1、热电联产设计书讲解电厂锅炉原理课程设计说明书重庆科技学院热能与动力工程09 2012年12月锅炉设计说明书 前言本说明书仅对锅炉的总体布置、性能、系统及主要结构等进行简要介绍。锅炉的安装和使用详见953-1-8602锅炉使用说明书和953-1-8608锅炉安装说明书。本工程锅炉设计着重考虑: 1) 采用成熟、先进的超临界技术，确保锅炉具有较高的可用率；2) 选用合适的炉膛尺寸及热负荷指标，以保证炉膛不发生结渣；3) 采用先进的燃烧方式和燃烧设备，在保证炉膛不结渣的前提下，燃烧效率高、煤种适应性强、烟气温度及速度偏差小、NOx排放低；4) 采用成熟可靠的受热面布置方式，使得汽温偏差尽可能小，管材
2、选用留有足够的裕度，有效保证受热面安全可靠；5) 具备较好的低负荷稳燃性能以及较好的启、停及调峰性能；6) 尽量采用成熟结构，增加部组件适用化程度。1.锅炉设计条件及性能数据 本锅炉为400t/h再热煤粉锅炉，单炉膛、一次中间再热、四角切圆燃烧方式、平衡通风、型露天布置、固态排渣、全钢架悬吊结构，制粉系统为中间贮仓式，闭式热风送粉，筒式钢球磨煤机。锅炉燃用淮北洗中煤。炉后尾部布置空气预热器。1.1 额定工况及BCMR工况的主要参数名 称单 位最大连续蒸发量（BMCR）额定工况蒸发量（BRL）过热蒸汽流量t/h400400过热蒸汽出口压力Mpa.g13.713.7过热蒸汽出口温度542542再热
3、蒸汽流量t/h350350再热蒸汽进口压力MPa.g2.52.5再热蒸汽进口温度330330再热蒸汽出口压力MPa.g2.32.3再热蒸汽出口温度542542给水温度2352351.2 燃料1.2.1 煤质资料 设计煤种为淮北洗中煤。煤质分析序 号项 目符 号单 位设计煤种工业分析1低位发热量LHVkJ/kg182892干燥无灰基挥发分Vdaf%24.83全水分Mt%7.864空气干燥基水分Mad%2.105灰份Aar%34.74元素分析6碳Car%47.97氢Har%3.048氮Nar%0. 869氧Oar%5.1510硫Sar%0.4511可磨性系数HGI6212灰变形温度DT150013
4、灰软化温度ST150014灰流动温度FT15001.3 锅炉汽水品质为确保合格的蒸汽品质，对锅炉给水及炉水严格要求按下列质量标准控制。1.3.1 锅炉给水质量标准项 目单 位保证值总硬度 mol/l0溶解氧（化水处理后）g/l30200铁g/l10铜g/l5二氧化硅g/l15油mg/l0PH值8.09.0电导率（25）s/cm0.2钠g/l51.3.2蒸汽品质项目单位保证值钠g/kg5二氧化硅g/ kg15电导率（25）s/cm0.2钠g/ kg5铁g/ kg10铜g/ kg51.4 现场自然条件 周围环境温度为20摄氏度。1.5锅炉运行条件 1）锅炉带基本负荷并参与调峰。锅炉在投入商业运行后
5、，年利用小时数不少于6500小时，年可用小时数不小于7800小时。锅炉强迫停用率不大于2%。2）锅炉变压运行，采用定滑定运行的方式。3）锅炉在燃用设计煤种和校核煤种时，能满足负荷在不大于锅炉的30%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。4）锅炉最低稳然负荷不大于30%BMCR。5）锅炉负荷变化率能达到下述要求：在50%100%B-MCR时，不低于5%B-MCR/分钟在30%50%B-MCR时，不低于3%B-MCR/分钟在30%B-MCR以下时，不低于2%B-MCR/分钟负荷阶跃：大于10%汽机额定功率/分钟6）锅炉的启动时间（从点火到机
6、组带满负荷），与汽轮机相匹配，一般可满足以下要求：冷态启动： 56小时温态启动： 23小时热态启动： 11.5小时极热态启动： 1小时7）锅炉点火方式为：高能电火花轻油煤粉。8） 在燃用设计煤种和BMCR工况下，锅炉NOx的排放浓度不超过400mg/Nm3(O2=6%)9) 过热器和再热器温度控制范围，过热汽温控制在35%100%B-MCR、再热汽温控制在50%100%B-MCR负荷范围时，能保持稳定在额定值，偏差不超过5。10）燃烧室的设计承压能力不小于5980Pa，当燃烧室突然灭火内爆，瞬时不变形承载能力不低于9980Pa，锅炉在设计负荷范围内运行时，都能保证锅炉有足够的安全性和可靠性。1
7、1）锅炉主要承压部件的使用寿命大于30年。2锅炉整体及系统2.1锅炉布置2.1锅炉总体简介 本锅炉为400t/h再热煤粉锅炉，单炉膛、一次中间再热、四角切圆燃烧方式、平衡通风、型露天布置、固态排渣、全钢架悬吊结构，制粉系统为中间贮仓式，闭式热风送粉，筒式钢球磨煤机。锅炉燃用淮北洗中煤。炉后尾部布置空气预热器。 炉膛由膜式水冷壁组成。炉膛冷灰斗角度为55，从炉膛冷灰斗进口（标高5700mm）到标高47292mm处炉膛周围四周采用螺旋管圈，管子规格为42，节距为63mm，倾角为13.95。在此上方为垂直管圈，管子规格为42 mm，节距为60mm，螺旋管与垂直管的过渡采用中间混合集箱。水平烟道深度为
8、6108mm，由后烟井延伸部分组成，其中布置有末级过热器。后烟井深度为14112mm，布置有低温再热器和省煤器。炉膛上部布置有6片分隔屏过热器和20片后屏过热器。分隔屏过热器和后屏过热器沿深度方向采用蒸汽冷却定位管固定，蒸汽冷却管（共6根，63.5/50.8）从分隔屏过热器进口集箱引出，进入分隔屏过热器出口集箱。后屏过热器、高温再热器和高温过热器沿炉膛宽度方向采用流体冷却定位管固定，流体冷却定位管（共4根，50.8）从后烟井延伸侧墙进口集箱引出，进入后屏过热器出口集箱。 锅炉燃烧系统按配中速磨冷一次风直吹式制冷系统设计。24只直流式燃烧器分布6层，布置于炉膛下部四角，煤粉和空气从四角送入，在炉
9、膛中呈切圆方式燃烧。最上排燃烧器喷口中心标高为33050mm，距分隔屏底部距离为20500mm。最下排燃烧器喷口中心标高为23590mm，至冷灰斗转角距离为5544mm。在主燃烧器和炉膛出口之间标高41865mm处布置有1组SOFA燃烧器喷嘴（距上排燃烧器喷口中心8815mm）。过热器汽温通过煤水比调节和两级喷水来控制，第一级喷水布置在分隔屏过热器出口管道上，过热器喷水取自省煤器进口管道。再热器汽温采用燃烧器摆动调节，再热器进口连接管道上设置事故喷水，事故喷水取自给水泵中间抽头。锅炉整体的外型-选n形布置选择n形布置的理由如下：1）锅炉排烟口在下方，送、引风机及除尘器等设备均可布置在地面，锅炉
10、结构和厂房较低，烟囱也可以建筑在地面上。2）在对流竖井中，烟气下行流动，便于清灰。具有自身除灰的能力。3）各受热面易于布置成逆流方式，以加强对流换热。4）机炉之间连接管道不长。2.2汽水系统2.2.1省煤器和水冷壁系统给水由锅炉右侧单路经过止回阀和电动闸阀后进入省煤器进口集箱，流经省煤器管组，中间集箱和悬吊管，然后汇合在省煤器的出口集箱，再由2根355.646.05mm的连接管道汇合为1根50865.1mm的连接管道，再由2根355.646.05mm的连接管道分别引入冷水壁左右侧墙下集箱，水冷壁下集箱为四周相连通的环形集箱，外径为355.6mm，水经由前后墙下集箱螺旋进入炉膛四周水冷壁，螺旋段
11、水冷壁由330根41.3mm的管子组成，节距为54mm。螺旋段水冷壁过渡连接管引至水冷壁中间集箱，经中间集箱混合后再由连接管引出，经过渡段形成垂直段水冷壁，垂直段水冷壁由1320根34.93mm的管子组成，节距为56mm。在锅炉启动阶段和低于最低直流运行工况（30%BMCR）时，水在水冷壁内吸热形成汽水混合物，汇集至水冷壁上集箱，通过水冷壁引出管进入汽水分离器，在汽水分离器内进行汽水分离，分离后的蒸汽引至过热器，水则通过调节进入大气式扩容器至冷凝器等地方，进行工质的回收。在高于最低直流运行工况（30%BMCR）时，水在水冷壁内吸热形成过热蒸汽汽水混合物，汇集至水冷壁上集箱，通过水冷壁引出管进入
12、汽水分离器后，直接由连接管道引至过热器，此时的汽水分离器仅作水冷壁和过热器之间的汽水通道。其流程见图2.2-1 省煤器和水冷壁系统图，各部件规格、材料如下表2.2-1所示。表2.2-1省煤器和水冷壁各部件选用规格、材质序号名称数量规格 mm材料牌号E-4省煤器进口集箱1660.4101.6SA-106CE-6省煤器668425SA210CE-7省煤器668425SA210CE-8省煤器中间集箱3323.965.1SA-106CE-9省煤器悬吊管2206012SA210CE-10省煤器悬吊管2206012SA210CE-11省煤器出口集箱140660.1SA-106CE-12省煤器出口连接管道2
13、355.646.05SA-106CE-13省煤器出口连接管道150865.1SA-106CE-14省煤器出口连接管道2355.646.05SA-106CF-1水冷壁前墙下集箱150853.98SA-106CF-2水冷壁前墙进口管子84355.66.9SA-213T12F-3水冷壁前墙灰斗螺旋管84425SA-213T12F-3A水冷壁前墙螺旋管84425SA-213T12F-4、6水冷壁前墙多通84SA-182F12F-5A前墙连接管（进中间集箱）84425SA-213T12F-5水冷壁前墙中间集箱1323.953.98SA-335P12F-5B前墙连接管（出中间集箱）33634.936.04
14、SA-213T12F-7水冷壁前墙垂直管下部33634.936.04SA-213T12F-7A水冷壁前墙垂直管上部33634.936.04SA-213T12F-8水冷壁前墙上集箱1273.146.03SA-335T12F-9水冷壁前墙引出管2273.146.03SA-335P12F-10水冷壁后墙下集箱1355.653.98SA-106CF-11水冷壁后墙进口管子84425SA-213T12F-12水冷壁后墙灰斗螺旋管84425SA-213T12F-12A水冷壁后墙螺旋管84425SA-213T12F-13、15水冷壁后墙多通84SA-182F12F-14A后墙连接管（进中间集箱）84425S
15、A-213T12F-14水冷壁后墙中间集箱1323.953.98SA-335P12F-14B后墙连接管（出中间集箱）33634.936.04SA-213T12F-17水冷壁后墙折焰角33634.936.21SA-213T12F-18水冷壁后墙垂直管下部28034.936.04SA-213T12F-18A水冷壁后墙垂直管上部5657.156.04SA-213T12F-19水冷壁后墙上集箱1273.146.03SA-335P12F-20水冷壁后墙引出管2273.139.68SA-335P12F-21水冷壁侧墙下集箱2355.646.05SA-106CF-22水冷壁侧墙进口管子162425SA-21
16、3T12F-23水冷壁侧墙灰斗螺旋管162425SA-213T12F-23A水冷壁侧墙螺旋管162425SA-213T12F-24、26水冷壁侧墙多通162SA-182F12F-25A侧墙连接管（进中间集箱）162425SA-213T12F-25水冷壁侧后墙中间集箱2323.953.98SA-335P12F-25B侧墙连接管（出中间集箱）64834.936.04SA-213T12F-27水冷壁侧墙垂直管下部64834.937.96SA-213T12F-27A水冷壁侧墙垂直管上部64834.937.96SA-213T12F-28水冷壁侧墙上集箱2273.146.03SA-335P12F-29水冷
17、壁侧墙引出管4273.139.68SA-335P12E-4 省煤器进口集箱E-6 省煤器E-7 省煤器 E-8 省煤器中间集箱E-9 省煤器悬吊管 E-10 省煤器悬吊管E-11省煤器出口集箱E-12 省煤器出口连接管道 E-13 省煤器出口连接管道E-14 省煤器出口连接管道F-1 水冷壁前墙下集箱F-2 水冷壁前墙进口管子 F-3 水冷壁前墙灰斗螺旋管F-4 水冷壁前墙螺旋管 F-4.6 水冷壁前墙多通F-5 水冷壁前墙中间集箱F-5A,.B 水冷壁前墙过渡管子F-7 水冷壁前墙垂直管下部F-7A 水冷壁前墙垂直管上部F-8 水冷壁前墙上集箱F-9 水冷壁前墙引出管F-10 水冷壁后墙下集
18、箱F-12 水冷壁后墙灰斗螺旋管F-12A 水冷壁后墙螺旋管 F-13，15 水冷壁后墙多通F-14 水冷壁后墙中间集箱 F-14A，B 水冷壁后墙过渡管子F-17 水冷壁后墙遮焰角管F-18 水冷壁后墙垂帘管F-18A 水冷壁后墙悬吊管F-19 水冷壁后墙上集箱F-20 水冷壁后墙引出管 F-21 水冷壁侧墙下集箱F-22 水冷壁侧墙进口管子 F-23 水冷壁侧墙灰斗螺旋管F-23A 水冷壁侧墙螺旋管F-24，26 水冷壁侧墙多通 F-25 水冷壁侧墙中间集箱F-25A，B 水冷壁侧墙过渡管子 F-27 水冷壁侧墙垂直管下部F-27A 水冷壁侧墙垂直管上部F-28 水冷壁侧墙上集箱 F-29
19、 水冷壁侧墙引出管 图2.2-1 省煤器和水冷壁系统图2.2-2 过热器系统图2.2.2过热蒸汽系统从汽水分离器引出的微过热蒸汽进入炉顶进口集箱，经前炉顶管至炉顶出口集箱，为减少蒸汽阻力损失，在BMCR工况下约36.6%BMCR的蒸汽经旁路管直接进入炉顶出口集箱。从炉顶出口集箱引出的蒸汽经过后炉顶管、后烟井包复、后烟井延伸侧墙，再汇总至后烟井侧墙上的集箱，分四路引入分隔屏进口集箱，流经分隔屏后进入分隔屏出口集箱，从后屏过热器出口集箱分二路进入后屏过热器进口集箱，通过末级过热器到末过出口集箱，再由两根末过出口集箱引出至两根主蒸汽管道并送完汽轮机高压缸。其流程见图2.2-2。 各级过热器之间均采用
20、大直径管道及三通连接，这使介质能充分混合，并可简化布置蒸汽冷却定位管（共6根）由分隔屏过热器进口集箱引出，通过分隔屏过热器、后屏过热器，再引入分隔屏过热器出口集箱，将分隔屏过热器和后屏过热器定位夹持，防止屏倾斜。流体冷却定位管（共4根）由后烟井延伸侧墙下集箱引出经末级再热器和末级过热器再引入后烟井侧墙上集箱 过热器系统各部件规格、材料如下表2.2-2所示。表2.2-2过热器系统各部件选用规格、材质序号名称数量规格 mm材料牌号S-1包复连接部分4323.946.04SA-335P12S-2炉顶进口集箱1323.955.57SA-335P12S-2a旁路管道2323.946.04SA-335P1
21、2S-3前炉顶前段16863.59.0350.88.0SA-213T12S-4前炉顶后段16863.59.03SA-213T12S-5炉顶出口集箱1273.160.33SA-335P12S-6后炉顶管11363.59.03SA-213T12S-7包复后墙管11363.59.03SA-213T12S-8包复后墙出口集箱138168.28SA-335P12S-9包复侧墙出口集箱238168.28SA-335P12S-10包复侧墙管17063.59.03SA-213T12S-10a低再集箱支承管225490.3SA-213T12S-11后烟井侧墙上集箱2355.666.68SA-335P12S-12
22、后烟井前墙管屏11363.59.03SA-213T12S-13后烟井前墙鳍片管11363.59.03SA-213T12S-14后烟井前墙下集箱138168.28SA-335P12S-15延伸侧墙进口连接管道1406.458.74SA-335P12S-16延伸侧墙进口集箱1406.474.61SA-335P12S-17,18延伸侧墙管11050.88.0SA-213T12S-19分隔屏进口管道4355.650.8SA-335P12S-20分隔屏进口集箱2273.149.21SA-335P12S-21分隔屏过热器进口炉外段48041.36.35SA-213T12S-22分隔屏过热器炉内段48041
23、.36.3541.35.5941.35.59SA-213T12SA-213T91SA-213T23S-23分隔屏过热器出口炉外段48041.37.14SA-335T12S-24分隔屏出口集箱2406.477.79SA-213T12S-25一级减温进口管道2457.271.45SA-335P12S-26一级减温器2457.271.45SA-335P12S-27一级减温器出口管道2457.265.1SA-335P12S-28后屏进口集箱1355.665.1SA-335P12S-29a后屏过热器进口炉外段202141.36.37544.57.1447.67.14609.03SA-213T12S-29
24、后屏过热器炉内段202147.67.1447.67.1447.67.14547.06549.98547.06SA-213T23SA-213T91SA-213TP347HSA-213TP347HSA-213TP347HSA-213TP347HS-29b后屏过热器出口炉外段202147.67.9641.37.0644.457.96607.96SA-213T91S-30后屏出口集箱1406.460.325SA-335P91S-31二级减温器进口管道250860.3SA-335P91S-32二级减温器250860.3SA-335P91S-33二级减温器出口管道250858.75SA-335P91S-3
25、4末级过热器进口集箱1406.458.75SA-335P91S-35a末级过热器进口管接头821338.17.06SA-213T12S-35末级过热器炉内段821338.17.9638.17.9638.17.9638.17.9638.17.1438.19.0338.17.06SA-213T12SA-213T91SA-213T91SA-213T23SA-213T91SA-213T91SA-213TP347HS-35b末级过热器出口管接头821338.19.44SA-213T91S-36末级过热器出口集箱2609.6120SA-335P91S-37末级过热器出口管道242663SA-335P912
26、.2.3 再热蒸汽系统自汽机高压缸排出的蒸汽分成二路经事故喷水减温器后引入低温再热器进口集箱，经过定位再热器后进入定位再热器出口集箱，再通过2根连接管道引至末级再热器进口集箱，经过末级再热器出口集箱上引出至再热器2根蒸汽管道，送往汽机中压缸。其流程见图2.2-3。二级再热器间采用大直径管道端部连接。低再和末再之间通过连接管道进行左右交叉，以减少因炉膛左右侧烟温偏差而引起的再热蒸汽温度偏差。再热器系统各部件规格、材料如下表2.2-3所示。表2.2-3 再热器系统各部件选用规格、材质汇总序 号名 称数 量规格 mm材料牌号 低温再热器进口连接管道2711.218.0SA-106CR-1事故喷水减温器250820.64SA-106CR-2低温再热器进口连接管250820.64SA-106CR-3低温再热器进口集箱150820.64SA-106CR-4低温再热器水平段110963.54.21SA210CR-6低温再热器水平段110963.54.20SA-213T12R-7低温再热器垂直段110963.324.2SA-213T22SA-213T23R-8低温再热器出口集箱1711.238.1SA-
