燕山湖发电厂新建工程初步设计第四卷 热机部分说明书 精品Word格式文档下载.docx

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F633C-D01

第九卷

热工自动化部分

F633C-K01

第十卷

建筑结构部分

F633C-T01

第十一卷

采暖通风及空气调节部分

F633C-N01

第十二卷

水工部分

F633C-S01

第十三卷

环境保护

F633C-P01

第十四卷

脱硫部分

F633C-J02

第十五卷

消防部分

F633C-S02

第十六卷

劳动安全及工业卫生

F633C-Q01

第十七卷

节约能源及原材料

F633C-Q02

第十八卷

施工组织大纲部分

F633C-Q03

第十九卷

运行组织及设计定员部分

F633C-Q04

第二十卷

概算部分

F633C-E01

第二十一卷

主要设备材料清册

F633C-Q05

1概述

1.1设计依据

1.2设计规模

1.3主要设计原则

1.4设计范围

1.5主设备技术规范

2燃料

2.1燃料来源及特性

2.2煤质及灰成分分析资料

2.3燃煤特性及设计对策

2.4锅炉点火及助燃用油

3燃烧系统及辅助设备选择

3.1锅炉燃煤量

3.2燃烧及制粉系统

3.3点火及助燃油系统

4热力系统及辅助设备选择

4.1主要设计说明

4.2汽轮机特性数据表

4.3热力系统的主要设计原则

4.4主要辅助设备选择

4.5节约用水及减少工质损失的措施

4.6热力系统的主要经济指标

5系统运行方式

5.1机组启动条件及启动系统

5.2机组启动方式

5.3机组运行方式

6主厂房布置

6.1概述

6.2主厂房布置的主要原则

6.3主厂房布置主要尺寸

6.4主厂房布置

6.5检修起吊设施

7辅助设施

7.1机炉维修间

7.2金属试验室

7.3材料库

7.4空压机房

7.5柴油发电机

7.6启动锅炉房

7.7锅炉燃油设施

7.8大宗气体系统

7.9保温材料

1概述

1.1设计依据

1.1.1电力规划设计总院文件，电规发电[2006]79号《关于辽宁燕山湖发电厂2×

600MW新建工程可行性研究报告的审查意见》（2006年3月3日）。

1.1.2国家电网公司国家电网发展函[2005]205号《关于辽宁朝阳燕山湖电厂新建工程接入电网意见的函》（2005年11月22日）。

1.1.3东北电网有限公司文件，东电发策[2005]341号《关于印发燕山湖电厂新建2×

600MW机组工程接入系统设计（一次部分）审查意见的通知》（2005年8月24日）。

1.1.4中国电力投资集团公司东北分公司文件，中电投东北计营[2005]256号《关于燕山湖发电厂新建工程设计和校核煤种的批复》（2005年8月26日）。

1.1.5辽宁省环境保护局《关于燕山湖发电厂新建工程污染物排放总量指标的复函》（2005年9月12日）。

1.1.6国家环境保护总局环境工程评估中心文件，国环评估书[2005]634号《关于燕山湖发电厂新建工程环境影响报告书的技术评估报告》（2005年9月27日）。

1.1.7国家环境保护总局文件，环审[2005]1016号《关于对燕山湖发电厂新建工程环境影响报告书的批复》（2005年12月26日）。

1.1.8电力规划设计总院文件，电规发电[2007]240号《关于辽宁燕山湖发电厂2×

660MW新建工程亚临界空冷机组改超临界空冷机组的专题评审意见》（2007年4月）。

1.1.9锅炉、汽轮机和发电机三大主机设备采购合同（2007年6月）。

1.1.10《火力发电厂初步设计内容深度规定》（DLGJ9-92）。

1.1.11《火力发电厂设计技术规程》（DL5000-2000）。

1.2设计规模

本期工程建设2×

600MW国产超临界直接空冷凝汽式汽轮发电机组，同期建设脱硫系统，预留烟气脱硝的条件。

电厂预留扩建的可能性。

1.3主要设计原则

1.3.1严格执行《火力发电厂设计技术规程》及有关规程、规范、导则。

1.3.2贯彻“安全可靠、经济适用、符合国情”的建设方针，优化设计方案。

1.3.3贯彻节约用地、节约用水、节约投资、保护环境的设计原则。

1.3.4拟定合理的工艺系统，优化设备选型和配置，简化工艺系统、减少备用。

1.3.5本期工程建设2×

600MW超临界参数直接空冷汽轮发电机组，留有再扩建条件。

1.3.6主厂房采用汽机房、除氧间、锅炉房三列式布置方式，采用集中侧煤仓，取消集控楼。

1.3.7主厂房采用钢筋混凝土结构。

1.3.8给水系统设置3×

35%BMCR容量电动调速给水泵。

凝结水系统设置按2×

100%BMCR容量电动凝结水泵，一台变频调速，一台工频定速。

1.3.9热力系统采用单元制。

1.3.10燃烧系统采用前后墙对冲燃烧、平衡通风系统。

1.3.11制粉系统采用中速磨煤机冷一次风机正压直吹式系统。

1.3.12脱硫系统采用全烟气石灰石—石膏湿法脱硫工艺，设GGH。

脱硫剂按照石灰石块（粒径≤20mm）进厂设计，厂内设湿磨系统。

1.3.13空冷凝汽器采用直接空冷系统，空冷汽轮机采用国产机组。

1.3.14考虑到机组启动和空冷系统防冻要求，旁路系统暂按40%容量设计。

1.4设计范围

1.4.1主厂房内热机工艺系统（热力系统、烟风系统、制粉系统、直接空冷凝汽器系统、冷却水系统、锅炉燃油系统、仪用及厂用压缩空气系统、启动汽源系统等）的设计及主辅机设备的选型。

1.4.2主厂房的布置设计、直接空冷凝汽器的布置设计。

1.4.3与本专业有关的附属车间及辅助设施的工艺设计，包括：

供卸油设施、柴油发电机室、启动锅炉房等的工艺系统及布置设计。

1.4.4辅助设施（检修车间、金属试验室、材料库）仪器设备的配置。

1.4.5烟气脱硫系统的设计及管道、设备的布置。

1.5主设备技术规范

目前已完成本

工程主机的合同谈判工作，并签定了技术协议，确定本期工程锅炉由哈尔滨锅炉厂有限责任公司生产制造，汽轮机和发电机分别由哈尔滨汽轮机厂有限责任公司和哈尔滨电机有限责任公司生产制造。

1.5.1锅炉

1.5.1.1制造厂家：

哈尔滨锅炉厂有限责任公司。

1.5.1.2型式和特点：

超临界参数直流炉、一次中间再热、单炉膛平衡通风、∏型布置、前后墙对冲旋流燃烧方式、全钢构架悬吊结构、紧身封闭、固态排渣煤粉炉。

采用带循环泵的启动系统。

炉顶采用金属密封大罩壳，屋顶为轻型金属屋盖。

燃烧方式采用前后墙对冲方式。

采用引进斗山巴布科克公司（DoosanBabcock）技术的低NOx轴向旋流煤粉燃烧器（LowNOxAxialSwirlBurner-LNASB），前墙布置4层，后墙布置3层，每层各有5只LNASB燃烧器，总共35只。

同墙、同层的五台燃烧器由同一台磨煤机供应煤粉。

在最上层燃烧器上方布置燃尽风（OFA）控制燃烧反应当量，实现分级燃烧，进一步降低NOx。

炉膛出口过剩空气系数为1.19。

本工程锅炉同步建设等离子点火设施。

初步考虑在前墙最下层装设5只等离子燃烧器，等离子点火燃烧器具有锅炉启动点火及锅炉低负荷稳燃两种功能，并可以在切断等离子电弧后作为普通主燃烧器正常使用。

其它6层共30只燃烧器装设油枪，每台燃烧器配备1台点火器，相邻燃烧器之间不需要互相支持。

锅炉采用三分仓空气预热器，采用中速磨冷一次风机正压直吹式制粉系统，每台锅炉配备7台中速磨煤机，其中1台备用。

锅炉燃烧器通过一、二次风的配风实现分级燃烧，并设有上层燃烬风，减少NOx的排放量，NOx的排放值在BMCR工况下含氧量为6%时不高于400mg/Nm3。

炉膛设计压力绝对值不低于6.65kPa，炉膛设计最大瞬时承受压力绝对值不低于9.98kPa。

过热蒸汽温度采用二级喷水减温调节。

再热蒸汽温度采用烟气挡板调节，再热器上设有喷水减温器，作为事故备用。

锅炉带基本负荷，并具有变负荷调峰能力。

锅炉采用定—滑—定运行方式。

在35～100%B-MCR范围内，过热蒸汽能维持其额定汽温；

在50～100%B-MCR范围内，再热蒸汽能维持其额定汽温，其允许偏差均在±

5℃之内。

锅炉点火方式为等离子点火及高能电火花点燃轻油、然后点燃煤粉两种方式。

当燃用设计煤种时，锅炉不投油最低稳定燃烧负荷为35%BMCR。

锅炉最低直流负荷为30%BMCR。

启动系统容量与锅炉最低直流负荷匹配为30%BMCR。

锅炉启动系统为内置式，包括一体式启动分离器（包括贮水箱）、启动循环泵、大气式疏水扩容器、集水箱、疏水泵、水位控制阀等。

锅炉主要尺寸：

锅炉深度（不包括脱硝）51200mm

锅炉宽度50000mm

锅炉大板梁标高84800mm

水冷壁下集箱标高8000mm

炉膛宽度22187mm

炉膛深度16840mm

1.5.1.3主要参数（BMCR工况）

（1）过热蒸汽流量：

1930t/h

（2）过热器出口蒸汽压力：

25.4MPa.g

（3）过热器出口蒸汽温度：

571℃

（4）再热蒸汽流量：

1634.6t/h

（5）再热器出口蒸汽压力：

4.26MPa.g

（6）再热器出口蒸汽温度：

569℃

（7）省煤器进口给水温度：

281℃

（8）省煤器进口给水压力：

31.262MPa.g

（9）空预器出口排烟温度（修正后）：

140℃

（10）锅炉保证热效率（按低位发热量，BRL工况）：

92.15%

（11）锅炉不投油最低稳燃负荷：

35%BMCR

1.5.2汽轮机

1.5.2.1制造商：

哈尔滨汽轮机厂有限责任公司。

1.5.2.2型式和特点：

单轴、三缸四排汽、超临界、一次中间再热、直接空冷凝汽式汽轮机。

机组的铭牌出力（TRL）为600MW。

报警背压为60kPa，跳闸背压为70kPa，铭牌进汽量下的阻塞背压为6.8kPa。

汽轮机铭牌出力（能力工况下），汽轮发电机组保证出力为600MW。

汽轮发电机组最大连续出力（TMCR）为640.189MW。

在额定工况条件下，高压加热器全部停用，汽轮机保证出力为600MW。

汽轮机在VWO工况下的出力为670.511MW，主蒸汽流量为1930t/h，与锅炉BMCR工况出力相匹配。

汽轮机在铭牌进汽量下的阻塞背压工况出力为649.334MW，与发电机最大连续出力相匹配。

汽轮机采用高中压缸联合启动方式。

1.5.2.3汽轮机主要参数）：

（1）额定功率（THA）600MW

（2）铭牌出力（TRL）600MW

（3）最大连续出力（TMCR）640.189MW

（4）VWO工况出力670.511MW

（5）主蒸汽压力24.196MPa（a）

（6）主蒸汽温度566℃

（7）主蒸汽流量（THA）1693.12t/h

（8）热耗率（THA）7715.7kJ/kWh

（9）再热蒸汽压力（THA）3.667MPa（a）

（10）再热蒸汽温度（THA）566℃

（11）再热蒸汽流量（THA）1444.17t/h

（12）额定背压13kPa

（13）阻塞背压6.8kPa

（14）转速3000r/min

（15）旋转方向（从机头向发电机方向看）顺时针

（16）给水加热级数7级

（17）给水温度（THA）272.6℃

1.5.3发电机技术规范

1.5.3.1制造商：

哈尔滨电机有限责任公司。

1.5.3.2型式和特点：

水氢氢冷却汽轮发电机，静态励磁。

发电机具体结构详见电气专业说明书。

在额定功率因数和额定氢压条件下，发电机额定功率与汽轮机额定功率相匹配，发电机最大连续出力与汽轮机在铭牌进汽量下的阻塞背压工况的出力相匹配。

1.5.3.3主要参数

（1）额定功率600MW

（2）额定容量667MVA

（3）最大连续容量721.5MVA

（4）额定功率因数0.90（滞后）

（5）额定转速3000r/min

（6）额定电压20kV

（7）频率50Hz

（8）效率≥99%（计及励磁系统损耗）

（9）励磁方式自并励静止励磁

（10）氢气压力0.4MPa（g）

2燃料

2.1燃料来源及特性

本工程年用煤量约450万吨，设计煤种及校核煤种均采用内蒙古白音华煤田二号露天矿褐煤。

白音华煤田二号露天矿矿区面积30.19km2，煤炭地质储量10.5亿吨，规划年生产能力1400万吨，预计服务年限49年。

燕山湖发电项目筹建处已致函内蒙古锡林郭勒白音华煤电有限公司，白音华煤电函[2004]21号《关于燕山湖发电项目申请用煤的复函》已同意向燕山湖发电厂供煤，并签订了《用煤协议书》。

2.2煤质及灰成分分析资料

根据业主提供的资料，设计和校核煤种的煤质和灰成分分析资料如下表。

项目

单位

设计煤种

校核煤种

工

业

分

析

Mad

%

14.20

15.00

Vdaf

47.97

46.91

Aar

15.99

19.12

Mar

29.60

33.00

元

素

Car

40.25

35.23

Har

3.28

2.69

Oar

9.74

8.65

Nar

0.71

0.63

St.ar

0.43

0.68

低位发热量Q.p

kJ/kg

14510

12570

哈氏可磨性系数

HGI

42

50

变形温度DT

℃

1290

1230

软化温度ST

1340

1260

流动温度FT

>

1500

1320

灰

成

份

SiO2

56.87

58.61

Al2O3

27.93

22.87

Fe2O3

2.07

3.01

CaO

3.73

6.53

MgO

1.09

0.92

SO3

3.72

3.89

Na2O

0.64

0.49

K2O

1.27

1.29

TiO2

0.96

MnO2

0.09

0.061

其他

1.91

1.369

2.3燃煤特性及设计对策

按《发电厂煤粉锅炉用煤技术条件》（GB/T7562-1998），本工程设计煤种和校核煤种均属于高挥发分、中等灰分、高全水分、偏低硫分、偏低软化温度、低热值褐煤，两种煤质的理化特性相差不大。

本工程煤质的灰熔点温度低，结渣倾向严重。

锅炉设计时必须采取措施避免水冷壁、燃烧器区域和炉膛出口受热面结渣。

本工程煤质的水分含量大，导致酸露点温度较高，必须采取措施防止锅炉尾部受热面的低温腐蚀。

本工程煤种的挥发分很高，易着火，易燃尽。

因此进入炉膛的煤粉细度可以放粗。

水分对制粉系统的影响很大。

根据《火力发电厂设计技术规程》（DL5000-2000）的相关内容，可以选择风扇磨煤机制粉系统或者中速磨煤机制粉系统。

本工程燃料特性对锅炉本体及制粉系统的影响和相应的设计对策，见《锅炉及制粉系统选型专题报告》（F633C-J01-37）。

2.4锅炉点火及助燃用油

锅炉燃油采用-10号轻柴油。

采用汽车运输进厂。

油质的特性数据见下表：

平均值

运动粘度（20℃）

10-6m2/s

3.0～8.0

密度（20℃）

Kg/m3

832.4

闭口闪点

≥65

凝点

＜-10

碳（残留）

0.3

硫

＜0.5

灰份

＜0.01

水份

痕迹

低位发热量

～41800

3燃烧系统及辅助设备选择

3.1锅炉燃煤量

3.1.1锅炉燃煤量的计算原则

a）锅炉的年运行利用小时数按5500小时计算；

b）锅炉日平均运行小时数按20小时计算；

c）燃煤量按锅炉BMCR工况计算；

d）锅炉热效率按92.05%计算。

3.1.2锅炉燃煤量见下表

燃煤量计算表

1×

600MW

2×

小时耗煤量

t/h

388.20

776.40

448.70

897.40

日耗煤量

t/d

7764.02

15528.04

8973.98

17947.96

年耗煤量

104t/a

213.51

427.02

246.78

493.56

3.2燃烧及制粉系统

3.2.1燃烧及制粉系统配置

烟风系统图见图F633C-J01-01。

制粉系统图见图F633C-J01-02。

本工程设计煤种和校核煤种，其干燥无灰基挥发分分别为47.97%和46.91%，哈氏可磨性指数分别为42和50，收到基全水分分别为29.6%和33%，外在水分Mf分别为17.95%和21.18%。

两煤质均属于属于高挥发分、高水分、难磨的褐煤。

磨煤机及制粉系统的选择主要根据煤质的燃烧特性、煤粉水分、煤粉细度和煤的磨损特性，并结合设备运行的可靠性和经济性来进行选择。

针对本工程的煤质特点，制粉系统选型的关键是适应高水分煤质，具备符合锅炉运行要求的干燥出力，磨制出细度符合要求的煤粉。

并且选择的制粉系统应具有良好的可靠性和经济性。

燃用褐煤时首先应考虑制粉系统的干燥出力问题。

中速磨煤机的结构本身决定了它所使用的入口干燥剂温度只能低于400℃，一般用热风作干燥剂，干燥能力受到限制；

风扇磨煤机能抽取温度在900～1000℃的高温炉烟作为干燥介质，干燥能力很强，再配以热风和冷炉烟，系统的干燥出力调节幅度大，对煤的水分变化适应能力强。

根据《电站磨煤机及制粉系统选型导则》（DL/T466-2004）的相关内容，设计煤种宜采用中速磨煤机冷一次风机正压直吹式制粉系统，校核煤种宜采用风扇磨煤机直吹式制粉系统。

风扇磨煤机作为一种转动机械，设备结构简单，制造方便，占地面积少，金属耗量小。

其叶轮和机壳护甲具有耐高温、耐磨特性。

其制粉系统采用的干燥剂可由热炉烟、冷炉烟和热空气混合组成，运行中可根据燃煤水分，调节这三种介质的比例，控制方便灵活，水分适应性好。

但风扇磨研磨件寿命短，持续运行时间短，检修频繁，制粉系统漏风大。

电厂运行的经济性和可靠性差。

中速磨煤机冷一次风机正压直吹式制粉系统具有系统简单、安全可靠，运行、操作、检修方便等优点，其厂用电低，运行中能源耗量少，运行经济性较好，且噪音小、密封性好、便于形成良好的生产环境。

国内配中速磨直吹式制粉系统的锅炉本体的设计制造技术已经成熟，燃烧高水分褐煤的燃烧技术也有一定经验。

中速磨的制粉系统国内有成熟的设计、制造技术，其安全性、可靠性高，其防爆标准已与国际通用标准接轨。

中速磨研磨件寿命长，检修工作量少，电厂运行经济性和可靠性高。

从主、辅机制造运行的经验上（包括锅炉主机和磨煤机及制粉系统的国内配套习惯上）以及从电厂运行的经济性和可靠性上，我们推荐本工程采用中速磨冷一次风机正压直吹式制粉系统。

本工程通过适当提高干燥热风温度（控制在400℃以下），适当提高锅炉一次风比率和风粉比率，控制磨煤机出口温度，选用适宜的煤粉磨制细度，中速磨煤机磨制褐煤是可行的。

经过详细的制粉系统计算，我们认为本工程采用中速磨煤机制粉系统，在同时满足下面三个条件下，其干燥出力完全能够满足锅炉各种运行工况（包括BMCR工况）下燃烧的要求。

1）磨煤机入口热风温度低于400℃；

2）空气预热器的设计能够提供符合温度要求的一次热风；

3）一次风率满足锅炉燃烧要求。

关于本工程制粉系统选型及论证请详见《锅炉及制粉系统选型专题报告》（F633C-J01-37）。

本工程制粉系统选用中速磨煤机冷一次风机正压直吹式系统。

通过干燥出力计算，并结合锅炉制造厂的意见，本工程制粉系统的选择为每台锅炉配7台中速磨煤机。

对于设计煤种，6台磨煤机可满足锅炉MCR工况运行的要求，其中1台备用。

对于校核煤种，7台磨煤机全部投运时满足锅炉MCR工况运行的要求，符合《火力发电厂设计技术规程》的要求。

锅炉炉膛前墙和后墙在不同高度共布置了七层燃烧器，其中前墙布置了4层，后墙布置了3层。

每台磨煤机引出5根煤粉管道连接到炉膛前墙（或后墙）的同一层燃烧器。

根据锅炉负荷的变化可以停用任何一台磨煤机和对应层的燃烧器。

磨煤机密封系统采用每台锅炉配2台离心式密封风机，其中1台运行，1台备用。

与磨煤机的配置对应，每台锅炉配7台电子称重式给煤机。

每台锅炉配2台动叶可调轴流式送风机。

每台锅炉配2台动叶可调轴流式一次风机。

每台锅炉配2台动叶可调轴流式引风机，脱硫系统设增压风机，与锅炉引风机分开设置。

烟风系统采用平衡通风方式，空气预热器为三分仓回转式空气预热器。

送风机和一次风机并排布置，在空预器一、二次风入口分别设有暖风器。

二次风经送风机、暖风器、空预器后进入锅炉主风箱。

一次风在进空预器前