国内首台350MW褐煤超临界锅炉介绍

第 5期 2010年9月 锅 炉 制 造 BOILER MANUFACTURING No．5 Sep．2010 文章编号：CN23—1249(2010)05—0023—05 国内首台 350MW 褐煤超临界锅炉介绍 艾佰仁，周顺文，陈 琪，冯 岩，李江浩 (哈 尔滨锅炉厂有限责任公司，黑龙江 哈 尔滨 150046) 摘 要：本文对国内首台350MW褐煤超临界锅炉的结构及原理进行了简单介绍。 关键词：褐煤超临界锅炉 ；大气扩容器；切圆燃烧 中图分类号：TM621 文献标识码：A Introduction of China’S first 350M W Lignic Supercritical Boiler Ai Bairen，Zhou Shunwen，Chen Qi，Feng Yah，Li Jianhao (Harbin Boiler Co．Ltd．，Harbin 150046，China) Abstract：This paper introduces the structure and basic prenciples of China’S first 350MW lignic SU‘ percritical boiler in briefly． Key words：lignie supercritical boiler；atmospheric diffusion device；tangential firing 1 锅炉简介 350MW褐煤超临界锅炉为为一次中间再热、 超临界压力变压运行，采用不带再循环泵的大气 扩容式启动系统的直流锅炉，单炉膛、平衡通风、 固态排渣、全钢架、全悬吊结构、耵型布置、紧身封 闭。采用中速磨直吹式制粉系统，每炉配 6台 HP863磨煤机，5运 1备；煤粉细度 R90=37％。 锅炉采用墙式切圆燃烧方式，主燃烧器布置在水 冷壁的四面墙上，每层 4只对应一台磨煤机。SO- FA燃烧器布置在主燃烧器区上方的水冷壁的四 角，以实现分级燃烧降低 NO 排放。 本炉型锅炉为超临界燃煤直流锅炉，可适用 于各种变压工况运行，具有较高的锅炉效率和可 靠性。其技术特点如下： 1．1 良好的变压、备用和再启动性能 收稿日期：2010—05—19 作者简介：艾佰仁，工作于哈尔滨锅炉厂有限责任公司。 锅炉下部炉膛水冷壁及灰斗采用螺旋管圈， 具有较高的质量流速，在各种负荷下均有足够的 冷却能力，并能有效地补偿沿炉膛周界上的热偏 差，水动力特性稳定；采用两只启动分离器，壁厚 均匀，温度变化时热应力小，适合于滑压运行，提 高了机组的效率，延长了汽机的寿命。 1．2 采用大气扩容器的启动系统 锅炉具有快速启动能力，缩短机组启动时间； 系统简单、运行可靠。启动系统设置了足够容量 的大气式扩容器和疏水箱。 1．3 燃烧稳定、温度场均匀的新型切圆燃烧系统 新型切圆燃烧燃烧方式能保证沿炉膛水平方 向均匀的热负荷分配。这种强化型切圆燃烧方 式，因煤粉气流垂直于水冷壁，切圆更易保持，且 大切圆使炉膛内火焰充满度好，对于保证燃烧稳 定性有利。此种燃烧方式除保持切圆燃烧方式的 · 24· 锅 炉 制 造 总第223期 所有优点之外，与传统的角式布置的燃烧器相比， 具有火焰行程短，火焰两侧补气条件好等优点。 1．4 高可靠性的运行性能 哈锅拥有丰富的变压运行直流锅炉设计、制造 ，已经有近四十多台哈锅制造生产的超临界锅 炉在运行，同时在燃烧理论研究和实际应用上进行 了大量工作，并对已投运的机组积累了大量的调试 和研究数据。本的炉型结合多台具有良好运 行业绩锅炉的成熟设计和制造经验，机组的可用率 和可靠性高，能满足用户的各种技术要求。水冷壁 为成熟、安全可靠的超临界直流水循环系统，水冷 壁采用下部螺旋盘绕上升和上部垂直上升膜式壁 结构，有效地补偿沿炉膛周界上的热偏差。 过热器为辐射对流型，低温过热器布置于尾 部竖井后烟道，分隔过热器和末级过热器布置于 炉膛上部。过热蒸汽温度系统采用煤水比和两级 喷水减温控制。采用横向节距较宽的屏式受热 面，有效防止管屏挂渣。 高温再热器布置于水平烟道，低温再热器布 置于尾部竖井前烟道，再热器采用烟气挡板调温、 低负荷过量空气系数调节，在低再出口至高再进 口管道上设置事故喷水减温器。 I．5 过热器、再热器受热面选取留有大的裕度 为了降低超临界锅炉因过热器和再热器出口 汽温的提高所导致的高温段受热面烟气侧高温腐 蚀和管内高温氧化，采用大量的奥氏体钢管。 1．6 省煤器特点 省煤器采用较低的烟气流速并装设防磨盖板 等有效的减少受热面的磨损。 2 结构特点 1)本锅炉中、下部水冷壁采用螺旋管圈，上 部水冷壁采用一次上升垂直管屏，二者之间用过 渡集箱连接。螺旋管圈的同一管带中的各管子以 相同方式从下到上绕过炉膛的角隅部分和中间部 分，水冷壁吸热均匀，管间热偏差小，使得水冷壁 出口的介质温度和金属温度非常均匀。因此，螺 旋管圈水冷壁更能适应炉内燃烧工况的变化。 2)在螺旋管圈水冷壁部分采用可膨胀的带 焊接式张力板垂直刚性梁系统，下部炉膛和冷灰 斗的荷载传递给上部垂直水冷壁，保证锅炉炉膛 自由向下膨胀。 图I 蒸汽冷却夹管 第5期 艾佰仁，等：国内首台350MW褐煤超临界锅炉介绍 ·25· 岁 ( 熨 2) I 涩 兹 臻 跑 盈强 甄程 }滋 疆 D● ：,--- 上二一 二兰I 棚 I 瓣 一 一 ．一 、． 1 羹 竺 l l 1 l l 萋j l l i = 量 善 ： l 喧 墨 墨 誊 il L i l 妻 l l l F_ l il 幽 ， 、 { I — — 一 I鍪 i m-= 哪IJ删m ～ 缅 錾 皿 囊 ． ( ⋯¨ ㈣ 一 ‘ 。 ● ●_ J ! 割 _ ． 自 、 l F_ 唪 一J上 I 雷 Il f 鳓一 由l lIIII 崔 1 1 irill lilU LMIIl I J—— 相B ¨ 21片 I 州I量I 65 J l l E’ 瞢-一 B蕾 Ct D● r ． W r一 W 696．~ ～ 笠。2 ，——f ；97 5 - ■I 4片 I W ． * F,W 76 16 ● 1 7x102 f=Ⅸ 1)瑚 ( 32 (z7I| (- ． l — ● B一 If ) - J B Il —— -I- 一芒￡}一 } 幽 牡) 苎! ＼ 蚕 一，一 - _ ) l盟 ／ ”n5 6 1 0I邶,5 5 ‘ 60 5 60．5 刚I III1~ 11~．5’ l j - ／ J 口 l^] i『 ,％,／ 51100 一 ． _ ／ I f ＼ ＼ ’ ＼ 、、 、 图2 蒸汽冷却间隔管 3)为了保持过热器和再热器部件的横向节 距和防止晃动，采用以下蒸汽冷却夹管和间隔管 结构。 蒸汽冷却夹管用于保持分隔屏的横向节距， 防止分隔屏过分偏斜，其流程如下：分隔屏人口集 箱一蒸汽冷却夹管入口管一蒸汽冷却夹管定位管 ． 一 蒸汽冷却夹管出口管一末级过热器出口集箱。 蒸汽冷却间隔管用于保持分隔屏过热器、末 级过热器和末级再热器的横向节距，防止末级过 热器和末级再热器过分偏斜，其流程如下： 立式低过出口连接管一分隔屏区域蒸汽冷却 间隔管一末级过热器入口集箱。 立式低过出口连接管一末级过热器区域蒸汽 冷却间隔管一末级过热器人口集箱。 立式低过出口连接管一末级再热器区域蒸汽 冷却间隔管一末级过热器人口集箱。 4)省煤器为 H型鳍片管省煤器，传热效率 高，受热面管组布置紧凑，烟气侧和工质侧流动阻 · 26- 锅 炉 制 造 总第223期 力小，耐磨损，防堵灰，部件的使用寿命长。 5)在过热器喷水系统还设有一旁路系统，其 作用是在锅炉直流负荷以上，由于暖管流量造成 贮水箱内水位升高时可将水直接打人过热器减温 水系统，喷入过热器，在需要时控制贮水箱水位。 6)过热器为辐射对流型，低温过热器布置于 尾部竖井后烟道，分隔屏过热器和高温末级过热 器布置于炉膛上部。过热蒸汽温度采用煤水比和 两级喷水减温控制。在上炉膛布置横向节距较宽 的分隔屏受热面，有效防止管屏挂渣。 7)高温再热器布置于水平烟道，低温再热器 布置于尾部竖井前烟道，采用烟气挡板调温、低负 荷过量空气系数调节。在低再出口至高再进口的 连接管道上设置事故喷水减温器，当锅炉负荷变 化再热蒸汽温度出现波动(高于设定值)时控制 再热蒸汽温度。 3 锅炉启动系统 3．1 启动系统为大气扩容式不带再循环泵系统 启动系统的功能为： 1)锅炉给水系统和水冷壁及省煤器的冷态 和温态水冲洗，并将冲洗水通过扩容器和疏水箱 排人冷却水总管或冷凝器。 2)满足锅炉冷态、温态、热态和极热态启动 的需要，直到锅炉达到 30％BMCR最低直流负 荷，由湿态运行转入干态运行为止。 3)只要水质合格，启动系统可完全回收部分 工质及其所含的热量。 4)锅炉转入直流运行时，启动系统处于热备 用状态，一旦锅炉渡过启动期间的汽水膨胀期，即 通过给水泵进行炉水再循环。在最低直流负荷以 下运行，贮水箱出现水位时，将根据水位的高低自 动打开相应的水位调节阀，进行炉水再循环。 启动分离器系统也能起到在水冷壁出口集箱 与过热器之间的温度补偿作用，均匀分配进入过 热器的蒸汽流量。 3．2 启动系统由如下设备和管路组成 1)2只汽水分离器及其引入与引出管系统。 2)一只立式贮水箱。 3)由贮水箱底部引出的疏水总管。 4)通往扩容器的疏水管，装有传动装置的水 位调节阀及截止阀。 5)启动系统暖管管路 6)到锅炉过热器喷水管道及喷水旁路。在 锅炉干态运行时，由于暖阀管道一直有水进人，因 此分离器贮水箱中的水位在升高，在暖管管路上 设有调节阀，该调节阀主要用于控制进入疏水管 路中的暖管水流量，使之与贮水箱中的蒸发量相 匹配，避免因暖管流量的引入造成贮水箱水位过 高；另外，开启喷水旁路管道也可降低贮水箱水 位 图 3 启动系统示意图 第5期 艾佰仁，等：国内首台350MW 褐煤超临界锅炉介绍 ‘27· 3．3 系统的各种主要运行模式 初次启动或长期停炉后启动前进行冷态和温 态水冲洗时，冲洗水量可达 30％B—MCR，以清除 给水系统中的杂质。如果停炉时间在一个星期以 上，启动前也必需进行冲洗。 1)锅炉启动：在整个启动期间，省煤器的给 水量必须保持 25％ B—MCR以上的主汽流量左 右。冷态和温态启动时，在锅炉点火 20—30分钟 后，水冷壁即出现“汽水膨胀”，分离器贮水箱内 水位迅速上升至高水位，也通过疏水管路上的调 节阀顺利将工质排到扩容器。若水质合格，可通 过冷凝器进行回收。 2)热备用：当锅炉达到 30％B—MCR的最低 直流工况时，应将启动系统解列，启动系统进入热 备用状态，此时疏水管路上的水位调节阀和闸阀 全部关闭。随着直流工况运行时间的增加，为使 管道保持在热备用状态下，有少量省煤器出口炉 水通过暖管管路引入溢流管道，此时贮水箱会出 现水位。通过开启二级减温水旁路系统维持贮水 箱水位在一定的范围内。为保持启动系统的安全 可靠，在锅炉 30％BMCR负荷以上干态运行时， 贮水箱必须保持有一定的水位。当锅炉进入最低 直流负荷以下转入部分负荷运行时，分离器贮水 箱将出现水位，这时疏水管路上 调节阀 自动打 开，根据储水箱中的水位自动调节其开度。 4 锅炉的主要参数 锅炉的主要参数如下表 1所示。 表 1 锅炉主要参数 再热蒸汽进出口温度 给水压力 给水温度 锅炉燃烧效率 排烟温度 一次风温 二次风温 tzr／℃ Pgs／MPa tgsPC r／％ 0py／~C i rkl／℃ ／℃ 323／316．5 28．50 281．1 92．07 145 392 383 5 结 论 哈锅 自主研发的350MW褐煤超临界应用在 华能长春第四热电厂，运行稳定各项参数达到设 计值。这台机组的顺利投产证明了我国已经具备 了独立设计生产 300MW 等级超临界锅炉的能 力，该技术必将被广泛应用在火电机组上，为提高 锅炉效率做出巨大的贡献。 2009年全国火力发电可靠性金牌机组公 哈锅三台机组获金牌 日前，国家电监会和中国电力企业联合会召开2009年度电力可靠性指标发布会。 家电监会按照《火力发电机组可靠性实施办法》，对全国300MW 级、600MW 级常 火力发电机组进行了可靠性评价，最终确定了 300MW 级、600MW 级每个容量等级的 1O名为金牌机组。会议发布了2009年度电力可靠性指标，揭晓并表彰了2009年度全 发电可靠性金牌机组。其中，哈锅生产的国电电力大连庄河发电有限责任公司 1号机 和天津大唐国际盘山发电有限责任公司4号机组获得 600MW级全国火力发电可靠性 牌机组，深能妈湾发电厂4号机组获得300MW级全国火力发电可靠性金牌机组。 — +_”—卜 —。卜 一—。卜一—+_一+ 一+ ”+ ”+ ·-+ 一+ 一+ -+ 一