黄台锅炉设计说明书F0310BT001Q061.docx

1、黄台锅炉设计说明书F0310BT001Q061山东黄台发电有限公司2350MW超临界锅炉HG-1146/25.4-PM1型超临界直流锅炉说明书（锅炉本体和构架）编号: F0310BT001Q061 编写: 校对: 审核: 审定： 批准:哈尔滨锅炉厂有限责任公司前 言 本说明书对鲁能黄台发电有限公司2350MW机组超临界直流锅炉主要设计参数、运行条件及各系统部件的规范进行了说明，并介绍了本工程作为350MW超临界本生直流锅炉的主要技术特点。 鲁能黄台发电有限公司的2台350MW锅炉是哈尔滨锅炉厂有限责任公司自主开发设计、制造的超临界350MW锅炉。锅炉炉型是HG-1146/25.4-PM1型，为

2、一次中间再热、超临界压力变压运行直流锅炉，单炉膛、平衡通风、露天布置、固态排渣、全钢架、全悬吊结构、型布置（见附图01-0104），采用不带再循环泵的大气扩容式启动系统。锅炉岛为露天布置。设计煤种为贫煤。采用中速磨正压直吹式制粉系统，每台炉配5台中速磨煤机，在BMCR工况下，4运1备。锅炉采用前后墙对冲燃烧方式，共布置5层燃烧器（前3后2），每层布置4只，共20只低NOX轴向旋流燃烧器。锅炉以最大连续出力工况（BMCR）为设计参数。在任何4磨煤机运行时，锅炉能带BMCR负荷。1、锅炉容量及主要参数名 称单位BMCRBRL过热蒸汽流量t/h1146.3 1091.7过热器出口蒸汽压力MPa(g)

3、25.425.28过热器出口蒸汽温度oC571571再热蒸汽流量t/h916.4 870.2 再热器进口蒸汽压力MPa(g)4.594.35再热器出口蒸汽压力MPa(g)4.44.18再热器进口蒸汽温度oC322.5317.1再热器出口蒸汽温度oC569569省煤器进口给水温度oC291287.42、设计依据2.1 燃料1) 煤质分析资料如下：煤种（设计煤种按黄台实际煤质进行设计，表中煤质为黄台实际煤质情况）名 称符号单位设计煤种校核煤种收到基碳份Car%54.5049.07收到基氢份Har%2.602.41收到基氧份Oar%5.025.35收到基氮份Nar%0.911.02收到基全硫份St,

4、ar%1.802.20收到基灰份Aar%27.8731.45全水份Mt%7.38.5空气干燥基水份Mad%1.581.65干燥无灰基挥发份Vdaf%18.6516.79收到基低位发热量Qnet,arkJ/kg20.5118.55哈氏可磨性系数HGI7062冲刷磨损指数Ke5.118.32煤中游离二氧化硅SiO2(F)ar%4.6010.37灰变形温度DT13501230灰软化温度ST14001240灰半球温度HT14501260灰流动温度FT15001280二氧化硅SiO2%52.4852.73三氧化二铝Al2O3%28.2519.57三氧化二铁Fe2O3%6.216.75氧化钙CaO%4.9

5、49.32氧化镁MgO%0.501.23氧化钾K2O%1.541.78氧化钠Na2O%0.430.59三氧化硫SO3%3.074.72二氧化钛TiO2%0.950.722.2 点火及助燃油锅炉点火及助燃油为0号轻柴油，按国家标准其特性如下：运动粘度(20时) 3.08.0mm2/s实际胶质 70mg/100ml酸度 10 mgKOH/100ml硫含量 0.5%水份 痕迹机械杂质 无凝固点 0闭口闪点 不低于55低位发热值Qnet.ar 46158 kJ/kg2.3 自然条件：2.3.1工程概况山东黄台火力发电厂位于济南市东郊，始建于1958年9月，是山东电网主力电厂之一，也是省内第一座高温高压

6、火力发电厂。目前，该厂#1#6机组已经改造成供热机组，具有720t/h的供热能力，负责济南市东部大部分城区热用户的供热。本期工程在电厂老厂厂区建设2350MW燃煤供热机组，替代现有#1-#6供热机组。2.3.1.1厂址条件本工程拟建厂区位于黄台电厂内，黄台电厂位于济南市东北郊，距市中心区约10km，处于济南的东部产业带内。西为山东农业研究院，东临大辛庄和小辛庄，工业北路在厂区北围墙外500m处通过，胶济铁路在厂区南面东西贯穿而过。厂区南北宽约550m（不包括水塔区），东西长1000m。建设场地地形平坦，地势略呈南高北低向北倾斜之势，地面高程27.5131.34m。拟建厂区的工程场地的场地土类型

7、为中软场地土，工程场地的建筑场地类别为类；地震基本烈度为6度（平均土条件下的地震基本烈度为6.3度），地震动反应谱特征周期为0.45s。建设场地上覆地层由第四系人工填土（Q4S）、全新统洪积冲积层（Q4pl+al）和上更新统冲积层（Q3pl+al）构成，岩性主要为杂填土、素填土、黄土状粉土、粉质粘土、粘土、卵石。第四系覆盖层厚度25.3040.35m；下伏基岩地层为中生界燕山晚期侵入岩（5），岩性为辉长岩。建设厂址区的地下水类型为第四系孔隙潜水。地下水稳定水位埋深为1.703.60m，相应高程为24.8928.74m，地下水年变化幅度1.502.00m。地下水对混凝土结构无腐蚀性，对钢筋混凝土

8、结构中的钢筋无腐蚀性，对钢结构具弱腐蚀性。厂址处地面高程在27.5131.34m之间，100年一遇设计洪水位为27.20m。2.3.1.2运输公路运输电厂公路运输十分便利，工业北路在厂区北围墙外500m处通过，电厂进厂主干道直接接自工业北路。工业北路为济南市北部主要交通干道，直接与绕城高速相接。电厂东西两侧均设有货物出入口，货运道路均与工业北路相连。铁路运输济南市是重要的铁路交通枢纽，位于京沪线、胶济线、邯济线三大铁路干线交汇点，枢纽内有桥党线、B1线、B2线、津胶联络线、水白线，已经形成环形枢纽。桥党线自桥南线路所至党家庄站， B1线、B2线自济南西站至董家庄站，津胶联络线自北园站至济南东站

9、，水白线自水屯站至济南南站。胶济线西接济南，东至烟台，黄台站现为胶济线上的一个货物交接站，又是黄台电厂的接轨站。2.3.2气象条件济南市地处中纬度地带，属于北温带亚湿润大区鲁淮区。春季干旱少雨，夏季炎热多雨，秋季天高气爽，冬季严寒干燥。济南市东、西、南三面环山，北面是黄河，且黄河在下游山东段是高出地面的地上“悬河”，其特殊的地形决定了济南市“冬冷夏热”的气候特点。多年平均降水量670.5mm，全年盛行西南风，年平均风速3.1m/s，冬季主导风向为东北风；夏季主导风向为西南风。济南气象站19511999年共49年的系列进行统计，各气象要素分述如下： 气压累年年平均气压为1010.0hPa；累年年

10、平均最高气压为1011.9hPa，（19811999）；累年年平均最低气压为1006.9hPa，（19811999）；累年年极端最高气压为1039.9hPa，发生 1981.12.2；（19811999）；累年年极端最低气压为979.2hPa，发生 1999. 8.7；（19811999）； 气温累年年平均气温为14.5；累年年平均最高气温19.5；累年年平均最低气温10.1。累年极端最高气温42.5，发生于 1955.7.24；累年极端最低气温 19.7，发生于 1953.1.17。 降水量累年年平均降水量为670.5mm；累年年最大降水量为1160.0mm，发生于1962年；累年年最小降水

11、量为320.7mm，发生于1968年；累年最大1日（或24小时）降水量298.4mm，发生于1962.7.13；累年最大1小时降水量为101.9mm，发生于1987.8.27；累年最大10分钟降水量为33.0mm，发生于1976.7.26；累年连续一次最大暴雨量270.0mm，发生于1987.8.2627；累年连续最长降雨天数13天，相应雨量为204.2mm，发生于1974.8.315； 风累年平均风速 2.3m/s。累年最大风速为33.3m/s，风向为W，发生于1951年7月21日。累年全年主导风向为NE，相应频率为12。累年冬季主导风向为NE，相应频率为13；累年夏季主导风向为NE，相应频

12、率为12； 相对湿度累年平均相对湿度为58%；累年最小相对湿度为0%，出现8年6个月8天； 蒸发量累年平均蒸发量为2301.7mm；累年最大蒸发量为3179.3mm，发生于1955年；累年平均蒸发量为1778.4mm，发生于1964年； 冻土、积雪（19511996年）累年最大冻土深度为44cm，发生于1968年2月4天；累年一般冻土深度为27cm；累年最大积雪深度为22cm，发生于1993年11月20日；累年一般积雪深度为7cm。天气日数累年平均雷暴日数为25.4天；累年最多雷暴日数为42天，发生于1990年；累年平均雾日数为18.4天；累年最多雾日数为40天，发生于1964年；累年平均积雪

13、日数为12.5天；累年平均大风日数为33天；累年最多大风日数为79天，发生于1960年；累年平均日照时数为2631.2小时；累年最多日照时数为2992.1小时，发生于1965年；累年最多沙尘暴日数为7天，发生于1952年。3 锅炉运行条件3.1 锅炉带基本负荷并参与调峰。调峰范围40%100%BMCR。3.2 锅炉采用定滑定的变压运行方式。3.3 锅炉能适应设计煤种和校核煤种。燃用设计煤种，负荷为额定蒸发量时，锅炉保证热效率（按低位发热值）为92.5%。3.4 在全部高加停运时，锅炉的蒸汽参数能保持在额定值，各受热面不超温，蒸发量也能满足汽轮机在此条件下达到额定出力。3.5 锅炉在燃用设计煤种

14、，最低稳燃负荷35%BMCR时，不投油长期安全稳定运行，并在最低稳燃负荷及以上范围内满足自动化投入率100的要求。锅炉设计最低直流负荷为：30%BMCR。4 锅炉设计规范和标准可执行下列标准：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ASTM 美国材料试验标准AWS 美国焊接学会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DIN 德国工业标准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

15、）标准原电力部火力发电厂基本建设工程起动及竣工验收规程1996版原电力部火力发电厂劳动安全和工业卫生设计规程DL5053-1996原电力部电力建设施工及验收技术规范（锅炉机组篇）DL/T5047-95原电力部火电工程起动调试工作规定原电力部电力工业锅炉压力容器监察规程DL612-1996劳动部蒸汽锅炉安全技术监察规程1996版原能源部防止火电厂锅炉四管爆漏技术守则1992版国家电力公司火力发电厂设计技术规程DL5000-2000劳动部压力容器安全技术监察规程1999版原电力部火力发电厂燃煤电站锅炉的热工检测控制技术导则DL/T589-1996国家标准水管锅炉受压组件强度计算GB9222-88国

16、家标准钢结构设计规范GBJ17-88特种设备安全监察条例（国务院令第373号）5 锅炉的特点技术特点主要技术特点如下：1）良好的变压、备用和启动性能锅炉下部炉膛水冷壁及灰斗采用螺旋管圈，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；采用二只启动分离器，壁厚较薄，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。2）燃烧稳定、温度场均匀的墙式燃烧系统墙式燃烧系统的旋流燃烧器具有自稳燃能力和较大的调节比，在炉膛中布置的节距较大，相邻的燃烧器之间不需要相互支持；墙式燃烧系统的燃烧器布置为对称方式，沿炉膛宽度方向的热量输入均匀分布，因而在上炉

17、膛及水平烟道的过热器、再热器区域的烟气温度也更加均匀，避免高温区受压元件的蠕变和腐蚀，有效抑制结渣。3）经济、高效的低NOX轴向旋流燃烧器截止目前，已有近1000只旋流燃烧器在各地使用，其不仅能够高效、稳定地燃烧世界各地的多种燃煤，而且已经作为一种经济实用的手段来满足日益严格的降低NOx排放的需要。4）高可靠性的运行性能哈锅依据已经投运的超临界和超超临界锅炉的锅炉设计、制造经验，在燃烧等方面的研究和应用上进行了大量工作，已投运的机组积累了大量的调试和研究数据，哈锅据此设计开发出了350MW超临界贫煤锅炉，保证机组具有较高的可用率和可靠性，满足用户的各种技术要求。结构特点1）本锅炉中、下部水冷壁

18、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）布置于上炉膛的屏式过热器采用夹块固定和冷却间隔管，不仅使管屏平整，而且有利于不同管材沿炉膛高度方向的自由膨胀。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

19、力小，耐磨损，防堵灰，部件的使用寿命长。5）燃烧器喉口设计采用水冷壁让管加强喉口冷却，并采用高导热性的、光滑的碳化硅砖敷设喉口表面，以降低燃烧器喉部耐火层表面温度，抑制燃烧器区域的结焦。6）高温受热面采用小集箱和短管接头的结构型式，集箱口径小，壁厚薄，降低了热应力和疲劳应力，提高了运行的可靠性。7）锅炉尾部采用双烟道，根据再热汽温的需要，调节省煤器出口烟道的烟气挡板来改变流过低温再热器和低温过热器的烟气量分配，从而实现再热汽温调节。6 锅炉整体布置本锅炉采用型布置，单炉膛，尾部双烟道，全钢架，悬吊结构，燃烧器前后墙布置、对冲燃烧。炉膛断面尺寸为15.287m宽、13.217m深，水平烟道深度为

20、4.747m，尾部前烟道深度为5.06m，尾部后烟道深度为5.98m，水冷壁下集箱标高为6.5m，顶棚管标高为59.0m。锅炉的主汽系统以内置式启动分离器为界设计成双流程，从冷灰斗进口一直到标高39.0m的中间混合集箱之间为螺旋管圈水冷壁，再连接至炉膛上部的水冷壁垂直管屏和后水冷壁吊挂管，然后经下降管引入折焰角、水平烟道底包墙和水平烟道侧墙，再引入汽水分离器。从汽水分离器出来的蒸汽引至顶棚和包墙系统，再进入低温过热器中，然后再流经屏式过热器和末级过热器。再热器系统分为低温再热器和高温再热器两段布置，中间无集箱连接，低温再热器布置于尾部双烟道中的前部烟道，高温再热器布置于水平烟道中逆、顺流混合与

21、烟气换热。水冷壁为全膜式焊接水冷壁，下部水冷壁及灰斗采用螺旋管屏，上部水冷壁为垂直管屏，螺旋管屏和垂直管屏的过渡点在标高39.2m处，转换比为1:3。从炉膛出口至锅炉尾部，烟气依次流经上炉膛的屏式过热器、折焰角上方的末级过热器、水平烟道中的高温再热器，然后至尾部烟道中烟气分两路：一路流经前部烟道中的立式和水平低温再热器，另一路流经后部烟道的低温过热器、省煤器，最后进入下方的两台三分仓回转式空气预热器。锅炉的启动系统为不带再循环泵的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。当锅炉处于启动或低负荷运行时（30%

22、BMCR以下），来自水冷壁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，进入顶棚包墙和过热器系统，分离下来的水经分离器进入贮水箱中。经贮水箱出口的溢流管路排入扩容器，经扩容后排到下面的疏水箱，经疏水泵回收。过热器主要采用煤水比调温，并设两级喷水减温器，一级减温器布置在低温过热器和屏式过热器之间，二级减温器布置在屏式过热器和末级过热器之间，每级两点。再热蒸汽采用尾部烟气挡板调温，并在再热器入口管道备有事故喷水减温器。制粉系统采用中速磨正压直吹系统，每炉配5台磨煤机，在4台磨煤机运行时能带额定负荷。每台磨煤机供布置于前墙或后墙同一层的燃烧器，前墙布置3层后墙2层，每层布置4只。在煤粉燃烧器

23、的上方前、后墙各布置2层燃烬风，每层有4只风口。锅炉布置有42只炉膛吹灰器，22只长伸缩式吹灰器布置于上炉膛、水平烟道和尾部烟道内，空气预热器吹灰器，吹灰器由程序控制。在水平烟道的高温再热器入口两侧各装设一只烟气温度探针，在下炉膛设置了炉膛监视闭路电视系统的摄像头用于监视炉膛燃烧状况。锅炉除渣采用采用风冷式干渣机，装于炉膛冷灰斗下部。7 汽水系统（汽水流程图见附图01-0510）7.1 给水管道从高加出口引来的锅炉主给水管道布置在锅炉构架内的左侧、31.0m的标高处，规格为406mm45mm，材料为WB36。在给水操纵台上的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

24、阀，调节阀的通流能力为30%BMCR，满足锅炉启动和最低直流负荷（本生负荷）的需要。此调节阀主要用于锅炉启动阶段的给水调节。当主给水闸阀全开后，旁路调节阀关闭。在给水操纵台后的主给水管道上有过热器减温水总管和一只用于测量省煤器入口水流量的长颈喷嘴。长颈喷嘴用来测量进入省煤器中给水总流量，并保证这个流量一直等于或大于本生流量（30%BMCR），由于此流量的测量来自一个单独的流量测量装置，测量和控制方法简单可靠，并可保证有足够的测量精度。主给水管道在39.0米标高处与324mm50mm，WB36的省煤器入口集箱相连接。7.2省煤器及出口连接管在尾部的后烟道内低温过热器下布置有省煤器管组。省煤器采用

25、H型双肋片管。肋片间节距均为25mm，基管规格为51mm6.5MWTmm，材质为SA-210C；肋片尺寸为3mm100mm235mm，材质为酸洗碳钢板。省煤器采用顺列布置的结构形式（见附图），纵向节距为120mm，纵向排数为16排；横向节距为115mm，横向排数为130排，管组宽度为15256mm；管组有效深度为5300mm。省煤器出口集箱规格为WB36，32450，设有放气管，设置有一只电动截止阀。当任何燃烧器点火时此阀门关闭，一旦出现炉膛内无火焰，此阀门将立即打开，该管路除用于锅炉上水时排放空气外，另一目的是在锅炉点火之前将省煤器中产生的蒸汽排出，避免蒸汽进入水冷壁管中影响水动力的安全。与

26、省煤器出口集箱相连的是40650的连接管，将省煤器中被加热的水引入水冷壁下集箱，下降管在标高8.2m处又分成两根32440的小下降管，并分别引至炉膛冷灰斗处的两侧与45775的分配集箱连接。每根下降管分配集箱引出11根11420的连接管分别与水冷壁入口前、后集箱连接。7.3水冷壁、折焰角和水平烟道包墙水冷壁、折焰角和水平烟道包墙均为管子加扁钢焊接成的膜式管屏。给水经省煤器加热后进入规格为21945mm、材料为SA-106C的水冷壁下集箱（其标高为6.5m），经水冷壁下集箱再进入水冷壁冷灰斗。冷灰斗的角度为55，下部出渣口的宽度为1429mm。灰斗部分的水冷壁由前、后水冷壁下集箱引出的328根直

27、径38mm、壁厚为7.3mm 、材料为15CrMoG 、节距为53（52.79）mm的光管组成的管带围绕成。经过灰斗拐点（标高为14.9177m）后，管带以17.893的螺旋倾角继续盘旋上升，由328根直径38mm、壁厚为6.5MWTmm 、材料为15CrMoG 、节距为53（52.79）mm的内螺纹管组成的管带围绕成。在炉膛的四角，螺旋管屏以250mm的弯曲半径进行弯制。螺旋管屏上升过程中，将绕过前墙三层后墙二层的煤粉燃烧器和各二层的燃烬风喷口，燃烬风喷口布置在煤粉燃烧器上方，每层燃烧器为4只，每层燃烬风喷口为4只。螺旋管圈水冷壁在标高39.0m处通过规格为21960、材料为15CrMoG的

28、中间集箱转换成垂直管屏。相邻的中间集箱均用1根8315的压力平衡管连接。垂直管屏由988根31.86.2mm、材料为12Cr1MoVG、节距为57.5mm的管子组成。前、后墙垂直管屏各由265根管子组成，两侧墙管屏各由229根管子组成。前墙和两侧墙垂直管屏上升并与位于顶棚上方的出口集箱相连接，后墙垂直管屏上升与标高45.536m的27360后水吊挂管入口集箱相接，此集箱引出65根63.514的吊挂管至标高60.050m的吊挂管出口集箱。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56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77个壁温测点。前、侧垂直管屏出口集箱和吊挂管

29、出口集箱分别引出8根、10根和6根共24根16835的引出管与上炉膛两侧的各1根559的下降管相连。下降管向下再向后在折焰角后标高46.081m处汇合成折焰角入口汇集集箱。从折焰角入口汇集集箱引出24根11420和4根16830的连接管分别与27360折焰角入口集箱和21945水平烟道侧包墙入口集箱相接。折焰角由265根44.58.5、节距为57.5mm的管子组成，其穿过后水吊挂管形成水平烟道底包墙，然后形成纵向4排节距为100mm、横向65排节距为230mm的水平烟道管束与出口集箱相连。水平烟道侧墙由80根44.57.0、节距为115mm的中间混合集箱结构简图管子组成，其21945的出口集箱与21945的水平烟道管束出口集箱共引出12根16830的连接管与2只启动分离器相连接。7.4启动系统启动系统为内置式不带再循环泵的大气扩容式系统。锅炉负荷小于30%B-MCR直流负荷时，分离器起汽水分离作用，分离出的蒸汽进入过热器系统，水则通过连接管进入贮水箱，经溢流管路排入疏水扩容器中。锅炉负荷在30%BMCR以上时，分离器呈干态运行，只作为一个蒸汽的流通元件。启动系统按全压设计。启动系统由如下设备和管路组成：1）启动分离器及进出口连接管；2）贮水箱；3）溢流管及溢流阀；4）疏水扩容器、疏水箱及疏水泵（非哈锅供货范围）；5）溢流管暖管管路；6）压力平衡管路；7）过热器二级减温水