塔式锅炉设备介绍

塔式炉设备介绍生产准备锅炉专业姚正林锅炉的组成(炉内、锅内)锅炉虽是一个整体，但从功能上可分成“炉侧”、“锅侧”炉煤、空气→烟、飞灰、炉渣制粉系统燃烧系统风烟系统水、汽锅汽水系统除渣除灰清灰系统超超临界机组发展情况根据测算，采用常规超临界参数的机组比亚临界参数的机组净热耗率约可下降1.7～2.5％，而超超临界机组，根据不同的参数，将比常规超临界机组再下降0.7～5.5％。从20世纪90年代开始，新材料的成功开发为超超临界机组的发展提供了条件，上世纪后几年和本世纪前10年，欧洲（主要是德国、丹麦等）、日本等国家相继投运了一批1000MW等级的超超临界机组。国内也通过引进、消化、吸收，生产并投产了一批机组，并有不少数量的机组在建。包括在建和计划建设的机组，国内目前1000MW的数量已经远远超过发达国家，并在主机开发、相应辅机国产化等方面取得了长足进展。国家能源局2011年6月24日在京组织电力研究机构、发电集团、电工设备制造企业等，召开国家700℃超超临界燃煤发电技术创新联盟第一次理事会和技术委员会会议，此举意味着我国酝酿已久的700℃超超临界燃煤发电技术研发计划正式启动。初步目标参数为：压力≥35MPa、温度≥700℃、机组容量≥60万千瓦。提高初始参数关于提高参数至700℃等级的方案，欧盟从1998年启动了计划长达17年的700℃级超超临界参数的开发项目“AD700计划”（THERMIEPROGRKAM），满足700℃要求的镍基高温合金钢尚在试验研究过程中，据最新进展情况，相关材料在挂炉试验中出现裂纹。2015年12月30日，由中国华能集团公司牵头、华能清能院负责研发的我国首个700℃关键部件验证试验平台在华能南京电厂成功投运并成功实现700℃稳定运行，验证平台建设取得圆满成功，标志着我国新一代先进发电技术——700℃超超临界燃煤发电技术的研究开发工作取得了重要阶段性成果。700℃超超临界燃煤发电技术的供电效率将由约44%提高至48％至50％，煤耗可降低40至50克/kWh，相应减少粉尘、NOx、SO2等污染物以及CO2温室气体的排放量约14％。采用二次再热技术超超临界机组采用二次再热机组有很多优点，技术经济指标也较常规超超临界机组优，较常规超超临界一次再热机组平均效率高约２％左右，但初投资较高，焊接工艺复杂，难度大。华能安源660MW、莱芜电厂1000MW超超临界二次再热机组分别于2015年6月和12月完成了168试运，二次再热机组在变负荷下的调节适应性等课题尚待在运行实践中进一步研究。项目哈锅—三菱东锅—日立上锅-阿尔斯通巴威-美国B&W公司合作方式技术转让方式东锅通过其与日立的控股合资公司BHDB获得技术转让技术转让方式技术转让方式锅炉布置形式П形П形П形或塔形П形或塔形下部水冷壁结构垂直管圈螺旋管圈螺旋管圈螺旋管圈燃烧器布置切圆对冲切圆对冲燃烧器型式直流旋流直流旋流再热器调温方式摆动燃烧器+烟气挡板烟气挡板摆动燃烧器烟气挡板性能保证三菱除负责分包部件的产品质量以外，还提供对哈锅的锅炉性能保证日立向东锅提供投标设备的基本设计和技术设计，并对设计的正确性负责；向东锅提供设计产品的性能保证阿尔斯通向业主提供性能保证，并对其设计工作进行担保美国B&W公司向业主提供性能保证，并对其设计工作进行担保质量保证三菱负责主要的性能设计和总体布置，对哈锅制造的受压部件三菱提供设计要求、基本及概念设计。哈锅主要负责受压部件的施工图设计。日立对关键部件进行监造。东锅准备超超临界锅炉工艺控制和产品最终检查。阿尔斯通基本上负责所有的性能和基础设计，包括布置，并对上锅所进行的详细设计进行审核，从而保证锅炉性能。美国B&W公司基本上负责所有的性能和基础设计，包括布置，并对锅炉所进行的详细设计进行审核，从而保证锅炉性能。目前国内超超临界锅炉厂家情况П型炉大型化存在的主要问题超超临界锅炉热负荷偏差大问题四角切圆锅炉残余旋转问题超超临界锅炉的氧化皮问题塔式锅炉是不同于双烟道锅炉的一种炉型，相对于双烟道锅炉在中国市场上的普遍性而言，塔式锅炉在国内占有量较少，但在欧洲比较普遍，上海外高桥二期900MW超临界锅炉（由ALSTOMPower,EVT设计）和三期1000MW超超临界锅炉（由上海锅炉厂有限公司设计）较早采用塔式锅炉。塔式布置锅炉优点（1）•塔式锅炉–适合于大容量高参数超超临界锅炉烟气温度和速度分布均匀。塔式锅炉没有折烟角，水冷壁出口介质温度比较均匀。在对流受热面中，烟气流向没有90°急转弯，烟气流场均匀，过热器、再热器出口蒸汽温度也比较均匀。塔式炉对流受热面水平布置,启动阶段产生的氧化铁剥离物及金属颗粒极易被蒸汽冲走,并被旁路系统直接送入凝汽器。按规范,只有当凝结水合格,包括含铁量达标后才能冲转汽轮机,故SPE（汽轮机固体颗粒侵蚀问题）也就不再成为问题。塔式布置锅炉优点（2）•塔式锅炉–适合于燃用易结渣煤种低的燃烧室出口烟气温度烟气温度及热负荷分布均匀塔式布置锅炉优点（3）•塔式锅炉-具备优异的备用和快速启动特点所有的受热面均采用水平布置，具有很强的自疏水能力所有受热面均可参与酸洗。受压件防磨蚀性能好塔式布置锅炉优点（4）•塔式锅炉–结构简单，布置规正受热面布置呈上部紧凑，下部宽松方式，减少并避免了堵灰现象；悬吊结构规则，支撑结构简单；运行过程中锅炉能自由膨胀；锅炉不存在两个膨胀中心，整个膨胀系统十分简单。占地面积小；没有尾部烟井，也就没有复杂的包覆过热器系统，水冷壁回路也特别简单，因此整个汽水系统相对于π型炉简单，汽水系统阻力较小。二、塔式锅炉汽水系统再热冷段再热器汽轮机直流炉：省煤器水冷壁启动分离器过热器汽轮机冷再管→事故减温器→一级再热器进口联箱→一级再热器→一级再热器出口联箱→再热减温器→二级再热器进口联箱→二级再热器→二级再热器出口联箱→热再热蒸汽管→汽机中压缸。一次系统二次系统烟气流程一级过热器（屏管）→三级过热器→二级再热器→二级过热器→一级再热器→省煤器→一级过热器（悬吊管）→脱销装置→空预器。其中除了一级过热器（屏过）和一级再热器为逆流布置外其它受热面均为顺流布置。锅炉本体设计概述一、锅炉本体性能本锅炉为ALSTOM公司超超临界参数变压运行螺旋管圈直流炉，塔式布置。锅炉为单炉膛、一次中间再热、采用四角切圆燃烧方式、平衡通风、固态排渣、全钢悬吊结构。锅炉燃烧系统按中速磨煤机冷一次风正压直吹式制粉系统设计。24只直流式燃烧器分6层布置于炉膛下部四角，煤粉和空气从四角送入，在炉膛中呈切圆方式燃烧。过热器的汽温通过煤水比调节和两级喷水来控制。再热器的汽温采用燃烧器摆动调节，低再至高再的连接管道上设置喷水减温器。尾部烟道下方设置两台三分仓容克式空气预热器。锅炉设有膨胀中心及零位保证系统，省煤器上部区域炉壁及炉顶采用无冷却介质的膜式壁结构，炉墙为轻型结构带金属外护板，屋顶为轻型金属屋盖。锅炉负荷适应性强，满足机组RB要求，能承受50%额定负荷突然变化并保持稳定运行，同时机组在100%负荷的突然变化情况下，能保证锅炉安全。锅炉能以定—滑—定方式运行，并能与汽机在运行方式、启动曲线等方面匹配。锅炉变压运行的范围按30%～90%BMCR，定压运行的范围按0～30%BMCR和90%～100%BMCR。锅炉能适应设计煤种和校核煤种。燃用设计煤种，锅炉负荷在BRL工况时保证热效率不小于94.45%（低位发热值），锅炉出口NOx排放不超过200mg/Nm3（以NO2计，O2=6%）。锅炉负荷变化率达到下述要求：在50%～100%BMCR时，不低于±5%BMCR/分钟在30%～50%BMCR时，不低于±3%BMCR/分钟在30%BMCR以下时，不低于±2%BMCR/分钟负荷阶跃：大于10%汽机额定功率/分钟二、锅炉主要参数名称单位方案过热蒸汽：最大连续蒸发量(BMCR)t/h2043.3额定蒸发量(BRL)t/h1946过热蒸汽出口压力MPa(a)29.4过热蒸汽出口温度℃605再热蒸汽：蒸汽流量(BMCR/BRL)t/h1707.2/1619.6进口/出口蒸汽压力(BMCR)MPa(a)6.05/5.81进口/出口蒸汽压力(BRL)MPa(a)5.73/5.50进口/出口蒸汽温度(BMCR)℃359.8/623进口/出口蒸汽温度(BRL)℃350.7/623给水温度(BMCR)℃306.5名称符号单位BMCR工况BRL工况干烟气热损失LG%4.194.13氢燃烧生成水热损失LHm%0.280.28燃料中水分引起的热损失Lmf%0.100.10空气中水分热损失LmA%0.090.09未燃尽碳热损失LUC%0.350.35辐射及对流热损失L%0.180.18未计入热损失LUA%0.200.20制造厂裕量Lmm%0.22保证热效率(按低位发热量)%≥94.45燃料消耗量kg/h270.4259.4炉膛容积热负荷kW/m378.1574.97炉膛断面热负荷MW/m24.254.08锅炉热力特性(BMCR、BRL工况)：水冷壁壁面热负荷MW/m2177.95(BMCR)燃烧器区壁面热负荷MW/m21.1661.119省煤器出口空气过剩系数1.151.15炉膛出口过剩空气系数1.151.15环境温度℃2020空气预热器入口风温（一次风/二次风）℃28.9/2528.9/25空气预热器出口风温（一次风/二次风）℃341/353337/349空气预热器出口烟温（修正前）℃124.1122.6空气预热器出口烟温（修正后）℃120.0118.7燃煤煤质分析名称及符号单位设计煤种校核煤种1校核煤种2平7煤印尼煤伊泰4全水分Mt%12.023.720.4空气干燥基水分Mad%2.9211.9611.02收到基灰分Aar%18.715.028.93收到基挥发分Var%29.0334.0826.36干燥无灰基挥发分Vdaf%40.4847.8237.30煤的冲刷磨损指数Ke1.10.82.0收到基高位发热量Qnet,arMJ/kg22.2521.5922.08收到基低位发热量Qnet,arMJ/kg21.2220.2420.94哈氏可磨系数HGI/544760煤中汞HGarµg/g0.050.08煤灰熔融特征温度/变形温度DT×103℃1.51.131.14煤灰熔融特征温度/软化温度ST×103℃1.51.141.15煤灰熔融特征温度/半球温度ST×103℃1.51.151.16煤灰熔融特征温度/流动温度FT×103℃1.51.161.17元素分析收到基碳Car%55.6053.5356.22收到基氢Har%3.663.903.24收到基氧Oar%7.8611.999.94收到基氮Nar%1.021.150.72全硫St,ar%1.150.690.55锅炉给水质量标准：序号项目单位指标备注标准值期望值1TOCg/L≤2002二氧化硅g/L≤10≤5必要时检测3溶解氧g/L30～150加氧处理4铁g/L≤5≤35铜g/L≤2≤16钠g/L≤3≤27pH(25℃)9.2~9.6加氧处理无铜系统8电导率(氢离子交换后，25℃)s/cm≤0.15≤0.109联氨g/L≤30锅炉补给水质量标准：二氧化硅g/L除盐水箱进水电导率(25℃)除盐水箱出水电导率μs/cmTOC(1)g/L标准值期望值≤10≤0.15≤0.100.40μs/cm≤200(1)必要时检测。蒸汽品质要求序号项目单位指标备注标准值期望值1钠g/kg≤3≤22二氧化硅g/kg≤10≤53铁g/kg≤5≤34铜g/kg≤2≤15电导率(氢离子交换后，25℃)s/cm≤0.15≤0.12020年4月3日星期五34水冷壁围成炉膛，管内工质水进行蒸发过程水冷壁材质：15CrMoG/12Cr1MoVG垂直管圈与螺旋管圈水冷壁垂直水冷壁（内螺纹管）螺旋管水冷壁（光管）水冷壁下部采用螺旋水冷壁，上部采用垂直水冷壁，螺旋水冷壁与垂直水冷壁之间采用中间联箱过渡。垂直水冷壁分两段布置，下部垂直水冷壁两根管汇合成一根管组成上部水冷壁。水冷壁水冷壁设计压