1000MW机组锅炉设计说明书Word下载.docx
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362
再热器出口蒸汽温度
603
省煤器进口给水温度
298
296
293
2．设计条件
2.1煤种
电厂燃煤设计煤种为神府东胜煤，校核煤种为晋北烟煤，煤质分析数据及灰份组成如下表：
名称及符号
设计煤种
（神府东胜煤）
校核煤种
（晋北煤）
工
业
分
析
收到基全水分
Mar
%
14
9.61
空气干燥基水分
Mad
8.49
收到基灰分
Aar
11
19.77
收到基挥发份
Var
27.33
22.82
收到基固定碳
FCar
47.67
47.8
收到基低位发热量
Qnet,ar
KJ/kg
22760
22440
哈氏可磨系数
HGI
56
54.81
元
素
收到基碳
Car
60.33
58.6
收到基氢
Har
3.62
3.36
收到基氧
Oar
9.95
7.28
收到基氮
Nar
0.69
0.79
收到基全硫
St,ar
0.41
0.63
灰
熔
融
性
变形温度
DT
1130
1110
软化温度
ST
1160
1190
流动温度
FT
1210
1270
二氧化硅
SiO2
36.71
50.41
三氧化二铝
Al2O3
13.99
15.73
三氧化二铁
Fe2O3
13.85
23.46
氧化钙
CaO
22.92
3.93
氧化镁
MgO
1.28
1.27
五氧化二磷
P2O5
--
三氧化硫
SO3
9.3
2.05
氧化钠
Na2O
1.23
氧化钾
K2O
0.72
1.1
2.2点火助燃用油
油种#0轻柴油
粘度（20℃时）1.2~1.67°
E
凝固点不高于0℃
闭口闪点不低于65℃
机械杂质无
含硫量不大于1.0%
水份痕迹
灰份不大于0.025%
比重817kg/m3
低位发热值Qnet.ar41800KJ/kg
2.3自然条件
玉环地区气象有关数据如下：
累年平均气压1004.9hPa
年最高气压1028.4hPa
年最低气压954.1hPa
累年平均气温17.0℃
极端最高气温34.7℃
极端最低气温-5.4℃
累年平均相对湿度80%
累年最小相对湿度8%
最大的月平均相对湿度91%（此时月平均最高气温25.5℃）
累年平均水汽压17.7hPa
累年平均降水量1368.9mm
累年最大24小时降水量284.6mm
累年最大1小时降水量147.0mm
累年最长连续降水日数18d
累年最大过程降水量225.3mm
累年平均蒸发量1379.0mm
累年平均雷暴日数37.5d
累年平均雾日数49d
累年最大积雪深度14cm
累年平均风速5.2m/s
累年十分钟平均最大风速40.6m/s（1994年8月21日）
累年瞬时最大风速50.4m/s（1994年8月21日）
50年一遇10M高压基本风压0.8kN/m3（初步）
全年主导风向N（16%）
夏季主导风向SW
冬季主导风向N
2.4锅炉运行条件
锅炉运行方式：
带基本负荷并参与调峰（锅炉的效率—负荷曲线见附图）。
制粉系统：
采用中速磨煤机直吹式制粉系统，每炉配6台磨煤机，煤粉细度按200目筛通过率为80%。
给水调节：
机组配置2×
50%B-MCR调速汽动给水泵和一台启动用30%BMCR容量的电动调速给水泵。
汽轮机旁路系统：
暂定30%容量二级串联旁路。
空气预热器进风：
二次风进口侧加装暖风器。
3．锅炉特点
3.1技术特点
本工程的锅炉是采用三菱重工技术设计的垂直水冷壁超超临界直流锅炉。
从七十年代开始，全世界电力行业因调峰和周期性负荷运行方式的需要，要求火电机组从传统的定压带基本负荷运行方式改为变压调峰运行，因此三菱重工于七十年代末开发了适合变压运行的螺旋管圈水冷壁的超临界锅炉，首台螺旋管圈水冷壁超临界锅炉于1981年投运，MHI共生产了10台这种型式的大型超临界锅炉。
由于螺旋管圈水冷壁结构较复杂，阻力较大，运行过程中的热应力也较大，MHI于80年中期开发了采用内螺纹管的垂直管圈水冷壁的变压运行超临界锅炉，首台机组于1989年投入商业运行，迄今已有11台采用垂直管圈水冷壁的超临界锅炉和超超临界锅炉投入运行。
十多年的运行经验表明，垂直管圈水冷壁也适合于变压运行，且具有阻力小、结构简单、安装工作量较小、水冷壁在各种工况下的热应力较小等一系列优点，其技术特点如下：
1）良好的变压、调峰和再启动性能：
锅炉炉膛采用内螺纹管垂直水冷壁并采用较高的质量流速，能保证在变压运行的四个阶段即超临界直流、近临界直流、亚临界直流和启动阶段中控制金属壁温、控制高干度蒸干（DRO）、防止低干度高热负荷区的膜态沸腾（DNB）以及水动力的稳定性等，由于装设水冷壁中间混合集箱和采用节流度较大的装于集箱外面的较粗水冷壁入口管段的节流孔圈，对控制水冷壁的温度偏差和流量偏差均非常有利。
而启动系统采用再循环泵，对于加速启动速度，保证启动阶段运行的可靠性、经济性均是有利的。
2）燃烧稳定、热负荷分配均匀、防结渣性能良好的反向双切园燃烧方式：
这种燃烧方式能保证沿炉膛水平方向均匀的热负荷分配。
由于采用双切园使燃烧器数目倍增，降低了单只燃烧器的热功率，这些都对燃用结渣性强的神府东胜煤有利。
同时，由于采用双切园方式，使单个燃烧器煤粉射流的射程变短，对于保证燃烧稳定性有利，解决了大型锅炉采用单切园正方形炉膛时燃烧器射程过长和炉膛水平截面气流充满度较差的难题。
3）经济、高效的低NOX型PM主燃烧器和MACT型分级燃烧方式：
MHI低NOX的PM型燃烧器已在97台大型煤粉锅炉中采用，而MACT型分级燃烧方式也已在数十台锅炉上采用，长期运行经验证明这种燃烧器的分级送风方式对降低炉内NOX生成量有明显的效果。
4）采用适合高蒸汽参数的超超临界锅炉的高热强钢：
由于锅炉的主汽和再热汽温度均在600℃以上，对高温级过热器和再热器，采用了在7台超临界和超超临界锅炉上已有7年以上运行经验的25Cr20NiNb钢（HR3C）和改良型细晶粒18Cr级奥氏体钢（Codecase2328），详见附表。
这二种钢材对防止因管壁温度过高而引起的烟侧高温腐蚀和内壁蒸汽氧化效果明显。
3.2结构特点
1）采用改进型的内螺纹管垂直水冷壁，即在上下炉膛之间加装水冷壁中间混合集箱，以减少水冷壁沿各墙宽的工质温度和管子壁温的偏差，取消早期的在大直径水冷壁下集箱内装设小直径节流孔圈的设计，改为在小直径的下联箱外面较粗的水冷壁入口管段上装焊直径较大的节流孔圈以加大节流度，提高调节流量能力，然后通过三叉管过渡的方式与小直径的水冷壁管（φ28.6）相接，用控制各回路的工质流量的方法来控制各回路管子的吸热和温度偏差。
三菱重工超临界与超超临界锅炉采用新型高热强钢业绩
电站
名称
机组号
额定
出力
过热蒸汽
压力kg/cm2g
过热
汽温℃
再热
蒸发量
燃
料
投运
日期
codecase
2328
SA213
TP310HCbN
原町
1
1000
250
566
593
2970
煤
1997-7
采用
三隅
600
2900
1998-7
舞鹤
900
595
2570
2003-3
敦贺
2
700
246
2120
2000-10
神户
538
2340
2002-3
岭北
2002-7
广野
5
24.5Mpa（a）
1770
2）在保证水冷壁出口工质必需的过热度的前提下，采用较低的水冷壁出口温度（421℃），并把汽水分离器布置于顶棚、包墙系统的出口，这种设计和布置可以使整个水冷壁系统包括顶棚包墙管系统和分离器系统采用低合金钢SA213-T12（P12），所有膜式壁不需作焊后整屏热处理，也使工地安装焊接简化，对保证产品和安装质量有利。
3）由于过热器和再热器大量采用优质高热强钢，管壁相对较薄，因此各级过热器可以采用较大直径的蛇形管（φ51~60）保证较低的过热器阻力，而在很多其它公司（特别是欧洲公司）的设计中，超临界和超超临界锅炉过热器均采用小直径管（φ38~44.5）以控制壁厚，这样导致较高的过热器阻力。
4）汽温调节手段的多样化，除过热器采用三级六点的喷水外，直流运行时主要靠改变煤/水比来调节过热汽温，再热汽温主要调节手段为烟气分配挡板，而以燃烧器摆动作为辅助调节手段，再热器还在再热汽的入口管道上加装事故喷水减温装置。
过热器采用三级喷水能更好消除工质通过前级部件所造成的携带偏差，也增加了调温能力。
5）为降低过热器阻力，过热器在顶棚和尾部烟道包墙系统采用二种旁路系统，第一个旁路系统是顶棚管路系统，只有前水冷壁出口的工质流经顶棚管；
第二个旁路为包墙管系统的旁路，即由顶棚出口集箱出来的蒸汽大部分送往包墙管系统，另有小部分蒸汽不经过包墙系统而直接用连接管送往后包墙出口集箱。
水冷壁系统流程图
6）过热器正常喷水水源来自省煤器出口的水，这样可减少喷水减温器在喷水点的温度差和热应力；
但在非正常情况下，如果屏式过热器和末级过热器汽温和壁温过高，则可利用由给水管引出较低温度的水喷入，达到较好的减温效果。
再热器喷水水源来自给水泵中间抽头。
4．锅炉整体布置
本锅炉采用单炉膛、П型布置、悬吊结构。
燃烧器布置为反向双切园燃烧方式。
锅炉的汽水流程以内置式汽水分离器为分界点，从水冷壁入口集箱到汽水分离器为水冷壁系统，从分离器出口到过热器出口集箱为过热器系统，另有省煤器系统、再热器系统和启动系统。
过热器采用四级布置，即低温过热器（一级）→分隔屏过热器（二级）→屏式过热器（三级）→末级过热器（四级）；
再热器为二级，即低温再热器（一级）→末级再热器（二级）。
其中低温再热器和低温过热器分别布置于尾部烟道的前、后竖井中，均为逆流布置。
在上炉膛、折焰角和水平烟道内分别布置了分隔屏过热器、屏式过热器、末级过热器和末级再热器，由于烟温较高均采用顺流布置，所有过热器、再热器和省煤器部件均采用顺列布置，以便于检修和密封，防止结渣和积灰。
水冷壁为膜式水冷壁，由于全部为垂直管屏，因此可以不必采用结构复杂的张力板来解决下部炉膛水冷壁的重量传递问题。
为了使回路复杂的后水冷壁工作可靠，将后水冷壁出口集箱（折焰角斜坡管的出口集箱）出口工质分别送往后水冷壁吊挂管和水平烟道二侧包墙二个平行回路，然后再用连接管送往顶棚出口集箱，与前水冷壁和二侧水冷壁出口的工质汇合后再送往顶棚包墙系统，这样的布置方式在避免后水冷壁回路在低负荷时发生水动力的不稳定性和减少温度偏差方面较为合理和有利。
烟气流程如下：
依次流经上炉膛的分隔屏过热器、屏式过热器、末级过热器、末级再热器和尾部转向室，再进入用分隔墙分成的前、后二个尾部烟道竖井，在前竖井中烟气流经低温再热器和前级省煤器，另一部分烟气则流经低温过热器和后级省煤器，在前、后二个分竖井出口布置了烟气分配挡板以调节流经前、后分竖井的烟气量，从而达到调节再热器汽温的目的。
烟气流经分配挡板后通过连接烟道和回转式空气预热器排往电气除尘器和引风机。
流经省煤器出口烟气分配挡板的烟气由连接烟道送往回转式空气预热器。
锅炉启动系统为带再循环泵系统，二只立式内置式汽水分离器布置于锅炉的后部上方，由后竖井后包墙管上集箱引出的锅炉顶棚包墙系统的全部工质均通过4根连接管送入二只汽水分离器。
在启动阶段，分离出的水通过水连通管与一只立式分离器贮水箱相连，而分离出来的蒸汽则送往水平低温过热器的下集箱。
分离器贮水箱中的水经疏水管排入再循环泵的入口管道，作为再循环工质与给水混合后流经省煤器—水冷壁系统，进行工质回收。
除启动前的水冲洗阶段水质不合格时排往扩容器系统外，在锅炉启动期间的汽水膨胀阶段、在渡过汽水膨胀阶段的最低压力运行时期以及锅炉在最低直流负荷运行期间由贮水箱底部引出的疏水均通过三只贮水箱水位调节阀送入冷凝器回收或通过炉水循环泵送入给水管道进入水冷壁进行再循环。
借助于再循环泵和给水泵，在锅炉启动期间水冷壁系统内始终保持相当于锅炉最低直流负荷流量（25%BMCR），启动初期给水泵保持5%BMCR给水流量，随锅炉出力达到5%BMCR，三只贮水箱水位调节阀全部关闭，锅炉的蒸发量随着给水量的增加而增加，而通过循环泵的再循环流量则利用泵出口管道上的再循环调节阀逐步关小来调节，当锅炉达到最小直流负荷（25%BMCR），再循环调节阀全部关闭，此时，锅炉的给水量等于锅炉的蒸发量，启动系统解列，锅炉从二相介质的再循环模式运行（即湿态运行）转为单相介质的直流运行（即干态运行）。
过热器采用煤/水比作为主要汽温调节手段，并配合三级喷水减温作为主汽温度的细调节，喷水减温每级左右二点布置以消除各级过热器的左右吸热和汽温偏差。
再热器调温以烟气挡板调温为主，燃烧器摆动调温为辅，同时在再热器入口管道上布置有事故喷水装置。
制粉系统采用中速磨正压直吹式系统，每炉配6台磨煤机，B-MCR工况下5台运行，1台备用。
每台磨供一层共2×
4=8只燃烧器，燃烧器为低NOX的PM型并配有MACT型分级送风系统，以进一步降低NOX生成量。
锅炉除渣用刮板式捞渣机，装于冷灰斗下面。
4.1炉膛及水冷壁
炉膛水冷壁采用焊接膜式壁、内螺纹管垂直上升式，炉膛断面尺寸为32084mm×
15670mm，水冷壁管共有2144根，均为φ28.6mm×
5.8mm（最小壁厚）四头螺纹管，管材均为SA213-T12，节距为44.5mm，管子间加焊的扁钢宽为15.9mm，厚度6mm，材质SA387-12-1，在上下炉膛之间装设了一圈中间混合集箱以消除下炉膛工质吸热与温度的偏差。
由前水冷壁上集箱出口的工质经顶棚管流入顶棚出口集箱，前部顶棚管φ38×
6.2，节距为66.75mm,共480根，管子材质SA213T12，后部顶棚管的管子为φ54×
8.5，节距为133.5mm，共240根，所有顶棚管均为膜式壁。
为降低阻力，二侧水冷壁上集箱出口的工质由连接管直接送往顶棚出口集箱，起到了顶棚管旁路的效果，对于回路结构复杂的后水冷壁上部则作单独处理，后水冷壁上部管经折焰角斜坡至后水出口集箱，然后进入汇集管再用连接管将后水冷壁工质送往水平烟道二侧包墙和后水冷壁吊挂管。
水平烟道二侧包墙管共136根，为φ38.1×
7.4mm，节距为89mm，采用SA213T12的光管，后水冷壁吊挂管共119根，管子为φ48.6×
11.2，节距为267mm，材料SA213-T12，这二个平行回路出口的工质也均用连接管送往顶棚管出口集箱。
这样所有从炉膛水冷壁出口来的全部工质均集中到顶棚出口集箱，然后由此集箱一部分用连接管送往后竖井包墙管进口集箱再分别流经后竖井的前、后二侧包墙及分隔墙，这些包墙管出口的工质全部集中到后包墙出口集箱，然后用四根大直径连接管送到布置于锅炉上方的汽水分离器，这里应说明的是顶棚管出口集箱的工质并不是全部送往包墙系统，有一部分通过旁通管直接进入包墙出口集箱，这样可以减少包墙系统的阻力，包墙系统的管子数据如下：
前包墙管采用φ38.1×
7.4mm，节距为133.5mm，共240根，材质SA213T12；
后包墙管采用φ42.7×
8.2mm，节距为133.5mm,共239根，材质为SA213-T12；
二侧包墙采用φ38.1×
9.4mm，节距为111.25mm,共200根，材质为SA213-T12；
分隔墙为φ38.1×
9.4mm，节距为100.13mm,共319根。
所有包墙管均采用膜式壁结构，管间扁钢厚为6mm，材质均为SA387-12-1，所有包墙管均采用上升流动，因此对防止低负荷和启动时水动力不稳定性有利。
水冷壁下集箱不再采用MHI公司前几台垂直水冷壁所采用的类似于控制循环锅炉那样的大直径集箱（φ800~900）而改用φ216mm的小直径集箱，并将节流孔圈移到水冷壁集箱外面的水冷壁管入口段，入口短管采用φ42.7×
6的较粗管子，在其嵌焊入节流孔圈，再通过二次三叉管过渡的方法，与φ28.6的水冷壁管相接，这样节流孔圈的孔径允许采用较大的节流范围，可以保证孔圈有足够的节流能力，按照水平方向水冷壁的热负荷分配和结构特点，调节各回路水冷壁管中的流量，以保证水冷壁出口工质温度的均匀性，并防止个别受热强烈和结构复杂的回路与管段产生DNB和出现壁温不可控制的干涸（DRO）现象。
4.2启动系统
启动分离器系统为内置式，锅炉负荷小于25%BMCR的最低直流负荷时，启动系统为湿态运行，分离器起汽水分离作用，分离出来的过热汽进入过热器，水则通过水连通管进入分离器贮水箱，通过再循环系统再循环，当机组渡膨胀时，贮水箱中的水由三只水位控制阀（WDC阀，也即分离器疏水调节阀）排入锅炉扩容系统或汽机冷凝器系统（根据炉水水质情况决定），锅炉负荷达到25%BMCR后，锅炉运行方式由再循环模式转入直流运行模式，启动系统也由湿态转为干态，即分离器内已全部为蒸汽，它只起到一个中间集箱的作用。
启动分离器为立式，共2只，布置于锅炉后部上方，分离器外径为φ1100，壁厚为128mm，高度为3.71m，材料为SA182-F12-2（锻件），由后包墙管出口集箱引出的4根φ457×
72材质为SA335P12的连接管切向引入二只汽水分离器，在分离器的底部布置有一根轴向引出的水连通管通往分离器贮水箱，此连通管为φ508×
78mm，材质为SA335P12，因此共有2根水连通管通往分离器贮水箱，汽水分离系统的水容积要满足水位调节阀执行机构动作时间的要求。
贮水箱底部引出的一根出水管采用φ559×
73的管子，材质为SA-106C。
在这疏水管上引出一路去冷凝器的三只水位调节阀的三个支管，供启动阶段特别是启动初期的汽水膨胀阶段时稳定分离器水位并回收工质用。
贮水箱疏水总管直接与循环泵入口相接，通过此循环泵为启动阶段提供再循环水量，泵出口管为φ406×
62的SA-106C管子，其上装有再循环调节阀（BR阀）和逆止阀，在循环泵上的入口管道上则装有电动闸阀，汽水分离器贮水箱为立式布置，尺寸φ1174×
140mm，总高度为13.8m，材质同汽水分离器。
为了在启动时加热循环泵和泵的进出口的管道，特别是在热态启动时缩短启动时间，由省煤器出口管道上引出一加热管以加热循环泵和泵的出口管道和去冷凝器的疏水管道。
由于管道上装设的截止阀是常开式，因此当锅炉转入直流运行，启动系统已解列的情况下仍能有一定量的热水流经启动系统的上述管道，使启动系统处于热备用状态。
为了保持循环泵入口有一定的过冷度，防止产生“汽蚀”，即保证足够的净正吸水压头（NPSH）值，自给水管道上引出一管道与泵入口管道相接以达到降温的作用。
4.3过热器系统
过热器系统采用四级布置，以降低每级过热器的焓增，沿蒸汽流程依次为水平与立式低温过热器、分隔屏过热器、屏式过热器和末级过热器。
由两只汽水分离器顶部引出的二根蒸汽连接管（φ469.9×
68mm，SA335P12）将蒸汽送往位于后竖井中的水平低温过热器入口集箱，流经水平低过的下、中、上管组，水平低过蛇形管共有240片，每片由5根管子组成，管子为φ50.8，节距为133.5mm，壁厚为8.1~8.4mm，材质为SA213T12，由水平低过的出口段与立式低过相接，管径亦为φ50.8，节距为267mm，以降低烟速，材质也是SA213T12，由立式低过出口集箱引出的2根φ508×
78的连接管上装有二只第一级喷水减温器，通过喷水减温后进入分隔屏入口集箱。
分隔屏共有12大片屏，每个大屏又由4个小屏组成，每大屏各有60根φ54的管子，按照壁温，分别采用SA213-T22（壁厚为9.9~13mm）和SA213-TP347H（壁厚为7.2~9.3mm）材料，由分隔屏出口集箱引出的2根φ508×
108（SA335P22）连接管上装有二只第二级喷水减温器，其出口管道为φ609.6×
118，蒸汽进入屏式过热器入口集箱（φ355.6×
71，SA335P22）。
屏过蛇形管共有56屏，每屏由13根管组成，横向节距为534mm，管子材质为SA213T22，Codecase2328（18Cr钢）以及SA213TP301HCbN（HR3C），管径为φ50.8/φ63.5，屏过出口集箱为φ444.5×
76（SA355P91），由屏过出口集箱引出2根φ558×
83连接管，管上装有二只第三级喷水减温器，喷水后的蒸汽进入末级过热器入口集箱（φ431.8；
SA335P91），末过蛇形管共有92屏，每屏由16根管弯成，管径为φ57.1/48.6，材质为Codecase2328和SA213TP310HCbN，横向节距为333.8mm，末过出口集箱为φ558.8，材质为SA335P91。
由末过出口集箱引出二根主汽导管送往汽机高压缸，主汽导管为φ610×
129mm，材质为SA335P91。
主汽导管装有1只弹簧式安全阀，4只PCV阀，在二只汽水分离器蒸汽引出管的连通管中装有7只过热器入口弹簧安全阀。
过热器系统共装有三级喷水减温，每级左右二点，能充分消除过热汽温的左右偏差。
4.4再热器
再热器分成低温再热器和末级再热器二级。
低温再热器布置于尾部竖井中，由汽机高压缸来的排汽用二根φ762×
25（A672B70CL32）的
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