240T循环流化床锅炉设计说明书.doc

240T循环流化床锅炉设计说明书一、 锅炉简介本产品是采用循环流化床洁净燃烧技术的240 t/h高温高压蒸汽锅炉，具有燃烧效率高、低污染和节约燃料、便于调节等特点。锅炉设计燃料为烟煤。采用循环流化床燃烧方式，可通过向炉内加石灰石粉脱硫。锅炉汽水系统采用自然循环，在炉膛外布置集中下降管。过热器分级布置，中间设级喷水减温器，便于过热蒸汽温度大幅度的调节，保证额定蒸汽参数。锅炉采用“”型布置，框架支吊结构。炉膛为膜式水冷壁。尾部设顶棚管受热面和多组蛇形管受热面（过热器、省煤器）及一、二次风空气预热器。物料循环燃烧系统由炉膛、绝热式旋风分离器，水冷料腿，U型返料器和床下点火装置等组成。锅炉采用室内布置，按当地海拔高度1150米进行设计修正。锅炉构架为双排柱全钢结构，运转层标高为8米，按8度地震烈度设防，当使用于地震烈度8度的地区，应对锅炉钢结构进行加固。二、 设计规范及技术依据1996版蒸汽锅炉安全技术监察规程JB/T6696-1993电站锅炉技术条件DL/T5047-1995电力建设施工及验收技术规范（锅炉机组篇）GB/T12145-2008火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量DL/T964-2005 循环流化床锅炉性能试验规程GB10184-1988电站锅炉性能试验规程GB/T13223-2003火电厂大气污染物排放标准TSG G0002-2010锅炉节能技术监督管理规程等有关国家标准最新版。其中设计技术依据：锅炉热力计算按锅炉机组热力计算标准方法烟风阻力计算按锅炉设备空气动力计算标准方法强度计算按GB/T9222-2008水管锅炉受压元件强度计算等锅炉专业标准。三、 供用户资料根据蒸汽锅炉安全技术监察规程要求，并且保证用户进行锅炉安装、运行、维护和检修有必要的技术依据和资料，锅炉随机提供详尽的技术资料，供用户资料详见：65800 GKT供客户图纸清单65800 GKJ供客户技术文件清单四、 锅炉主要技术经济指标和有关数据1、锅炉参数额定蒸发量：240 T/H额定蒸汽压力：9.8 MPa额定蒸汽温度：540 2、设计燃料：碳 %氢 %氧 %氮 %硫 %灰 %水份%挥发份%低位发热量Car Har OarNar Sar AarMar Vdaf Qnet,ar (kJkg)39.822.547.880.651.7944.412.9133.32148063、主要技术数据冷风温度：20 给水温度：215 排烟温度：140锅炉设计热效率：89.0 %燃料消耗量：50560kg/h燃煤粒度要求： 10 mm(d50=1.11.5mm)(其中1mm质量分数：50%)石灰石粒度要求： 1 mm(d50=0.250.5mm)(其中45m质量分数：6%)排污率：2 %4、设计数据锅炉省煤器阻力：0.4 MPa锅炉过热蒸汽阻力：1.6 MPa锅炉烟系统阻力(至预热器后出口)：4332 Pa锅炉烟气量(t=140)：498000m3/h锅炉风系统阻力：一次风(包括预热器、风道、布风板、料层)：12186 Pa二次风(包括预热器、风道、料层)：8470 Pa锅炉总送风量(=1.2,t=20)：309500 m3/h 一、二次风比为55:45或根据煤种调整为60:40。锅炉外形尺寸：宽度(锅炉主钢架中心线) ：12800 mm深度(锅炉主钢架中心线) ：21780 mm高度（锅炉炉顶大板梁顶标高）：46500 mm锅炉水容积：134 m35、水质要求锅炉的给水、炉水和蒸汽品质均应符合GB/T12145-2008火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量的规定。本炉正常运行时各主要指标要求如下：项 目单 位给 水炉 水蒸 汽PH值(25)8.89.39010.5-含盐量mg/L-100-硬度mol/L2.0-磷酸根mg/L-210-二氧化硅mg/L应保证蒸汽二氧化硅符合标准2.020电导率s/L-150-联胺g/L1050-溶解氧g/L7-铁g/L30-20铜g/L5-5含油mg/L0.3-钠g/L-106、负荷调节：允许的负荷调节范围：30%110%调节方法：风煤比调节、循环灰量调节7、其它技术数据锅炉初始烟尘排放浓度：48.06 g/NM3循环倍率：1520灰与渣的比率：55:45分离器分离效率：99.5%噪声水平：85dBA五、 锅炉整体布置说明该锅炉是在总结了我公司以往循环流化床锅炉的大量设计经验、运行经验，并针对用户燃料的特点，进行开发设计的。1、燃料供应设计煤种：烟煤，适应无烟煤、烟煤、贫煤、褐煤等。2、燃烧方式选择根据环境保护、洁净燃烧的要求，该炉选用了循环流化床燃烧方式。为了保证较高的燃烧效率和较高的锅炉热效率，选用1520循环倍率布置燃烧系统。为了保证燃烧的稳定性和运行的可靠性，燃烧系统采用了全密封的膜式水冷壁、水冷布风板、水冷风室结构，采用分离可靠、分离效率最高的全密封的绝热旋风分离器和返料可靠性最好的U型返料器，以及床下点火系统。本锅炉分离返料系统采用高温绝热式旋风分离器，从根本上保证了该锅炉有较高的燃烧效率和热效率。3、热力系统（指锅炉各受热面沿烟气流程布置的位置和热量分配关系）(1)烟气流程:按炉膛（含水冷屏、过热屏）、绝热旋风分离器、对流受热面（过热器和省煤器）、空气预热器顺序布置。(2)根据高温高压蒸汽锅炉加热、蒸发、过热的热量分配比例特点和方便过热蒸汽温度调节的要求合理布置各受热面。本炉受热面积，是依据130t/h、220t/h等循环流化床蒸汽锅炉的设计经验和实炉测试数据而布置的，保证该炉的额定负荷并有110%出力能力。4、锅炉汽水系统锅炉正常运行时，不但要保证蒸发受热面水循环可靠，而且还必须保证给水及省煤器不发生水击，过热蒸汽不发生偏流等，本锅炉的汽水系统针对上述问题进行了合理设计。(1)给水流程：给水通过给水操纵台进入水冷套进口集箱，经水冷套加热后汇集到水冷套出口混合集箱，再由混合集箱从锅炉两侧引入省煤器进口集箱，给水从省煤器出口集箱引出后，由省煤器出水管引入锅筒。其中减温水取自给水操纵台。(2)蒸汽流程：蒸汽由锅筒引出后依次经过：顶棚管、悬吊管、低温过热器、屏式过热器、高温过热器。其蒸汽流程如下：锅筒导汽管顶棚管悬吊管低温过热器级喷水减温器屏式过热器级喷水减温器高温过热器集汽集箱。为了克服由于烟气侧偏流引起的热偏差，沿蒸汽流程左右侧蒸汽进行了一次交叉混合。(3)为了保证锅炉运行，锅炉汽水系统还布置有排污、疏水、加药、取样、排气、紧急放水等系统，详见汽水系统图。六、 锅炉结构1、燃烧系统燃烧系统由炉膛、绝热式旋风分离器、返料器、布风板、风室等组成。炉膛下部是燃烧室，布风板上均匀布置了风帽。燃烧室的截面、布风板的布置、炉膛高度能保证燃料充分的燃烧。燃煤由炉前4组给煤装置送入燃烧室。给煤管尺寸、位置满足锅炉在不同工况运行时的要求，落煤管上设置播煤风。经过预热的一次风由风室经风帽均匀送入炉膛，二次风在燃烧室上部分二层送入炉膛。煤在燃烧室燃烧后产生的含尘烟气经炉膛出口切向进入旋风分离器，被分离下来的颗粒经返料器送回炉膛进行循环燃烧。离开旋风分离器的烟气进入尾部烟道，冲刷尾部受热面。该燃烧系统设置一、二次风、播煤风、返料风。为了精确控制风量组织燃烧，一、二次风总管上均应由设计院设计电动风门及测风装置。一次风风量约占总空气量的55 %（或根据煤种调整为60%)。控制燃烧温度在850950时，调节一次风量和给煤量、循环灰量，可以使锅炉负荷在30%110%之间调节。播煤风、返料风占总风量的35%。本锅炉设计采用专用高压返料风机，流量9000 Nm3/h，压头20KPa。本炉采用床下天然气点火，在水冷风室后侧布置2只点火气枪(每只气枪出力为1000NM3/h)，气枪前燃气压力需0.2MPa。风室后侧设有三只防爆门，整台锅炉从启动到满负荷的时间应控制在6小时左右。燃烧完全的灰渣由布风板上的排渣管排出炉外。排渣可定排或连排，布置的排渣管管径和位置，能保证炉渣及时顺利地排出。燃烧设备包括点火系统的燃烧器，水冷布风板，风帽，水冷风室，放灰管，连接管及相应的阀门、法兰、配件、支撑件、紧固件。2、分离、回料系统分离、回料系统由高温绝热旋风分离器、水冷料腿和U型返料器组成。该分离系统经600多台锅炉，先后十多年运行实践，证明是成熟可靠的分离形式和结构。高温旋风分离器实炉测试分离效率不小于99.5 %。高温旋风分离器内壁采用耐磨浇注料，热膨胀系数小。分离器与炉膛出口处炉墙采用非金属膨胀节进行密封，保证了分离器长期安全可靠运行。分离器料腿采用水冷套结构，避免了返料结焦、堵塞。分离器中心筒采用耐热材料，不易变形、耐磨损。U型返料器由布风板、风帽、风室、返料管，舌形挡板，送风管、落灰管组成。运行中通过调节返料风量来调整返灰量。炉膛流化床采用耐热铸钢防漏灰风帽。分离、返料系统包括旋风分离器、返料器、返料风管、落灰管、落灰闸门、连通管及相应的阀门、法兰及紧固件，炉膛出口与旋风分离器连接的非金属膨胀节，返料管、二次风管、给煤管与炉膛连接的圆形不锈钢波纹膨胀节或非金属膨胀节。3、锅筒锅筒内径1600 mm，壁厚100 mm，材料为P355GH。锅筒正常水位在锅筒中心线下180 mm，最高、低安全水位偏离锅筒正常水位50 mm。锅筒内部装置由旋风分离器、给水清洗装置、顶部均流孔板、连续排污管、加药管等组成。旋风分离器直径350 mm，共36只。由旋风分离器出来的蒸汽穿过上部清洗孔板，穿越锅筒顶部的多孔板，然后通过8根168x14 mm (20G，GB5310)蒸汽引出管引入过热器系统。在大直径下降管进口处布置了十字挡板，改善下降管带汽及抽空现象。锅筒上除布置必需的管座外，还布置了再循环、加药、紧急放水、测温等管座。4、水冷系统炉膛由膜式水冷壁组成，保证了炉膛的严密性。炉膛横截面为10800x6410mm，炉顶水冷标高39110 mm（水冷中心线标高），膜式水冷壁由60x5（20G，GB5310）锅炉管和6x20.5 mm扁钢焊制而成。在炉膛前上部位置布置有3片水冷屏和6片过热屏。炉膛水冷壁（屏）通过水冷上集箱（包括水冷屏上集箱）上的吊杆悬挂于钢架顶部的框架上。锅筒中的饱和水通过5根377x26的集中下降管和各分散支管，引入水冷壁下集箱、水冷屏下集箱，经过加热后各自通过导汽管进入锅筒。水冷壁下部焊有销钉用以固定高强度耐高温防磨耐火材料，可保证该区域水冷壁安全可靠地工作，易磨损部位采用让弯结构避免磨损。炉膛下部四周水冷壁与浇注层交界处采用合金喷涂措施防磨。水冷壁向下弯制构成水冷布风板和水冷风室。水冷壁上设置测量孔、检修孔等。水冷系统的最低处设置排污阀，满足定排要求。水冷膜式壁外侧设置数层刚性梁，保证了整个炉膛有足够的刚性，防止炉膛的呼吸现象。炉膛设膨胀中心作为膨胀补偿，炉膛膨胀中心设在炉膛几何中心线上，并布置有止晃装置和导向装置，将地震荷载及风荷载传递给锅炉构架，使锅炉满足抗震的要求。5、过热器过热器系统由高温过热器、屏式过热器、低温过热器、顶棚管和悬吊管等组成。其蒸汽流程如下：锅筒导汽管顶棚管悬吊管低温过热器级喷水减温器屏式过热器级喷水减温器高温过热器集汽集箱。过热蒸汽经过左右交叉混合，改善了在烟道宽度上由于烟气温度不均匀而引起过热蒸汽温度的偏差。级喷水减温器的布置，可增加蒸汽温度调节的灵敏度。高温蛇形管系、低温蛇形管系分别由38/42的管子组成，为降低磨损均采用顺列布置。屏式过热器由42的管子组成，共6屏，吊挂在炉膛前上部。减温器置于屏式过热器进出口管道上，这样既可保证汽轮机获得合乎要求的过热蒸汽，又能保证过热器管不至于因工作条件恶化而烧坏。为保证安全运行，低温过热器的高温段采用15CrMoG（GB5310）的无缝钢管，屏式过热器采用12Cr1MoVG（GB5310）无缝钢管，高温过热器采用12Gr2MoWVTiB（GB5310）的低合金无缝钢管。过热器迎烟气面易磨损部位采用覆盖防磨罩等相应防磨措施。6、省煤器省煤器管束采用光管错列布置，管子材料为20G（GB5310），垂直于前墙逆流布置。各组省煤器的重量均由通风梁支撑在锅炉钢架上。省煤器易发生局部磨损处加装有防磨板。各蛇形管组之间布置了人孔门，便于检修、清灰。7、空气预热器空气预热器为卧式结构，采用一、二次风间隔布置，一、二次风进出口在同一标高。中间为一次风预热器，两侧为二次风预热器，空气分别由一次风机和二次风机送入用50x2焊接钢管制成的一、二次风预热器。烟气在管外冲刷，空气在管内流动，一、二次风均流经三个行程，为便于更换和维修，分三组布置。一、二次风预热温度分别达到185,为使管箱在热状态下能自由膨胀，在管箱上部装置有膨胀节。每组空气预热器都设置吊钩，方便运输安装。空气预热器设计的烟气流速和空气流速都控制在合理的范围内，提高了空气预热器的换热效率，避免了空气预热器烟气侧积灰。设计的空预器膨胀节保证了管箱的自由膨胀和空气侧的密封，从而避免了空气向烟道侧的漏风，使锅炉在较低过量空气系数下运行，提高了锅炉性能。8、锅炉钢架本炉钢架采用框架式全钢结构，按8度地震烈度进行抗震设防，散装出厂，现场组焊。锅炉立柱从锅炉零米层起，钢柱与基础采用-900 mm埋入式固接，采用包筋结构。柱脚底板借助于从混凝土中伸出的钢筋来固定，两个方向均为固接，具体连接方法由设计院考虑。钢架计算时的荷载统计，已包括支吊汽水管道、烟风道、平台扶梯等荷载。9、锅炉平台、扶梯在锅炉的人孔门、检查门、看火孔、测量孔以及应操作的阀门处都设置了平台。上下平台之间设有扶梯。平台之间净空设计合理，方便观察、操作、维修。检修平台允许的最大荷载为400kgf/m2。平台和扶梯边缘都装设高度1.2米的防护栏杆，平台采用栅格板式，并装设高度为120mm的踢脚板。10、炉墙保温及门孔炉膛外部采用敷管轻型炉墙与外护板结构，外护板采用压型钢板。旋风分离器、炉膛出口烟道、炉顶水平烟道、尾部竖井烟道采用耐磨浇注料或磷酸盐高铝砖（PA）和两层保温材料砌筑。炉墙重量通过钢架传递到基础上。炉膛燃烧室水冷壁下部和旋风分离器内部浇注耐磨浇注料，该材料性能可以有效地阻止由于炉温变化而引起的交变热应力。尾部炉墙烟温低、结构合理，炉墙的外表面温度小于50。为保证炉墙安全运行，炉墙升温和降温速度应控制在每小时100150之间。锅炉门孔的布置，以方便锅炉安装检修为原则，各门孔内均砌有保温浇注料，门把上设自锁装置，使门孔处具有良好的密封性。为清除受热面上的积灰，保证锅炉的出力和效率，本锅炉在尾部烟道上设置了吹灰装置预留孔，由用户自行配置吹灰器。11、仪表控制锅炉控制主要分为汽水侧控制和烟气侧控制。（1）汽水侧控制（详见汽水系统图）汽水侧控制主要为锅炉给水量控制，过热蒸汽温度控制，过热蒸汽压力控制，炉水及蒸汽品质的控制等。锅炉在需要控制、监测的部位均设有相应的测点。汽水侧控制应与燃烧控制调整有机结合。（2）烟气侧控制（详见锅炉燃烧系统图）锅炉烟气侧的控制为：炉内燃料控制，炉膛温度控制，料层差压控制、炉膛差压控制、返料控制等。a：在炉膛、水冷风室、旋风分离器、料腿、返料风室、一次风空预器、二次风空预器、引风机前烟道分别装有风压、烟压、风温、烟温、风量、氧量测点，以控制锅炉的燃烧过程。b：通过对炉内燃料量控制，满足锅炉负荷变化的要求。c：通过控制一、二次风风量，入炉燃料量控制炉内燃烧温度，达到最佳的脱硫效果。d：通过放渣、放灰控制料层压差及炉膛差压，满足燃烧要求。七、 锅炉所配安全附件本锅炉设有安全阀、温度计、压力表、水位表等安全附件。此外，本锅炉需要由系统设计单位设置超温超压报警装置，低水位联锁保护装置，超压联锁保护装置及其它保证锅炉安全运行的保护装置。八、 点火注意事项本炉点火燃料采用天然气，要求到达气枪前的天然气压力0.2MPa。点火前要检查点火装置、供气系统是否正常，放散系统及安全系统是否能达到联锁要求，速断阀开关是否符合要求，调节阀的调节是否灵敏。1对燃气系统进行检查，要求供气管路和管路上安装的附件连接严密可靠，能承受最高使用压力。因此主要检查易泄漏的部分，如阀门、法兰连接等处的严密性。对于新安装完成或检修后的供气管路系统，应按规定进行强度试验和严密性试验。燃气压力表和连接压力表的管段应畅通，连接处无泄漏。燃气系统上的各种阀门是保证锅炉安全正常运行的重要部件，必须严格检查，检查后除排空阀应在全开位置外，其它阀门均应关闭，尤其是燃烧器进口处速断阀应关闭严密,并对点火装置进行试验。2锅炉点火前，应吹净燃料系统的空气和锅炉及烟道内的可燃气体混合物，以防爆炸事故的发生。吹扫介质采用惰性气体，吹扫可采用一次吹扫和分段吹扫，吹扫时间一般不少于5分钟。对于新组装或大修后的管道，应用压缩空气吹扫，空气在管内流速应达到30-50m/s,压力不宜超过0.2-0.4MPa,连续吹扫时间一般为30分钟左右。吹扫工作结束后，关闭所有放散阀，使燃油系统充压，保持压力在正常范围。 3锅炉点火时，先打开点火风门档板，调整到点燃后能使火焰稳定的位置，启动高能点火器，然后适量打开燃气阀通入天然气；若一次点火不成功，应迅速切断供气管路，让一次风在最低流化风量状态下流化510分钟后，再进行点火；如再次点火不成功，应分析原因，不允许再盲目进行点火。在锅炉启动、正常运行和停炉的过程中，不论锅炉负荷多少，入炉风量均不得低于最低流化风量。点火过程易发生爆燃事故，其主要原因是违反操作规程引起的。因此点火应严格按照操作规程，不可疏忽大意。九、 锅炉脱硫、氮氧化物排放、锅炉初始排放烟尘浓度1、燃料燃烧时，可通过向炉内添加01 mm的石灰石细粉脱硫。石灰石与燃料、烟气充分混合，多次循环，煤中所含硫分在燃烧后被固化在炉渣中，并随炉渣一起排出，使烟气中的含硫量降低。该锅炉脱硫效率大于90%，对应的Ca/S比约为2.3。2根据试验分析，煤中约有1520 %氮在燃烧时转换为NOX，如果采用分级燃烧方式将使NOX的排出量减少3050%。本炉采用分级燃烧，二次风分二层布置在炉膛下部收缩段，使得其与炉内CO浓度相适应，能更好地组织燃烧。一、二次风比为55：45，这时烟气中NOX排放量最少。3锅炉烟尘浓度与燃烧方式有关。循环床循环流化过程是：被气体速度吹起的细小颗粒带往分离器，对于粒径大于分离器临界直径的灰粒被分离器所捕获，经返料器又被送回炉内。一切终端速度大于气体速度的粗大颗粒不被烟气所挟带而滞留炉内，只在它们被烧损或碎裂成细末后才被吹出。因此，不被分离器捕捉的颗粒形成锅炉初始排放烟尘。所以循环床的排放烟尘浓度主要与燃料特性、分离器性能、运行操作有关。十、 锅炉的防磨、密封、低温腐蚀等措施1、防磨循环流化床流动燃烧的固体颗粒，对炉内的磨损是不可避免的。通过实炉观察试验，磨损的部位是有规律的，主要发生在炉膛燃烧室密相区、燃烧室与水冷壁的过渡区、旋风分离器的入口处、U型返料器舌形挡板处。在这些部位采取的有效措施有：（1）燃烧室：采用高强度耐高温耐火材料，该材料在工作状态下材料表层形成一层釉面，极大地提高了该材料的高温强度、耐高温性能和高温中的抗磨损、抗蚀损性能及热稳定性，因此本炉磨损严重区的耐火材料的使用寿命可达三年以上。（2）过渡区：采用水冷壁向外二次让弯的避让结构和合金喷涂相结合的措施。（3）炉膛受热面：合理设计烟气流速。在循环床锅炉中煤是低温燃烧，飞灰并未经过熔化、凝固的过程，故飞灰不如煤粉炉硬。此外在炉内灰粒子对膜式水冷壁的撞击角很小，灰粒相对较软，在烟速合理时，运行14000小时后膜式水冷壁未发现明显的磨损现象。(4)水冷屏：采用膜式壁结构，烟气垂直流动部分同膜式壁工况相同，不会有明显的磨损现象。对于其下部及炉膛出口处，由于烟气方向改变易引起磨损部位均覆盖防磨材料。（5）对流受热面的磨损：高、低温过热器采用顺列布置，省煤器采用螺旋管，由于烟气流速适中，所以对