600MW超临界锅炉技术讲课.ppt

超 临 界 直 流 锅 炉 技术讲课,超临界参数锅炉特点,超临界火电技术由于参数本身的特点决定了超临界锅炉只能采用直流锅炉，在超临界锅炉内随着压力的提高，水的饱和温度也随之提高，汽化潜热减少，水和汽的密度差也随之减少。当压力提高到临界压力（22.12mpa）时，汽化潜热为0，汽和水的密度差也等于零，水在该压力下加热到临界温度（374.15）时即全部汽化成蒸汽。 超临界压力临界压力时情况相同，当水被加热到相应压力下的相变点（临界温度）时即全部汽化。因此超临界压力下水变成蒸汽不再存在汽水两相区，由此可知，超临界压力直流锅炉由水变成过热蒸汽经历了两个阶段即加热和过热，而工质状态由水逐渐变成过热蒸汽。因此超临界直流锅炉没有汽包，启停速度快，与一般亚临界汽包炉相比，超临界直流锅炉启动到满负荷运行，变负荷速度可提高1倍左右，变压运行的超临界直流锅炉在亚临界压力范围内超临界压力范围内工作时，都存在工质的热膨胀现象，并且在亚临界压力范围内可能出现膜态沸腾；在超临界压力范围内可能出现类膜态沸腾。超临界直流锅炉要求的汽水品质高，要求凝结水进行100%除盐处理。 由于超临界直流锅炉水冷壁的流动阻力全部依靠给水泵克服，所需的压头高，即提高了制造成本又增加了运行耗电量且直流锅炉普遍存在着流动不稳定性、热偏差和脉动水动力问题。另外，为了达到较高的质量流速，必须采用小管径水冷壁，较相同容量的自然循环锅炉超临界直流锅炉本体金属耗量最少，锅炉重量轻，但由于蒸汽参数高，要求的金属等级高，其成本高于自然循环锅炉。 超临界机组具有无可比拟经济性，单台机组发电热效率最高可达50%，每kwh煤耗最低仅有255g（丹麦bwe公司），较亚临界压力机组（每kwh煤耗最低约有327g左右）煤耗低；同时采用低氧化氮技术，在燃烧过程中减少65%的氮氧化合物及其它有害物质的形成，且脱硫率可超98%，可实现节能降耗、环保的目的。,超临界锅炉工作原理及基本型式,1 基本工作原理 一、工作原理及过程 工质依靠给水泵的压头一次通过预热、蒸发、过热各受热面而加热成为过热蒸汽。 给水流量 g 蒸发量 d,给水泵 省煤器 水冷壁 过热器,管内三类受热面无固定分界点,g 工质流量 kg i 工质进口欠焓 kj/kg q 管子平均热负荷 kw/m2 r 蒸发潜热 kj/kg d 管内径 m 沿直流锅炉管子工质的状态和参数不断变化,二、直流锅炉的特点 本质特点 无汽包 工质一次通过各受热面，强迫流动 受热面无固定界限 水冷壁中工质流动特点 受热不均对流动影响 水动力多值性 有脉动现象 给水泵压头大；,传热过程特点 在水冷壁中工质干度 x 由0 1，因此第二类传热恶化一定出现 热化学过程特点 要求给水品质高 控制调节过程特点 直流锅炉对自动控制系统要求高，原因如下,负荷变动时，直流锅炉的蓄热能力较低，依靠自身炉水和金属蓄热或放热来减缓汽压波动的能力较低 直流锅炉必须同时调节给水量和燃料量，以保证物质平衡和能量平衡，才能稳定汽压和汽温。所以直流锅炉对燃料量和给水量的自动控制系统要求高。 启动过程特点 设有启动旁路 启动速度快 在启动过程中，有工质膨胀现象 启动一开始，必须建立启动流量和启动压力,设计、制造、安装特点 直流锅炉适用于任何压力 蒸发受热面可以任意布置 节省金属 制造方便,2 蒸发受热面主要形式 一、早期采用的形式 本生型，即多次串联垂直上升管屏式 苏尔寿式，即多行程迂回管屏式 拉姆辛型，即水平围绕上升管圈式式,垂直上升管屏式 1-垂直管屏；2-过热器；3-外置式过渡区；4-省煤器；5-空气预热器； 6-给水如口；7-过热蒸汽出口；8-烟气出口,回带管屏式 1-水平回带管屏；2-垂直回带管屏；3-过热蒸汽出口；4-过热器； 5-外置式过渡区；6-省煤器；7-给水入口；8-空气预热器；9-烟气出口,水平围绕管圈式 1-省煤器；2-炉膛进水管；3-水分配集箱；4-燃烧器；5-水平围绕管圈； 6-汽水混合物出口集箱；7-对流过热器；8-壁上过热器；9-外置式过渡区；10-空气预热器,二、现代直流锅炉采用的形式 由于锅炉向大容量、高参数发展；采用了膜式水冷壁；滑参数运行和给水处理技术发展。因此直流锅炉形式有了很大的变化。 一次垂直上升管屏式（up型） 炉膛下部多次上升、炉膛上部一次上升管屏式（fw型） 螺旋围绕上升管屏式,一次垂直上升管屏式（up型）,fw型,螺旋围绕上升管屏式,3 本机组特点 一、结构与技术特性 本厂660mw机组采用的是sg2150/25.4型直流锅炉 。是上海锅炉（集团）股份有限公司引进美国 alstom成熟技术开发的超临界锅炉。本锅炉为超临界参数变压运行螺旋管圈直流炉，单炉膛、一次中间再热、采用四角切圆燃烧方式、平衡通风、固态排渣、全钢悬吊结构型锅炉、露天布置燃煤锅炉。炉膛宽度18816mm，炉膛深度18816mm，水冷壁下集箱标高为8000mm，炉膛高度68680mm， 炉顶管中心标高76980mm，锅炉容积热负82.56kw/m3，截面热负荷（bmcr）：4.946 kw/m2有效的投影辐射受热面热负荷（bmcr）：152.3kw/m2燃烧器区域面积热负荷（bmcr）1.875kw/m2炉膛出口烟温（末再出口bmcr）：955，屏底烟温（bmcr）：1320。,超临界锅炉的结构,总体特点： 锅炉布置采用单炉膛型布置方式。全悬吊结构。 炉膛采用螺旋管圈+混合集箱+垂直管水冷壁，采用成熟、安全可靠的超临界直流水循环系统。 过热器采用水-煤比和多级喷水调温，再热器采用尾部双烟道挡板加事故喷水调温 采用对冲四角切圆燃烧方式，24只直流低nox燃烧器分六层布置在四个角。 采用经优化设计的三分仓容克式空预器。,本体结构图,锅炉炉前沿宽度方向垂直布置2只汽水分离器，其进出口分别与水冷壁和炉顶过热器相连接。每个分离器筒身上方切向布置4根不同內径的进口管接头、2根至炉顶过热器管接头和一个疏水管接头。当机组启动，锅炉负荷低于最低直流负荷30%bmcr时，蒸发受热面出口的介质流经分离器进行汽水分离，蒸汽通过分离器上部管接头进入炉顶过热器，而水则通过两根疏水管道引至一个连接球，连接球下方设有两根管道分别通至除氧器和大气式扩容器，每根管道上设有调节阀，可根据不同状况控制分离器水位和对工质和热量的回收。在大气扩容器中，蒸汽通过管道在炉顶上方排向大气；水进入冷凝器储水箱。 炉膛由膜式壁组成。从炉膛冷灰斗进口（标高7000mm）到折焰角下约1m处炉膛四周采用螺旋管圈，管子规格为38.1mm，节距54mm。在此上方为垂直管圈，管子规格为34.9mm，节距56mm。 炉膛上部布置有分隔屏过热器、后屏过热器和高温再热器，水平烟道布置高温过热器，尾部烟道布置有低温再热器和省煤器。 锅炉燃烧系统按中速磨冷一次风直吹式制粉系统设计。24只直流式燃烧器分6层布置于炉膛下部四角，煤粉和空气从四角送入， 在炉膛中呈切圆方式燃烧。 过热器汽温主要通过煤水比调节和两级喷水来微量控制。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。 尾部烟道下方设置两台三分仓受热面旋转容克式空气预热器。,4 蒸发受热面 一、水冷壁结构 水冷壁结构特点 下部螺旋盘绕上升， 从水冷壁进口到折焰角下一定距离（标高55430 mm）处。 上部垂直上升 均为膜式壁结构 两者间由过渡水冷壁转换连接 螺旋盘绕水冷壁管全部采用内螺纹管,优点： 既适合于变压运行及锅炉调峰，又便于支吊和经济,水冷壁总体结构,螺旋水冷壁管屏 炉膛下部采用螺旋管圈水冷壁，螺旋管以螺旋倾18.7493度的由冷灰斗下部盘旋上升，在折烟角下方1m处通过中间混合集箱实现由下方螺旋管圈到上部垂直管圈的过渡（见图2）。螺旋管和垂直管之间的比例为1：3。螺旋管圈38.16.5的15crmog管子组成，节距为54mm。,炉膛下部水冷壁采用螺旋管圈,图1 冷灰斗与下部水冷壁处的连接型式,冷灰斗上沿至螺旋管终端螺旋管圈数大于1.2圈。,冷灰斗结构,图2：螺旋管与垂直管过渡示意图,采用螺旋管圈的冷灰斗和中间混合联箱型可有效消除螺旋管圈管子的热偏差。 螺旋管和垂直管的转换以及炉墙密封由锻件完成，锻件结构示意如下图3所示：,图3：过渡锻件结构图,过渡段水冷壁管屏 从倾斜布置的水冷 壁转换到垂直上升的水冷壁就需要过渡结构，即过渡段水冷壁。,过渡段水冷壁结构简图,上部水冷壁管屏 上部炉膛水冷壁与常规炉膛水冷壁没有差异 采用结构和制造较为简单的垂直管屏，上部垂直管34.96.04,6.21,7.96 15crmog，sa-213 t22 ，节距为56mm。从冷灰斗上沿至螺旋管终端螺旋管圈数大于1.2圈。 膜式扁钢厚6，材料为sa-387gr2 水冷壁出口工质汇入上部水冷壁出口集箱，后由连接管引入水冷壁出口汇集集箱，再有连接管引入启动分离器,二、螺旋管圈水冷壁的特点 在定的炉膛周界情况下，如采用垂直布置的水冷壁管，其管子根数基本固定，管子直径不能过细，为了保证水冷壁管子的安全，必须保证一定的工质流量，所以垂直管圈的质量流速大小是受到严格限制的。 容量较小的直流锅炉水冷壁往往存在着单位容量炉膛周界尺寸过大，水冷壁管子内难以保证足够的质量流速,解决炉膛周界和质量流速之间矛盾的方法一般有下述四种： （1）采用小管径和多次混合的水冷壁 （2）水冷壁采用工质再循环（低倍率和复合循环锅炉） （3）采用多次上升垂直管圈型水冷壁 （4）采用螺旋管圈型水冷壁。 本机组采用螺旋管圈型水冷壁,水冷壁系统流程图,螺旋管圈型水冷壁关键参数： 管子根数,式中： n 并列管子根数； l 炉膛周界 螺旋管上升角； t 水冷壁管子节距,螺旋管圈型水冷壁关键参数： 上升角度 盘旋圈数 1.52.5圈,5过热器及再热器 一、系统及总体特点 过热器系统,过热器系统按蒸汽流向可分为四级： 顶棚&包墙过热器、分隔屏过热器、后屏过热器及末级过热器。 其中主受热面为分隔屏过热器、后屏过热器、末级过热器。分隔屏和后屏过热器布置在炉膛的上部，主要吸收炉膛内的辐射热量。末级过热器布置在水平烟道，炉膛后墙水冷壁吊挂管之后，受热面呈逆流布置，靠对流传热吸收热量。过热器系统的汽温调节采用燃料/给水比和两级四点喷水减温，在后屏和末过之间设置一级喷水减温并左右交叉以减少左右侧汽温偏差。,再热器受热面分为两级： 即高温再热器和低 温再热器。 高温再热器布置在炉 膛折烟角上方，低温再 热器布置在尾部烟道内。 高温再热器顺流布置， 受热面特性表现为半辐 射式。 低温再热器逆流布置 ，受热面特性为纯对流 。 再热器的汽温调节在 高负荷时主要靠摆动燃 烧器，低负荷时通过摆 动燃烧器和改变过量空 气系数来达到调温。在 低温过热器的入口管道 上布置事故喷水减温器 ，低再至高再之间采用 交叉连接。,二、汽温特性及调节 过热汽温 影响因素,煤水比、给水温度、过量空气系数、火焰中心位置、受热面 粘污,调节特点 主汽以调节煤水比为主调节手段；辅以喷水减温 再热汽温主要通过摆角调节，事故减温水作为辅助调节手 段。 三、过热器运行 过热器在35%bmcrbmcr出口汽温可维持在额定值571oc。当锅炉负荷从b-mcr变化到30%b-mcr时，喷水量变化幅度约76.5吨/小时左右，不仅调节特性好，而且传热面积的布置留有足够的裕度，即使在高加全切或部分切除工况带额定负荷这种非正常工况运行,减温系统同样能满足要求，且汽温可控。 再热器出口蒸汽温度在50%bmcrbmcr负荷范围内维持额定值569oc，在低负荷运行下通过采用摆动燃烧器和适当增加过量空气系数可保证再热蒸汽温度达到额定值。,图4：过热器出口汽温、喷水量与锅炉负荷的关系,再热器出口汽温、燃烧器摆动、过量空气系数与锅炉负荷的关系,6 尾部受热面,省煤器 后竖井后烟道低过下方，顺列布置。 给水单侧（炉右侧）引入，单根下水连接管（炉右侧）引出。 蛇形管：47.67（sa-210 c ），光管，4管圈绕，横向节距112mm，纵向节距96mm，167排，上下两组逆流布置。 省煤器进口集箱：457.2 101.60 ，材质sa106c；省煤器中间集箱233.8545，材质12cr1movg，省煤器出口集箱285.8 60.1mm，材质sa106c。 省煤器悬吊管60.312mm，材质sa-210 c ， 省煤器系统重量由包墙系统引出的汽吊管悬吊。 省煤器管束与四周墙壁间设有阻流板，每组上两排迎流面及边排和弯头区域设置防磨盖板。,省煤器系统流程,空气预热器 采用引进alstom 2-32.5vi(t)-2080(2200)型空气预热器新技术 ，每台锅炉配置两台三分仓空预器。 转子直径为14236 mm，正常转数为0.99r/min，预热器采用反转方式，即一次风温低，二次风温高， 受热面自上而下分为二层（考虑到脱硝），其高度为：2683mm。 热段蓄热元件由定位板和波形板交替叠加而成，钢板厚度0.5mm，换热面积259951m2 ,材料为spcc 。冷端蓄热元件涂搪瓷厚度为1.2mm，换热面积250091 （冷端蓄热元件采用搪瓷表面冷端元件，既保证抗腐蚀，又保证表面清洗干净 。）,空气预热 器分解图,空气预热器改进,转子继承采用20多年来深受中国用户欢迎的模块式方案。新模块方案没有重叠的径向隔板，转子流通面积加大2%，自重降低8%左右。 冷段传热元件侧面更换。 转子由9个双仓格车间制造模块和9个现场安装模块组成。制造精度主要模块在车间内制造完成，具下列优点： 1）现场只需要和中心轴做销接，不但安装块，而且质量由制造厂保证。 2）不需要做径向隔板和中心筒的直向拼焊（本焊缝要求高，施工空间小，质量难控制）。 3）使用新模块设计方案，转子自重减轻，元件安装位置扩大，流通阻力下降。 4）现场调整和吊装使用专用工具，速度加快。 5）传热元件可以装在模块内运输到现场，运费省，现场堆放体积小。 6）采用以上方案设计的预热器转子，通常一两天完成安装，比现场拼接型设计方案，节约70%的工程时间。也不必现场用平台组装，能节约大量的堆放场地和组装费用。,目前，预热器设计更加强调漏风指标控制，全部采用双道径向密封和轴向密封技术。和传统的单道密封方案相比，采用双道密封可使直接泄漏降低30%。这一点可从下面的直接漏风公式得出： adl = k * a * (* dlt p / z) 0.5 k：阻力系数 a：泄漏面积 ： 原烟气密度 dlt p：原烟气和净烟气的压力差 z：密封道数。 双道密封通过密封板覆盖两个转子仓格来实现，保证在任何时候，都有两道密封在起作用。 转子使用36仓方案，惰性区略大于48仓设计，利于漏风稳定。低阻力元件保证流通阻力很小。同时制造、安装方便，没有过多的因篮子仓格数过多引起的转子截面利用率差，局部烟气走廊多（篮子筐角部）的缺点。通过使用新传热元件波形，达到降低阻力的目的。,在近年实际使用中心传动的机组来看，中心传动预热器的减速箱的主要构件（传动齿轮，末级涡杆涡轮等，有些是整个减速箱）使用寿命普遍较短，不能适应转子变形大于设计值时的恶劣状况。近年投产的机组上，采用中心传动的预热器出现了不能和锅炉同步启动，传动装置损毁，预热器停转等事故，备件更换频繁，费用昂贵。这也说明了围带传动在可靠性上有很大的优势。 预热器围带传动的马达选择采用能适应密封片全部摩擦时的工作状况。在预热器出现火灾时，转子仍能维持转动，转子不会停转。 预热器传动机构考虑最多使用三种动力运转，保证安全： 减速箱有最多三根输入轴，能接受交流马达/直流马达/空气马达的动力，保证在没有电源时也能维持一段时间转动。,下部梁支承方式 新预热器采用由下部梁直接支承的方式，预热器可以将下部梁直接安装在用户钢架上，比原来的挂板形式，安装调整方便很多，用户可以直接从运转层进入搭在梁内的平台，检修非常方便。 积木式外壳和连接板 采用圆壳体设计方案，体积小，重量比原设计降低10%左右。 使用上下刚性圈结构，大大方便了安装。 外壳按安装要求分成主支座和副支座，和用户钢架连接简便，自带膨胀滑 动装置，安装快，操作简单。 上下烟风道连接板在车间内预组装检查，现场拼装准确。 加强撑杆采用槽口连接，安装大大简化。 现场焊接装配，无法兰接缝，施工方便。,改进后的支承轴承设计 转子中心筒的下端轴将转子载荷传输到安装在下部中间梁上的推力轴承上。使用球面推力辊子轴承，油浴润滑。配专用油站冷却过滤或水冷套冷却。 和老方案相比，预热器的支承端轴采用大直径空心端轴，对轴承扭矩的抵抗能力更大，也减轻了它的自重。轴承的布置位置安排在梁内，加高了梁的高度，安装了检修平台，大大方便了运行检修工作。,用于带脱硝装置机组的预热器设计技术 对带有scr脱硝装置的机组，预热器设计带来了新的课题。scr系统脱硝反应未完全耗尽的氨气（nh3），和烟气中的so3，水蒸汽，很容易产生下列反应： nh3+so3+h2o nh4hso4 (nh3 : so3 2 : 1时) 反应产物不论是nh4hso4还是(nh4)2so4 ，在温度150-190区域，开始凝聚，这一温度一般位于传统设计预热器的中温段下部和冷端上部，形成传热元件表面的额外吸附层，通常2-3周，就吸附大量的灰份导致传热元件内部流通通道堵塞，严重影响风机工作，由于恰好位于分层处，大量的沉积物卡在层间，导致吹灰气流无法清除掉。,nh4hso4和(nh4)2so4 是严重腐蚀物，在存在nh4hso4或(nh4)2so4 的区域，传热元件腐蚀严重存在，即使用考登钢，对腐蚀的抵抗也远远不够，资料表明，燃煤机组用考登钢元件的腐蚀速度比碳钢还要快。燃料灰份低，由于烟气中吸附物少，反而加剧表面沉积量，腐蚀更加严重。,采用传统流道设计的高换热效率波形（fnc,du等），由于烟气流通转弯多，不构成封闭流道，吹灰气流穿透深度不足，不能有效清除nh4hso4或(nh4)2so4 。由于nh4hso4或(nh4)2so4 的黏性很强，采用松排列的传热元件也不能有效改善堵灰。有些机组往往要每个 月水洗一次预热器，给电厂带来了很大,损失。,考虑到以上因素，从1970年代起，alstom日本和德国公司经过大量现场测试，总结了一套行之有效的预热器设计方案，目前已推广使用： 采用较高冷段层元件布置方式，使传热元件分层 位置提高到nh4hso4和(nh4)2so4 的沉积区以上； 传热元件使用小封闭流道，保证吹灰气流穿透，同时压力损失不大； （右上：nfx型，右中：unf型，右下：dnf型） 用搪瓷表面冷端元件，既保证抗腐蚀，又保证表面清洗干净； 采用双介质吹灰器（高压水+蒸汽），通过隔离一台预热器，保证在线清洗； 预热器转子采用较高规格材料，如不锈钢旁路密封片等； 目前，alstom已有近100台预热器用于带脱硝装置的锅炉机组上，是该领域的技术开拓者。,660mw超临界参数锅炉烟气脱硝介绍,催化剂,蜂窝式,省煤器灰斗,启动顺序 通常, 脱硝装置投运的启动程序如下: 锅炉已处于运行状态 脱硝装置通烟气确认 分析计动作再次确认 (在锅炉启动前已确认分析计动作) 脱硝反应器进口烟气温度确认 氨气截止阀打开条件确认 氨气截止阀打开确认 脱硝装置出口 nox 浓度确认 启动完成、正常运行继续,正常运行状态 锅炉负荷下降 氨气截止阀“关闭” 条件确认 氨气截止阀“关闭” 确认 脱硝装置出口 nox 浓度确认 停机完成、再启动待机 故障停运 一般故障停运按正常停止顺序进行 紧急故障停运（如氨大量泄漏）时可直接按以下顺序操作, 氨气截止阀关闭条件确认 氨气截止阀关闭确认 scr出口nox浓度确认 ,紧急情况出现,故障停运完成,运行注意事项 （1） 烟气温度 通常, 向含 sox 的低温烟气中注入氨的话, 在催化剂层会生成硫酸氢铵( nh4hso4)。 它会导 致催化剂的微孔结构闭塞, 性能下降。 这种情况如果在短时间内能回到正常运行的高温区, 硫酸氢 铵会分解, 催化剂性能会恢复。 但如果长时间停留在低温区, 或在短期内频繁地陷入低温区运行的 话, 即使再回到高温区, 性能也难以恢复. 结果会使寿命缩短。因此，本装置可正常使用的最低温 度，确定为能保证催化剂性能的 297 (启动时 290)；绝不允许在280以下运行。 （2）脱硝反应器压差 反应器内催化剂的堵孔现象, 在正常运行时是不会发生的. 但是, 如异常燃烧情况不断地 出现, 由灰引起的堵孔偶尔也是可能的。 所以有必要监视催化剂层前后的压差。 (如堵灰出现, 压 差会缓慢上升)。压差上升超过规定最大值时，应进行吹扫。 （3）氨的稀释空气 本装置用压力送风机的出口空气将氨稀释到 5%浓度左右，然后注入烟气中。 氨气是爆炸性 气体, 因此空气将氨稀释时, 要避免接近爆炸限度 (16%)，本装置设定为5% 以内。 烟气内的氨气 注入量越多, 则扩散效果越好。与烟气的混合效果也越好。当稀释浓度计的发出警报时, 应确认一 下氨的注入量, 并迅速按检查稀释空气管路的情况，加以处理。 （4）空预器 (gah) 的压差 排烟含so2时, 设置在脱硝装置下游的空预器 (gah) 冷端的工作温度范围, 是有利于硫酸氢 铵的析出的. 它与烟中的飞灰粘在一起, 粘附在空预器的传热元件上, 从而导致空预器压差的升高, 所以有必要监视空预气的前后压差。 注：本参数的监控属锅炉空预器操作范围。,故障对策 1、警报及保护性互锁动作 以下异常情况一旦发生, 警报或者保护性的互锁系统将发生相应动作 1) 脱硝装置进口温度过高, 过低 装置进口温度高于或低于设定值时,发出空气, 烟气, 脱硝关系不正常的警报。另外 轻油烧嘴一对以上的设定值不满足, 也发出警报。 2) 氨稀释浓度偏高 稀释氨的空气流量如低于设定值( 要绝对保证 13% ), 为了防止爆炸, 氨气截止阀立即全部关闭。,3) 氨气压力低 氨气的供给压力, 一旦低于规定的压力, 出现了不能确保必要的氨注入量的状态, 就会发出警报，这时应检查供氨设备是否出现异常。 4) 逃逸的氨浓度过高 在正常运行状态下, 未反应的氨浓度 (逃逸氨浓度) 一旦超过规定值, 即发出警报。 它提示催化剂的性能已比预计的差。 因此, 在随即的停机检修期间, 为了恢复scr的性能, 应开始考虑有必要增加催化剂量或催化剂的更换。 5) scr出口烟气nox值异常 scr出口烟气的nox量, 一旦超过设定值, 随即会发出警报。 发生此种异常时, 应查清scr的进口烟气条件, 注氨系统, 分析计等环节是否异常。 2、催化剂的劣化 催化剂的性能会随工作实践的增加逐渐下降。 下降的主要原因，是由于烟气中碱金属太多，并附着在催化剂的表面造成的。具体的处理按后述“催化剂经常性管理”要求进行。,氨的性质及保护 物理性质 状态 气体 ( 常温, 常压 )，液体 ( 常温, 加压 ) 颜色 无色 气味 使呼吸阻塞样的刺激味 比重 0.5692 ( 气体, 空气重度 = 1 时 ) 0.676 ( 液体， -33.4 时 ) 沸点 -33.4 融点 -77.7 燃点 651 爆炸限 与空气混合 15 28 % （体积） 与氧气混合 14.8 79 % （体积） 蒸气压 4.379 atm（437.9kpa）( 在 0 时 ) 溶解度 47.3 克/100克h2o ( 在 0 时, 1 atm ) 34.6 克/100克h2o ( 在 20 时, 1 atm ) 临界温度 132.4 临界压力 115.5 atm, 化学性质 可燃性 液氨在常温常压下是气体。 虽然在空气中难以燃烧, 但在氧气 中持续接触火源, 便会发出黄绿色的火焰，燃烧后生成氮和水。 引火性 虽然引火的危险性较少, 但要注意对火慎重。 燃烧性 氨的燃点是 651 。 通常不易燃烧。 但在空气中, 即 使没有火源, 当加热到该温度以上时也会立刻燃烧。 爆炸性 氨按一定的比例在与空气或氧气混合的状态下, 遇火源 即刻爆炸。 与其它可燃性气体相比较, 虽然氨爆炸的范围比较窄, 因此可 以认为爆炸的危险性较低。但一旦进入爆炸范围, 那是极其危 险的。 故而对氨的处置必须十分慬慎。 另外, 液氨与卤素 氟、氯、溴、碘、强酸接触，会发生剧烈反应而爆炸、飞溅。 腐蚀性 对铜、铜合金等有强烈的腐蚀性，氨系统中不宜使用铜质另件。, 卫生预防措施 a. 呼吸道保护 只有在明确了解氨气浓度在 2 % 以下时, 才可以使用呼吸罐式氨用防毒面具。 在氨浓度大于 2% 或者不清楚的情况下, 必须穿戴送风式面罩，送入空气或者氧气，以供呼吸。 当要进入密闭的, 换气不良的场所时， 在戴上呼吸保护器的同时, 请另外安排一人(或多人)并穿戴好防护用具在外面作为警戒, 以防不测. 使用的气体面具和呼吸防护用具应定期检查, 使用后要保持清洁以备后用。 b. 皮肤, 粘膜的保护 下列保护器具, 适用于皮肤, 粘膜及眼睛的保护。 棉比羊毛的防护性更好, 所以使用木棉衬衫, 裤子和内衣。 橡胶比皮革的防护性更好, 所以使用橡胶靴子,手套，围裙和外衣。 宽沿橡胶帽子或毡帽。 护眼镜等。, 急救措施 通则 无论何种场合, 首先要把患者运到无氨气的安全场所, 在20 左右的温暖房间内保持安静, 并尽快联系医生接受治疗。 对神志不清的患者, 千万不要从口中喂食。 如果患者能够饮用饮料, 应给以大量的 0.5 % 柠檬酸溶液或柠檬水。 b. 对皮肤的处置 立刻脱去全部脏衣服, 将受损的部位用充足的冷水冲洗10分钟以上。接着, 如果可能的话, 用柠檬汁, 柠檬酸或 2% 醋酸，或2% 的硼酸水冲洗, 最后, 再一次用清水洗净。 千万不要在受伤部位涂软膏之类的药。要用布把伤口盖上，并用硫代硫酸钠饱和溶液使布湿润。 c. 溅入眼部的处理 立刻用充足的清水不断地一边洗眼, 一边让医生诊断。如果要用 5% 的硼酸水来冲洗, 在准备硼酸水的过程时段里也必须用水不断地洗眼。 重要的是, 力求尽快地将局部的氨完全除去，这对今后的康复有很大的影响。,d. 吸入体内的处置 a. 如呼吸停止的话, 马上进行人工呼吸。 这时, 为了不伤及肺, 最好用口对口呼吸法 ( 从口中向伤者口中送入空气的方法 )。 b. 当呼吸已变得很弱时, 用 2% 硼酸水洗鼻腔, 让其咳嗽。 （3） 对人体的危害性与对策 氨的危害： 氨是敏感性气体，很低的浓度即可被察觉。通常 510ppm即可闻到臭气。 即使很少量的氨，一进入眼睛，就会因刺激而流泪。 一接触伤口，就会感到剧痛。 即是极稀薄的氨气，持续吸入，也会引起食欲减退，并对胃有损害。 浓度高的氨气，会直接侵害眼，咽喉等部位，引起呼吸困难，支气管炎，肺炎等，严重时会导致死亡。 液氨及高浓度的氨，一旦进入眼睛，不仅感到疼痛，而且会溶入泪水之中，侵害眼内部。不仅要长期治疗，还可能使视力减退，甚至失明。 液氨如直接接触皮肤，会引起烫伤，冻伤等症状。, 引发各种症状的氨的浓度（值）如下： 空气中的浓度 症 状 510 ppm 可感到臭味 50 ppm 可工作达8小时, 不会引起问题 400700 ppm 刺激眼, 鼻, 喉的粘膜，引起损害。 0.5 1 % 短时间的暴露其中, 即会引起死亡 2.0 % 即使使用防毒面罩, 但皮肤暴露也不能超 过几秒钟，超过时引起严重伤害 5 10.0 % 即刻死亡,催化剂处置的注意事项 首先注意：错误的处理,可能造成对人体的伤害, 因此在使用前, 务必阅读本注意事项，熟记所有相关内容。 1）催化剂粉对人体的影响 催化剂是烧制成型的。 这种制造工艺, 不易产生粉尘。但人一旦吸入催化剂活性成分的粉尘就会引起咽喉等呼吸器官的异常和中毒，因此在处理时, 务必考虑下列事项： 操作时必须戴上手套及防尘面罩。 粉尘进入眼睛或接触皮肤时, 要尽快用水冲洗。 操作后, 要充分洗手, 嗽口。 附着在衣服上的粉尘, 必须抖落干净.,2）催化剂的移动和搬运 催化剂的移动应在装填入框篮中后进行。催化剂单价高又非常易碎. 工厂出货时, 专门在篮内放置防震缓冲材料. 所以, 当框篮稍微有点撞击时, 并不至于破损。但从篮內取出催化剂要十分小心。 3）催化剂的防水 催化剂一接触到水, 某些成分便会溶入微量水中, 使水着色. 另一方面, 催化剂一吸收水, 强度便会降低。 所以必须注意防止催化剂受潮和接触水。 另外, 催化剂表面的粉尘中可能含有碱金属等物质（粉煤灰中的成分）。 浸水后, 硷金属即溶解, 可能导致催化剂中毒和活性变差。,脱硝装置常见的异常现象,1 常用的脱硝方法及原理（scr） 常用的scr技术是在金属催化剂的作用下，以nh3作为还原剂，将nox还原成n2和h2o。nh3不和烟气中的残余o2反应。还原剂nh3由液态氨经稀释后得到，液态氨又叫无水氨，国内工业液态氨质量标准为nh399.8%，h2o0.2%。液态氨的沸点为-33.33，密度为0.617（氨气的密度为0.588），液态氨自燃起火温度为651。液态氨在常温下能够迅速气化，在15.6，每千克液态氨能够膨胀为1.36立方米的氨蒸汽。 氨气在常温、常压下为气体，需要在高压容器内才能使其保持液态。液态氨属于有毒易爆物质，要注意防爆、防毒等安全问题。氨气在空气中浓度超过17%，遇有明火就会发生爆炸。 因此在液态氨的贮存、运输、使用等过程中，必须严格遵守操作规程，防止意外事故的发生。,2 主要反应方程式 化学反应式： 4nh3+4no+o2=4n2+6h2o 4nh3+no2+o2=3n2+6h2o 温度一般在200400下反应，效率80%90% 3 烟气脱硝系统结构 脱硝系统主要由四部分组成：除灰系统、供氨系统、催化反应器及控制系统等四部分组成。,3.1除灰系统： 为了防止由飞灰产生催化剂的堵塞，因而必须除去烟气中硬而直径较大的飞颗粒，在省煤器之后设有灰斗，当锅炉低负荷运行或检修吹灰时，收集烟道中的飞灰。始终保持烟道中的清洁状态。 在每层催化剂之前设置吹灰器，可随时将沉积于催化剂入口处的飞灰吹除，防止堵塞催化剂通道。 在每个scr装置之后的出口烟道上设有灰斗，由于烟气经过scr装置。流速降低，烟气中的飞灰会在scr装置内和scr装置出口处沉积下来，部分自然落入灰斗中。scr装置有吹灰装置。根据scr装置的情况，及时进行吹扫，吹扫的积灰落入灰斗中。,3.2供氨系统： 氨和空气在混合器和管路内借流体动力原理将二者充分混合，再将混合物导入氨气分配总管内。 氨/空气喷雾系统包括供应箱、喷雾隔栅和喷嘴等。每一供应箱安装一个节流阀及节流孔板，可使氨混合物在喷雾隔栅达到均匀分布。 节流阀的设定是通过烟气风管的在线分析仪表，获得的氨氮的摩尔比来调整的。氨喷雾管位于反应器上游烟气风道内。 氨/空气混合物喷射配合nox 浓度分布靠雾化喷嘴来调整。,3.3催化反应器： 反应器的水平段安装有烟气导流、优化分布的装置以及氨的喷雾隔栅，在反应器的竖直段装有催化剂床。 催化剂模块尺寸为长1957mm宽973mm高1030mm（含框架），每层布置75个模块（515），层之间空间高度为2.5米，其中第一层催化剂前端有耐磨层，减弱飞灰对催化剂的冲刷作用。每个反应器按3层设计，运行初期仅装2层。系统一共设计两反应器，平行布置。 反应器为直立式焊接钢结构容器，内部设有催化剂支撑结构，能承受内部压力，地震负荷、烟尘负荷、催化剂负荷和热内应力等。反应器壳外部设有加固肋及保温层。催化剂顶部装有密封装置。防止未处理过的烟气短路。催化剂通过反应器外的催化剂填装系统从侧门放入反应器内。,3.4scr控制系统 烟气脱硝控制系统依据确定的nh3/nox摩尔比来提供所需要的氨气流量，进口nox浓度和烟气流量的乘积产生nox流量信号，此信号上所需nh3/nox摩尔比就是基本氨流量信号。摩尔比的决定是现场测试操作期间来决定并记录在氨气流的信号相比较，所产生的误差信号经比例加积分动作处理去定位氨气流控制阀，若氨气因为某些连锁失效造成喷雾动作跳闸，届时氨气流控制阀关断。 根据设计脱硝90%的效率，依据入口nox浓度和设计中要求的最大3ppm的氨泄漏率计算出修正的摩尔比，并输入在氨气流控制系统的程序上。scr控制系统根据计算出的氨气流需求信号去定位氨气流控制阀，实现对脱硝的自动控制。通过在不同负荷下的以氨气流的调整，找到最佳的喷氨量。 空气混合器的上游防止任何烟气回流。稀释空气由送风机出口管路引出。,4 scr装置对锅炉gah影响分析 scr运行中未耗尽的氨和烟气中so3会发生反应，生成硫酸氢铵和硫酸铵。在烟气温度140230之间，硫酸铵易分解为硫酸氢铵。它是一种粘附性很强并具有较强腐蚀性的物质，在140230的温区位于空预器常规设计的冷端层上方和中间层下方，由于硫酸氢铵在此温区内为液态向固态转变阶段，具有极强的吸附性，造成大量灰分沉降在金属表面，容易造成空气预热器堵塞。,据国外的经验，在残留氨浓度35ppm时，36个月就能使预热器阻力上升一倍。迫使停炉清理预热器堵灰，同时硫酸氢铵或硫酸铵本身对金属有较强的腐蚀性，由于传统吹灰器不能有效清理中间层scr催化剂（v2o5），而且部分so2 转化为so3，使烟气中硫酸露点温度有所提高。预热器低温腐蚀加剧。 所以，在脱硝系统运行时，在保证脱硝效率的同时，要依据烟气在线分析仪表，及时调整用氨量，控制氨的泄漏量小于3ppm。,660mw超临界参数锅炉喷燃器介绍,通过燃烧设备选型和炉膛布置的匹配来满足招标文件的各项燃烧指标要求，在煤种允许的变化范围内确保煤粉及时着火，稳燃，燃烬，炉内不发生明显结渣，nox排放量低，燃烧器状态良好，并不被烧坏。燃烧方式采用从apu公司引进的低nox切向燃烧系统（lntfstm）具有以下技术特点： 1）lntfs是一种经过考验的成熟技术，迄今在全球范围内已有超过200台的新建和改造锅炉的成功运行业绩，总的装机容量大于62,000mw； 2）lntfs在降低nox排放的同时，着重考虑提高锅炉不投油低负荷稳燃能力和燃烧效率； 3）通过技术的不断更新，lntfs在防止炉内结渣、高温腐蚀和降低炉膛出口烟温偏差等方面，同样具有独特的效果。,喷燃器采取四角对冲切圆燃烧方式，燃料和助燃空气通过炉膛的四个风箱引入，方向指向位于炉膛中心的一个假想切圆。随着燃料和空气进入炉膛并着火，在炉膛内就形成一个旋转的“火球”。图4-1展示了切向燃烧“火球”的实图。由于整体的热量质量交换过程，每个燃料喷嘴产生的火焰是稳定的。这个位于炉膛中心旋转的单个火球向整个炉膛提供了一个渐进的但又是彻底的和均匀的燃料/空气混合过程。,切向燃烧“火球”,典型燃烧器隔仓结构,在炉膛各角布置有单独的燃烧器组件，将燃料和空气引入炉膛的装置分别布置在被垂直分隔的燃烧器组件隔仓之中，参见左图：典型燃烧器隔仓结构。称这些隔仓为“层”。相应层的标高在每一角的燃烧器风箱组件中都是一致的。燃料层和空气层间隔布置，每层均布置有一个风门挡板，用来调整空气沿风箱高度的分配，改变二次风射流的速度来控制着火点。,切向燃烧技术的特点 高燃烧效率，稳定的热力特性和低排放等关键参数都是apu公司摆动式切向燃烧技术固有的特点。由于切向燃烧组成独特的空气动力结构，其主要热力特点如下： 1）着火稳定性强 燃料从喷嘴喷出，受上游高温烟气加热很快着火，激烈燃烧的射流末尾又冲撞下游邻角的燃料射流，四角射流相互碰撞加热，从而形成燃烧稳定的旋转上升火焰。下一层旋转上升火焰，促进上一层的燃烧强化和火焰稳定；上一层的旋转气流同时加强对下层火焰的扰动，这种角与角和层与层之间的相互掺混扰动，即炉膛内整体而不是局部的强烈的热量和质量交换，保证了煤粉的着火稳定性。于此相反，墙式燃烧锅炉使用多组单独布置的自稳燃型燃烧器，因此，燃烧和空气的均匀混合并不依赖整座炉膛的流场。 由此切向燃烧可认为“整个炉膛是一个燃烧器”。 2）燃烧效率高 由于切向燃烧独特的空气动力结构，燃料进入炉内沿动态切向旋转上升，一般约经1.52.5圈后流出炉膛，炉膛烟气充满度高，能最高效利用炉膛容积，因此在炉内的停留时间较墙式燃烧方式长，为炭粒燃尽创造良好条件。切向燃烧和墙式燃烧空气动力结构。同时火球的旋转使进入炉膛的煤粉和空气逐渐均匀地在整个炉膛中被彻底混合，有利于燃尽。另外切向燃烧的各股射流组合成一个旋转火球，混合强烈，能适应各股间风量分配的不均匀性，具有适度的抗干扰作用，因此对燃料和空气的精确分配没有过高的要求。,切向燃烧和墙式燃烧空气动力结构,3）防止结渣性能好 与相同尺寸的墙式燃烧炉膛相比，切向燃烧圆柱型旋转上升的“火球”居于炉膛中部，炉膛充满度好，燃烧热力偏差影响较小，对水冷壁放热较均匀，烟气的尖峰热流及平均温度较低，这一点对燃用低灰熔点的煤特别有利于防止炉膛结渣。 4）水冷壁可靠性高 由于均匀的炉膛空气动力结构，水冷壁的吸热曲线有以下特点，参见图4-4：炉膛断面吸热曲线分布。 a.沿炉膛高度的任何断面，水冷壁的吸热曲线都是相似的，只是曲线的峰值有所变化； b.同一断面上四面墙的吸热曲线都是一致的； c.吸热曲线的分布特征与燃料层的投运层数及锅炉负荷无关。 这些简单明了的吸热曲线分布使得水循环的计算能得到优化，水冷壁节流圈设计精确。相比墙式燃烧方式导致吸热曲线随位置、负荷，以及磨煤机投运台数的变化而多变而言，能避免水冷壁局部过热，寿命和可靠性得到了提高。,炉膛断面吸热曲线分布,5）具有独特的燃烧器摆动调温功能 对切向燃烧来说，它的燃料和空气喷嘴都能上下一致摆动，通过对“火球”位置的调节来影响炉膛吸热量，从而实现对蒸汽温度的控制，这是独一无二的。对参见图4-5：燃烧器摆动对“火球”位置的影响。实践表明带摆动火嘴的切园燃烧技术对所有的中国烟煤，褐煤，以及部分贫煤都能适用。,燃烧器摆动对“火球”位置及吸热曲线的影响,燃烧器摆动调温功能体现在以下几个方面： a.摆动能自动调节，在整个负荷控制范围内保持再热汽温恒定。因此，再热汽温能在对电厂热耗影响最小的情况下得到控制。 b.在任何给定的负荷下，燃煤锅炉的摆动能自动补偿炉墙积灰的影响。当炉墙积灰增大时，炉膛吸热下降，出口烟温上升，此时燃烧器自动下摆，提高下部炉膛吸热量。当上部炉墙吹灰后，出口烟温下降，此时燃烧器自动上摆，降低下部炉膛吸热量，保持过热、再热汽温的恒定。 6) nox排放量较低,长期的实践经验证明，对大容量燃煤机组来说，切向燃烧技术具有nox排放量低的固有特点，美国燃煤电站锅炉nox排放量。切向燃烧nox形成量的降低是由于从角部进入炉膛的煤粉和二次风这两股平行气流之间的混合率相对较低的原因所致。因此，着火和部分挥发份的析出只在缺氧的始燃烧区内发生，该区域位于炉膛中从燃料喷嘴至射流被炉膛的旋转火球卷吸之处。同时烟气尖峰热流及平均温度较低，这一点对降低nox排放量也很重要。 对于apu公司来说，在利用分段燃烧方式发展先进的低nox燃烧控制技术时，这种切向的燃烧技术一直是个有利的因素。于此相反，墙式燃烧锅炉使用多组单独布置的自稳燃型燃烧器，燃料和空气的均匀混合并不依赖整座炉膛的流场，因此，墙式燃烧布置即使采用分离的上二次风，还是回避不了产生促使nox生成的局部高温和高氧区。,美国燃煤电站锅炉nox排放量,7）对燃料变化的适应性强 由于切向燃烧着火稳定性强、燃烧效率高、防止结渣性能好，因此对燃料变化的适应性强。如由apu公司设计供货的韩国yanghung 800mw超临界锅炉，实际燃用澳大利亚、中国、加拿大、南非、美国等8个国家的几十种煤，燃料比（fc/vm）的变化范围从1.07到2.33，锅炉均能很好的适应这些煤种。 8）燃烧器配件少 切向燃烧器所配油枪、点火枪、油系统阀门、火检数量少，安装、维修工作量少。燃烧器点火启动方便，点火、启动用油量少，从点火、调试到带满负荷时间短。,本工程锅炉燃烧系统的设计 1) 燃烧系统设计考虑重点 通过对本工程煤质资料的分析，本工程燃烧系统的设计考虑重点为：达到较低的不投油稳燃负荷，提高燃烧效率，降低nox排放量，防止炉膛出现结渣和高温腐蚀，降低炉膛出口烟温偏差。 2) 煤粉燃烧器设计简介 煤粉燃烧器为切向燃烧、摆动式燃烧器。 煤粉燃烧器采用典型的lncfs-iii燃烧器布置，主风箱设有6层强化着火（enhanced ignition，e i）煤粉喷嘴，在煤粉喷嘴四周布置有燃料风（周界风）。参见图4-13：煤粉燃烧器风箱计算简图。在每相邻2层煤粉喷嘴之间布置有1层辅助风喷嘴，其中包括上下2只预置水平偏角的辅助风喷嘴（cfs），1只直吹风喷嘴。,典型的lntfs-iii燃烧器布置,apu公司采用使整个燃烧区域处于低化学当量配比的ofa分段燃烧技术已经有20多年了。为进一步发展lntfs，apu公司把早先与燃烧器组件连在一起的紧凑燃尽风（ccofa）的概念推进到合乎逻辑的下一步：用ccofa垂直分段技术加上第二级分离型的燃尽风（sofa），来增加低于或接近化学当量配比工况的时间。为此apu公司开展了全面的试验工作程序，主要集中在以下几个方面的开发： a.强化着火（ei）煤粉喷嘴的开发； b.主燃烧区域的燃烧研究； c.上部炉膛区域（nox还原区和燃料燃尽区）的燃烧研究； 大量研究工作是在apu公司的电厂实验室（ppl）中进行的，利用1:12的等温流动模型、计算流体力学（cfd）软件、高速计算机工作站、基础燃烧试验装置和中间燃烧试验装置等设施，对lntfs的燃烧特性进行了详细的研究，结合lntfs的不断优化设计，使得lntfs在大大降低nox排放的同时，在燃烧效率等方面保持较高的水平。研究结果和后来的现场示范已经证实ccofa和sofa的组合优于单独采用其中任何一个。,主风箱共设有3层暖炉轻油枪和高能点火枪，共12套，布置在相邻2层煤粉喷嘴之间的1只直吹风喷嘴内。暖炉轻油枪采用蒸汽雾化方式。12支油枪按照带20%bmcr锅炉负荷设计。 在主风箱上部设有2层紧凑燃尽风（ccofa），中心线距离上排一次风为1.3米。在主风箱下部设有1层ufa（underfire air，火下风）喷嘴。 在主风箱上部布置有sofa风箱，包括5层可水平摆动的分离燃尽风（sofa）喷嘴。sofa风箱距离ccofa中心线为8.5米，距离上排一次风为9.88米。,煤粉燃烧器平面布置图,a.燃烧器二次风门挡板的控制。 燃烧器每层风室均配有相应的二次风门挡板。每角主燃烧器配有20只风门挡板，相应配有20只电动执行机构，其中在每层煤粉风室上下的二只cfs风室由一只执行机构，通过连杆进行控制。每角sofa燃烧器配有5只风门挡板，相应配有5只执行机构，这样每台锅炉共配有100只风门执行机构。 在锅炉两侧布置有燃烧器连接风道（大风箱），风速较低，保证四角风量分配的均匀性。sofa燃烧器由单独的连接风道供风，在连接风道上共设计布置有4只sofa风量测量装置，便于控制