600MW超临界锅炉技术特点 东北电力技术 2006年第9期.pdf

东北 电力技 术 2 O O 6 年 第9 期 其 2 2 匕 - t 。 。 。 。 6 0 0 MW 超临界锅炉技术特点 T e c h n o l o g i c a l C h a r a c t e r i s t i c s o f 6 0 0 MW S u p e r c ri t i c al B o i l e r 苏 东 ，宋德生 ，刘力武。 ( 1 东北电力科学研究院有限公司，辽宁 沈阳 1 1 0 0 0 6 ； 2 元宝山发电厂，内蒙古 赤峰0 2 4 0 7 0 ； 3 朝阳发电厂，辽宁朝阳 1 2 2 O 0 O ) 摘要：阜阳华润电力有限公司6 0 0 M W机组的锅炉是引进三井巴布科克能源公司 ( M i t s u i B a b c o c k E n e r g y n n d t e d )技术，由哈 尔滨锅炉厂生产的 H G 1 9 5 2 2 1 2 5 4 一 Y M 1 型超临界直流锅炉。着重分析了本台锅炉在蒸汽参数选择、变压运行、螺旋管圈 水冷壁、内置式汽水分离器和燃烧系统 5个方面的技术特点。 关键词：锅炉；超I 临 界；变压运行；螺旋管圈水冷壁；内置式汽水分离器 中图分类号T K 2 2 9 2 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 4 - 7 9 1 3( 2 O O 6 )0 9 一 O O 4 O 一 0 3 1 设备介绍 锅炉为哈尔滨锅炉厂引进三井巴布科克能源公 司技术产生，变压运行、一次中间再热、满负荷全 燃煤、露天式布置、平衡通风、超临界参数直流锅 炉。炉膛 4 3 6 1 m以下 采用水平倾 角为 1 7 8 9 3 o 的 螺旋水冷壁 ( 8 7 2 根) ，螺旋管通过中间集箱转换 成垂直管屏 ( 1 3 1 2 根) 。锅炉采用内置式汽水分离 器，炉膛断面尺寸为2 2 1 8 7 m iI 1 1 5 6 3 2 m m 。锅炉 燃烧采用前后墙对冲方式，每层 8 只燃烧器布置在 水冷壁前后墙上 ， 4 只为一组，在炉膛内形成两个 旋转方 向相反 的旋 转火 焰 。锅炉 共设 4层 3 2只 L N A S B燃烧器。燃烧器的上方设有一层燃尽风喷 口，前后墙各 7个。每支燃烧器中设有点火油枪， 所用燃油为0 号柴油。过热蒸汽温度靠一、二级减 温水进行调节，再热蒸汽温度靠锅炉尾部竖井烟道 的烟气挡板进行调节，再热器同时配有事故喷水。 锅炉配备 4 台双进双出钢球磨煤机、8台皮带式给 煤机，采用正压、直吹式制粉系统。锅炉风烟系统 配备动叶可调轴流式送风机、引风机和一次风机各 2 台，2 台三分仓回转式空气预热器。另外锅炉还 配置了排烟脱硫系统及静电除尘器。 2 锅炉特点 2 1 超临界压力蒸汽参数选择 a 过热蒸汽压力 超临界参数锅炉过热蒸汽压力，在设计上一般 采用 2 4 2 M P a 、2 5 3 MP a 、2 6 4 M P a 三个等级 ( 指 过热器 出口参数) 。国内 6 0 0 M W 机组大都采用 2 4 2 M P a ，本台锅炉采用 2 5 4 M P a 。 b 过热蒸汽温度 过热蒸汽温度通常设计为 5 3 8，也有采用 5 6 5。本台锅炉在设计上采用过热蒸汽温度为 5 4 3 。 C 再热蒸汽温度 国外再热蒸汽温度多采用 5 3 8，也有采用 5 6 6。； 台锅炉考虑到热效率的改善。再热汽温 采用 5 6 9。 d 再热级数 国外再热机组大多采用一级再热，部分 ( 很 少)超临界机组采用两级再热，两级再热虽然改善 经济性，但再热系统管路较复杂，耗用的钢材也较 多，本台锅炉采用一级中间再热系统。 2 2 变压运行设计 锅炉按变压运行要求设计。不仅能带基本负 荷，也能满足快速变动负荷和低负荷的要求， 低负 荷时有较高的热效率。其运行特点有以下几方面。 a 锅炉压力随机组负荷变化，部分负荷运行 时蒸汽流量减小、比容增大，使得蒸汽容积流量随 负荷变化而变化的幅度不大，因此机组效率在负荷 变化时可以基本保持不变。 b 低负荷运行时，过热汽温保持在额定值， 压力降低，高压缸排汽焓值增加，再热汽温可调范 围增加，提高了低负荷时的机组效率。 c ：在部分负荷运行时，锅炉压力降低，锅炉 给水泵出口压力也较低，可降低给水泵电耗。在 5 0 负荷时，给水泵电耗只有额定负荷的4 0 5 O 。 2 0 0 6 年 第9 期 东北电力技术 4 1 d 负荷变化能力提高。由于高压缸内温度几 乎不随负荷而改变，产生的热应力也小，因而能提 高负荷变化能力。 2 3 螺旋管圈水冷壁 a 直流锅炉水冷壁的设计难以兼顾炉膛周界 尺寸与通过水冷壁足够的质量流量的矛盾。炉膛周 界尺寸是由燃烧条件决定的，当锅炉负荷和设计煤 种确定后，炉膛周界尺寸也就基本确定了。在炉膛 周界尺寸确定后，对垂直管圈水冷壁而言，为了保 证具有足够的质量流量，在选择水冷壁管径时，会 遇到很大的困难。螺旋管圈水冷壁的最大特点是在 达到足够的质量流量同时，其水冷壁管径和管子根 数不受炉膛周界的限制，解决了垂直管圈难以解决 的兼顾炉膛周界尺寸和质量流量之间的矛盾 。 b 采用螺旋管圈的形式，使得管间吸热偏差 小 ，热偏差也小。 c 由于吸热偏差小 ，水冷壁进口可 以不设置 改善分配的节流圈，降低了阻力损失 。 d 适用于变压运行要求。 本 台锅 炉 螺 旋 管根 数 为 8 7 2根，倾 角为 1 7 8 9 3 。 ，带内置式启动分离器的超临界压力螺旋 管圈变压运行直流锅炉水冷壁和亚临界压力锅炉水 冷壁相比较，其主要不同点如下。 a 严格限制水冷壁的吸热份额。对超临界变 压运行锅炉水冷壁低负荷时出口焓值和高负荷出口 温度有明确规定。水冷壁吸热份额如果太大，在高 负荷时会造成启动分离器运行温度增高，限制了负 荷变化速度；低负荷时，有可能出现较大的管间温 度偏差。水冷壁吸热份额太小，有可能出现汽水混 合物进入过热器系统。 b 水冷壁在变压运行过程 中，工质经历亚临 界、接近临界 、超 临界压力 3个不 同性质和特点的 阶段，在设计时，要充分考虑这 3 个阶段的传热特 性和水动力特性。 c 要有良好的膨胀性能和温度跟踪性能。变 压运行机组要求快速启动和快速变动负荷，这就要 求水冷壁刚性梁、锅炉密封部件有良好的膨胀性。 对炉外的附加悬吊装置要有良好的温度跟踪性能， 以减小 由于温差产生的附加应力 。 d 水冷壁的制造工艺较复杂。低合金钢材的 螺旋管圈膜式水冷壁的焊接和变形的校正都较碳钢 管复杂。这就要求膜式水冷壁的制造做到配合尺寸 准确 ，变形量尽可能小，增加了制造工艺的复杂 性 。 2 4 内置启动分离器 直流锅炉在启、停过程和低负荷时，为了锅炉 本身各受热面间以及汽机间工质状态的匹配，并实 现工质和热量的回收，必须备有启动系统。启动分 离器是启动系统中的一个重要组成部分，启动分离 器分为内置式和外置式。 a 本台锅炉采用内置式汽水分离器 内置式汽水分离器结构简单，易于控制，容量 为 3 5 B MC R，与锅炉水 冷壁最 低质量 流量相 匹 配。在启动完毕后，并不从系统中切除，而是串联 在锅炉汽水流程内。它的工作参数 ( 压力 2 6 8 M P a ，温度 4 0 9)要求比较高，但控制阀门可以 简化。采用4台立式内置式启动分离器，布置在水 冷壁出口和过热器进 口之间。分离器外径 6 6 0 m il l ， 壁厚 8 2 m il l ，总高度 4 m 。启动分离器的下部设有 1 只立式储水箱，其外径为 6 6 0 m il l ，壁厚 8 2 m il l ， 总高度 1 8 m 。启动分离器和储水箱的材料均为 s A 一 3 3 5 P2 2。 设计中考虑分离器排水的工质回收，还考虑部 分热量回收。启动过程中分离器的排水直接排入疏 水扩容器。 b 启动分离器的作用 汽水分离器组成循环回路 ， 建立启动流量。实 现进入分离器汽水混合物的两相分离，使分离出来 的水的质量和热量得以回收，并向过热器、再热 器、暖管、冲转和带负荷提供汽源。 本台锅炉采用内置式启动分离器，在启动时它 能起到固定蒸发终点的作用，可使汽温、给水量、 燃料量的调节成为互不干扰的独立部分。分离器是 启动和运行工况下某些参数的自动控制和调节信号 的信号源。 c 启动分离器的工作状况 锅炉启动点火前进入汽水分离器的流量应保持 在最低负荷 ( 3 5 B M C R )以下运行，参数为除氧 器的参数。点火后随燃烧量的增加，进入分离器的 工质压力、温度和干度不断提高，汽水混合物在分 离器内实现分离。蒸汽进入过热器系统， 水排入疏 水扩容器实现工质回收。 2 5 燃烧系统特点 本台锅炉装有三井巴布科克低 N O 轴流式燃 烧器 ( L N A S B ) ，共有 4层，前后墙对称布置，每 层 8 只共计 3 2 只燃烧器。在燃烧器中，燃烧空气 被分成三股 ，一次风 、二次风和三次风。 a 一次风 4 2 东北 电力技 术 2 0 0 6 年第9 期 一 次风由一次风机提供，进人磨煤机中携带煤 粉 ，形成一次风粉混合物 ，经燃烧器一次风管送人 炉膛。在一次风管靠炉膛一侧的端部，设有铸造的 煤粉浓缩器，用以在煤粉气流进入炉膛之前对其进 行浓缩。浓缩的煤粉气流与二次风、三次风配合， 以保证在靠近燃烧器喉部处维持一个稳定的火焰。 b 二次风和三次风 在炉膛前后水冷壁上的风箱，向每只燃烧器提 供二次风和三次风。二次风和三次风通过燃烧器内 同心的环形通道在燃烧 的不同阶段进入炉膛 ，有助 于 N O 总量的降低和燃料的燃尽。燃烧器的二次 风设有挡板，用以调节每个燃烧器的二次风量和三 次风量的比例。二次风和三次风由各自的旋流器产 生必要的旋转，三次风的旋流器被固定在燃烧器出 口的最前端的位置 ，以便产生最强烈的旋转 。二次 风的旋流强度可以通过燃烧器面板上的操纵杆来改 变旋流器的轴向位置进行调整。 c 中心风 除了这三种风之外 ，每只燃烧器还有一股中心 风。向燃烧器中心提供适量的中心风以稳定油枪火 焰，防止油火焰冲刷中心风管和油燃烧器旋流器， 在点火设备停运时防止灰渣在此部位聚集。 d 燃尽 风 ( O F A) 燃尽风风口包含两股独立的气流：中央部位的 气流是非旋转气流，直接穿透进入炉膛中心；外围 气流是旋转气流，用于和靠近炉膛水冷壁的上升烟 气进行混合。外围气流的旋流强度和两股气流之间 的分离程度同样由一个简单的调节杆来控制。 3 结束语 从阜阳华润电力有限公司 1 号机组试运和投产 后的运行情况来看，6 0 0 M W 超临界锅炉能够适应 设计煤质的要求，锅炉各系统运行稳定，各项指标 均达到设计要求，在同类机组中处于领先水平。 作者简介 ： 苏东 ( 1 9 6 3 一) ，男，学士，高级工程师，主要从事 电站锅 炉调试 、 经济运行、改造等工作。 ( 收稿 日期2 0 0 6 0 61 0 ) 1 1 ，1 1 1 1 1 ， 1 p，1 ，。，1 ，1 1 ，1 1 1 1 ， 1 1 p1 ，pp1 ，pp， ， ( 上接 第 1 8页) 由 昆 凝土裂缝及脱落情况来估计钢筋截面锈蚀 损失率， 并结合现场运行经验，对钢筋截面锈蚀率 进行估计。 a 对于只有纵裂 的混凝土 电杆 ，在钢筋没有 外漏的情况 下 ，如果裂缝为 条 ，电杆总的钢筋 根数为 n ，则钢筋总的截面锈蚀率为 P= ( X 1 0 ) n 。 b 对于只有纵裂的 昆 凝土电杆 ，在钢筋有部 分外漏的情况下，如果裂缝有 b条，则钢筋总的 截面锈蚀率为 p = ( b X 2 0 ) n 。 c 对于只有纵裂的混凝土电杆，在钢筋完全 外漏的情况下，如果裂缝有 c 条，则钢筋总的截面 锈蚀率为 P= ( c X 2 5 ) n 。 d 对于只有混凝土部分脱落的电杆，如果漏 筋根数为 d ，则钢筋总的截面锈蚀率为 P = ( d X 2 5 ) n 。如果测量混凝土脱落的比率为 ，则钢 筋总的截面锈蚀率为 lD = 卢 2 5 。 e 如果存在以上 2 种及以上情况 ，则取其组 合；如果在电杆同一截面上述几种情况同时存在， 则钢筋总截面锈蚀率为 P= ( 口 X 1 0 +b X 2 0 + c X 2 5 +d X 2 5 ) n 。 参考文献 ： 1 G B 3 9 6 - - 9 4 环形钢筋混凝土电杆 s 北京：中国标准出版 社 ，1 9 9 4 2 G B 4 6 2 3 - - - 9 4环形预应力混凝土电杆 s 北京：中国标准出 版社 ，1 9 9 4 3 常保全，孙柏林，白常举混凝土中钢筋锈蚀的检测技术 J 建筑技术开发， 2 0 0 1 ，2 8( 3 ) ： 4 4 4 8 4 张伟平，张誉，刘亚芹混凝土中钢筋锈蚀的电化学检测 方法 J 工业建筑，1 9 9 8 ，2 8( 1 2 ) 5 D L T 5 1 5 4 -2 0 0 2 架空送电线路杆塔结构设计规定 s 北京 ： 中国l电力出版社 ，2 O 0 2 6 张书良工业建筑可靠性检测鉴定技术讲座 ( 十一) J 工 业安全与防尘，1 9 9 8 ，( 7 ) ： 4 4 4 8 作者简介 ： 李峰 ( 1 9 7 8 一) ，男，硕士，工程师，从事线路检测、评估 、 结构加固与计算分析工作。 ( 收稿 日 期2 0 0 6 0 4 2 5 ) 1 ，1 ，1 ，1 1 ，1 1 ，1 1 1 ，1 1 1 ，1 1 = 1 1 ，p1 p，。，。，。 欢迎刊 登广告