锅炉设计说明书.docx

1、锅炉设计说明书480t/h高温超高压锅炉设计说明书 2008 年 4 月1前言2主要设计参数及煤质资料3锅炉总体简介及各部组件介绍3.1锅筒及内部装置3.2水冷系统3.3过热器系统3.4再热器3.5省煤器3.6空气预热器3.7燃烧器3.8钢架3.9平台和扶梯3.10炉墙及炉顶密封3.11锅炉汽温调节3.12再热器保护4安装和运行技术要点1前言本锅炉是为燃用烟煤设计的，与150MW抽汽汽轮机组匹配。2主要设计参数和煤质资料2.1主要设计参数过热蒸汽流量 D1 480t/h过热蒸汽压力 P1 13.7MPa（表压）过热蒸汽温度 t1 540再热蒸汽流量 D2 423 t/h再热蒸汽压力 P2（进/

2、出） 4.20/3.98Mpa（表压）再热蒸汽温度 t2（进/出） 375/540给水温度 tgs 248排烟温度 Qpy 144预热器进口风温 trk 20预热器出口风温 tr 323锅炉计算效率 91.7%2.2煤质资料名 称单 位设计煤种Car%60.5Har%3.72Oar%7.71Nar%1.1St.ar%0.65Aar%16.47Mt%9.84Vdaf%35.6Qnet.arKJ/kg23600HGIDT1300ST1320FT1360灰渣特性SiO2%48.64Al2O3%26.54Fe2O3%7.89MgO%1.86CaO%7.34SO3%2.29Na2O+K2O1.42TiO

3、2%1.173锅炉总体介绍锅炉为超高压中间再热自然循环锅筒炉，平衡通风，冂型露天布置，四角切园燃烧。固态排渣方式，全钢双排柱构架，锅筒布置在锅炉上前方，距前水冷壁中心距2770mm，锅筒标高为45450mm。炉膛正方形（宽9.98m，深9.98m），其宽深度比为1:1，炉膛四周由606mm节距为80mm的光管与扁钢焊接而成的膜式水冷壁。炉膛上部布置有6片前屏过热器，紧挨着前屏过热器后布置有16片后屏过热器，在后屏的后面，折焰角上方布置有108排对流过热器。尾部对流烟井总深为8m，宽度与炉室相同，由隔墙省煤器分隔成前后两个烟道，即主烟道（后）深5500mm，布置有低温再热器。旁路烟道（前），深2

4、500mm，布置有旁路省煤器，在其下方布置有烟气旁路调节挡板。高温再热器布置在水平烟道内，上述部件均为悬吊式，自由向下膨胀。在旁路省煤器和低温再热器下面依次布置了第二级管式预热器，主省煤器和第一级管式预热器，其受热面搁置在后钢架上，在第二级管式预热器上方设置波形胀缩节，以补偿上方悬吊和下方搁置之间的相对膨胀。采用管式空气预热器立式布置，布置于炉后。本锅炉固态排渣设计，能适应水封刮板式捞渣机的连续排渣要求，水封式密封结构，炉墙采用轻型敷管式炉墙。炉膛部份布置有28只吹灰器，后烟井布置有10只固定式吹灰器。3.1锅筒及内部装置锅筒内径1600mm，壁厚为95mm，材料为BHW35，锅筒筒身长度为1

5、4240mm，总长度为16070mm。锅筒正常水位为锅筒中心线下150mm，最高和最低水位距正常水位50mm。锅筒内部装置由旋风分离器、给水清洗孔板、顶部均流孔板组成，旋风分离器直径为315mm共布置56只，与各分段连通箱连通，旋风分离器进口装有导流板，以提高蒸汽分离效果，单个分离器的平均蒸汽负荷为9t/h左右，旋风分离器上方布置有清洗孔板。汽水混合物由52根15916的管子从水冷壁引入锅筒。锅炉给水由12根13312的管子从省煤器引入锅筒。50%的给水作为清洗水，另50%的给水直接进入大直径下降管，可有效降低锅筒上下壁温差。饱和蒸汽从锅筒顶部引出经14根13312的管子引入炉顶过热器。锅筒下

6、部设有四只42636的大直径下降管管座。在锅筒两端布置二只口径为DN3的弹簧安全阀，在锅筒上还布置有排污，加药，紧急放水和升停时需要用的再循环管等管座及水位表，水位平衡容器。锅炉给水和蒸汽品质符合GB/T121451999火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量的规定。3.2水冷系统炉膛深为9.98m,宽为9.98m，其宽深比为1:1，炉膛周界长度为39.92m，四周由606，节距为80mm的光管与扁钢焊接而成的膜式水冷壁所组成，具有较好的密封性，减少炉膛漏风，并使炉墙结构简单。锅筒下部有四根42636mm的大直径下降管，汇集的炉水经过分配集箱到52根13312mm下降管，进入水冷壁14个循环回路的

7、14只下集箱，又经606的水冷壁管吸热成汽水混合物，上升到水冷壁上集箱，再经52根15916的汽水引出管进入锅筒。后水冷壁上部由分叉管分为二路，一路折向前组成折焰角，使出口处形成缩口；消除炉膛内气流的寄生涡流，改善气流在炉膛内的充满程度和炉内空气动力特性，使炉膛出口烟气混合均匀。另一路垂直上升，起悬吊作用，为使两路的管子均能安全可靠地工作，在垂直悬吊管进入集箱的管孔处设置了带有163的节流管，管段伸出集箱底部，可防止垃圾堵塞节流管，保证悬吊管工作的安全可靠。在水冷壁下集箱设有蒸汽加热装置。汽源来自邻炉的中压蒸汽，采用蒸汽加热装置，可缩短水冷壁产汽和建立循环的时间，即缩短升炉启动时间，节约启动过

8、程中的耗油量。炉膛四周布置14层刚性梁，由工字钢制作，按5000Pa抗爆能力，1/500挠度计算，刚性梁上下方向可随水冷壁一起膨胀，沿水平方向在结构上可保证自由膨胀。3.3过热器系统过热器采用辐射一对流型，蒸汽流程为，锅筒炉顶过热器后包复过热器侧包复过热器前屏一级减温器后屏二级减温器对流过热器集汽集箱，然后从集箱两端引出到汽轮机。炉顶过热器由425的20G管子组成，后包复过热器由455的20G组成，侧包复过热器由425的20G管子组成，水平包复过热器由324的20G管子组成。前屏过热器为全辐射屏，共6片，节距S1=1440mm，每片屏由28根管子组成U型管屏，外圈3根由425钢102管子组成，

9、其余由425的12Cr1MoVG管子组成，管屏由自身的管子绕成管夹固定。后屏过热器为半辐射屏，共16片，节距S1=585mm，每片屏由12根管子组成W型管屏，外圈3根由385的钢102管子组成，其余由385的12Cr1MoVG管子组成，管屏由自身的管子绕成管夹固定。对流过热器共108排，横向节距S1= 90mm ,每排由3根套管子组成，按蒸汽流向管组前半部由386的12Cr1MoVG管子组成。后半部份由386的钢102和SA213-T91管子组成。在后屏进口和出口分别布置有一、二级喷水减温器，一级喷水减温器主要是保护后屏过热器不使其超温，而二级喷水减温器是为调节过热器出口汽温，使其维持额定值，

10、在一、二级喷水减温器中，蒸汽实现了二次左右交叉和混合，以消除由于热力偏差所造成的两侧蒸汽温度偏差。过热器出口布置一只口径为DN3的弹簧安全阀，连同锅筒上安全阀在内共三只，总排汽量大于480t/h。3.4再热器 再热器为二级布置。高温再热器布置在水平烟道中,低温再热器布置在尾部烟井的后烟道内与旁路省煤器并联布置。再热蒸汽的流程是：来自汽轮机高压缸的排汽，分左右两路到再热器事故喷水装置进入低温再热器，再经低温再热器出口集箱、微量喷水装置进入高温再热器,最后经再热器集汽集箱分左右两端引出，进入汽轮机中压缸。低温再热器，逆流顺列布置共108排，每排由423.5的7根套管圈组成。节距S1=90mm，沿蒸

11、汽流动方向，分别采用15CrMoG和12Cr1MoVG材料。高温再热器，顺流顺列布置，共108排，每排由424的7根套管圈组成，节距S1=90mm，材料为12Cr1MoVG、钢102和SA213T91。再热汽温的调节主要用布置在尾部旁路烟道内的烟气挡板来调节，再热器进口设有事故喷水装置。再热器进口布置2只口径DN6”的弹簧安全阀，出口布置2只口径3”的弹簧安全阀，其总排汽量大于423t/h。3.5省煤器主省煤器管系由384的20G管子组成，逆流顺列布置，节距S1=85mm，S2=50mm，共115排蛇形管。隔墙省煤器由384节距为90mm的高频焊鳍片管组成，材料为20G，节距S=90mm，后隔

12、墙省煤器将尾部烟井分隔成前后两个烟道，后烟道布置低温再热器，前烟道布置旁路省煤器。旁路省煤器管系由384的20G管子二根套管圈组成，节距S1=90mm，S2=94mm，顺列逆流布置。在进口端管子倾斜40o，以组成烟道挡板的框架。3.6空气预热器预热器采用管式空气预热器，分上、下二级立式布置，搁置在后钢架上的横梁上，采用401.5的有缝钢管，节距S1=60mm，S2=42mm。其中下级预热器末级管箱采用512有缝钢管，节距S1=76mm，S2=51mm。上级预热器为一组，管箱高度为4.5m。下级预热器分二组，上组管箱高度为4.0m，S1=60mm，下组管箱高度为2.8m，S1=76mm，S2=5

13、1mm。3.7燃烧器燃烧器为四角布置，切向燃烧。燃烧器设四层一次风喷口。喷口的截面和布置方式根据煤种及其特性和制粉系统而定。锅炉采用钢球磨中间储仓式乏气制粉系统，一、二次风嘴均由耐热耐磨铸钢及不锈钢板制成，除下二次风喷嘴不摆动，其余喷嘴均可摆动，供燃烧调整用。四个角上同一层喷嘴的摆动角度一致，且喷嘴的实际角度与炉外的指示角度保持一致，保证炉内有良好的空气动力场。二次风门调节由电动执行机构执行，执行机构宜装在燃烧器的壳体上，随燃烧器一起膨胀。整只燃烧器随水冷壁向下膨胀，三分之一的重量由水冷壁承担，三分之二的重量由燃烧器本身的支吊装置通过恒力弹簧吊架承担。为了便于检修，燃烧器箱壳上开设喷嘴检修孔，

14、喷嘴可从此孔中更换，不一定要进入炉膛中更换，不过，在更换一次风喷嘴时，仍需将燃烧器本体的风管拉出一段距离后才能更换，所以在设计煤粉管道时已考虑这一要求，具体见燃烧设备图纸中的要求。为确保炉内空气动力场和燃烧的稳定，在结构和系统上都已采取措施保证燃烧器喷嘴不破烧坏，所以当一次风喷嘴停用时，必须有一定的冷却风通过，电力设计院在设计系统时应满足这一要求。锅炉点火采用二级点火系统，高能点火器直接点燃轻油，再点燃煤粉。油枪采用简单机械雾化，油枪装于下二次风喷嘴及上二层一次风之间的二次风喷嘴内，共8支油枪，为了防止油枪被烧坏，油枪停用时需关闭油阀并退出。3.8钢架锅炉构架采用全钢结构（双排柱布置），与主厂

15、房脱开的独立结构型式。锅炉除主省煤器、预热器以外的所有受热部件及其炉墙，刚性梁等组件的全部重量（包括管内水重）通过各自的吊杆悬吊在小梁或次梁上，然后再分配到四根大梁上，四根大梁分别搁在相应的钢结构的柱顶上，全部荷重通过柱子传递到锅炉基础上，主省煤器和空气预热器分层搁置在钢制的后钢架上，全部荷重通过柱子传递到锅炉基础上，对位于烟道内部的支承梁为保证其工作温度低于200，其外表面必须包绝热材料其内部必须自然通风冷却，保证其工作的安全可靠。锅炉宽度方向的柱距为5000mm、16000mm、5000mm，K1柱与主厂房间的距离由设计院定，K1K2间距离为4500mm，K2K3间距离为12000mm，K

16、3K4间距离为13000mm。锅炉钢结构按技术协议中的地震、风荷载和有关设计规范设计。3.9平台和扶梯为便于运行人员，巡逻和检修，在锅炉四周设置平台和扶梯，主要通道和平台宽1000mm，采用镀锌栅格结构，局部必要的部位另行加宽或设专用平台，扶梯采用栅格踏步扶梯，宽度为760mm，倾斜角度为45，所有平台的扶梯周围均设置扶梯栏杆和挡脚板等安全装置。检修工作用的平台允许活载荷为4800N/m2设计。在锅筒前面，设有司水小室，供司水和检修用，司水小室的平台为花钢板结构，宽度为2500mm。3.10炉墙及炉顶密封本锅炉炉膛部份为全焊膜式水冷壁，因而保证了炉墙的严密性，烟气不会直接冲刷炉墙，使炉墙的内壁

17、温度接近于水冷壁的壁温，因此炉墙采用了轻质的保温材料，外面设金属护板，炉顶及两侧包复，后包复为膜式包复管，炉顶为425膜式包复管，两侧及后包复为425，455的膜式包复管。采用防水泡沫石棉保温材料。在主省煤器部份由于没有包复管，因此采用了混凝土浇灌而成的框架式炉墙，本锅炉尾部受热面采用上吊下搁，为了解决受热膨胀差引起的密封问题，在主省煤器与固定灰斗处设置波形膨胀节装置，当环境温度25时本锅炉炉墙外壁温度均小于45，为了适应露天布置需要炉墙外表装置了波形金属护板。本锅炉的炉顶密封采用了二次金属密封结构，炉顶与水冷壁侧墙的密封为柔性密封，安装时将梳形板一端与水冷壁管（或包复管）焊接，另一端紧靠炉顶

18、管，作为金属一次密封，梳形弯板作为二次金属密封，炉顶铺设微膨胀耐火可塑料后，铺设耐火胶泥。(详见锅炉炉墙结构和材料说明书)。要保证炉顶的严密性不但在设计上采取措施，同时对施工质量好坏有着密切的关系，因此在安装施工时必须重视，炉顶除采用二次密封外还有炉顶罩壳，炉顶盖板等措施以此保护炉墙，防止露天风雨的侵入，炉顶盖板中间部份采用拉网板，以加强罩壳内通风降低吊杆温度。3.11锅炉汽温调节锅炉汽温调节包括过热汽温和再热汽温的调节3.11.1.过热汽温的调节采用蒸汽侧的喷水减温调节，它具有结构简单，热惯性小，调节灵敏，易于自动控制的优点。喷水减温分二级布置，一、二级减温器分别布置在后屏过热器的进出口处，

19、一级喷水减温器主要用于保护后屏过热器，使其不致超温，二级喷水减温器主要用于调节过热器出口的主蒸汽温度，使其维持额定参数。另外，由于本锅炉过热器采用了辐射对流型布置，汽温特性较为平稳，故在正常工况下，在额定负荷的50%100%范围变动时，过热汽温仍能较稳定地维持额定值。设计中仅以喷水减温来调节过热汽温，但在实际运行中尚可用改变燃烧器喷口角度、改变炉膛火焰中心位置作为辅助手段来调节过热汽温。在喷水减温器集箱中，装有文丘利喷管，蒸汽经集箱端部进入文丘利喷管的喉口，减温水从喉口喷入，利用高速汽流使喷水雾化并与过热蒸汽迅速混合，为避免水滴与集箱筒壁接触而产生热应力并使其破坏，在集箱内部的混合段内设置了一

20、定长度的保护套管，喷水减温器的水源必须采用锅炉给水，确保过热蒸汽品质合格。3.11.2.再热汽温调节再热汽温的调节方式较多，各有其优点，应结合具体情况合理选用。在大型电站锅炉中，为获得经济而有效的调节性能，采用烟气侧的旁路挡板作为基本调节手段。烟气旁路挡板调温原理，是利用改变流经再热器管系的烟气量来调节再热汽温，在尾部对流烟井的上部用隔墙省煤器将烟道分隔成前后二个并联烟道，前烟道中布置旁路省煤器管系，后烟道布置低温再热器管系，在旁路省煤器后布置了烟气挡板，在锅炉负荷变化时，调节挡板开度改变流经低温再热器管系的烟气量，达到调节再热器汽温的目的。烟气旁路布置在旁路省煤器后 500左右的烟温区, 挡

21、板门关闭时与水平成45,分上下两排布置,共20块,每块尺寸为1018870mm,选用12Cr1MoV材料，挡板门由放置在水平烟道隔弄中的电动执行机构，通过齿条和扇形齿轮进行传动来调节开度大小。旁路烟气挡板装置具有结构比较简单，较为方便的优点。在再热器进口处设有事故喷水装置。在正常工况下应该是不投用的，只是当再热器进口汽温超过设计值时，作为处理临时性的紧急事故，才临时投入使用。3.12再热器的保护为了保证锅炉在启动，停炉和停机不停炉时再热器工作的安全可靠，必须有足够的蒸汽量通过再热器予以冷却。本机组采用二级旁路保护系统，采用旁路保护系统后，除具有上述优点外，还可以使安全阀尽量少动作或不动作，从而

22、可避免由于安全阀频繁动作而引起的泄漏，另外，还可以回收工质，提高经济性。二级旁路保护系统是：第一级旁路系统是过热蒸汽旁路汽机高压缸经一级旁路至再热器，第二级旁路系统是再热蒸汽旁路汽机中压缸，经二级旁路进入冷凝器。另外，在汽轮机冲转前，应严格控制高温再热器出口烟气温度不得超过520，保证低温再热器的安全。4安装和运行技术要点大型电站锅炉的安装和运行是复杂的问题，由于我国工业体制的原因，以及各安装单位的机具装备、技术力量和吊装工艺及安装现场条件不同，各电厂的技术力量和运行习惯的不同，所以制造厂对安装和运行很难提出具体的且能适合不同的安装和运行单位的要求，本说明仅从设计和制造工艺出发提出一些必须做到

23、的技术要求。4.1安装要点4.1.1产品验收 产品验收以制造厂现行的工厂、部和国家的有关标准及产品制造技术条件为准。4.1.2安装程序 在保证安装质量和达到锅炉总体设计要求的前提下，各安装单位可根据各自的具体情况（机具装备，施工力量，吊装工艺和现场条件）进行组合和吊装。4.1.3安装要求4.1.3.1锅炉各部、组件组装和总体吊装尺寸应严格按照产品设计图纸和技术文件中的要求。安装误差除图纸和技术文件中有特殊要求的以外，可按原电力部“电力建设施工验收技术规范”的锅炉机组篇的有关规定。4.1.3.2低温再热器，主省煤器和旁路省煤器管系的安装尺寸应严格按照图纸尺寸，保持节距S1，S2，保证管系与四周组

24、件间的净空间隙，符合图纸尺寸要求，严禁产生烟气走廊（注：凡间隙大于管系间平均间隙的称为走廊），防磨罩按图纸尺寸要求安装，凡要求与管子或管夹点焊处必须焊牢，严禁用铁丝捆扎，防止防磨罩在运行后发生偏转，如果低温再热器和主省煤器管系中有定位管的在管系安装完毕后再装入，且应从锅炉中心线处开始，然后同时向左右装去。保证管间的间隙和左右边排管与两侧临近组件的间隙，如果两侧有烟气走廊出现，应设法调整或现场加焊阻流板。4.1.3.3本锅炉锅筒材料为BHW35低合金高强度钢，由于该种钢种的冷脆转变温度较高和焊接热处理工艺要求较高，所以特提出以下几点必须做到的要求。4.1.3.3.1.除锅筒筒身上焊有予埋铁的地方

25、，在锅筒上不准引弧，不准搭电，不准焊接任何物件。4.1.3.3.2大直径下降管管接头的材料为BHW35，其管端堆焊一层10Mn2，供与下降管对接用。4.1.3.3.3水压试验时，锅筒外壁金属壁温必须保持在35。4.1.3.3.4运行时，包括启、停和点火冲管时，锅筒上下壁温差不得超过50。4.1.3.4为确保锅炉密封性良好，锅炉密封件的安装应按图纸要求施工，如现场修改，应以不影响密封性能为原则，并必须征得制造厂和电厂的同意。4.1.3.5.吊杆受力状况调整，在冷态安装时尽量做到同一支吊系统中各吊杆受力均匀，在热态运行中应对吊杆受力状况作一次检查，且进行调正，使同一支吊系统中各吊杆的受力状况基本一

26、致。4.1.3.6本锅炉的安全阀，分别装于锅筒，过热器集汽集箱，再热器事故喷水装置和再热器集汽集箱上，各安全阀镇定压力按国家劳动部 一九九六年版的“蒸汽锅炉安全技术监察规程”的规定。4.1.3.7锅炉整体水压试验，酸洗和冲管按原电力工业部“电力建设施工及验收技术规范”中有关篇章中的有关规定。4.1.3.8锅炉安装完毕后，须进行炉膛冷态空气动力场试验，调整燃烧器喷口的水平角度，调整一、二次风速及风门挡板开度，使气流不贴壁，在热态运行时有较好的空气动力工况，燃烧稳定，保证燃烧的安全性和经济性。4.2运行要点4.2.1须严格遵照电厂各自的锅炉运行规程操作运行，在每次进行整体水压试验后，过热器和垂直受

27、热面中（前屏、后屏、对流过热器）充满水，此时启动时，更应严格控制启动速度，应比正常启动速度慢，防止前屏和后屏过热器因产生汽塞而发生弯曲变形。4.2.2本锅炉锅筒采用BHW35低合金高强度钢，为确保锅筒的安全运行，特殊要求：4.2.2.1运行时包括启、停过程中锅筒上下壁温差不准超过50。4.2.2.2锅筒筒体和下降管接头上不准引弧，搭电，点焊和焊接。4.2.2.3水压试验时锅筒外壁金属壁温不得小于35。4.2.3锅炉出力，参数，保证效率等经济性和安全性的考核指标，均指在锅炉燃用设计煤种，在设计工况下的指标，偏离设计煤种和设计工况均不能考核。锅炉保证效率按技术协议中的规定。4.2.4锅炉投运初期，

28、须进行燃烧调整，确定比较理想的燃烧工况，并调正煤粉细度达到设计值，保证锅炉安全经济运行。4.2.5锅炉运行中不准正压运行，严禁灭火打炮，确保锅炉有较好的密封性，炉膛负压测点必须在炉膛上方距炉顶管约2M左右负压测孔处（在前屏和后屏之间）。4.2.6锅炉运行中，须严格控制炉膛出口过量空气系数，防止因过大而造成尾部对流受热面的磨损加剧，并加强磨损检查，及时采取措施。4.2.7严格控制锅炉给水品质，在给水品质符合设计要求的条件下，保证蒸汽品质合格，确保机组安全运行。4.2.8锅炉启动中，在汽轮机冲转前，高温再热器出口烟气温度不得超过500，保证低温再热器中碳钢部份的安全。4.2.9燃用高硫燃料时，为使

29、锅炉能安全经济运行，空气预热器进口的暖风器，必须正常投入运行，使预热器进风温度达到设计要求。4.2.10自动点火和吹灰器设备要加强经常性的维护保养工作，保证需要投运时能顺利投入。4.2.11对停运行的一次风喷口必须有一定的风量冷却，使其不被烧坏。附1:锅炉水容积表序号名 称水压试验时(m3)锅炉运行时(m3)1锅筒33.112.62水冷系统62.862.83过热器25.304再热器89.105省煤器27.327.3共计237.6102.7锅炉热力参数汇总表序号项 目符号数 值单位 BMCRECR70%BMCR50%BMCR1过热蒸汽出口流量D1480460336240t/h2过热蒸汽出口温度t

30、1540540540540oC3过热蒸汽出口压力P113.713.713.713.7MPa.g4再热蒸汽出口流量D2423405.6297.5200.8t/h5再热蒸汽进口温度t2375372348336oC6再热蒸汽出口温度t2540540540540oC7再热蒸汽进口压力P24.204.022.941.96MPa.g8再热蒸汽出口压力P23.983.812.781.85MPa.g9给水温度tgs248244226.8206.2oC10省煤器进口压力Pgs15.7MPa.g11锅筒压力p15.2MPa.g12环境温度t20202020oC13预热器进口风温t20202020oC14排烟温度 py144142134123oC15热风温度trk