日照热机专业设计总结

1、检 索 号37-F1231SY8-J01日照电厂一期工程 热机专业 设计总结山东电力工程咨询院电力工程勘察设计证书甲级1500011号1999年4月 济 南总工程师：设计总工程师：专业工程师：王本君组长：编写：王本君目 录 第1章热机专业工程概述第2章设计特点第3章成功之处及优化措施 第4章存在问题及补救措施 第5章今后注意事项及改进意见 第1章 工程概述 11电厂概况 日照电厂为新建燃煤电厂。电厂规划容量为2400MW。本期工程安装两台350MW具有调峰功能的燃煤凝汽式机组。二期工程按3 X600MW机组考虑。 本期工程系引进国外设备项目。主厂房范围内的设备、材料和设计均由外方负责。锅炉范围

2、内的主辅设备由西班牙的福斯特。惠勒能源公司设计和供货。汽机房范围内的主辅设备由德国的西门子公司设计和供货。 12本期工程主设备规范 121锅炉 制造商：西班牙福斯特 · 惠勒能源公司 型式：亚临界参数、一次中间再热、自然循环汽包炉。 燃烧方式：平衡通风负压燃烧，炉膛前墙分四层布置16只蜗壳旋流分散火焰低NOx燃烧器。 点火方式：高能点火器先点燃点火油燃烧器，然后点燃主油燃烧器，再点燃煤粉燃烧器。 调温方式：过热蒸汽采用二级喷水减温方式调温。再热蒸汽采用尾部烟道挡板调节烟气流量来调节，并设有一级事故喷水减温器。 空气预热器：豪登公司生产的主轴驱动三分仓式。 机组运行方式：定压或滑压运行

3、。 不投油最低稳燃负荷：35%BMCR 锅炉在MCR工况下的设计参数如下： 最大连续出力： 1189.2th 过热蒸汽压力： 17.15MPa（g） 过热蒸汽温度： 541 再热蒸汽流量： 1015.3th 再热蒸汽压力（进出）： 4.324.11MPa（g） 再热蒸汽温度（进出）： 335.6541 给水温度： 278.3 排烟温度： 130.61C 锅炉效率（低位热值）： 92.05 122汽轮机 制造商：德国西门子公司 型号： KR3640, N30一ZXI0 型式：亚临界、一次中间再热、单辅双缸双排汽凝汽式。 额定功率： 350MW 最大连续出力（TMCR）： 368.624MW 额定

4、蒸汽参数： 主汽门前压力： 16.67MPa（a） 主汽门前温度： 538 中压主汽门前压力： 3.68MPa（a） 中压主汽门前温度： 538 循环冷却水温度： 20 背压： 0.0047MPa（a） 主蒸汽流量： 1052.4th 给水温度： 272.9 给水回热级数： 8级计算热耗： 7868kJkW·h配汽方式： 全周进汽 调节系统： 高压抗燃油DEH系统 末级叶片高度： 976.6mm 检修最大起吊重量： 89.5t 低压缸上半重： 96.8t 低压转子重： 89.5t 123 发电机 制造商： 西门子公司 型号： THDD10844 额定功率： 350MW 最大连续输出功

5、率： 412MVA 额定电压： 2lkv 额定电流： 11.327kA 额定功率因数： 0.85 额定频率： 50Hz 相数： 三相 接法： Y型 冷却方式： 全氢冷 额定氢压： 0.35MPa（g） 最高允许氢压： 0.45MPa（g） 效率： 98.2 最大起吊重量： 216t 转子重量： 47.6t 13 煤质和油质 131 煤质 本期所需煤炭由国家计委批复采用陕西黄陵烟煤，煤炭采用铁路运输。 根据山东省电力局鲁电燃（1993）374号文关于日照电厂一期工程煤种煤质调整的通知，采用以下煤质资料： 设计煤种 校核煤质 Mt (Wy) 8.6 9.6 Aar（Ay） 31.54 37.79

6、Car（Cy） 49.54% 42.88% Har（Hy） 3.1 3.05 St.ar（Sy） 0.38 0.69% Nar（Ny） 1.02% 1.05% Oar（Oy） 5.82% 4.94% Vdaf（Vr） 26.25% 25.0l% Qnet.ar(Qydw) 19930 J/g 18002J/g （4766ca1/g） （4305ca1/g） HGI 71 65 （K1.30） （K1.2l） T1 1350 1300 T2 1400 1350 T3 1450 1400 SiO2 40.60 41.00% Al2O3 37.02 35.02 Fe2O3 9.69 11.00 Ca

7、O 5.15 5.25 MgO 2.82 2.92 NaOK2O 2.10 2.00 TiO2 0.83 0.81 SO3 0.61 0.61 132 锅炉点火及助燃用油 锅炉点火及助燃用油采用0号轻柴油。轻柴油由铁路槽车运到厂内。 油质特性如下： 恩氏粘度（20） 1.21.67 ºE 运动粘度（20） 3.08.0厘沱 灰份 0.025 含硫量 0.2 十六烷值 50 闭口闪点 65 凝固点 0 低值发热量 41870kJ/kg 14 主要设计原则 141国外设计和供货部分的设计原则系按欧美有关标准和习惯。 142国内设计和供货部分的主要设计原则如下： 一启动锅炉房设计和其他部分

8、的设计相对独立，其设备、材料和保温油漆清册单独成册。其他部分的设备、材料和保温油漆清册汇总成册。 二外径大于57的汽水管道和外径大于等于57的油管道均进行布置图设计，小于等于57的汽水管道和小于57的油管道末进行布置图设计，由施工现场按系统图根据实际情况敷设，其布置力求整齐、美观、阀门操作方便。 三为了和主厂房范围的保温保护层协调一致，和主厂房相连的厂区管道的保温保护层，采用铝合金板。燃油厂区设备和管道保温保护层采用镀锌铁皮，以降低造价。 四厂区管道和燃油区管道敷设尽可能采用架空方式，以方便检修和避免管沟内因布置管道而引起的积水现象。 五、设计遵守的规范、规程、规定 1火力发电厂设计技术规程D

9、L500094。 2火力发电厂汽水管道设计技术规定DLT50541996。 3（火力发电厂汽水管适应力计算技术规定SDGJ690。 4火力发电厂烟风煤粉管道设计技术规定DLGJ2682。 5电力建设施工及验收技术规范。 6火力发电厂热力设备和管逍保温油漆设计技术规定SDO5984。 7电力工业技术管理法规试行）。 8电力工程制图标准DL5028一93。 9石油化工立式圆筒形钢制焊接储罐设计规范SH304692。 10汽车库设计防火规范GBJ6784.3 15设计范围 本工程主厂房范围内的设备和材料由西门子公司和福斯特.惠勒公司联 合供货集团供货，其工程设计也由联合供货集团负责。 我院机务专业负

10、责的设计范围如下： 一锅炉燃油系统，设计分界为煤仓间固定端外1m。 二启动锅炉房。 三厂区管道，设计分界为主厂房外排柱外1m。 四厂用空气压缩机房。 五汽车加油站。 六机、炉检修间及金属材料试验室设备。 七材料库起吊设备。16 设计过程161 国内设计部分本工程于1994年4月开始进行初步设计，1998年3月施工图全部结束，历时48个月。机务专业参加人员，全过程为2人，兼顾部分设计工作人员5人，合计7人。一 初步设计阶段(含初步设计修改)(1) 设计定额工日：350个(2) 实际耗用工日：350个二 施工图阶段(1) 设计定额工日：515个(2) 实际耗用工日：598个(3) 施工图设计卷册施

11、工图设计共出图40个卷册，图纸张数为854张(包括新制图纸208张，套用图纸646张)，说明书1本，设备材料等清册5本。在施工图设计过程中，国家计委组织有关部门于1997年3月对日照电厂一期工程进行设计复查，将燃油储罐由原来的3个减为2个，将厂用空气压缩机由原来的2台减为1台。这就引起了部分设计返工。162 国外设计部分一 锅炉部分锅炉部分的设计和供货均由西班牙福斯特惠勒公司负责。这部分的设计很不规范，初步设计和施工图设计没有明显的时间界限和阶段标志。总体布置图基本没有，仅有的布置图是在第二次设计联络会前后提供的底层图和横断面图，这些图的深度相当于常规的方案图。施工图基本是由分包商完成并供货。

12、出图方式是版本不断更新，版次多达十几版。供图方式是不分专业和系统，各种零星图纸混合在一起以捆绑的形式提供。二 汽机部分 汽机部分的设计和供货由德国西门子公司负责。这部分的设计比较规范。第二次设计联络会前后，西门子公司提供了汽机部分的基本设计文件。第三次设计联络会提供了比较详细的施工图总图。到1998年第二季度，汽机部分的施工图已基本提供完毕。 第2章 设计特点 21 燃烧制粉系统 211 制粉系统日照电厂设计煤种燃用陕西黄陵矿烟煤，其低位发热量(Qnet.ar)为19930kJ/kg, 校核煤种为18002kJ/kg, 设计煤种可磨系数HGI为71，校核煤种HGI为65。制粉系统为MBF中速磨

13、冷一次风机正压直吹式。每台锅炉设4台MBF23型中速磨、一台备用。在磨制设计煤种时，3台磨煤机总出力为BMCR时所需燃煤量177.46t/h的123%。每台磨煤机出力为73t/h。在磨制校核煤种时，3台磨煤机总出力能满足锅炉BMCR工况燃煤消耗量要求。MBF型中速磨煤机为福斯特惠勒公司产品，根据制造商承诺磨煤机能连续运行24个月以上时，其出力和煤粉细度基本不变。MBF型中速磨煤机系福斯特惠勒公司的专利产品，早在江苏利港电厂一期工程(第一台机组于1992年年底并网发电)中得到采用，其详细的情况不再介绍。212 燃烧系统锅炉采用平衡通风的负压燃烧方式，一、二次风配风比率分别为23.95%和74.0

14、5%，三次风量较小，仅为2%。每台锅炉配置2台50%BMCR容量的静叶可调轴流式吸风机，2台50%BMCR容量的动叶可调轴流式送风机和2台60%BMCR容量的离心式一次风机。另外根据低NOx分散火焰燃烧器的要求，另设有2台100%容量的离心式三次风机。在工程早期确定的烟风系统中，电气除尘器进出口及与吸风机连接的烟道，考虑了空气预热器、电气除尘器、吸风机可实现两侧交叉运行，因此风门设置较复杂。根据近几年大机组(300MW以上)运行和检修实践经验，烟风系统风门设置完全可以简化。213 烟风道设计一 烟风道设计按最新版本的ASTM、NFPA规范和标准执行。二 制粉系统及烟风道设计压力(1) 炉膛防爆

15、设计压力为±8.7kPa。(2) 风道设计压力送风机出口至空气预热器进口冷风道设计压力为5.2kPa，系送风机最大压头的1.5倍。二次热风道设计压力为±3.73kPa，系送风机最大压头。一次风道设计压力为±18.7kPa，系一次风机最大压头的1.5倍。(3) 烟道设计压力空气预热器出口至电气除尘器进口烟道设计压力为-6.97kPa。除尘器出口烟道设计压力为-7.47kPa。吸风机出口烟道设计压力为±1.226kPa。三 烟风道结构形式矩形烟风道相邻面板间的连接采用角钢贴角形式，烟道加固肋主要采用型钢焊于烟道外壁，每隔一定距离设一道刚度较大的横向框架，在两

16、框架之间沿管道轴线纵向布置加固肋，纵向加固肋两端和框架连接。框架桁加固肋间距根据烟道截面积确定。框架通常用W-8×31宽翼工字钢(8，31kg/m)、C-12×30槽钢(12，30kg/m), 加固肋采用W-6×12(6，12kg/m)。对于大截面烟风道，加固肋置于烟风道内壁(送风机出口至空气预热器进口风道除外)。这种结构，可以使保温材料平铺于烟风道外面，施工方便，保温美观、平整，还可省去原加固肋在管道外壁用于支撑保温材料的金属网格等辅助材料。2. 2 热力系统及辅助设备2. 2. 1 主蒸汽和再热蒸汽系统主蒸汽管道采用1-2制配置，热段再热蒸汽管道采用1-2制配

17、置，冷段再热蒸汽管道采用1-1制配置。即主蒸汽管道和再热蒸汽管道与锅炉各只有一个接口。主蒸汽管道采用A335 P91无缝钢管。这种管材在540593范围内较目前常用的A335 P22和12Cr1MoV等管材具有更高的持久强度和许用应力，而且具有良好的物理、化学、力学和加工性能，是一种比较理想的用于电站的热强钢。这种钢管壁厚比A335 P22 钢管壁厚薄近一倍，可以节省钢材、减少支吊架荷重，即使单位价格比A335 P22贵许多，但纵的还是降低工程造价，因此有推广使用的价值。主蒸汽、再热蒸汽管道规格数据见表2.2-1。主蒸汽管系在汽轮机主汽门前不设隔离门。当锅炉安装完毕或大小修完毕后，水冷壁、过热

18、器水压试验时，主蒸汽管道允许水压试验至主汽门前，表2.2-1 主蒸汽、再热蒸汽管道规格数据表管道名称设计工况TMCR工况管径(外径)mm材料标准ASME流速m/s流量kg/s压力MPa温度压力MPa温度主蒸汽管18.5054617.09541458×39A335 P9153.0310.9主蒸汽管18.5054617.09541362×31A335 P9142.6155.4热再热蒸汽管4.735463.88541836×38A335 P2253.3264.0热再热蒸汽管4.735463.88541628×29A335 P2247.4132.0冷再热蒸汽管5

19、.173654.181337.5762×23.82A10639.8264.0冷再热蒸汽管5.173654.181337.5508×20.62A10638.2108.9主汽门能承受水压试验的超载(主汽门需换阀芯并加临时堵板)。锅炉再热器和再热蒸汽管道也一起作水压试验，中联门也需更换阀芯并加堵板以承受水压试验超载。2. 2. 2 汽机旁路系统 汽机设置一套二级串联旁路装置，只考虑改善机组冷、热态启动条件，加快机组启动速度，保护锅炉再热器，回收工质，提高机组灵活性等功能。不考虑停机不停炉和带厂用电运行功能。高压旁路容量为BMCR流量的31.9%,执行机构采用双速电动执行器；低压旁

20、路容量为BMCR流量的34.8%，执行机构采用电液并存执行器，液压部分供油来自主机抗燃油系统。2. 2. 3 回热抽汽系统汽机共有八级回热抽汽。13级抽汽管道上串联有1只电动闸阀和2只止回阀，靠近汽机抽汽口的一只为气动快关止回阀。4级抽汽至除氧器的管道上，除一只电动闸阀外，串联了3只止回阀。5、6级抽汽管道上，串联有一只电动闸阀和一只气动快关止回阀，与通常做法相同。7、8级抽汽管道上，不设置阀门。2. 2 .4 给水系统给水系统配置2×50%BMCR容量的汽动给水泵和1台50%BMCR容量电动调速给水泵。这三台给水泵组均布置于汽机房靠B列柱的运转层上，汽动给水泵组采用了弹簧支撑结构，

21、省去了机座柱子。高加旁路系统采用小旁路和大旁路混合旁路，靠近除氧器的一台高加单设一个小旁路，另外两台高加设置一个大旁路。考虑高加故障安全隔离检修，在高加进出口的给水三通阀内侧增设电动隔离阀4只。这种旁路系统比较复杂，比国内常规设计的大旁路多3个液动三通阀和3个电动闸阀。给水系统考虑了电动调速给水泵和汽动给水泵均可满足机组启动要求。再省煤器前，由电动闸阀、止回阀和与闸阀并联设置的启动用给水调节阀组成简易给水操作台，按汽动给水泵启动特性曲线要求给水调节阀容量为锅炉容量的30%。给水容量超过30%锅炉负荷时，给水流量控制采用一段调节，即调节给水泵的转速。2. 2. 5 凝结水系统凝结水采用一级中压泵

22、系统，设置2×100%容量的凝结水泵。 凝结水系统中，每台机组设置1台200m3的凝结水补充水箱，作为凝结水系统补水和回水的调节吞吐水箱。2. 2. 6 高、低加疏水系统高加疏水方式与国内常规设计相同，即正常逐级疏水，最终疏至除氧器水箱。疏水调节阀采用气动角式调节阀，直接安装在下一级加热器或除氧器水箱上，这样可以避免调节阀后汽水两相流引起的管道冲刷和振动。在逐级疏水调节阀前设置一只隔离阀和一只止回阀。高加危急疏水去向有两个，7号高加(对应于二抽) 危急疏水去除氧器水箱，其余两台高加危急疏水去疏水扩容器(与凝汽器相连)。低加疏水方式与目前300MW级机组低加疏水系统有所不同。低加正常疏

23、水由5号低加疏至6号低加，6号低加疏水经疏水泵打到6号低加出口的主凝结水管道。7、8号复合低加疏水通过一个U形管送入疏水冷却器，经冷却后的疏水进入疏水扩容器，然后进入凝汽器。从7、8号复合低加出口到凝汽器的疏水管道不设任何阀门。这样既简化了疏水系统，又保证了机组的热经济性。2. 3 主厂房布置本工程锅炉房范围内的设备和汽机房范围内的设备分别由两家外商供货。为了设计和供货上的方便，外商坚持将锅炉房和汽机房(除氧间)脱开3m的距离，使各自形成独立的框架，并均采用钢结构。2. 3. 1 汽机房及除氧间汽机房跨度为32.4m,柱距为10m,汽机房总长度为130m。除氧间跨度为8.8m，柱距和总长度与汽

24、机房相同。除氧器层高度为9m，比国内常规高度少5m。除氧间内除24.5m层布置除氧器、锅炉连续排污扩容器和闭式循环冷却水膨胀水箱以外，其余各层分别布置400V、6kV开关柜间，蓄电池间，直流开关间，电气设备间，计算机室，集控室，休息室，会议室，空调设备等。三台高压加热器布置于汽机房机头前端的中间层，两台低压加热器布置于汽轮发电机左侧的中间层。三台给水泵组均纵向布置于运转层靠B列柱侧。 油箱及冷油器均布置于封闭的房间内。其中主油箱和主冷油器布置于6.5m层靠汽轮机机头的A列柱旁的封闭房间内，净油箱和污油箱布置于汽机房底层检修场旁的封闭房间内。在汽机房地下设置了大型-5m的地下层，其面积约为770

25、m2。布置了凝结水泵、净疏水箱、除灰用海水泵、胶球清洗泵、装球室和排水泵等设备及循环水等管道。2. 3. 2 锅炉房及煤仓间煤仓间跨度11.6m，柱距10.4m，每台锅炉的煤仓间占4×10.4m=41.6m。两台锅炉的煤仓间各自独立，两炉之间的输煤层由栈桥相连。锅炉房布置与国内常规布置区别不大。不同的是一次风机布置于空气预热器下方；暖风器疏水泵及疏水箱布置于地下坑内。炉后布置的设备与国内常规设计基本一样，不同的是炉后长度较短，从锅炉最后一排钢柱至烟囱中心线的距离为58.3m。第3章 成功之处及优化措施3. 1 主厂房布置3. 1. 1 汽机房布置一 给水泵布置三台给水泵组(含前置泵)

26、均纵向布置于运转层靠B列柱侧。电动给水泵位于汽轮机旁，两台汽动给水泵顺列布置于发电机和励磁机旁。两台汽动给水泵汽轮机的排汽均排入主汽轮机的凝汽器内。为解决两台汽动给水泵汽轮机排汽管道布置上的困难，西门子公司将两台给水泵汽轮机排汽管道合并为一根管道后接入凝汽器。这种布置方式比较少见，设备比较集中，便于运行、检修和维护。二 高、低加布置三台高压加热器布置于汽机房机头前端的中间层，两台低压加热器布置于汽轮发电机左侧的中间层。这种布置方式的优点是抽汽管道、给水管道和疏水管道比国内常规设计缩短许多，节省管道投资。其前提条件是汽机房跨度比国内常规设计要大。三 油系统设备布置本工程的油箱及冷油器均布置于封闭

27、的房间内，这样有利于防火。其中主油箱和主冷油器布置于6.5m层靠汽轮机机头的A列柱旁的封闭房间内，净油箱和污油箱布置于汽机房底层检修场旁的封闭房间内。四 大型地下室布置在汽机房地下设置了大型-5m的地下层，其面积约为770m2。布置了凝结水泵、净疏水箱、除灰用海水泵、胶球清洗泵、装球室和排水泵等设备及循环水等管道。其优点是缓解了汽机房零米层的布置困难，解决了汽机房疏放水不畅的问题,。312 锅炉房及炉后布置一 暖风器疏水箱及疏水泵布置暖风器疏水箱及疏水泵布置于锅炉底层的地下坑内。其优点是保证了暖风器疏水的畅通。二炉后布置炉后布置比较紧凑，从锅炉最后一排钢柱至烟囱中心线的距离为58.3m,与国内

28、常规布置相比减少了约30m，烟道节约钢材约260t，炉后节约占地面积约3900m2。32 原煤仓设计福斯特惠勒公司设计的原煤仓为圆柱和圆台的组合体。圆柱直径9.75m，高度7m。圆台下直径(煤仓出口)0.9m，高度12.2m，圆台母线与水平线的夹角为70。原煤仓的材质为A-36，从原煤仓出口开始向上4m 高度范围内的圆锥内衬3mm厚的A-167 304S.S不锈钢钢板。按照合同要求外方在原煤仓下部沿圆周均匀布置了三台振打器，并设置了三排共九个拨煤孔。根据外方的经验，原煤仓下部采用圆锥型并内衬不锈钢板比采用双曲线型原煤更不容易堵塞。33 空气预热器本工程采用了豪登公司生产的主轴驱动的三分仓回转式

29、空气预热器。这种空气预热器变传统的圆周驱动为中心主轴驱动，减少了转子的变形；其壳体的支撑采用铰接结构，保证了壳体的整体自由热膨胀。这样有效地减少了转子和壳体之间的变形间隙，为取消传统的自动补偿密封装置创造了条件。在安装和检修时，对转子和壳体之间的密封间隙调整好以后的运行期间不需要再对其进行任何的调整。这不仅保证了空气预热器的漏风率不会随时间的推移而增大，而且免去了对传统的自动补偿装置的日常维护。 34支吊架34. 1 烟风道支吊架在锅炉钢架范围内的烟风道的支吊方式基本上是吊架，烟风道在水平弯道处大多设置有水平限位支吊架以限制波纹补偿器的过度变形。炉后烟道的支撑全部采用支架。支架的设计具有一定的

30、特色。所有的支架与烟道之间的连接全部采用铰接，固定支架与地面支墩的连接也多采用铰接，其余支架与地面的连接采用铰接。也就是说，支架结构与烟道结构有机地结合到了一起，避免了由于烟道热膨胀引起的水平力全部转移到支架上上去，使支架结构与国内常规相比轻巧了很多，节约了大量的钢材。3. 4. 2 汽水管道支吊架(1) 恒力支吊架本工程的绝大部分汽水管道的设计都由西门子公司的分包商德国的DSD公司负责。其设计的恒力支吊架全部采用了德国的LISEGA公司的产品，这种恒力支吊架的工作原理与国内常规产品不同。荷载作用不会对恒力支吊架的生根结构产生力矩，因而其安装方式就象普通弹簧支吊架一样可以直接与支吊架的根部连接，可以直接与支吊架的管部连接，也可以安装于支吊架的吊杆之间。(2) 支架本工程的汽水管道采用了很多的刚性支架和弹簧支架。在管道与生根结构距离较远而设计吊架又困难时，就采用了两端铰接的支架。这种支架结构轻巧，基本不会象国内常规设计的支架给生根结构带来水平荷载，尤其是当采用弹簧支架时不会因为管道水平位移较大而造成弹簧卡涩的现象。35 定期排污扩容器排汽除雾器按合同要求外方在定期排污扩容器排汽管道的出口设置了除雾器。该除雾器外形类似消音器，内部主要由类似动力机的空气滤清器