锅炉本体主要设备及系统PPT课件.ppt

锅炉本体主要设备及系统 一 锅炉总体介绍二 炉本体系统三 锅炉本体主要设备四 锅炉四管 1 2019 11 26 一 锅炉总体介绍 我厂锅炉简介直流炉介绍 2 2019 12 20 我厂锅炉简介 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 四角切圆燃烧方式 平衡通风 全钢架悬吊结构 型露天布置 固态排渣 锅炉尺寸 炉膛尺寸 18816 18144 水平烟道深度6108 后烟井深度14112 水冷壁下集箱标高7300 炉顶管中心标高72650 大板梁低标高79950 基本布置见总图 3 2019 12 20 直流炉介绍 其循环倍率等于1 一种使给水一次通过各受热面变为蒸汽的锅炉 采用超临界参数的锅炉 直流锅炉是唯一能采用的锅炉型式 直流锅炉的主要优点可用于一切压力 特别是在临界压力及以上压力范围内广泛应用 无汽包 加工制造方便 金属消耗量小 水冷壁布置比较自由 不受水循环限制 调节反应快 负荷变化灵活 启 停迅速 最低负荷通常低于汽包炉 直流锅炉的局限性但对给水品质和自动调节要求高 汽水系统阻力大 给水泵的耗电量较大 4 2019 12 20 二 炉本体系统 省煤器和水冷系统过热蒸汽系统再热蒸汽系统锅炉启动系统 5 2019 12 20 省煤器和水冷系统 1 给水由锅炉右侧单路经过逆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 然后汇合在省煤器出口集箱 再从左右两侧的集箱出口连接管道汇合成一根连接管道 再分成2根管道分别引入水冷壁左右侧下集箱 水冷壁下集箱为四周相连通的环形集箱 水经由前后墙下集箱螺旋进入炉膛四周水冷壁 炉膛水冷壁由螺旋管围绕 下部水冷壁从冷灰斗开始盘绕上升至炉膛出口折焰角前的中间联箱 中间联箱分前 后 左 右四面 从中间联箱出来后前墙及左 右侧墙引入各自垂直上升水冷壁 后墙引入折焰角管及垂帘管 四路受热后经各自出口集箱进入汽水分离器 6 2019 12 20 省煤器和水冷系统 2 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 进行工质回收 在高于最低直流运行工况时 水在水冷壁内吸热形成微过热蒸汽 汇集在水冷壁上集箱 通过引出管进入汽水分离器后 直接由连接管道引至过热器 此时的汽水分离器仅作连接水冷壁和过热器之间的汽水通道 7 2019 12 20 过热蒸汽系统 1 汽水分离器引出的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分前包墙 后包墙两路进入后部环形联箱 从此集箱出来分三路 左路 右路两侧墙上升进入后烟井左 右侧墙上集箱 另一路到达后烟井延伸侧墙下集箱进入延伸墙受热后进入左 右侧墙上集箱 并由连接导管引入分隔屏过热器两进口集箱后至分隔屏过热器 流经分隔屏过热器后进入分割屏出口集箱 再分二路经 8 2019 12 20 过热蒸汽系统 2 一级喷水减温后进入后屏过热器进口集箱 至后屏过热器至后屏过热器出口集箱 从后屏过热器出口集箱分二路经二级喷水减温后进入末级过热器进口集箱 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往汽机高压缸 各级过热器之间采用大直径管道端部连接 这使介质能充分混合 简化布置 后屏过热器和末级过热器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过热蒸汽温度偏差 9 2019 12 20 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 经过低温再热器后进入低温再热器出口集箱 再通过2根连接管道引至末级再热器进口集箱 经过末级再热器后从末级再热器出口集箱引出至再热器2根蒸汽管道 送往汽机中压缸 二级再热器间采用大直径管道端部连接 这使介质能充分混合 简化布置 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 10 2019 12 20 锅炉启动系统 1 采用简单疏水大气扩容器式启动系统 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根不同内径的进口管接头 顶部布置有2根至炉顶过热器的管接头 下部布置有疏水管接头 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 而水则通过下部疏水管道引至一个连接球体 连接球体下方设有一根管道通至大气式扩容器 在大气扩容器中 蒸汽通过管道在炉顶上方排向大气 水进入下部的集水箱 11 2019 12 20 锅炉启动系统 2 在启动系统管道上设有3只液动调节阀 其中1只为正常水位调节阀 NWL 为了回收工质的热量 只要水质合格并满足NWL的开启条件 即可通过该阀将分离器中的水回收至除氧器前启动疏水扩容器 另2只为高水位调节阀 HWL 布置在大气式扩容器的进口管道上 当分离器中的水质不合格或分离器水位过高时 通过该阀将分离器中大量的疏水排入大气式扩容器 启动结束后该阀关闭 为保持启动系统处于热备用状态 启动系统设有暖管管路 暖管水源取自省煤器出口 经启动系统管道 阀门后进入过热器一级减温水管道 再水喷水进入过热器一级减温器 12 2019 12 20 三 锅炉主要设备介绍 螺旋水冷壁煤粉燃烧器 13 2019 12 20 螺旋水冷壁 1 采用螺旋型上升管圈 管圈自炉膛底部沿炉膛四周盘旋上升至炉膛折焰角处 炉膛上部管屏改变为垂直上升管屏 以利于管子穿墙及悬吊结构的布置 螺旋管圈除进出口联箱外 中间不设置混合联箱 这种管圈的优点是热偏差小 且因无中间混合联箱 不会产生汽水混合物的不均匀分配的问题 因此可做成全焊接的膜式水冷壁管圈 这是本生型锅炉的一大改革 采用螺旋管水冷壁具有如下的优点 1 蒸发受热面采用螺旋管圈时 管子数目可按设计要求而选取 不受炉膛大小的影响 可选取较粗管径以增加水冷壁的刚度 2 螺旋管圈热偏差小 工质流速高 水动力特性比较稳定 不易出现膜态沸腾 又可防止产生偏高的金属壁温 14 2019 12 20 螺旋水冷壁 2 3 因无中间混合联箱 不会产生汽水混合物不均匀分配的问题 4 因启动有汽水分离器 使蒸发受热面与过热受热面有比较明显的分界线 易于处理调节系统 5 螺旋形管圈对燃料的适应范围比较大 可燃用挥发分低 灰分高的煤 6 能变压运行 快速启停 能适应电网负荷的频繁变化 调频性能好 螺旋管圈缺点 但它的结构与制造工艺复杂 故制造与安装比较困难 所需工期较长 15 2019 12 20 煤粉燃烧器 概述LNCFS 低NOx同轴燃烧系统 技术特点 16 2019 12 20 煤粉燃烧器概述 1 采用美国ALOSTM能源公司引进的摆动式四角布置直流燃烧器的切圆燃烧方式 再热汽温调节采用摆动燃烧器 配置MPS中速磨煤机的直吹式制粉系统 燃烧方式采用低NOx同轴燃烧系统 LNCFS 减少挥发份氮转化成NOx 在防止炉内结渣 高温腐蚀和降低炉膛出口烟气温度偏差等方面同样具有独特的效果 主要组件为 a 紧凑燃尽风 CCOFA b可水平摆动的分离燃尽风 SOFA c 预置水平偏角的辅助风喷嘴 CFS d 强化着火 EI 煤粉喷嘴 17 2019 12 20 煤粉燃烧器概述 2 主风箱设有6层强化着火煤粉喷嘴 在煤粉喷嘴四周布置有燃料风 周界风 在每相邻2曾煤粉喷嘴之间布置有1层辅助风喷嘴 其中包括上下2只偏置的CFS喷嘴 1只直吹风喷嘴 在主风箱上部设有2层CCOFA喷嘴 在主风箱下部设有1层火下风 UFA 喷嘴 在主风箱上部布置有SOFA燃烧器 包括5曾水平摆动的分离燃尽风喷嘴 连同煤粉喷嘴的周界风 每角主燃烧器和SOFA燃烧器各有二次风挡板25组 均有电动执行机构单独操作 在燃烧器二次风室中配置了三层共12支轻油枪 采用气泡雾化方式 燃油容量按17 MCR符合设计 点火装置采用高能电火花点火器 燃烧器采用水冷套结构 18 2019 12 20 同轴燃烧系统技术特点 具有优异的不投油低负荷稳燃能力 具有良好的煤粉燃尽特性 能有效防止炉内结渣和高温腐蚀 强化着火煤粉喷嘴设计 带同心切圆燃烧方式 CFS 的多隔仓辅助风设计 同心切圆燃烧方式如左图 UFA 火下风 喷嘴设计 采用水平摆动调节的SOFA喷嘴设计控制炉膛出口烟温偏差 19 2019 12 20 四 锅炉四管 省煤器管水冷壁管过热器管再热器管四管材料选择四管泄漏机理高温氧化介绍 20 2019 12 20 省煤器管 作用是在给水进入水冷壁以前 将水进行预热 并借以回收锅炉排烟中的部分热量 提高经济性 顺列布置 与烟气成逆流布置 管子规格 47 6 7 5 材质210C 共167片 悬吊管规格 60 12 材质210C 21 2019 12 20 水冷壁管 采用螺旋 右旋 围绕结构 与垂直管圈相比 水冷壁管间的吸热量偏差获得根本性改善 炉膛出口处蒸汽温度偏差小 整个炉膛水冷壁由炉膛上部的垂直段管屏与炉膛下部的螺旋段管屏组成 在标高48892处 通过锻件多通与中间混合集箱实现垂直段与螺旋段管屏的过渡 有一根螺旋管分成四根垂直管 管子规格 41 3 6 9 34 93 6 04 7 96 材质T12 22 2019 12 20 过热器管 按蒸汽流向可分为四级 顶棚与包墙过热器 分割屏过热器 后屏过热器 末级过热器 分割屏与后屏布置于炉膛上部 主要吸收炉膛内的辐射热量 末级过热器布置在水平烟道 呈逆流布置 靠对流传热吸收热量 管子规格 炉顶 包复过热器主要 63 5 9 03 材质T12 分割屏管子主要为 41 3 5 59 6 35 材质主要为T12 T23 T91 分割屏管间定位采用耐热不锈钢制成的滑动连接件 1块凸形和2块凹形连接件组成 上下分四处布置 将管子连接在一起并保证每根管子能上下自由膨胀 后屏过热器主要 44 5 47 6 材质主要为T23 T91 TP347H 定位与分割屏类似 末级过热器主要为 38 1 5 59 9 03 材质主要为T23 T91 TP347H 管间采用不锈钢板制成的梳形管夹定位 共计82屏 23 2019 12 20 再热器管 由低温再热器和末级再热器两级组成 低再布置在后烟井上部 顺列排列 与烟气成逆流布置 共110片 管子规格 63 5 4 2 60 4 2 材质210C T12 T22 T23 末级再热器布置在炉膛鼻子上部烟气高温区 与烟气成顺流布置 共33片 管子规格 63 5 材质T23 T91 TP304H 24 2019 12 20 四管材料选择 1 高温承压部件钢管的要求是 1 足够的高温蠕变断裂强度和持久塑性 2 良好的高温组织稳定性 3 良好的高温抗氧化性 抗腐蚀性 4 良好的加工工艺性 25 2019 12 20 四管材料选择 2 水炉膛水冷壁管的选择 取决于炉膛内最高的热交换量 在设计中 选用的管子材料主要为T12 T22 我国常用的15CrMo 12Cr1MoV 等材料 这些低合金铁素体料具有良好的机械性能和加工性能 能够适合水冷壁管排的布置 在超临界锅炉设计中 一般来说 T12用于水冷壁 出口温度最高可以达到470 因此T12常常被用于低温管排上 在更高的蒸汽条件与更高的水冷壁出口温度条件下 需要根据不同的要求选择不同的材料 例如T22具有高于T12的蠕变断裂强度 并具有更高的抗氧化性 近年来 一些新型的铁素体合金 如T23钢等 这些材料的蠕变强度有了很大的提高 并且具有非常良好的焊接性能 不需焊前预热和焊后热处理 能够适用于更高的蒸汽参数和使用温度 已经开始广泛应用于水冷壁等部件 冷壁材料 26 2019 12 20 四管材料选择 3 过热器与再热器是锅炉中工作环境最为恶劣的部件 面临高温氧化 腐蚀 是锅炉中承受压力最大 温度最高的受热部件 所以也是对材料要求最高的部件 过热器与再热器管子材料 其蠕变强度必须足够高 在其运行的压力与温度范围内 有充足的安全裕度 同时还要考虑管子对蒸气侧和烟气侧的抗氧化与抗腐蚀的要求 在壁温超过580 C时 一般都需要使用奥氏体耐热钢TP304H TP347H 700 然而由于其价格昂贵 导热系数低 热膨胀系数大及存在应力腐蚀裂纹倾向等缺点 不可能被大量采用 在超临界锅炉上 对于低温段过热器和再热器 一般使用T22 12Cr1MoV T23等材料 27 2019 12 20 四管材料选择 4 T91钢具有较高的高温强度 良好的韧性 持久强度和焊接工艺性能 其最高使用温度可以达到650 在620 以下可替代部分奥氏体不锈钢使用 奥氏体钢主要用在过热器和再热器管的出口段 在这一管段 除了蠕变强度 抗氧化和抗烟气腐蚀成为重要因素 当最高使用温度达到650 时 铁素体材料的抗氧化性能下降 需使用部分TP347H奥氏体不锈钢等 不但具有较高的高温强度 特别是具有极佳的抗氧化和抗腐蚀性 同时还具有较好的加工性和可焊性 基于上述情况 T22 T23 T91 TP347H 等 应是超临界机组锅炉过热器和再热器钢管的首选材料和主要候选材料 出口集箱可使用P91等材料 28 2019 12 20 四管泄漏机理 A 应力破裂 1 过热 短期过热 长期过热 2 高温蠕变 3 异种金属焊接B 水侧腐蚀 4 苛性腐蚀 碱蚀 5 氢损害 酸蚀 6 坑蚀 局部腐蚀 点蚀 7 应力腐蚀破裂C 火侧腐蚀 8 低温腐蚀 9 水冷壁腐蚀 高温腐蚀 10 煤灰腐蚀 11 油灰腐蚀D 磨损 12 飞灰 13 落渣 14 吹灰 15 煤粒E 疲劳 16 振动 17 热应力 18 腐蚀F 质量控制不当 19 清扫维修引起的损害 20 化学工作不当引起的 21 炉管材质缺陷 22 焊接缺陷 2019 12 20 高温氧化介绍 氧化皮生成机理氧化皮脱落氧化皮堵塞爆管防控技术措施我厂主要高温区壁温设置 30 2019 12 20 氧化皮生成机理 钢表面氧化皮的生成是金属在高温水汽中发生氧化的结果 是由水汽本身的氧分子就位氧化表面的铁所形成的 在570 以下 生成的氧化膜是由Fe2O3和Fe3O4组成 Fe2O3和Fe3O4都比较致密 尤其是Fe3O4 因而可以保护钢材以免其进一步氧化 当超过570 时 氧化膜由Fe2O3 Fe3O4 FeO层组成 FeO在最内层 主要是由FeO组成 因FeO致密性差 破坏了整个氧化膜的稳定性 事实上 当温度超过450 时 由于热应力等因素的作用 生成的Fe3O4不能形成致密的保护膜 使水蒸气和铁不断发生反应 当汽水温度达到570 以上 反应生成物为FeO 且反应速度更快 此时 金属的抗氧化能力大大降低 31 2019 12 20 氧化层机构 32 2019 12 20 氧化皮的脱落 剥落主要条件 1 氧化层达到一定厚度 通常不锈钢为0 10mm 铬钼钢为 0 2 0 5 mm 2 温度变化幅度大 速度快 频度高 由于热胀系数的差异 当垢层达到一定厚度后 在温度发生变化 尤其是发生反复或剧烈变化时 氧化皮即很容易从金属本体剥离 在机组起停过程中 管子的温度变化幅度最大 管内的氧化皮也最容易剥落 加之在起动初期蒸汽流量较小