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1、生产准备/锅炉专业/培训资料 第 1 页 共 18 页一锅炉简介1. 概述2900 MW 超临界压力单轴凝汽式汽轮发电机组，主要有锅炉岛、汽机岛、仪控岛、灰岛和 500KV GIS 岛以及与其相关的辅助设备组成。其中锅炉岛由德国 ALSTOM 能源系统公司（简称 ALSTOM EVT）中标。锅炉型式为：塔式，2788 T/h，超临界压力，一次中间再热直流锅炉，扩容式启动系统，单炉膛四角切向燃烧，平衡通风，露天悬吊布置，固态排渣煤粉炉。锅炉结构简图（附图 1 和附图 2） 。附图1生产准备/锅炉专业/培训资料 第 2 页 共 18 页生产准备/锅炉专业/培训资料 第 3 页 共 18 页锅炉主蒸
2、汽压力 25.76 MPa，主蒸汽温度 542 ，再热蒸汽温度 568 ，给水温度272.6，排烟温度 130，锅炉效率 93.7。其他主要技术参数：最大连续蒸发量： 2788 T/h再热蒸汽流量： 2476 T/h再热器进口压力： 5.919 Mpa再热器出口压力： 5.74 Mpa再热器进口温度： 319.3 再热器出口温度： 568 锅炉不投油稳燃负荷： 25BMCR锅炉直流运行负荷： 33BMCR炉膛尺寸及热负荷炉膛燃烧区净高： 78 米炉膛截面热负荷： 5.35 MW/m2炉膛容积热负荷： 77.4 KW/ m3炉膛容积： 31869 m3炉膛设计压力： 8700 Pa 锅炉大板梁顶
3、标高： 114.5 米汽水循环方式： 强制循环燃烧方式： 直吹式四角同心切园燃烧点火方式： 轻油煤粉二级点火调温方式： 过热器采用二级 8 路喷水再热器采用一级 4 路喷水、事故喷水以及燃烧器摆动调温三 种方式运行方式： 定压运行或滑压运行锅炉本体主要有燃烧系统、制粉系统、烟风系统、吹灰系统等以及其他一些辅助系统组成。每台锅炉配备有 2 台 50 容量轴流式动叶调节送风机；2 台 50 容量轴流式动叶调节吸风机；2 台 50 容量进口叶片调节离心式后弯翼型叶片的一次风机；2 台 100 容量离心式密封风机；2 台 100 容量冷却火监的离心式风机（一台交流电机，另一台直流 电机） ；2 台 5
4、0 容量容克式空预器（其驱动马达采用电动，辅助马达采用气动） ；2 台 50 容量三通道四电场静电除尘器；2 台 50 容量暖风器。2 台 900 T 凝水泵锅炉燃烧系统配备有 6 台中速磨煤机，每台磨煤机最大出力为 84.3T/h；生产准备/锅炉专业/培训资料 第 4 页 共 18 页6 台电子称重式给煤机，每台给煤机最大出力为 92T/h；6 座容积为 875 M3 的原煤仓。锅炉燃油系统配备有 6 根/每角共 24 根轻油燃烧器。2. 超临界直流锅炉工作原理直流锅炉与汽包炉相比较，其最大的区别是直流炉没有汽包。为保证工质在水冷壁中稳定流动，汽包炉是依靠循环回路中汽水重度差来实现。而直流锅
5、炉是依靠给水泵的压力来推动工质在水冷壁中稳定流动，给水在给泵压力的作用下，依次流过省煤器、水冷壁、过热器，被加热、蒸发、过热成具有一定过热度的过热蒸汽，整个过程一次完成。 为保证蒸发受热面水动力稳定性以及解决脉动、热偏差等问题，保障水冷壁工作的安全性，水冷壁中工质的重量流速 w 必须大于一定数值，也即启动时给水流量必须不低于某一数值。针对 900MW 机组的本炉型锅炉其启动时最低给水流量必须大于 32BMCR (约 892t/h)， 以防止运行中导致蒸发受热面超温爆管以及其他一些不利于稳定运行工况的发生。随着压力的提高，水的饱和温度也相应提高，汽化潜热减小，水和汽的密度差也随之减小。当压力提高
6、到 22Mpa 时，汽化潜热为零，水和汽的密度差也等于零，该压力称之为临界压力，水在该压力下加热到 374.15时，即全部汽化为蒸汽，该温度称之为临界温度（即变相点） 。因此，当工作压力临界压力时，也即超临界压力下，当水被加热到相应压力下饱和温度时，即全部汽化。在此条件下水变成蒸汽不再存在汽水二相区。由此可知， 超临界压力直流锅炉中，水变汽只经过二个阶段即加热和过热，工质状态由未饱和的水变为干饱和蒸汽后即变为过热蒸汽。3. 直流锅炉的特点3.1 给水品质的要求高直流锅炉由于没有汽包，因而不能象汽包锅炉那样进行排污、炉内水处理，给水中的盐分没有出路，所有的盐分都将沉积在锅炉受热面上或随过热蒸汽带
7、入汽轮机。所以，为防止机组长期运行盐分沉积于各处受热面影响传热效果，严重时可能造成炉管爆破等情况的发生，必须对给水品质提出更高的要求。3.2 自动调节控制的要求高直流锅炉没有汽包，不能借助汽包来储水、存汽和蓄热，因此当外部负荷变动时，汽压波动大。此外，给水的加热、蒸发、过热过程在各受热面没有固定的分界线，当给水或燃料扰动时，都将会引起汽温的波动。因此，为使直流锅炉能有良好的静态和动态调节特性，直流锅炉需采用较优异的自动控制系统。3.3 汽水系统的阻力大，给泵消耗的功率大直流锅炉是依靠给水泵的压力来克服蒸发受热面中工质的流动阻力从而推动工质在 水冷壁中稳定流动，而直流锅炉为保障水冷壁工作的安全，
8、水冷壁中工质的重量流速 w 值要大，这样，水阻力就大，致使给水泵消耗的功率也大。3.4 启停速度快直流锅炉没有汽包，不会因为快速启停而象汽包那样受到厚壁的限制而产生弯曲变生产准备/锅炉专业/培训资料 第 5 页 共 18 页形和过高的热应力。因此，能较快地启停。其启停时间仅受到汽缸缸胀、振动的限制。3.5 直流锅炉控制过热汽温的主要手段，是通过保持给水量和燃料量的比值一定即煤水 比一定。因为，直流炉没有汽包，给水的加热、蒸发、过热过程在省煤器、水冷壁、过热器各受热面之间没有固定的分界线，其界线随运行工况变化而变动。当锅炉的热负荷及其他条件不变时，若减少给水量，由于工质在受热面内的蒸发点、过热点
9、提前，过热器出口的汽温将会升高；反之，增加给水量则过热汽温将下降。多级喷水减温只是在该基础上，对汽温作细调。3.6 蒸发受热面的膜态沸腾在直流锅炉蒸发受热面中，由于工质的含汽率 X 从 0 开始不断增大到 1，管内汽水混合物的含汽率增大到一定数值，贴在管子内壁上的水膜被汽流撕破或水膜被蒸干，贴在管内壁的水膜被一层汽膜所代替时，由于蒸汽的放热系数比水低得多，管壁温度就会因传热恶化而急剧上升，严重时便会烧坏管子，直流炉蒸发受热面内的这种沸腾称为膜态沸腾。显然，为确保锅炉蒸发受热面安全运行，应采取措施，避免这种现象的发生。3.7 独设的启动旁路系统由于直流锅炉各受热面之间无固定的分界线，启动初期产生
10、的是热水，随着锅炉燃烧量的增加，才逐步生成湿蒸汽、饱和蒸汽和过热蒸汽。为了使启动初期产生的热水、汽水混合物、饱和蒸汽和较低过热度的过热蒸汽有一通路；回收启动过程中工质和热量；满足汽机冲转时主蒸汽必须具有一定过热度（一般 50以上）的参数要求，尽快缩短启动时间，直流锅炉必须设置一套启动旁路系统。本厂的启动旁路系统采用内置式。4. 直流锅炉的汽温控制在直流锅炉中，热量平衡和物资平衡破坏时，所产生的后果与自然循环汽包炉不 同，原因在与它的加热受热面、蒸发受热面及过热受热面之间没有固定的分界面。当受热面热负荷及给水量改变时，三种受热面的分界线发生变化。当热负荷增大时，加热水段及蒸发区段减短而过热区段增
11、长，故使过热蒸汽温度急剧升高。反之，当受热面热负荷降低时。使过热蒸汽温度降低。当热负荷不变而给水量降低时，加热水区段和蒸发区段也减短，而过热区段增长，相应使过热蒸汽汽温升高。当给水量增加时产生相反的结果。当外界蒸汽需要量改变而引起锅炉的压力发生变化（外扰）时，由于沸腾水的焓和汽化潜热改变，也会使三种受热面的分界线改变，当锅炉的给水焓改变（高压加热器停用）时，分界线的变化更大。在稳定工况下，直流锅炉的蒸发量等于给水流量，而过热汽温决定于给水量与供给的热量（燃料量）之比。当给水流量与供给的热量成比例地变化时，则锅炉的出口过热蒸汽温度不变，仅蒸发量改变。5. 水和汽的流程塔式锅炉整个工质受热面悬吊在
12、宽 21.48 米，深 21.48 米和高 78.20 米的炉膛里。所有对流、辐射受热面水平布置在燃烧室上方的烟道里，依照烟气流向顺次为一级过生产准备/锅炉专业/培训资料 第 6 页 共 18 页热器（） 、三级过热器、二级再热器、二级过热器、一级再热器、省煤器和一级过热器（） 。围绕炉膛四周炉管组成蒸发受热面并兼具炉墙作用。塔式炉具有炉体高，烟气流速较低，结构简单，布置紧凑的特点。 （附图 3）附图3给水经省煤器加热后进入冷灰斗前后联箱，再经螺旋管水冷壁接垂直水冷壁，进入 6 只汽水分离器。汽水分离器产生蒸汽经联箱混合后依次进入一级过热器、二级过热器和三级过热器加热后进入汽机高压缸；产生的水
13、通过启动系统的水位箱、大气扩容器、凝水箱、凝水泵及相应连接管道分别排到除氧器凝汽器和机组排水槽等部件。高压缸排汽经一级再热器、二级再热器加热后进入汽机中、低压缸。二水冷壁2.1 水冷壁的流程、结构和布置2.1.1 螺旋管水冷壁 水冷壁采用气密式鰭片管，分为冷灰斗、螺旋管水冷壁和垂直管水冷壁三部分。冷灰斗和炉膛下部的水冷壁采用膜式螺旋管（附图4） 。冷灰斗长为 21.48 米，宽为 1.2 米， 冷灰斗总高度约 14.4 米，其进口联箱标高 4.0 米，冷灰斗与水平线夹角为 54.1。给水经省煤器加热后经过一混合器后分由 4 根管径 ID30050 的进水管进入两只长 23.5 米，管径 430
14、65，采用材料 SA-106-C 的冷灰斗前、后墙联箱里。两只联箱相距 5 米，各有 4 根管径 9015 的放水管，接至锅炉移动泵和疏水箱。生产准备/锅炉专业/培训资料 第 7 页 共 18 页水冷壁炉管从联箱中引出，采用管径 387.1 材料 SA-204-A 的螺旋管共 716 根，管间距为 60 mm，组成冷灰斗。下部水冷壁起于 18.6 米，止于 64.5 米，螺旋管水冷壁采用管径 38 壁厚分别为 7.1 mm 和 6.3 mm，材料为 SA-209-T1 和 SA-209-T11，管间距 53 mm 的炉管共 716 根，螺旋管水冷壁从冷灰斗出口一直延伸到 64.5 米，螺旋管水冷壁与水平线夹角为 26.2 ，每根水冷壁管都基本能绕水冷壁四墙一周，随后，进入中间联箱。这样，利于水冷壁均匀吸热，减少管间热偏差。此部分水冷壁设计压力303 bar，设计温度 490，工作压力 289 bar，工作温度 440 。附图4燃烧器周围炉管布置比较复杂。整个燃烧器组位于标高 23.0 至 46.8 米的范围里，炉墙四角螺旋管根据喷嘴组的大小每 78 根炉管弯成长方形状与邻墙水冷壁
