超临界锅炉本体结构介绍剖析

1、技术专题介绍 郑州电力高等专科学校郑州电力高等专科学校锅炉本体结构锅炉本体结构(1)(1)锅炉本体结构锅炉本体结构 1.总体布置 2.水冷壁 3.启动分离器 4.过热器 5.再热器 6.省煤器 7.空气预热器 锅炉型号：锅炉型号：DG1900/25.4-1DG1900/25.4-1 装设二台装设二台600MW600MW燃煤汽轮发电机组，锅炉为超临界参数变燃煤汽轮发电机组，锅炉为超临界参数变压直流炉，单炉膛、一次再热、平衡通风、露天布置、压直流炉，单炉膛、一次再热、平衡通风、露天布置、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构固态排渣、全钢构架、全悬吊结构型锅炉。型锅炉。 中速磨直吹式制粉系统，配中速磨直吹

2、式制粉系统，配6 6台磨台磨(1(1台备用台备用) )，装设旋流，装设旋流式式HT-NR3HT-NR3型燃烧器，前后墙布置，对冲燃烧。型燃烧器，前后墙布置，对冲燃烧。 机组配置机组配置250B-MCR汽动调速给水泵和汽动调速给水泵和1台台30 B-MCR电动调速给水泵。电动调速给水泵。 采用采用35B-MCR容量高、低压串联汽机旁路。容量高、低压串联汽机旁路。锅炉基本性能锅炉基本性能 锅炉主要规范：锅炉主要规范：名名 称称单位单位B-MCRBRL过热蒸汽流量过热蒸汽流量t/h19001797.95过热器出口蒸汽压力过热器出口蒸汽压力MPa(g)25.425.2过热器出口蒸汽温度过热器出口蒸汽温

3、度oC571571再热蒸汽流量再热蒸汽流量t/h1613.81523.8再热器进再热器进/出口蒸汽压力出口蒸汽压力MPa(g)4.6/4.414.34/4.16再热器进再热器进/出口蒸汽温度出口蒸汽温度oC322/569315/569给水省煤器进口温度给水省煤器进口温度oC283279计算热效率计算热效率(按低位发热量按低位发热量)/93.7293.8保证热效率保证热效率(按低位发热量按低位发热量)/93.49热一热一/二次风温度二次风温度oC313/327310/322排烟温度排烟温度(修正前修正前/后后)oC123/118121/115名称名称单位单位姚孟姚孟阳逻阳逻炉膛容积热负荷炉膛容积

4、热负荷 kw/m3 83.1179.99炉膛断面热负荷炉膛断面热负荷 kw/m2 49504370燃料耗量燃料耗量 kg/h 265800232680锅炉计算效率锅炉计算效率( (按低位热值按低位热值) ) 93.7293.38炉膛出口过剩空气系数炉膛出口过剩空气系数 /1.141.14过热器一级减温水喷水量过热器一级减温水喷水量 t/h 5776过热器二级减温水喷水量过热器二级减温水喷水量 t/h 7676过热器侧烟气份额过热器侧烟气份额 66.455.5再热器侧烟气份额再热器侧烟气份额 33.644.5空气预热器一次风进出口温度空气预热器一次风进出口温度 27/31328/323空气预热器

5、二次风进出口温度空气预热器二次风进出口温度 20/32721/334空气预热器出口空气预热器出口 (修正前修正前/修正后修正后) 123/118131/126锅炉主要性能参数（锅炉主要性能参数（BMCR)锅炉汽、水、烟、风阻力锅炉汽、水、烟、风阻力 BMCR工况的阻力情况：过热器蒸汽侧阻力 1.068MPa顶棚和包墙系统阻力 0.696MPa再热器蒸汽侧阻力 0.19MPa省煤器水侧阻力 0.087MPa水冷壁压降阻力 1.619MPa 空气预热器一次风阻力 350Pa 空气预热器二次风阻力 770Pa 空气预热器烟气侧阻力 909Pa 锅炉本体烟气阻力（含空预器） 2257Pa 燃烧器一次风

6、阻 1150Pa 燃烧器二次风阻力 1950Pa负荷特性负荷特性：带基本负荷，并具有一定调峰能力：带基本负荷，并具有一定调峰能力运行方式运行方式：采用定：采用定- -滑滑- -定方式运行，也可定压方式运行定方式运行，也可定压方式运行 汽温控制范围汽温控制范围：过热汽温：过热汽温35%100%B-MCR 再热汽温再热汽温50%100%B-MCR炉膛压力炉膛压力：设计压力：设计压力 5800Pa 瞬时承受压力瞬时承受压力 8700Pa 锅炉启动时间锅炉启动时间：冷态启动：冷态启动 78小时小时 温态启动温态启动 23小时小时 热态启动热态启动 11.5小时小时 极热态极热态 1小时小时 锅炉主要界

7、限尺寸锅炉主要界限尺寸 锅炉深度 mm 44500锅炉宽度(外侧柱) mm44000锅炉宽度(内侧柱) mm25000大板梁标高 mm85900炉膛宽度 mm19419.2炉膛深度 mm15456.8顶棚拐点标高 mm72800水平烟道深 mm5486.4后竖井低温再热器烟道深度 mm6604后竖井低温过热器烟道深度 mm8331.2水冷壁下集箱标高mm5800顶棚进口集箱水冷壁前上集箱二级过热器汇集集箱三级过热器进口集箱过热器二级减温器二级过热器进口集箱水冷壁凝渣管束水冷壁后墙出口集箱三级过热器出口集箱高再进口集箱高再出口集箱顶 棚 出 口 集 箱低 再 进 口 集 箱低再出口集箱后竖井前墙

8、集箱再热器减温器后竖井吊挂管集箱再热器减温器后竖井中隔墙集箱一级过热器出口集箱后竖井吊挂管集箱后竖井后墙集箱刚 性 梁刚 性 梁刚 性 梁刚 性 梁刚 性 梁刚 性 梁刚 性 梁刚 性 梁刚 性 梁刚 性 梁顶棚出口集箱锅炉性能保证值锅炉性能保证值 (设计煤种)1 锅炉B-MCR出力1900t/h 2 锅炉保证热效率（按低位发热量）93.49% 3 不投油最低稳燃负荷不大于35%B-MCR 4 烟、风压降实际值与设计值的偏差不大于10%5 过热器、再热器、省煤器的实际水、汽侧压降数值不超过保证值。6 过热蒸汽在35100%B-MCR范围内，再热蒸汽在50100%B-MCR范围内能维持其额定汽温

9、；汽温允许偏差为5。 7 NOX的排放量不高于400mg/Nm3 1.总体布置采用型布置形式型布置是传统普遍采用的方式，烟气由炉膛经水平烟道进入尾部烟道，在尾部烟道通过各受热面后排出。 其主要优点是锅炉高度较低，尾部烟道烟气向下流动有自生吹灰作用，各受热面易于布置成逆流形式，对传热有利等。 2. 水冷壁 采用螺旋管圈垂直管圈采用螺旋管圈垂直管圈方式方式 对于超临界变压运行锅炉，螺旋管圈水冷壁是首先应用于超临界变压运行锅炉的水冷壁型式。 炉膛水冷壁采用螺旋管圈垂直管圈方式【即下部炉膛的水冷壁采用螺旋管圈（内螺纹管），上部炉膛的水冷壁为垂直】，保证质量流速符合要求。 水冷壁采用全焊接的膜式水冷壁

10、水冷壁采用一次中间混合联箱来实现螺旋管至垂直水冷壁管的过渡 水冷壁结构 炉膛宽为19419.2mm 深度为15456.8mm 高度为67000mm 整个炉膛四周为全焊式膜式水冷壁，炉膛由下部螺旋盘绕上升水冷壁和上部垂直上升水冷壁两个不同的结构组成，两者间由过渡水冷壁转换连接，炉膛角部为R150 mm圆弧过渡结构。 炉膛冷灰斗的倾斜角度为55，除渣口的喉口宽度为1.2432米 内螺纹螺旋管圈水冷壁: 不需设置水冷壁进口节流圈流量调整困难流量调整困难 (进口节流圈进口节流圈)采用高质量流速，且质量流速可采用高质量流速，且质量流速可以自由调整。以自由调整。节流圈为针对锅炉某一负荷、某一煤种而设计。由

11、于节流圈的固有特性，对所有负荷进行流量合理分配、调节较为困难；机组运行一段时间，节流圈将不可避免地结垢，偏离设计值。对煤种变化、炉膛结渣等所引起的炉膛热负荷变化适应性较差。采用较高质量流速设计，且进口不需装设节流圈，螺旋管圈水冷壁的传热、流量分配和介质出口温度等不会受到燃烧器、磨煤机切换等工况的影响 。对煤种变化、炉膛结渣以及机组负荷变化所引起的吸热量的变化适应性好，变负荷、变压运行能力强 螺旋水冷壁管 炉膛下部水冷壁（包括冷灰斗水冷壁、中部螺旋水冷壁）都采用螺旋盘绕膜式管圈，从水冷壁进口到折焰角水冷壁下标高52608.9 mm处。 螺旋水冷壁管全部采用六头、上升角60的内螺纹管，共456根，

12、管子规格38.17.5，材料为SA-213T2。 炉膛冷灰斗处管子节距为50.8及49.827mm，冷灰斗以外的中部螺旋盘绕管圈，倾角为19.471，管子节距50.8 mm。 冷灰斗管屏、螺旋管屏膜式扁钢厚6.4，材料为15CrMo，均采用双面坡口型式。内螺纹管结构 螺旋管圈+内螺纹管漩涡效果 重力作用管子内表面充满了液体 下部螺旋水冷壁管屏带弯头出厂现场水冷壁的布置图现场水冷壁的布置图冷灰斗螺旋管圈水冷壁 性能优越、成熟可靠的水冷壁自由选择管子尺寸和数量：布置与选择管径灵活，易于获得足够的质量流速 螺旋管圈水冷壁所需管子根数和管径，可通过改变管子水平倾斜角度来调整，使之获得合理的设计值，以确

13、保锅炉安全运行与水冷壁自身的刚性。 管子根数大大减少，而且这种减少水冷壁管子根数的办法不加大管子之间的节距，使管子和肋片的金属壁温在任何工况下都安全。 内螺纹螺旋管圈水冷壁: 采用内螺纹管，提高水冷壁安全裕度技术特点：采用管螺旋管圈 控制合理的设计平均质量流速，防止亚临界状态下的传热恶化，提高高负荷下的安全裕度。选取较高的质量流速 较高的流速可以确保更高的传热性能和流动可靠性，确保水冷壁有较高的安全性和较大的安全裕度。 BRL MCR 0 5 10 15 20 25 30 35 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 主主蒸蒸汽汽流流量量, t/h 压压力力,

14、MPag - 500 1,000 1,500 2,000 2,500 3,000 3,500 4,000 4,500 质质量量流流速速 (kg/m2s) 过过热热器器出出口口压压力力 省省煤煤器器进进口口压压力力 设设计计平平均均质质量量流流速速 临临界界质质量量流流速速 内螺纹管Tube Sufficient Margin 足足够够的的裕裕量量 光管 30%MCR 50THA 70%THA 结论：通过采用内螺纹管及选取合适的质量流速，水冷壁安全裕度得到极大的提高，汽水阻力仅增加约10%。 内螺纹螺旋管圈水冷壁: 管间吸热偏差小，适应变压运行燃烧器燃烧器燃烧器燃烧器燃烧器燃烧器燃烧器燃烧器水冷

15、壁出口水冷壁出口介质温度介质温度垂直管布置水冷壁垂直管布置水冷壁螺旋上升式水冷壁螺旋上升式水冷壁热负荷热负荷前墙侧墙后墙侧墙前墙侧墙后墙侧墙流向流向流向流向流向流向流向流向螺旋管在盘旋上升的过程中，每根管子都经过炉膛下部高热负荷区域的整个周界，途经宽度方向不同热负荷分布的区域。因此，螺旋管的每个管子，以整个长度而言，热偏差很小 燃烧器布置对水冷壁热负荷的影响前 墙后 墙侧 墙侧 墙过渡段水冷壁 螺旋水冷壁前墙、两侧墙出口管全部抽出炉外 后墙出口管则是4抽1根管子直接上升成为垂直水冷壁后墙凝渣管，另3根抽出到炉外 抽出炉外的所有管子均进入24根螺旋水冷壁出口集箱，由22根连接管从螺旋水冷壁出口集

16、箱引入位于锅炉左右两侧的两个混合集箱（444.595，SA335P12）混合后，再通过22根连接管从混合集箱引入到24根垂直水冷壁进口集箱，然后由垂直水冷壁进口集箱引出光管形成垂直水冷壁管屏，垂直光管与螺旋管的管数比为3：1。 这种结构的过渡段水冷壁可以把螺旋水冷壁的荷载平稳地传递到上部水冷壁。中间过渡水冷壁螺旋水冷壁螺旋水冷壁垂直水冷壁垂直水冷壁混合集箱混合集箱垂直水冷壁入口集箱垂直水冷壁入口集箱半炉膛混合，减少吸热偏差小，适应变压运行半炉膛混合，减少吸热偏差小，适应变压运行 垂直膜式壁 螺 旋 水 冷 壁 出 口 集 箱 垂 直 水 冷 壁 进 口 集 箱 垂 直 水 冷 壁 进 口 集

17、箱 螺 旋 水 冷 壁 出 口 集 箱 螺旋膜式壁 过渡段水冷壁厂内组装过渡段水冷壁安装后螺旋管圈水冷壁水冷壁的支撑结构垂直膜式水冷壁螺旋水冷壁出口集箱垂直水冷壁进口集箱螺旋水冷壁出口集箱垂直水冷壁进口集箱垂直搭接板垂直刚性梁水平刚性梁螺旋膜式水冷壁上部垂直水冷壁水冷壁系统的保护水冷壁系统的保护 温度监测保护：水冷壁系统温度测点是锅炉在启停、运行时对管子金属壁温进行监视和保护的重要手段。 水冷壁系统温度的监视是通过设置系统管道上不同位置的热电偶来实现的，管子金属壁温的监视是通过装设在水冷壁的壁温测点来实现的。 壁温测点 壁 温 测 点 位 置数 量 螺旋水冷壁出口24（前7/后7/侧5*2） 上部水冷壁出口20（前7/侧5*2/折焰角3） 顶棚管出口7 尾部包墙出口23（前5/侧4*2/后5/中隔墙5） 水平烟道（前）出口2 水平烟道（后）出口2 水平烟道（底部）出口7 尾部包墙汽吊管出口16 低温过热器出口7 屏过出口14 高过出口7 汽水分离器筒体4（内外壁各2）高过出口集箱筒体4（内外壁各2）3.启动分离器主要设备：启动分离器功能和特点：在锅炉启停及低负荷运行期间，汽水分离器湿态运行，起汽水分离作用；在锅炉正常运行期间，汽水分离器只作为蒸汽通道。在启动时将蒸汽从水中分离出来收集的水排入储水罐超临界锅炉的典型结构.在锅炉启停及正常运行过程中，汽水分离器均投入运行。序号名称1筒