哈尔滨300MW循环流化床锅炉机组说明书.doc
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HG-1025/17.5-L.HM37
锅炉机组说明书
编号:
06.1500.089-01
用户：
编制:
校对:
审核:
审定：
批准:
哈尔滨锅炉厂有限责任公司
2008年9月
目 录
1. 前言 2
2.锅炉主要设计参数及整体布置 4
2.1 锅炉主要设计参数 4
1）煤种 6
2.2锅炉主要计算数据 11
2.3锅炉基本尺寸 11
2.4锅炉水容积 11
2.5锅炉整体布置 12
2.6 锅炉设计的主要特点 16
2.7锅炉受压元件的规格材料汇总表 19
3.锅炉主要部件结构 22
3.1锅炉给水和水循环系统 22
3.2锅筒 23
3.3锅筒内部设备 24
3.4燃烧室及水冷壁 25
3.5水冷壁延伸墙 26
3.6下水管 27
3.7汽水引出管 27
3.8水冷布风板 27
3.9过热器系统及汽温调节 28
3.10再热器系统及汽温调节 30
3.11省煤器 31
3.12空气预热器 32
3.13旋风分离器和连接烟道 32
3.14返料装置 33
3.15外置换热器 33
3.16冷渣器 34
3.17刚性梁 35
3.18锅炉范围内管道 35
3.19吹灰系统 37
3.20膨胀中心 37
3.21床料填加系统 37
3.22风系统 38
3.23 锅炉构架 38
3.24启动燃烧器 45
3.25炉前油、蒸汽、空气管路系统 48
3.26炉墙 50
1.前言
300MWCFB锅炉是采用ALSTOM公司的引进技术设计和制造的。
锅炉为亚临界参数、一次中间再热、自然循环、单锅筒、平衡通风的循环流化床锅炉，燃用褐煤。
锅炉以最大连续负荷（即BMCR工况）为设计参数，锅炉的最大连续蒸发量为1025t/h；机组电负荷为300MW（即额定工况）时，锅炉的额定蒸发量为943.8t/h。
循环流化床（CFB）锅炉是八十年代发展起来的高效率、低污染和良好综合利用的燃煤技术，由于它在煤种适应性和变负荷能力以及污染物排放上具有的独特优势，使其得到迅速发展。
循环流化床锅炉采用流态化的燃烧方式，这是一种介于煤粉炉悬浮燃烧和链条炉固定燃烧之间的燃烧方式，即通常所讲的半悬浮燃烧方式。
所谓的流态化是指固体颗粒在空气的作用下处于流动状态，从而具有许多流体性质的状态。
在循环流化床锅炉炉内存在着大量的床料（物料），这些床料在锅炉一次风、二次风的作用下处于流化状态，并实现炉膛内的内循环和炉外的外循环，从而实现锅炉不断的往复循环燃烧。
因此循环流化床锅炉有以下几个主要优点：
l高脱硫效率
l低NOX排放
l高碳燃烬率
l长燃料停留时间
l强烈的颗粒返混
l均匀的床温
l燃料适应性广
l高操作灵活性
与其他锅炉相比，循环流化床锅炉增加了高温物料循环回路部分即分离器、回料阀和外置式换热器；另外还增加了底渣冷却装置—冷渣器。
分离器的作用在于实现气固两相分离，将烟气中夹带的绝大多数固体颗粒分离下来；回料阀的作用一是将分离器分离下来的固体颗粒返送回炉膛，实现锅炉燃料及石灰石的往复循环燃烧和反应；一是通过循环物料在回料阀进料管内形成一定的料位，实现料封，防止炉内的正压烟气反窜进入负压的分离器内造成烟气短路，破坏分离器内的正常气固两相流动及炉内正常的燃烧和传热。
外置式换热器的作用是通过调节进入其内的循环物料量来实现对炉膛温度和再热蒸汽温度的控制和调节。
冷渣器的作用是将炉内排出的高温底渣冷却到150℃以下，从而有利于底渣的输送和处理。
一般循环流化床锅炉处在830-900℃的工作温度下，在此温度下石灰石可充分发生焙烧反应，使碳酸钙分解为氧化钙，氧化钙与煤燃烧产生的二氧化硫进行盐化反应，生成硫酸钙，以固体形式排出达到脱硫的目的。
石灰石碚烧反应方程式：
CaCO3=CaO+CO2-热量Q
脱硫反应方程式：
CaO+SO2+1/2O2=CaSO4+热量Q
因此循环流化床锅炉可实现炉内高效廉价脱硫，一般脱硫率均在90%以上。
同时，由于较低的炉内燃烧温度，循环流化床锅炉中生成的NOX主要由燃料NOX构成即燃料中的N转化成的NOX；而热力NOX即空气中的N转化成的NOX生成量很小；同时循环流化床锅炉采用分级送风的方式即一次风从布风板下送入，二次风分二层从炉膛下部密相区送入，可以有效地抑制NOX的生成。
因此循环流化床锅炉中的污染物排放很低。
在锅炉运行时，炉内的床料主要由给煤中的灰、未反应的石灰石、石灰石脱硫反应产物等构成，这些床料在从布风板下送入的一次风、和从布风板上送入二次风的作用下处于流化状态，部分颗粒被烟气夹带在炉膛内向上运动，在炉膛的不同高度一部分固体颗粒将沿着炉膛边壁下落，形成物料的内循环；其余固体颗粒被烟气夹带进入分离器，进行气固两相分离，绝大多数颗粒被分离下来，一部分通过回料阀直接返送回炉膛，另一部分通过外置式换热器后返回炉膛，形成物料的外循环。
这样燃料及石灰石可在炉内进行多次的往复循环燃烧和反应，强烈的扰动和混合、高速的颗粒内循环和外循环、较高的气固滑移速度和较长的颗粒停留时间使颗粒的热传导和化学反应都处于极好的条件下。
所以循环流化床锅炉具有很高的碳燃烬率，同时石灰石耗量很低。
在循环流化床锅炉中，一般根据物料浓度的不同将炉膛分为密相区、过渡区和稀相区三部分，密相区中固体颗粒浓度较大，具有很大的热容量，因此在给煤进入密相区后，可以顺利实现着火，因此循环流化床锅炉可以燃用无烟煤、矸石等劣质燃料，还具有很大的锅炉负荷调节范围；与密相区相比，稀相区的物料浓度很小，稀相区是燃料的燃烧、燃尽段，同时完成炉内气固两相介质与蒸发受热面的换热，以保证锅炉的出力及炉内温度的控制。
哈锅通过与外商的合作与技术引进，大力发展循环流化床锅炉技术，迄今为止积累了丰富的循环流化床锅炉设计制造经验，掌握了成熟的循环流化床锅炉的设计制造技术。
2.锅炉主要设计参数及整体布置
2.1 锅炉主要设计参数
2.1.1锅炉容量及主要参数
a）BMCR工况
名称
单位
参数
过热蒸汽蒸汽流量
t/h
1025
过热蒸汽蒸汽出口压力
MPa（g）
17.5
过热蒸汽蒸汽出口温度
°C
540
再热蒸汽入口压力
MPa（g）
3.99
再热蒸汽入口温度
°C
327
再热蒸汽流量
t/h
846
再热蒸汽出口压力
MPa（g）
3.8
再热蒸汽出口温度
°C
540
省煤器进口处给水温度
°C
282
b）额定工况ECR（300MW）
名称
单位
参数
过热蒸汽蒸汽流量
t/h
943.8
过热蒸汽蒸汽出口压力
MPa（g）
17.38
过热蒸汽蒸汽出口温度
°C
540
再热蒸汽入口压力
MPa（g）
3.7
再热蒸汽入口温度
°C
320
再热蒸汽流量
t/h
783.3
再热蒸汽出口压力
MPa（g）
3.52
再热蒸汽出口温度
°C
540
省煤器进口处给水温度
°C
277
2.1.2电厂自然条件
（1）气压（hPa）
多年平均气压（1955~1998年）：
894.1
多年最高气压（1955~1998年）：
914.9（1986.3.2）
多年最低气压（1955～1990年）：
878.1（1955.5.9）
（2）气温（℃）（1955~1998年）
多年平均气温：
19.8
多年平均最高气温：
26.4
多年平均最低气温：
15.1
多年极端最高气温：
38.2（1958.6.1）
多年极端最低气温：
-2.5（1954.12.6）
（3）相对湿度（％）（1955~1998年）
多年平均相对湿度：
71
多年最小相对湿度：
0
（4）风速（m/s）（1955~1998年）
多年平均风速：
2.3m/s
多年最大风速：
17.0m/s（1968.4.11）
离地面10m高、50年一遇、10min平均最大风速：
21.9m/s
全年主导风向：
南风
（5）厂区百年一遇洪水位为1215.78m
厂房内设计环境温度30℃
厂区地震地震基本烈度为Ⅶ度。
场地土类别：
二类，锅炉房绝对海拔标高（黄海高程）：
1216.30m。
2.1.3 燃料及石灰石特性
2.1.3.1煤
1）煤种
品种：
褐煤
项目
符号
单位
设计煤质
校核煤质
（一）
校核煤质
（二）
小龙潭煤矿
小龙潭坑
布沼坝坑
收到基全水分
Mt.ar
%
34.7
32.60
36.12
空气干燥基水分
Mad
%
11.00
13.58
10.25
收到基灰分
Aar
%
11.45
9.51
14.05
干燥无灰基挥发分
Vdaf
%
52.70
50.85
52.40
低位发热量
Qnet.ar
Qnet.ar
MJ/kg
12.435
13.86
11.95
kcal/kg
2970
3310
2854
收到基碳
Car
%
36.72
39.78
33.15
收到基氢
Har
%
1.87
2.56
2.54
收到基氧
Oar
%
12.59
13.78
11.82
收到基氮
Nar
%
1.01
1.04
0.52
收到基全硫
St.ar
%
1.66
0.73
1.80
哈氏可磨指数
HGI
33
46
43.5
全苏热工院可磨指数
0.88
1.02
0.92
灰变型温度
DT
℃
1060
1170
1125
灰软化温度
ST
℃
1110
1210
1140
灰流动温度
FT
℃
1130
1230
1170
给煤粒度曲线（推荐粒度分布在曲线A和曲线B之间）
2）灰
灰成分分析（未掺烧石灰石）
项目
符号
单位
设计煤质
校核煤质
（一）
校核煤质
（二）
小龙潭煤矿
小龙潭坑
布沼坝坑
二氧化硅
SiO2
%
16.31
9.79
21.90
三氧化二铝
Al2O3
%
10.26
7.00
12.52
三氧化二铁
Fe2O3
%
8.60
8.70
9.21
二氧化锰
MnO2
%
0.06
0.04
0.03
二氧化钛
TiO2
%
0.43
0.42
1.03
氧化钾
K2O
%
0.43
0.28
0.78
氧化钠
Na2O
%
0.06
0.06
0.07
氧化钙
CaO
%
47.75
49.05
28.17
氧化镁
MgO
%
2.20
2.15
2.47
三氧化硫
SO3
%
4.07
18.03
19.92
五氧化二磷
P2O5
%
0.55
0.323
0.21
2.1.3.2燃油
项目
油品
0号轻柴油
恩氏粘度（200C）
1.2～1.670E
运动粘度（200C）
3.0～8.0厘沱
灰份
≤0.025%
水份
痕迹
硫份
＜0.2%
机械杂质
无
凝固点
00C
闭口闪点
650C
比重
0.83～0.87t/m3
低位发热量
～42000kJ/kg
2.1.3.3石灰石
石灰石分析
项目
SiO2
1.0%
Al2O3
0.14%
Fe2O3
0.18%
CaO
55.11%
MgO
0.56%
SO3
＜0.1%
Mt
0.23%
烧失量
41.32%
粒度要求详见粒度曲线（推荐粒度分布在曲线A和曲线B之间）：
2.1.3.4启动用砂
启动床料在第一次启动时可以用砂，以后也可以用底渣作为床料。
要求控制床料中的钠、钾含量，以免引起床料结焦。
其中:
Na2O1.0--2.0%
K2O2.0--3.0%
砂子粒度:
最大粒径≤1mm（99%小于1mm）
d50=200um（50%小于200um）
启动床料粒度要求详见粒度曲线，尤其采用底渣时，应尽量满足粒度分布的要求（推荐粒度分布在曲线A和曲线B之间）：
µm
2.1.4 锅炉给水水质指标
项目
硬度
≤2.0μmol/L
≈0μmol/L试运期间
溶解氧
≤7μg/L
≤30μg/L试运期间
铁
≤20μg/L
≤80μg/L试运期间
铜
≤5μg/L
PH（25℃）
9.0-9.5
联氨
10-50μg/L
油
≤0.3mg/L
电导率（25℃）
≤0.3μs/cm
2.1.5 排放值
燃用设计煤种和校核煤种，投入设计石灰石Ca/S摩尔比为2的前提下：
在6％含氧量的干烟气状态下，锅炉BMCR工况的NOx排放浓度不高于350mg/Nm3，SO2排放浓度不高于400mg/Nm3。
2.2锅炉主要计算数据
详见编号为03.1500.447的《热力计算结果汇总表》。
2.3锅炉基本尺寸
炉膛宽度（两侧水冷壁中心线距离） 15051mm
炉膛深度（前后水冷壁中心线距离） 14703mm
尾部对流烟道宽度（两侧包墙中心线距离） 10550mm
尾部对流烟道深度（前后包墙中心线距离） 15250mm
锅筒中心线标高 50150mm
省煤器进口集箱标高 24270m
高温过热器出口集箱标高 46490mm
低温再热器进口集箱标高 42300mm
高温再热器出口集箱标高 15440mm
锅炉运转层标高 11300mm
锅炉最高点标高（顶板上标高） 58040mm
锅炉宽度（两侧外支柱中心线距离） 40000mm
锅炉深度（KA柱至KH柱中心线距离） 68008mm
2.4锅炉水容积
锅炉正常运行水容积
水压实验时的水容积
水冷壁
103t
103t
省煤器
195t
195t
汽包（包括部分下降管）
65t
82t
2个外置床（包括中温过热器1和中温过热器2）
2x35t
2个外置床（包括低温过热器和高温再热器）
2x35t
给水
4t
4t
省煤器到汽包给水管道
7t
7t
下降管
20t
20t
延伸墙
18t
18t
主蒸汽管道
9t
包墙过热器
12t
包墙到低温过热器连接管
11t
低温再热器
46t
高温再热器
27t
汽水引出管
13t
过热器连接管
28t
再热器连接管
50t
总计
412t
765t
2.5锅炉整体布置
本工程锅炉与300MW等级汽轮发电机组相匹配，可配合汽轮机定压（滑压）启动和运行。
锅炉采用循环流化床燃烧技术，循环物料的分离采用高温绝热旋风分离器。
锅炉采用露天布置。
锅炉主要由单炉膛、4个高温绝热旋风分离器、4个回料阀、4个外置式换热器、尾部对流烟道、4台冷渣器和1个回转式空预器等部分组成。
单炉膛采用裤衩腿结构、双布风板结构，炉膛内蒸发受热面采用膜式水冷壁及水冷壁延伸墙结构。
采用水冷布风板，大直径钟罩式风帽，具有布风均匀、防堵塞、防结焦和便于维修等优点。
在炉膛上部左右两侧各布置有2个内径8.3米的高温绝热旋风分离器，外壳由钢板制造，内衬绝热材料及耐磨耐火材料,分离器上部为圆筒形，下部为锥形。
每个高温绝热分离器回料腿下布置一个回料阀和一个外置式换热器，分离器分离下来的循环物料，分别进入回料阀和外置式换热器，再分别以高温物料和“低温”物料的状态返回炉膛，从而实现了床温调节和再热汽温调节的目的。
回料阀为气力式自平衡型，流化风用高压风机供给。
回料阀外壳由钢板制成，内衬保温材料和耐磨耐火材料。
耐磨材料和保温材料采用拉钩、抓钉和支架固定。
每个回料阀一侧与炉膛相连，另一侧与一个外置式换热器相连。
分离器分离下来的高温物料一部分直接返送回炉膛，另一部分进入外置式换热器，外置换热器入口设有锥型阀，通过调整锥型阀的开度来控制外置换热器和回料阀的循环物料分配。
在炉膛两侧下部对称布置4个外置式换热器，外置式换热器外壳由钢板制成，内衬绝热材料和耐磨耐火材料。
靠近炉前的两个外置式换热器内布置高温再热器和低温过热器，这两个外置式换热器的主要作用是用来调节再热蒸汽温度；靠近炉后的两个外置式换热器内布置中温过热器I和中温过热器II，这两个外置式换热器的主要作用是用来调节床温。
外置式换热器解决了随着锅炉容量增大，受热面布置困难的矛盾，使锅炉受热面的布置更灵活。
炉膛、分离器、回料阀和外置式换热器构成了循环流化床锅炉的核心部分——物料热循环回路，煤与石灰石在燃烧室内完成燃烧及脱硫反应，产生的烟气分别进入四个分离器，进行气固两相分离，经过分离器净化过的烟气进入尾部烟道。
尾部对流烟道中依次布置高温过热器、低温再热器、高温省煤器、低温省煤器，最后进入回转式空气预热器。
过热蒸汽温度由布置在各级过热器之间的三级喷水减温器调节，减温器分别布置在低温过热器与中温过热器I之间、中温过热器I与中温过热器II之间和中温过热器II与高温过热器之间，减温水来自锅炉给水。
再热汽温通过布置有高温再热器的两个外置式换热器来调节，同时还在低温再热器入口处布置有事故喷水减温器，外置式换热器实现了床温和再热蒸汽温度分开调节的目标，更方便灵活，有利于锅炉的低负荷稳燃，避免了再热器喷水调温影响整个机组热经济性的弊端。
高温过热器、低温再热器和高温省煤器区烟道采用的包墙过热器为膜式壁结构，低温省煤器区烟道采用护板结构。
燃烧室与尾部烟道包墙均采用水平绕带式刚性梁来防止内外压差作用造成的变形。
锅炉设有膨胀中心，各部分烟气、物料的连接管之间设置性能优异的膨胀节，解决由热位移引起的三向膨胀问题，各受热面穿墙部位均采用国外成熟的密封技术设计，确保锅炉的良好密封。
循环流化床燃烧用风分级送入燃烧室，以降低NOx的生成量，除从布风板送入的一次风外，还从燃烧室下部锥段分二层不同高度引入二次风。
脱硫剂采用石灰石，以气力输送方式分八点送入回料阀斜腿，分四路进入炉膛。
锅炉启动采用床上床枪和床下启动燃烧器结合的启动方式，以节省启动用油。
床下布置有两只启动燃烧器（热烟发生器），床上布置八只启动床枪。
锅炉除在燃烧室、分离器、回料阀、冷渣器和外置式换热器等有关部位设置非金属耐火防磨材料外，还在尾部对流受热面、燃烧室和外置式换热器等有关部位采取了金属材料防磨措施，以有效保障锅炉安全连续运行。
锅炉钢构架采用高强螺栓连接，按Ⅶ度基本地震裂度设计。
锅炉采用支吊结合的固定方式，分离器筒体、冷渣器、外置式换热器和空气予热器为支撑结构，回料阀为支吊结合，其余均为悬吊结构。
锅炉的蒸汽系统为汽轮机提供满足压力和温度要求的蒸汽，包括高压蒸汽系统和中压蒸汽系统。
高压蒸汽系统包括省煤器、汽包、水冷壁和过热器，中压蒸汽系统包括低温再热器和高温再热器。
锅炉辅助系统：
A．给煤
系统布置两台煤二级破碎机（一运一备），四台皮带给煤机，四台刮板给煤机，采用十二点给煤，炉前煤斗里的煤经刮板式给煤机送至位于炉膛两侧回料装置的回料管线上共八个给煤口，即每个回料阀返料腿上有两个给煤点，给煤随循环物料一起分四点进入炉膛，给煤管线上有冷二次风作为给煤密封风，以防止炉内正压烟气返窜入给煤机；另外从每个给煤机上再分别引出一根给煤管线，分别送到两侧墙，每两根给煤线分别供二个侧墙上给煤点送入炉膛，并引入热一次风作为吹扫风，以保证给煤在炉内的均匀扩散，给煤管线上均有冷一次风作为给煤密封风，以防止炉内正压烟气返窜入给煤机。
B、石灰石供给
为满足锅炉环保排放要求，需向燃烧室内添加石灰石作为脱硫剂，石灰石既用于脱硫，又起到循环物料作用。
由于本工程煤灰中CaO含量较高，自脱硫能力较强，因此在采用较低Ca/S比（<2）的情况下，就可以达到较高的脱硫效率。
本工程采用两套石灰石系统，每套输送系统由石灰石输送风机通过石灰石输送管道将石灰石输送到四个回料阀的返料管线上，从炉膛前后分四点送入炉膛。
每个石灰石给料管线上均有热二次风作为正压密封风，防止炉内正压烟气返窜。
C、锅炉排渣
锅炉采用四台风水联合式冷渣器作为灰渣冷却设备，布置在炉膛的下部，同时采用四只锥形阀作为排渣控制设备，排渣控制简单可靠，并能实现连续排渣。
D、配风系统
锅炉采用并联配风系统，共设有两台一次风机，两台二次风机，五台高压风机，两台石灰石输送风机和两台引风机。
一次风由两台风机供给，一次冷风一部分直接送到两侧墙给煤管线上，作为给煤密封风，其余进入回转式空气预热器内加热后，通过一次热风道，经床下启动燃烧器，分别进入两个裤衩腿下部的水冷风室内，再由布风板进入炉内，保证炉内物料的流化，并将部分小颗粒物料提升起来；另外，从热一次风道上分别引出四股风，其中两股作为两侧墙给煤的播煤风，以保证给煤在炉内的均匀扩散和分布，从而有利于保证床温的均匀性。
另外两股作为外置换热器的吹扫风，以保证锅炉能安全运行。
二次风由两台二次风机供给，一部分二次冷风直接送到回料腿的给煤管线上，作为给煤密封风；其余均进入空气预热器内加热，然后由二次热风道送到炉前，再由多只二次风管分两层不同高度进入炉内，起到补充燃烧和输送床料的作用，并实现分级送风，降低NOx排放。
另外从二次热风道引出一部分送到石灰石管线上，作为石灰石密封风和冷却风。
五台高压流化风机（四运一备）分别为冷渣器、外置式换热器、回料阀提供流化风、床枪和启动燃烧器冷却风。
石灰石风机为石灰石输送提供介质，减少石灰石仓堵塞的可能性。
上述风机实现锅炉的配风，考虑到本工程煤质的特点，锅炉的过量空气系数为17%。
另外，锅炉还配有两台引风机。
锅炉采用平衡通风方式，压力平衡点设在炉膛出口。
E、点火系统
为加快启动速度，节省燃油，采用了床上床枪和床下风道燃烧器结合的启动方式。
两只风道燃烧器布置在水冷风室后的一次风道上（每只裤衩腿一只）；两只风道燃烧器的点火热容量约为11%BMCR，每只风道燃烧器中布置两只油枪，每只油枪出力为1850kg/h；八只床枪启动燃烧器分别布置于水冷壁前、后隔墙上，其点火热容量约为10%BMCR，每只油枪出力为840kg/h。
风道燃烧器和床枪装置之油枪均燃用0#轻柴油，风道燃烧器油枪采用空气雾化方式，床枪装置之油枪采用蒸汽雾化方式。
F、加料系统
在锅炉启动前，应向炉内添加物料，而且由于本工程煤质中灰量较小，根据锅炉的实际运行情况，有可能需要向炉内补充床料，为此对本工程，设计有物料添加系统，该系统主要由床料斗、输送管道及阀门等构成，床料由料斗排出，由压缩空气经输送管道分别输送到二次风管及外置式换热器加料点上。
2.6 锅炉设计的主要特点
2.6.1 采用ALSTOM循环流化床锅炉技术
这种锅炉采用了新型的燃烧方式，具有以下优点:
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