锅炉本体说明书F0310BT001Q131.docx
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锅炉本体说明书F0310BT001Q131
新疆神火煤电有限公司4×350MW超临界机组#3、#4锅炉HG-1218/25.4-HM2锅炉
锅炉本体说明书
哈尔滨锅炉厂有限责任公司
新疆神火煤电有限公司4×350MW超临界机组#3、#4锅炉HG-1218/25.4-HM2锅炉
锅炉本体说明书
编号:
F0310BT001Q131
编制：
校对：
审核：
审定：
二○一二年十二月
16锅炉运行、维护、检修注意事项23
新疆神火煤电有限公司4×350MW超临界机组#3、#4锅炉—HG-1218/25.4-HM2锅炉是哈尔滨锅炉厂有限责任公司自主开发制造的超临界锅炉。
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，锅炉采用单炉膛、平衡通风、固态排渣、全钢架、全悬吊结构、π型（见附图01-01～04）、紧身封闭布置。
采用中速磨直吹式制粉系统，每炉配6台ZGM95N-II磨煤机，5运1备；煤粉细度R90=17%。
锅炉采用切圆燃烧方式，主燃烧器布置在水冷壁四角，每层4只喷口对应一台磨煤机。
SOFA燃烧器布置在主燃烧器区上方水冷壁的四角，以实现分级燃烧，降低NOX排放。
锅炉以最大连续出力工况（BMCR）为设计参数。
在设计条件下任何5台磨煤机运行时，锅炉能长期带BMCR负荷运行。
本工程同步安装脱硝（SCR）装置，本说明书仅适用于锅炉本体。
1.锅炉容量及主要参数
名称
单位
BMCR
TRL
过热蒸汽流量
t/h
1218.3
1160.2
过热器出口蒸汽压力
MPa（g）
25.40
25.28
过热器出口蒸汽温度
oC
571
571
再热蒸汽流量
t/h
978.8
935.2
再热器进口蒸汽压力
MPa（g）
5.052
4.826
再热器出口蒸汽压力
MPa（g）
4.862
4.645
再热器进口蒸汽温度
oC
335.8
330.9
再热器出口蒸汽温度
oC
569
569
省煤器进口给水温度
oC
290
287
2.
设计依据
2.1煤质及灰成分分析
序号
项目
符号
单位
设计煤
校核煤1
校核煤2
神东天隆
天池能源
神东五彩湾（混煤）
1
全水分
Mt
%
26
34
26
2
空气干燥基水分
Mad
%
9.08
11.7
13.09
3
收到基灰分
Aar
%
5.66
2.99
7.11
4
干燥无灰基挥发分
Vdaf
%
33.36
30.33
32.92
5
收到基碳
Car
%
53.95
51.03
53.96
6
收到基氢
Har
%
2.84
2.26
2.34
7
收到基氮
Nar
%
0.43
0.41
0.45
8
收到基氧
Oar
%
10.66
8.87
9.32
9
全硫
St，ar
%
0.46
0.44
0.82
10
收到基高位发热量
Qgr,v,ar
MJ/kg
20.44
18.58
20.10
11
收到基低位发热量
Qnet，v，ar
MJ/kg
19.26
17.33
19.02
12
煤中游离二氧化硅
SiO2（F）
%
0.69
／
／
13
煤中氟
Far
µg/g
33
／
／
14
煤中氯
Clar
%
0.007
／
／
15
哈氏指数
HGI
109
130
108
16
冲刷指数
Ke
2.1
0.3
0.6
17
煤灰熔融特征温度/变形温度
DT
℃
1240
1450
1290
18
煤灰熔融特征温度/软化温度
ST
℃
1250
1460
1300
19
煤灰熔融特征温度/半球温度
HT
℃
1260
1470
1310
20
煤灰熔融特征温度/流动温度
FT
℃
1270
1480
1320
21
煤灰中二氧化硅
SiO2
%
30.13
2.16
25.08
22
煤灰中三氧化二铝
Al2O3
%
8.44
5.99
10.78
23
煤灰中三氧化二铁
Fe2O3
%
7.67
4.55
12.36
24
煤灰中氧化钙
CaO
%
23.34
34.44
21.51
25
煤灰中氧化镁
MgO
%
9.37
11.00
5.26
26
煤灰中氧化钠
Na2O
%
5.45
4.86
5.42
27
煤灰中氧化钾
K2O
%
0.68
0.47
0.42
28
煤灰中二氧化钛
TiO2
%
0.53
0.30
0.6
29
煤灰中三氧化硫
SO3
%
13.72
35.85
17.82
30
煤灰中二氧化锰
MnO2
%
0.074
0.055
0.056
2.2自然条件
项目
单位
数值
发生日期
平均气压
hPa
934.3
平均气温
℃
7.4
最热月平均气温
℃
25.1
7月
最冷月平均气温
℃
-14.5
1月
极端最高气温
℃
41.6℃
2006.7.31
极端最低气温
℃
-36.6℃
1969.1.30
最大日温差（日较差）
℃
27.3℃
1996.8.30
平均水汽压
hPa
6.4
最大水汽压
hPa
23.4
1999.8.2
最小水汽压
hPa
0.3
1984年12月出现了5次
平均相对湿度
%
58
最小相对湿度
%
0
年平均降水量
Mm
191.0
最大一日降水量
Mm
58.2
2007.7.17
年平均蒸发量
Mm
2046.7
平均风速
m/s
1.8
最大风速
m/s
24（定时2min）
最大积雪深度
Cm
35
2次
最大冻土深度
Cm
155
2005年3月出现3次
平均大风日数
D
15.1
最多大风日数
D
35
1979年
平均雾日数
D
19.8
最多雾日数
D
39
1987年
平均雷暴日数
D
8.7
最多雷暴日数
D
16.0
1988年
平均降水日数
D
74.4
最多降水日数
D
102
1987年
平均积雪日数
D
114.8
最多积雪日数
D
150
1979～1980年
平均冰雹日数
D
0.2
最多冰雹日数
D
1
有六年出现
平均沙尘暴日数
D
4.1
最多沙尘暴日数
D
14.0
1982年
年最多冻融循环次数
Times
<50
2.3基本风压
五十年一遇10m高10min平均最大风速为28.8m/s，相应风压为0.52kN/m2；百年一遇10m高10min平均最大风速为31.0m/s，相应风压为0.60kN/m2。
1.1.1.3基本雪压
五十年一遇雪压为0.59kN/m2。
2.4地震条件
参考《新疆国华准东发电厂一期（2×660MW）工程场地地震安全性评价报告》（新疆防御自然灾害研究所，2008年10月），场地50年超越概率63%、10%、2%风险水平的地震动峰值加速度分别为0.04g、0.09g、0.15g，地震动反应谱特征周期值分别为0.35s、0.40s、0.45s。
地震基本烈度为7度，最终结论以下一阶段地震安全性评价结论为准。
厂房海拔高度~500m
3锅炉运行条件
锅炉运行方式：
锅炉按带基本负荷设计，完全适应汽轮机定压、滑压运行工况。
制粉系统：
每台锅炉配6台中速磨煤机，5台运行，1台备用。
煤粉细度R90=17%。
给水调节：
2×50%BMCR汽动给水泵+1台30％的电动泵（2台机组公用一台）。
汽轮机旁路系统：
采用35%B－MCR容量高低压两级串联旁路。
除渣方式：
本工程采用机械刮板式排渣方式。
空气预热器进风加热方式：
一次风，二次风加装暖风器。
4锅炉设计规范和标准
哈锅可执行下列标准：
AISC美国钢结构学会标准
AISI美国钢铁学会标准
ASME美国机械工程师学会标准《锅炉及压力容器规范》第I、II、V、VII、VIII、IX卷。
ASMEB31.1美国机械工程师学会压力管道规范《动力管道》
ASMEPTC美国机械工程师学会动力试验规程
ASTM美国材料试验标准
AWS美国焊接学会
EPA美国环境保护署
HEI热交换学会标准
NSPS美国新电厂性能（环保）标准
IEC国际电工委员会标准
IEEE国际电气电子工程师学会标准
ISO国际标准化组织标准
NERC北美电气可靠性协会
NFPA美国防火保护协会标准《多燃烧器锅炉炉膛防爆/内爆标准》
PFI美国管子制造商协会标准
SSPC美国钢结构油漆委员会标准
DIN德国工业标准
BSI英国标准
JIS日本标准
GB中国国家标准
SD（原）水利电力部标准
DL电力行业标准
JB机械部（行业）标准
5锅炉性能计算数据表（设计煤种）
名称
单位
负荷工况
BMCR
TRL
75%THA
过热器出口蒸汽流量
t/h
1218.3
1160.2
769.3
过热器出口压力
MPa.g
25.4
25.28
20.61
过热器出口温度
℃
571
571
571
过热蒸汽温度控制负荷
%BMCR
35（滑压）
再热器出口蒸汽流量
t/h
978.8
935.2
637.4
再热器进口压力
MPa.g
5.052
4.826
3.279
再热器出口压力
MPa.g
4.862
4.645
3.155
再热器进口温度
℃
335.8
330.9
315.7
再热器出口温度
℃
569
569
569
再热蒸汽温度控制负荷
%BMCR
50（滑压）
给水压力
MPa.g
29.4
28.92
22.52
给水温度
℃
290
287
262
预热器进口烟气温度
℃
415
410
369
预热器出口排烟温度（修正前）
℃
151
147
129
预热器出口排烟温度（修正后）
℃
146
142
122
预热器进口一/二次风温
℃
30/23
30/23
30/23
预热器出口一次风温
℃
387
385
349
预热器出口二次风温
℃
374
372
339
省煤器出口过量空气系数
/
1.2
1.2
1.21
燃煤耗量
t/h
174.3
167.8
119
锅炉计算热效率（按低位热值）
%
92.81
92.86
93.52
6锅炉的特点
6.1技术特点
本锅炉是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）良好的变压、备用和再启动性能
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，提高了机组运行效率，延长汽轮机寿命。
（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。
启动系统设置足够容量的大气式扩容器和疏水箱。
（3）燃烧稳定、温度场均匀的切圆燃烧系统
本工程采用四角切圆燃烧方式，成熟的四角切圆燃烧燃烧方式能够保证沿炉膛水平方向均匀的热负荷分配。
通过合理的组织炉内空气动力场，有效保持切圆流场，使炉膛内火焰充满度好，对于保证燃烧稳定性非常有利。
同时由于炉膛内气流旋转强烈，与煤粉颗粒混合好，延长了煤粉颗粒在炉内流动路程，有利于煤粉的充分燃烬。
（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、制造经验，已经有近百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。
本工程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。
（5）过热器、再热器受热面材料选取留有大的裕度
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。
（6）省煤器采用较低的烟气流速并装设防磨盖板等措施有效的减少受热面的磨损。
6.2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。
（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:
分隔屏入口集箱→蒸汽冷却夹管入口管→蒸汽冷却夹管定位管→蒸汽冷却夹管出口管→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→分隔屏区域蒸汽冷却间隔管→末级过热器入口集箱。
立式低过出口连接管→末级过热器区域蒸汽冷却间隔管→末级过热器入口集箱。
立式低过出口连接管→末级再热器区域蒸汽冷却间隔管→末级过热器入口集箱。
图1蒸汽冷却夹管
图2蒸汽冷却间隔管
（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时，由于暖管流量造成贮水箱内水位升高时可将水直接打入过热器减温水系统，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大的分隔屏受热面，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，并在低负荷时通过过量空气系数调温。
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（高于额定值）时控制再热蒸汽温度。
7锅炉整体布置
本锅炉采用π型布置，单炉膛，尾部双烟道，全钢架，悬吊结构。
炉膛断面尺寸为14.6273m宽、14.6273m深，水平烟道深度为5.322m，尾部前烟道深度为6.05m，后烟道深度为6.82m，水冷壁下集箱标高为6.5m，顶棚管标高为64.8m。
锅炉的主蒸汽系统以内置式汽水分离器为分界点设计成双流程，从冷灰斗进口一直到中间混合集箱之间为螺旋管圈水冷壁，经中间集箱过渡转换为垂直管屏，并形成上炉膛的前墙、侧墙、后墙及后水吊挂管。
然后在水冷壁出口集箱经小连接管汇集到下降管入口，经下降管进入布置在折焰角处的汇集集箱，分成两路经分别进入折焰角、水冷壁对流管束以及水平烟道侧墙，从水平烟道侧墙和对流管束的出口集箱引入汽水分离器。
从汽水分离器流出的蒸汽经顶棚和包墙系统进入低温过热器，然后流经分隔屏过热器和末级过热器。
再热器分为低温再热器和高温再热器两级布置，低温再热器布置于尾部竖井烟道中的前部烟道，末级再热器布置于水平烟道中。
水冷壁为膜式水冷壁，下部水冷壁及灰斗采用螺旋管圈，上部水冷壁为垂直管屏。
从炉膛出口至锅炉尾部，烟气依次流经上炉膛的分隔屏过热器、末级过热器、水平烟道中的高温再热器，至尾部烟道后烟气分成两路，一路流经前部烟道中的立式和水平低温再热器，一路流经后部烟道中的一级过热器、省煤器，两路烟气充分混合后进入SCR装置入口烟道，最后进入下游的两台回转式空气预热器。
锅炉的启动系统为大气扩容式启动系统，内置式启动分离器布置在锅炉的前部上方，其进口为水平烟道侧墙出口和水平烟道对流管束出口连接管，下部与贮水箱相连。
在最低直流负荷（30%BMCR）以下时，由水冷壁出来的汽水混合物在启动分离器中分离，蒸汽从分离器顶部引出至顶棚包墙和过热器中，分离下来的水经分离器进入贮水箱，并通过设置在贮水箱上的疏水管路排到扩容器中以维持贮水箱中的水位。
过热器采用两级喷水减温器，#1、2锅炉一级减温器布置在屏式过热器与后屏过热器之间（#3、4锅炉一级减温器布置在低温过热器和分隔屏过热器之间），#1、2锅炉二级减温器布置在后屏过热器与末级过热器之间（#3、4锅炉二级减温器布置在分隔屏过热器和末级过热器之间），每级为两点布置。
再热蒸汽采用尾部烟气调节挡板调温，并在低温再热器出口管道设置事故喷水减温器。
制粉系统采用中速磨正压直吹系统，每炉配6台磨煤机，在5台磨煤机运行时能带满负荷（BMCR工况）。
主燃烧器采用固定式，共设6层水平浓淡煤粉喷口，四层分离型燃尽风室和八层辅助风室。
其中分离型燃尽风室（SOFA）采用水平摆动形式，可以调节燃烧火球在炉膛中的位置，并用于调节由于切圆燃烧产生的炉膛出口烟温偏差。
锅炉布置有60只炉膛吹灰器、40只伸缩式吹灰器、4套空气预热器吹灰器，吹灰器由程序控制；在水平烟道的末级再热器入口装设一红外烟温测量装置；上炉膛两侧设置炉膛火焰电视系统的摄像头用于监视炉膛燃烧状况。
8汽水系统（汽水流程图见附图01-05～07）
8.1.给水管道（哈锅不供管道）
锅炉主给水管道布置在锅炉构架内右侧，在给水操纵台上，主给水管道上布置有一只电动闸阀和一只止回阀，电动闸阀并联有一只旁路调节阀，并在调节阀前、后各设置一只电动闸阀，调节阀的通流能力为35%BMCR，满足锅炉启动和最低直流负荷的需要。
此调节阀主要用于锅炉启动阶段，在锅炉未达到直流负荷之前的给水调节并使得给水压力与省煤器入口压力相匹配。
当主给水闸阀全开后，调节阀关闭。
在给水操纵台后的主给水管道上设有过热器减温水接口和一只用于测量给水流量的长颈喷嘴。
锅炉在低负荷运行时，通过长颈喷嘴来精确控制和测量，保证进入省煤器的给水流量一直等于或大于锅炉最低给水流量。
主给水管道从锅炉单侧引入省煤器入口集箱。
8.2.省煤器及出口连接管
在尾部后烟道内低温过热器下方布置有省煤器管组。
省煤器采用H型肋片管。
省煤器采用悬吊结构方式，与低温过热器共用吊挂管，省煤器出口集箱单独采用一路吊挂管进行悬吊。
从省煤器出口集箱另引出一路管路，与贮水箱溢流管路相连，作为溢流管路的暖管管路。
暖管管路将水引至溢流阀的上游，以保持启动系统管路处于暖态，避免机组在甩负荷或其它极端工况下，启动系统由干态转湿态运行时贮水箱内突然产生疏水而使溢流管路受到热冲击。
省煤器出口下降管分成两根小下降管，分别引至炉膛冷灰斗处前、后侧与水冷壁入口分配集箱连接。
每个分配集箱引出12根连接管分别与水冷壁入口前、后集箱连接。
8.3.水冷壁、折焰角和水平烟道
水冷壁、折焰角和水平烟道均为膜式管屏。
给水经省煤器加热后进入水冷壁下集箱（标高为6.5m），经水冷壁下集箱进入水冷壁冷灰斗。
冷灰斗的角度为55°，下部出渣口的宽度为1451mm。
冷灰斗部分的水冷壁由前、后水冷壁下集箱引出的264根直径φ38mm、壁厚为7.3mm、节距为53mm的光管组成的管带围绕成。
经过灰斗拐点（标高为15.909m）后，管带以13.94°的螺旋倾角继续盘旋上升。
在炉膛的四角，螺旋管屏以250mm的弯曲半径进行弯制。
螺旋管圈水冷壁在标高43.432m处通过中间集箱转换成垂直管屏。
中间集箱直径为φ219mm、材料为15CrMoG，相邻的中间集箱采用压力平衡管连接。
垂直管屏由1060根材料为15CrMoG、φ31.8mm、节距为55mm的管子组成，垂直管屏（包括后水吊挂管）出口集箱的24根引出管与2根下降管相连，下降管分别连接折焰角入口集箱和水平烟道侧墙的入口集箱。
折焰角由265根φ42×7、节距为55mm的管子组成，其穿过后水冷壁形成水平烟道底包墙，然后形成4排水冷壁对流管束进入出口集箱。
水平烟道侧墙由94根φ42×7mm的管子组成，其出口集箱与水冷壁对流管束共引出12根φ168mm的连接管与2只启动分离器相连，汽水混合物在其中分离。
在运行过程中为监控水冷壁的壁温，在螺旋水冷壁管出口装设了66个壁温测点，在前、侧墙垂直管屏和后水吊挂管出口共装设了115个壁温测点。
8.4.启动系统
启动系统为大气扩容式启动系统。
其功能为：
1）锅炉给水系统、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入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，根据水位的高低自动调节溢流阀开度，进行炉水再循环；
5）启动分离器系统能起到水冷壁出口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。
启动系统由如下设备和管路组成：
1）两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溢流总管；
4）通往扩容器的疏水管，装有水位调节阀及前、后关断阀；
5）启动系统暖管管路；
6）至锅炉过热器减温水管道的旁路管。
在锅炉干态运行时，由于暖阀管道一直有水流入，贮水箱中的水位将会升高。
因此，在暖管管路上设置调节阀，用于控制进入溢流管路的暖管水流量，使之与贮水箱中的蒸发量相匹配，避免造成贮水箱水位过高；另外，开启减温水旁路管道也可降低贮水箱水位。
启动分离器为立式筒体，共2只，布置在锅炉前部的上方，距前水冷壁的中心线距离为4.93m，分离器间的距离为5.52m。
从水平烟道侧墙和水冷壁对流管束出口集箱流出的介质经6根下倾15°的切向引入管在分离器的顶端引入。
在直流负荷以下，汽水混合物在分离器内高速旋转，并靠离心作用和重力作用进行汽水分离。
在分离器的下部布置有消旋装置，其作用是消
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