300MW循环流化床培训资料.doc

300MW循环流化床锅炉培训资料（结构篇）1、东锅自主研发型300MW循环流化床锅炉1.1、300MW循环流化床锅炉工艺流程主要由以下三大部分组成（如图）： 炉膛（1）（包括屏过（8）、屏再（9）、水冷屏（10） 固体循环回路，主要由旋风分离器（2）、回料器（3）组成 尾部竖井（4）1-炉膛 2-分离器 3-回料器 4-尾部受热面 5一次风 6-二次风 7-气力播煤装置 8-屏式过热器9-屏式再热器 10-水冷蒸发屏 11-管式空预器 12-石灰石循环流化床锅炉的心脏部件是炉膛（1），燃料（7）和脱硫用的石灰石（12）从这里给入。一次风（5）通过布风板进入炉膛，作为一次燃烧用风，同时向上的气流将固体粒子托起（被流化），并充满了整个炉膛容积。在炉膛下部，固体粒子浓度较高，随着炉膛高度的增加，固体粒子浓度迅速降低。二次风（6）分两级送入炉膛，由此实现分级燃烧。高效旋风分离器（2）将离开炉膛的固体粒子捕获下来，通过回料器（3）直接送入下炉膛以维持主循环回路固体粒子平衡。分离后含少量飞灰的干净烟气进入尾部竖井（4），经空气预热器（11）和飞灰收集系统，最后由烟囱排入大气。300MW循环流化床锅炉整体布置锅炉为单汽包自然循环、一次中间再热、高温分离器、平衡通风、前墙给料循环流化床锅炉。采用高温汽冷式旋风分离器进行气固分离。锅炉主要由一个膜式水冷壁炉膛、三台汽冷式旋风分离器和一个尾部竖井三部分组成。炉膛内布置有屏式受热面：12片膜式过热器管屏、6片膜式再热器管屏和二片水冷蒸发屏。锅炉采用炉前给煤，锅炉前墙共设有8台给煤装置，后墙布置有六个回料点；在锅炉前墙二次风口内设有四个石灰石给料口，在前墙水冷壁下部收缩段沿宽度方向均匀布置。炉膛底部由水冷壁管弯制围成水冷风室。每台炉设置有两个床下点火风道，每个床下点火风道配有两个油燃烧器（带高能点火装置），其目的在于高效地加热一次流化风，进而加热床料。另外在炉膛下部还设置有床上助燃油枪，用于锅炉启动点火和低负荷稳燃。锅炉按四台滚筒式冷渣器设计，采用炉后排渣。炉膛与尾部竖井之间，布置有三台汽冷式旋风分离器，其下部各布置一台回料器。为确保回料均匀，回料器采用一分为二的形式，将旋风分离器分离下来的物料经回料器直接返回炉膛。作为备用手段，回料器放灰通过回料器至冷渣器灰道接入冷渣器。尾部由包墙分隔在锅炉深度方向形成双烟道结构，前烟道布置了低温再热器，后烟道从上到下依次布置有高温过热器、低温过热器，向下前后烟道合成一个烟道，在其中布置有螺旋鳍片管式省煤器。本工程采用了管式空气预热器，双进双出，一二次风左右布置。过热器系统中设有两级喷水减温器，再热器采用烟气挡板调温并布置有事故喷水减温器和微喷减温器。300MW循环流化床锅炉烟风系统 见下图循环流化床锅炉内物料的循环是依靠送风机和引风机提供的动能来启动和维持的。从一次风机出来的空气分成三路送入炉膛：第一路，经空气预热器加热后的热风进入炉膛底部的水冷风室，通过布置在布风板上的风帽使床料流化，并形成向上通过炉膛的气固两相流；第二路，热风经给煤增压风机后，用于炉前气力播煤。第三路，一部分未经预热的冷一次风作为给煤皮带的密封用风。另外，在一次风机出口至床下点火风道之间，布置有绕过空预器的一次风快冷风道，用于停炉时快速冷却炉膛。二次风机供风由空气预热器出口直接经炉膛上部的二次风箱分级送入炉膛。烟风系统图烟气及其携带的固体粒子离开炉膛，通过布置在水冷壁后墙上的分离器进口烟道进入旋风分离器，在分离器里绝大部分物料颗粒从烟气流中分离出来，烟气流则通过旋风分离器中心筒引出，由分离器出口烟道引至尾部竖井烟道，从前包墙及中间包墙上部的烟窗进入前后烟道并向下流动，流过布置其中的水平对流受热面管组，将热量传递给受热面，而后烟气流经空气预热器进入除尘器，最后，由引风机抽进烟囱，排入大气。回料器配备有高压头的罗茨风机，风机为定容式，因此回料风量的调节是通过旁路将多余的空气送入一次风风道内而完成的。锅炉采用平衡通风，压力平衡点位于炉膛出口；在整个烟风系统中均要求设有调节挡板，运行时便于控制、调节。1.1.6 300MW循环流化床锅炉汽水系统见下图 汽水系统图 锅炉给水经给水操作台后被引至尾部烟道省煤器进口集箱左侧，逆流向上经过水平布置的省煤器管组进入省煤器出口集箱，通过省煤器引出管从锅筒左右封头进入锅筒。在启动阶段给水量较小时，省煤器再循环系统可以将锅水从锅筒引至省煤器进口集箱，防止省煤器管子内的水静滞汽化。东方锅炉自主开发型300MW循环流化床锅炉为自然循环锅炉。锅炉的水循环采用集中供水，分散引入、引出的方式。给水引入锅筒水空间，并通过集中下降管和下水连接管进入水冷壁和水冷蒸发屏进口集箱。锅水在向上流经炉膛水冷壁、水冷蒸发屏的过程中被加热成为汽水混合物，经各自的上部出口集箱通过汽水引出管引入锅筒进行汽水分离。被分离出来的水重新进入锅筒水空间，并进行再循环，被分离出来的饱和蒸汽从锅筒顶部的蒸汽连接管引出。东方锅炉自主开发型300MW循环流化床锅炉过热蒸汽流程为：锅筒分离器入口烟道旋风分离器尾部烟道两侧包墙尾部烟道前后包墙尾部烟道中隔墙低温过热器一级减温器屏式过热器二级减温器高温过热器。屏式过热器布置在炉膛内，高温过热器、低温过热器布置在尾部烟道的后烟道内。过热器系统采取调节灵活的喷水减温作为汽温调节和保护各级受热面管子的手段，整个过热器系统共布置有两级喷水减温器。一级减温器布置在低温过热器出口的连接管道上作为粗调；二级减温器布置在屏式过热器出口的连接管道上，作为细调。本锅炉方案中屏式再热器为辐射再热器，与低再（对流再热器）一起组成再热受热面，相对于其它再热器布置方式，锅炉的再热汽温在较大的负荷范围内变化较小。本锅炉再热蒸汽流程为：汽轮机高压缸低温再热器微调喷水减温器屏式再热器汽轮机中压缸。再热蒸汽温度以尾部烟道烟气挡板作为主要调温手段，通过调节烟气挡板的开度，改变流经低温再热器侧的烟气量，达到调温目的。低温再热器至高温再热器的连接管上设置了喷水减温器作为微调。低温再热器进口管道上布置有事故喷水减温器，用于紧急状况下控制再热器进口汽温锅炉主要部件简介1.2.1 炉膛炉膛为一个38900（高）28275（宽）8439（深）的燃烧室，它由前墙、后墙、两侧墙构成。在炉膛的底部，前墙管拉稀形成风室底部及流化床布风板，加上两侧水冷壁构成水冷风室，风室底部标高为4800mm，布风板标高为10000mm，此处炉膛深度为4006.5mm。在炉膛顶部，后墙向炉前弯曲形成炉顶，管子与前墙水冷壁出口集箱在炉前汇合。整个炉膛从结构上分为上、下部分，以标高18470.8 mm为界，下部纵向剖面由于前、后墙水冷壁与水平面相交角度为75而成为梯形，其下部耐磨材料交界处采用外弯结构防磨。炉膛前墙布置有十二片屏式过热器管屏和六片屏式再热器管屏，后墙布置有2片水冷蒸发屏。为了防止受热面管子磨损，在下部密相区的水冷壁、炉膛上部烟气出口附近的后墙、两侧墙和顶棚以及炉膛开孔区域、炉膛内屏式受热面倾斜及转弯段等处均敷设有耐磨材料，其厚度均为距管子外表面25mm，且炉膛下部耐磨材料交界处采用外弯结构防磨。水冷壁和水冷蒸发屏上固定耐磨材料均采用材料为1Cr13的直销钉或材料为1Cr18Ni9Ti的不锈钢圆钢弯制而成的V型销钉。屏式过热器管屏上固定耐磨材料均采用材料为1Cr18Ni9Ti的不锈钢直销钉。1.2.2 汽冷式旋风分离器采用三台汽冷式旋风分离器，内空8500mm（耐火材料内表面）。旋风分离器中心筒采用高温高强度、抗腐蚀、耐磨损的RA-253MA钢板卷制而成。1.2.3 回料器汽冷式旋风分离器分离的固体粒子流经回料立管排出到回料器。回料器共三台，对应布置在每台旋风分离器的下方，支撑在构架梁上。分离器与回料器间、回料器与下部炉膛间均为柔形膨胀节连接。回料器在主回路有以下两个功能：一是使再循环床料从旋风分离器连续稳定地回到炉膛；二是提供旋风分离器负压和下燃烧室正压之间的密封。考虑到炉膛宽深比较大，为使回料均匀进入炉膛，本工程回料器采用一分为二的结构。分离器的静压非常接近大气压，而燃烧室回料点由于一次风的缘故，压力非常高，故必须实现它们之间的密封，否则，燃烧室烟气将回流到分离器。回料器通过分离器底部出口的物料在立管中建立料位，来满足密封的要求。回料器用风由单独的高压回料器风机负责，回料器用风通过底部风箱及立管上的四层充气口进入回料器，每层充气管路都有自己的风量测点，给出准确流量，并由手动和电动调节阀分配风量，实现定量送风。在立管上设有压力测点，实现对料位的监控。回料器和回料立管由钢板卷制而成，内侧敷设有防磨、绝热层。1.2.4屏式过热器和屏式再热器屏式过热器共12片，上进上出。布置在炉膛上部靠近炉膛前墙，过热器为膜式结构。在屏式过热器下部设置有耐磨材料，整个屏式过热器自下向上膨胀。屏式再热器共6片，布置在炉膛上部靠近炉膛前墙，再热器为膜式结构，在屏式再热器下部设置有耐磨材料，整个屏式再热器自下向上膨胀。过热器和再热器系统都采用了对流辐射的布置方式，与单纯采用对流受热面的布置方式相比，锅炉汽温在较大负荷范围内的变化较小。我公司之所以采取这样的布置方式，主要是考虑到当锅炉负荷变化时，对流过热器（再热器）与辐射过热器（再热器）的汽温变化特性是相反的，如图所示，在对流过热器中，随着负荷增加，蒸汽的焓增增大，对流过热器的出口汽温将增加；而辐射过热器中正好相反，随着锅炉负荷的增加，由于炉膛内烟气温度变化不大，辐射传热量增加不多，跟不上蒸汽流量的增加，因而使工质的焓增减小，故随锅炉负荷的增加辐射过热器的出口汽温是下降的。我公司在进行过热器（再热器）系统设计时，采用辐射与对流相结合，并采取适当的吸热量比例，使过热汽温和再热汽温都具有比较平稳的温度特性，保证锅炉在各种工况下的稳定运行。针对在135MW等级循环流化床锅炉中出现的屏过变形问题，在本工程中为保证屏式受热面的自由膨胀，屏式受热面出口集箱上改用连接管结构，取代分散集箱直接插入总集箱的结构，通过弯管减小顶部管系向下的应力，保证屏式受热面向上自由膨胀，消除膨胀受阻引起的变形。1.2.5 二次风布置本工程二次风布置的特点有：1） 二次风集中布置在给煤口和回料口附近，有利于二次风与未燃尽碳的混合，提高燃烬率。2） 二次风喷口直径较大，在合理风速的配合下，二次风的穿透和扰动更加强烈，有利于炉膛内氧气场的合理分布；3） 本工程下二次风距布风板高1.0m，一次风区高度降低，有利于锅炉的负荷调节，降低厂用电。循环流化床锅炉通过二次风量的调节，能有效的调节锅炉负荷。由于二次风量的加入，二次风喷嘴上部粒子的速度显著提高，其在密相区带走燃烧释放的热量，在炉膛中上部与水冷壁进行热交换，提高传热系数与热量，使锅炉负荷上升。因此，二次风口的位置决定了能参与到内循环和外循环的物料量的多少，也影响着锅炉的带负荷能力，1.2.6 点火燃烧器锅炉在一次风道内布置有四只床下风道点火器，热容量按11%B-MCR的总输入热设计，油枪冷却风量380 Nm3/h。同时，为了加快启动点火过程和低负荷稳燃，还设计了8只床上助燃油枪，分别布置在炉膛的前后墙，热容量为22 %B-MCR输入热量。油枪用风量3.6X103Nm3/h。点火和助燃燃料0轻柴油。点火和助燃油枪均采用蒸汽雾化型式。1.2.7 冷渣器东方锅炉自主开发型300MWCFB锅炉在冷渣器布置方式和设计特点上充分参考了第三代135150MW等级CFB锅炉排渣的特点，如采用后墙排渣，排渣管上部通过刚性梁固定在炉膛上，随炉膛一起膨胀；较大的排渣管内空尺寸（DN250mm），标高距布风板250mm；排渣管放灰接入滚筒式冷渣器；排渣管采用内保温等。后墙排渣增加了排渣覆盖范围，避免了排渣口少，排渣不均匀造成的近布风板区发生大量大粒子的沉积，床料的流化、燃烧和热质交换工况变坏，两侧燃烧室出口烟温、负压、含氧量相差大，分离器工况差异大，飞灰低渣含炭量大等现象使燃烧分层的出现。同时，排渣管放灰可以方便的接入冷渣器，有利于运行调整和电厂文明生产，开阔了0米层空间和底渣系统的布置。1.2.8 尾部受热面尾部受热面为典型的双烟道结构，断面尺寸为14815mm（宽）9360mm（深），采用成熟的汽冷膜式壁包墙（下部为护板包墙）。在包墙过热器前墙上部烟气进口及中间包墙上部烟气进口处，管子拉稀形成进口烟气通道。为防止磨损，入口烟速控制在合理的速度。中间包墙将烟道一分为二，前烟道和后烟道尺寸均为14815mm（宽）4680mm（深）。低温再热器布置在尾部前烟道内，高温过热器和低温过热器布置在尾部后烟道内。低再、高过和低过管束均通过固定块固定在尾部包墙上，随包墙一起膨胀。过热器和再热器侧烟气在双烟道出口处汇合在一起，继续冲刷省煤器和空气预热器，进行换热。省煤器采用螺旋鳍片管结构。1.2.9 管式空气预热器空气预热器采用卧式顺列四回程布置，空气在管内流动，烟气在管外流动，位于尾部竖井下方双烟道内。管子规格F572，各级管组管间横向节距为80mm，纵向节距为95mm。每个回程的管箱上部两排、左右两侧和下部各两排管子稍厚，可以起到防磨的作用。沿烟气流向前三个回程管箱采用材质为Q215-A的管子，最后一个回程的管箱下部采用材质为09CuPCrNi-A的耐腐蚀考登钢钢管。每个管箱空气侧之间通过连通箱连接。一、二次风由各自独立的风机从管内分别通过各自的通道，被管外流过的烟气所加热。一、二次风道沿炉宽方向双进双出，由于低负荷下二次风量较小，二次风烟气侧需设置烟气挡板。1.2.10 锅炉具体结构请参看锅炉说明书95M-SM及总图95M-0GW。采用炉前气力播煤，给煤口距布风板的距离为1.0m。给煤流量按给煤点进行均分。设计选取了8个气力播煤装置，沿整个炉膛宽度方向均布，使单台给煤机故障造成的不均衡大为降低。图2.7 气力播煤装置需要防磨的受热表面主要有：水冷布风板炉膛下部密相区四周水冷壁内表面炉膛出口四周水冷壁内表面汽冷旋风分离器及入口烟道内表面需要防磨的非受热表面主要有：旋风分离器中心筒分离器出口烟道内表面立管及回料装置内表面ALSTOM型循环流化床锅炉结构工艺流程300MW循环流化床锅炉的工艺流程如下图示： 炉膛 分离器 尾部受热面 外置式换热器 二次风 一次风 水冷锥形阀 石灰石 燃料锅炉主要由以下三大部分组成：炉膛；固体循环回路，主要由旋风分离器、回料器及外置流化床组成（外置流化床是ALSTOM公司的CFB流程的一个特色部分，可分别用于控制炉膛温度以及再热汽温。）；尾部竖井。循环流化床锅炉的心脏部件是炉膛，燃料和脱硫用的石灰石从这里给入。一次风通过布风板进入炉膛，作为一次燃烧用风，同时向上的气流将固体粒子托起（被流化），并充满了整个炉膛容积。二次风(5)分两级送入炉膛，由此实现分级燃烧。高效旋风分离器将离开炉膛的固体粒子捕获下来，通过水冷锥形阀对固体粒子流量进行分配，一部分通过回料器直接送入下炉膛以维持主循环回路固体粒子平衡；另一部分从旋风分离器分离下来的固体粒子通过布置在类似鼓泡床中的外置式换热器放热后被送入炉膛。分离后含少量飞灰的干净烟气进入尾部竖井，经空气预热器和飞灰收集系统，最后由烟囱排入大气。1.2锅炉整体布置锅炉为单汽包、自然循环、半露天布置的循环流化床锅炉，锅炉整体呈左右对称布置，支吊在锅炉钢架上，采用高温旋风分离器进行气固分离，采用外置换热器控制床温及再热汽温。本锅炉由五跨组成，第一、二跨布置有主循环回路（炉膛、高温钢板旋风分离器、回料器以及外置式换热器）、冷渣器以及二次风系统等；第三、四跨布置尾部烟道（包括高温过热器、低温再热器以及省煤器）；第五跨为单独布置的回转式空气预热器。炉膛采用全膜式水冷壁结构，炉膛底部采用裤衩型将下炉膛一分为二。布风板之下为由水冷壁管弯制围成的水冷风室。锅炉采用回料器给煤的方式，四个给煤口布置在回料器上，石灰石采用气力输送，8个石灰石给料口布置回料腿上。在水冷风室之前的两个一次风道内分别布置一台风道点火器，另外在炉膛下部还设置有24只不带点火和火检的床上助燃油枪，用于锅炉启动点火和低负荷稳燃。四台流化床式冷渣器被分为两组布置在炉膛两侧，每台冷渣器有9个排渣口，分别将底渣排到机械除渣系统或地面。四台高温旋风分离器布置在炉膛两侧的钢架副跨内，在旋风分离器下各布置一台回料器。由旋风分离器分离下来的物料一部分经回料器直接返回炉膛，另一部分则经过布置在炉膛两侧的外置换热器后再返回炉膛。外置式换热器内布置有受热面，靠后墙外置式换热器内设置有中温过热器（ITS1和ITS2），可以通过控制其间的固体粒子流量来控制炉膛温度；靠前墙外置式换热器内设置有低温过热器(LTS)和高温再热器（HTR），可以通过控制其间的固体粒子流量来控制再热蒸汽温度。汽冷包墙包覆的尾部烟道内从上到下依次布置有高温过热器、低温再热器、省煤器。空气预热器采用四分仓回转式空气预热器。1.3. 锅炉汽水系统高压系统包括省煤器、锅筒、蒸发受热面和过热器。水循环系统采用自然循环。锅炉给水首先被引至布置在尾部烟道的省煤器进口集箱，逆流向上流经水平布置的省煤器管组后通过省煤器引出管进入锅筒。在启动阶段没有给水流入锅筒时，省煤器再循环管路可以将锅水从锅筒引至省煤器进口集箱，防止省煤器管子内的水静滞汽化。本方案为自然循环锅炉。锅炉水循环采用集中供水，分散引入、引出的方式。给水引入锅筒水空间，并通过各自的集中下降管进入水冷壁和附加受热面进口集箱。锅水在向上流经炉膛水冷壁、附加受热面的过程中被加热成为汽水混合物，经各自的上部出口集箱通过汽水引出管引入锅筒进行汽水分离。被分离出来的水重新进入锅筒水空间，并进行再循环，被分离出来的合格的饱和蒸汽从锅筒顶部的蒸汽连接管引出。饱和蒸汽从锅筒引出后，由饱和蒸汽连接管引入尾部烟道包墙过热器，然后通过蒸汽连接管进入布置在炉前外置式换热器中（该外置式换热器还布置有高温再热器）的低温过热器（LTS），再进入布置在炉后外置式换热器中的中温过热器（ITS1和ITS2），此后由连接管引入到布置在尾部烟道中的高温过热器（HTS），最后合格的过热蒸汽由高过出口集箱（合并成一根连接管）引入汽轮机。过热器系统采取调节灵活的喷水减温作为汽温调节和保护各级受热面管子的手段，整个过热器系统共布置有三级喷水减温器。第一级在低温过热器（LTS）和第一级中间过热器（ITS1）之间，用于控制LTS出口和ITS1入口温差为10；第二级在第一级中间过热器（ITS1）和第二级中间过热器（ITS2）之间，用于控制ITS2出口温度为485；第三级在第二级中间过热器（ITS2）和高温过热器(HTS)之间，用于控制HTS出口温度为540。过热器系统喷水用给水，抽头点在高加后，给水调节阀前。再热汽系统为从汽轮机高压缸抽取的再热蒸汽通过连接管进入布置在尾部烟道内的低温再热器（LTR）入口集箱，流经低温再热器蛇形管，由低温再热器出口集箱引出，然后由连接管引入布置在外置换热器中的高温再热器(HTR)，经高温再热器加热后合格的再热蒸汽由高再出口集箱（最终合并为单根管）引回汽轮机。再热器系统在锅炉正常运行时无喷水，再热汽温靠控制外置床的灰流量来实现。在低温再热器（LTR）入口设有事故喷水，在事故工况时，通过喷水来控制高温再热器（HTR）出口汽温。喷水抽头点在给水泵中间抽头。再热器系统设有两个疏水点，一个在低温再热器入口，另一个在高温再热器入口。 1.4烟风流程CFB锅炉的燃烧需要相对较高的空气压头使颗粒在床内能得到流化，经过一二次风机出来的一二次风通过空预器后被送入炉膛。其它用风包括外置式换热器、回料器、冷渣器的流化风，其流化风均取自高压流化风机。空气预热器采用成熟的四分仓回转式空气预热器。暖风器（一个位于一次风道，二个位于二次风道）用于保证空预器出口壁温高于露点温度。从一次风机出来的空气分成两路：第一路，约占总风量45空气经暖风器、一次风空气预热器加热后，作为一次燃烧用风和流化风进入炉膛底部的水冷风室，通过布置在布风板上的风帽使床料流化，并形成向上通过炉膛的气固两相流，该回路上布置有床下风道点火器；第二路，同样经预热的热一次风作为FBHE至炉膛灰道的输送风。另外，在一次风机出口至床下点火风道之间，布置有绕过空预器的一次风快冷风道，风量约为一次风总风量的3545，用于快速冷却炉膛。从二次风机出来的空气分成三路：第一路，一部分未经预热的冷二次风作为回料阀上给煤机密封用风；第二路，经暖风器、二次风空气预热器加热后的热二次风分两层，进入炉膛下部内侧和外侧，作为燃烧及燃烧调整用风；第三路，经空预器的热二次风作为给煤点吹扫风，防止给煤堵塞。除了上述几路持续用风外，经空气