型布置，单炉膛，尾部双烟道，全钢架，悬吊结构。炉膛断面尺寸为19.0823m宽、19.0823m深，水平烟道深度为5.322m，尾部前烟道深度为8.618m，尾部后烟道深度为9.098m，水冷壁下集箱标高为7m，顶棚管标高为75.5m。锅炉的汽水流程以内置式汽水分离器为界设计成双流程，从冷灰斗进口一直到标高48.465m的中间混合集箱之间为螺旋管圈水冷壁，经中间集箱过渡转换成垂直管圈，转换比1:3，并形成上炉膛的前墙、侧墙、后墙及后水吊挂管。然后在水冷壁出口集箱经小连接管汇集到下降管入口，经下降管进入到布置在水平烟道下面的汇集集箱，分成两路经折焰角和水平烟道侧包墙和对流管束，从水平烟道侧包墙和对流管束的出口集箱引入汽水分离器。从汽水分离器出来的蒸汽经顶棚和包墙系统进入低温过热器，然后流经分隔屏过热器和末级过热器。再热器分为低温再热器和高温再热器两段布置，低温再热器布置于尾部竖井双烟道中的前部烟道，末级再热器布置于水平烟道中逆流换热。水冷壁为膜式水冷壁，下部水冷壁及灰斗采用螺旋管圈，上部水冷壁为垂直管屏。从炉膛出口至锅炉尾部，烟气依次流经上炉膛的分隔屏过热器、末级过热器、水平烟道中的高温再热器，然后至尾部双烟道中烟气分两路，一路流经前部烟道中的立式和水平低温再热器，一路流经后部烟道的一级过热器、省煤器，两路烟气充分混合后进入下方的两台回转式空气预热器。锅炉的启动系统为大气扩容式启动系统，内置式启动分离器布置在锅炉的前部上方，其进口为水平烟道侧墙出口和水平烟道对流管束出口连接管，下部与贮水箱相连。在最低直流负荷（30%BMCR）以下时，由水冷壁出来的汽水混合物在启动分离器中分离，蒸汽从分离器顶部引出到顶棚包墙和过热器中，分离下来的水经分离器进入贮水箱中，并经设置在贮水箱上的疏水管路排到扩容器中以维持贮水箱中的液面高度。过热器采用两级喷水减温器，一级减温器布置在低温过热器和分隔屏过热器之间，二级减温器布置在分隔屏过热器和末级过热器之间，每级两点。再热蒸汽采用尾部烟气挡板调温，并在低温再热器进口管道配有事故喷水减温器。制粉系统采用中速磨正压直吹系统，每炉配6台磨煤机，在5台磨煤机运行时能带满负荷（BMCR工况）。主燃烧器采用固定式，采用切向燃烧大风箱结构。主燃烧器布置在水冷壁的四面墙上，每层4只燃烧器对应一台磨煤机。燃烧器采用新型切圆燃烧方式，形成大直径切园，以获得沿炉膛水平断面较为均匀的空气动力场。主燃烧器采用低NOX的水平浓淡燃烧器，主燃烧器二次风偏离一次风5°进入炉膛，形成风包粉的布置方式，在靠近水冷壁区域形成氧化性气氛。一次风切圆直径为7700mm，二次风切圆直径为9500mm。主燃烧器分上下两组布置，并拉开一定的距离，降低燃烧器区域热负荷，有效减少炉膛的结焦。在距上层煤粉喷嘴上方6.20m处布置有四层分离燃尽风（SOFA）喷嘴，采用水平摆动形式（12°），其假想切圆直径为2000mm～2800mm，它的作用是补充燃料后期燃烧所需要的空气，同时实现分级燃烧达到降低炉内温度水平，抑制NOX的生成，SOFA燃尽风与主燃烧器一起构成低NOx燃烧系统；可以调节燃烧火球在炉膛中的位置，并用于调节由于切圆燃烧产生的炉膛出口处烟温偏差。设4层煤气，四层分离型燃尽风室和八层辅助风室。燃烧器系统采用切向燃烧方式。该燃烧方式的特点为：1）将整个炉膛作为一个大燃烧器组织燃烧，因此对每只燃烧器的风量、粉量的控制要求不需太严格，并且操作简单。2）锅炉负荷变化时，燃烧器按层切换，使炉膛各水平截面热负荷分布保持不变。3）对煤种适应性强，容易适应煤种的变化。4）切向燃烧方式使燃烧器出口具有较大的空间,气流不易受到水冷壁的影响造成贴墙,从而有利于防止