MW超超临界锅炉总论.ppt

上海交通大学热能工程研究所 1000MW超超临界锅炉 一 选型回顾 超临界机组技术应用与回顾 超临界 超超临界机组技术指标 玉环电厂主机技术指标演变 主机参数选择 主汽温度选择主汽温度由580 提高到600 锅炉 汽轮机高温部件材料品种变化不大 初步评估的结论是机组造价增加1 5 3 左右 汽机热耗可以降低约为0 5 发电效率由44 38 提高到44 63 年节约标煤20000吨 主汽压力选择如果主汽压力由25MPa提高到28MPa 发电效率由44 63 提高到44 99 投资增加3 5 招标文件技术参数主汽压力为25MPa 主汽温度600 再热蒸汽温度600 燃烧效率大于93 5 机组热耗小于7420KJ Kwh 锅炉主要特性对比 锅炉制造厂 哈尔滨锅炉厂有限责任公司最大连续蒸发量 B MCR 2953t h过热器出口蒸汽压力27 56MPa再热器入口蒸汽压力6 14MPa再热器出口蒸汽压力5 94MPa再热蒸汽流量 B MCR 2446t h 汽轮机制造厂 上海汽轮机有限公司汽轮机型式 超超临界 一次中间再热 单轴 四缸四排汽 双背压 凝汽式 八级回热抽汽 铭牌功率 1000MW汽轮机参数 26 25Mpa 600 C 600 C给水温度 295 5 C加热器级数 8工作转速 3000r min 汽轮发电机制造厂 上海汽轮发电机有限公司铭牌功率 1000MW额定电压 27kV功率因数 0 9冷却方式 水 氢 氢定 转子绝缘 F级 辅机配置 汽机侧主要辅机 给水泵小汽机凝结水泵循环水泵高压加热器低压加热器 主要电气设备 主变压器 启动变压器 厂用变压器 锅炉侧主要辅机 送风机引风机一次风机磨煤机捞渣机给煤机电除尘器 主要辅机厂家 分散控制系统 DCS 概述 北京日立控制系统有限公司HIACS 5000M日立2000年推出 北京ABB贝利控制公司SYMPHONYABB1998年推出 上海西屋控制系统有限公司OVATION西屋1998年推出 南京西门子电站自动化有限公司T XP西门子1997年推出 脱硫岛 煤种和烟气指标设计煤种含硫率0 9 烟气量301 6万Nm3 h 湿态 标准状况 SO2浓度1948mg Nm3烟气灰尘含量37mg Nm3 脱硫方案采用石灰石 石膏湿法一期工程2 1000MW不采用GGH二期工程2 1000MW采用GGH 脱硫厂家 国内脱硫公司 国外技术支持方国内投标公司 工程设计 管理 履约能力及实施能力国外技术支持方 业绩良好 具有先进 成熟技术喷淋塔技术 百万等级机组单塔或双塔业绩投运业绩烟气量大于2 800 000Nm3 h 1年以上投运业绩 入围脱硫公司及其技术支持方 二 1000MW超超临界锅炉整体布置 1 燃料特性和灰特性电厂燃煤设计煤种为神府东胜煤 校核煤种为晋北烟煤表1 4 1煤质分析数据及灰份组成 2 锅炉主要性能数据 1 主要结构参数炉膛宽 深32 084m 15 67m锅炉高度 从水冷壁下集箱到顶棚管 66 6m后竖井深度12 177m总深度 从前水冷壁到后包墙 33 847m水冷壁下集箱标高6 3m过热器顶棚标高73 9m大板梁下沿标高81m最外排柱中心线间纵向跨距53 8m最外排柱中心线间横向跨距69 6m上层燃烧器中心线到屏底高度22 364m下层燃烧器中心线到冷灰斗拐点高度6 941m炉膛容积28000m3 2 锅炉主要技术数据参数 MCR 表1 4 3锅炉主要技术数据 BMCR工况 二 锅炉总体简介及整体布置 一 锅炉房布置 1 主厂房设计的主要原则主厂房布置采用四列式布置方案 布置顺序依次为汽机房 除氧间 煤仓间 锅炉房 炉后依次布置 电除尘器 引风机 烟囱 主厂房采用钢结构 2 3机组间栈桥上煤 主厂房扩建方向为右扩建 从汽机房向锅炉房看 锅炉为全钢架结构 露天布置 炉顶设轻型钢屋盖 玉环4X1000MW工程总平面布置 图1 4 1锅炉整体布置 纵剖视图 图1 4 1锅炉整体布置 水平视图 1 炉膛单炉膛 型布置2 燃烧方式PM PollutionMinimum 主燃烧器和MACT MitsubishiAdvancedCombustionTechnology 型低NOx分级速风燃烧系统 反向双切圆燃烧方式 二 锅炉总体简介 反向双切圆燃烧 燃烧器布置 PM PollutionMinimum 主燃烧器 图6 3 6PM燃烧器NOx生成量示意图 MACT MitsubishiAdvancedCombustionTechnology 型低NOx分级速风燃烧系统 点火方式 二级点火方式高能电火花点火器 轻油枪 煤粉燃烧器 组合式油燃烧器 摆动式 机械雾化油枪 摆动式 点火器 18 摆动式 喷嘴工作原理 压力油经分油嘴小孔汇合到一个环形槽中 均匀分配到旋流片的切向槽中 再进入旋流片中心的旋涡室 此时压力油便产生高速旋转 然后从雾化片的中心孔喷出后 在旋转力的作用下 克服了油的表面张力 被撕碎成细小的油滴 形成了具有一定雾化角的圆锥状油雾 3 汽水循环方式水冷壁主汽系统汽水流程给水 省煤器 水冷壁 低温过热器 一级 分隔屏过热器 二级 一级喷水 屏式过热器 三级 末级过热器 四级 汽机 二级喷水 三级喷水 再热蒸汽流程汽机高压缸排汽 一级再热器 二级再热器 中压缸 事故喷水 1 水冷壁 图2 6 2水冷壁汽水系统流程描述 水冷壁为膜式水冷壁 由于全部为垂直管屏 因此可以不必采用结构复杂的张力板来解决下部炉膛水冷壁的重量传递问题 水冷壁分成上 下二部分 下部水冷壁包括冷灰斗 上 下部水冷壁之间装设一圈中间混合集箱过渡 炉膛水冷壁采用焊接膜式壁 内螺纹管垂直上升式 内螺纹管区域如图 节流孔圈移到水冷壁集箱外面的水冷壁管入口段 入口短管采用 42 7 6的较粗管子 在其嵌焊入节流孔圈 可以保证孔圈有足够的节流能力 按照水平方向水冷壁的热负荷分配和结构特点 调节各回路水冷壁管中的流量 以保证水冷壁出口工质温度的均匀性 并防止个别受热强烈和结构复杂的回路与管段产生DNB 膜态沸腾 和出现壁温不可控制的DRO 干涸 现象 水冷壁的特点采用了垂直管圈水冷壁 具有结构简单 便于安装 阻力较小 比螺旋管圈水冷壁少1 3 水动力的稳定性好 不易结渣等优点 在传统的一次上升垂直水冷壁的基础上 又加装了带有二级分配器的水冷壁中间集箱 以降低水冷壁出口沿炉膛周界的工质温度偏差 根据MHI的经验 加装了带有二级混合器的水冷壁中间集箱后 水冷壁出口温度偏差可减少1 3以上 将水冷壁入口的控制流量的节流孔圈由传统的装在水冷壁下集箱内改为装在水冷壁集箱的出口管接头上 以便于在运行和调试过程中更换节流孔圈 同时由于增加了装节流孔圈的管段直径 因此也提高流量调节的幅度内螺纹管的采用又进一步提高了水冷壁的可靠性 与汽包锅炉不同 直流锅炉点火时 为了减少流动的不稳定和保持水冷壁管壁温低于允许值 必须保证炉膛水冷壁管中的流量不低于最小流量值 本锅炉炉膛水冷壁管所需的最小流量值为25 BMCR 但在锅炉启动和产汽量低于炉膛所需的最小流量负荷区间运行时 多余的水又不希望进入过热器系统 此时就需要在过热器前设置一个启动旁路系统来将多余的水排掉 2 启动系统 超超临界直流锅炉启动系统的主要作用就是在锅炉启动 低负荷运行 蒸汽流量低于炉膛所需的最小流量时 及停炉过程中 维持炉膛内的最小流量 以保护炉膛水冷壁管 同时满足机组启 停及低负荷运行时对蒸汽流量的要求 超超临界直流锅炉对给水品质有严格的要求 在锅炉点火时 给水品质必须满足要求 因此启动系统的另一个作用就是在锅炉冷态清洗时为清洗水返回给水系统提供了一个流通通道 启动系统形式 图2 7 1大气扩容式启动系统 图2 7 2带疏水热交换器的启动系统 图2 7 3典型带循环泵的启动系统 由于华能玉环电厂汽轮机冷凝器的设计容量较小 汽机冷凝器不能接收锅炉启动度膨胀期间如此大量的高温疏水进入汽机冷凝器 因此在原有带循环泵的启动系统设计中加设了大气扩容器 将锅炉度膨胀期间排出的高温水先排入扩容器冷却后再通过冷凝水泵进入汽机冷凝器进行再循环 优点 完全独立于汽机之外 不受汽机选型及运行的限制 因此在机组启动时的运行非常灵活 缺点 初投资大 特别是疏水扩容器及水箱的容积较大 在机组建设的早期需注意基础的处理 汽水分离器及贮水箱 分离器 汽水混合物沿筒体切向进入分离器后 旋转形成的离心力使汽水分离 贮水箱 用于收集分离器的排水 图3 1 4过热器布置总图 过热器系统采用四级布置 以降低每级过热器的焓增 蒸汽流程 水平与立式低温过热器 一级 分隔屏过热器 二级 屏式过热器 三级 末级过热器 四级 低温再热器和低温过热器分别布置于尾部烟道的前 后竖井中 均为逆流布置 在上炉膛 折焰角和水平烟道内分别布置了分隔屏过热器 屏式过热器 末级过热器和末级再热器 由于烟温较高均采用顺流布置 3 过热系统 图3 2 1再热器布置图 再热器为二级 即低温再热器 一级 末级再热器 二级 低温再热器布置于尾部烟道的前竖井中 为逆流布置 在上水平烟道内分别布置了末级再热器 由于烟温较高均采用顺流布置 4 再热系统 5 调温方式 a 过热器采用煤水比 三级减温水 燃烧器倾角给水 省煤器 水冷壁 低温过热器 一级 分隔屏过热器 二级 一级喷水 屏式过热器 三级 末级过热器 四级 汽机 二级喷水 三级喷水 b 再热器采用尾部调温挡板 燃烧器倾角 事故喷水汽机高压缸排汽 低温再热器 末级再热器 中压缸 事故喷水 尾部竖井的前 后分竖井的下部各装有一级省煤器 省煤器为顺列布置 以逆流方式与烟气进行热交换 6 省煤器 1 省煤器采用钢管式省煤器 其具有耐压强度大 工作可靠 体积小 重量轻 价格低廉等特点 2 省煤器采用非沸腾式 3 省煤器管束采用无缝光管顺列布置 4 省煤器为连续管圈可疏水型 无向下流的回路 进口联箱上装有疏水 锅炉充水和酸洗的接管座 并带有相应的阀门 5 考虑灰粒磨损保护 除通过省煤器的烟气平均流速设计值不超过10m s外 省煤器管束与四周墙壁间装设防止烟气偏流的阻流板 管束上还设有防磨装置 4 旁路系统 旁路容量按40 BMCR设置高压旁路 主蒸汽 和低压旁路 再热蒸汽 二级串联旁路系统装置 如图3 3 2 高压旁路每台机组安装一套 从汽机入口前主蒸汽联络管接出 经减压 减温后接至再热 冷段 蒸汽管道 高压旁路的减温水取自汽动给水泵和电动给水泵出口的给水系统 低压旁路每台机组安装二套 从汽机中压缸入口前热再热蒸汽两根支管分别接出 经减压 减温后接入凝汽器 减温水取自凝结水精处理装置出口的凝结水系统 5 烟气流程 炉膛 分隔屏过热器 二级 屏式过热器 三级 末级过热器 末级再热器 低温再热器 前级省煤器 前分竖井 空气预热器 电除尘器 低温过热器 后级省煤器 后分竖井 引风机 烟囱 6 空气预热器2台半模式 双密封 三分仓容克式型号 34 VI T 1800 SMR 转子是装载传热元件 波纹板 并可旋转的圆筒形部件 其外形似转鼓 预热器转子采用半模式扇形仓格结构 在车间先制作成9个20 的模式仓 每个仓由两个10 的小仓组成 再制作9块中间隔板 在工地组装成由36个小仓组成的 半模式 转子 与 模式 相比 减少了径向隔板 取消了横向隔板 增加了流通面积 隔板之间由栅架连接形成一整体 传热元件由波纹板 辊轧的薄钢板 组成 布置在转子内的波纹板沿转子高度方向 即烟气流动方向 共分为三层 即热端层 中间层 亦称热端中间层 及冷端层 见图8 3 4 分三层的目的便于波形板更换 因热端及中间层不易被腐蚀 可用普通碳钢 其厚度较小 层高可较大 而冷端易受低温腐蚀 采用耐腐波形板厚度较大 层高可较小 送风 FAF30 14 1轴流式动叶调节送风机Q 378 90m3 s P 50507Pa 每炉2台吸风 AN42e6 V19 4 静叶可调轴流风机Q 735 6m3 s P 5450Pa 每炉2台一次风 PAF19 12 5 2动叶可调轴流风机Q 169 17m3 s P 17729Pa 每炉2台 7 送 引风系统 轴流风机优缺点 1 轴流风机采用动叶可调的结构 其调节效率高 并可使风机在高效率区域内工作 因此运行费用较离心风机明显降低 2 轴流风机对风道系统风量变化的适应性优于离心风机 3 轴流风机重量轻 低的飞轮效应值等方面比离心风机好 如果以相同性能作对比基础 则轴流风机所占空间尺寸比离心风机小30 左右 4 轴流风机的转子结构要比离心风机转子复杂 旋转部件多 制造精度要求高 叶片材料的质量要求也高 5 轴流风机如与离心风机的性能相同 则轴流风机的噪音强度比离心风机高 因为轴流风机的叶片数多于离心风机 转速也比离心风机高 送风机 一次风机 上海鼓风机厂有限公司制造的液压动叶可调轴流风机 系引进的是德国TLT公司 透平通风技术有限公司TURBO LUFTTECHNIKGMBH 的技术 引风机 成都电力机械厂的液压静叶可调轴流风机 系引进的是德国KKK公司技术 图9 4 1TLT轴流式送风机结构图1 进气箱 2 膨胀节 3 软性接口 4 主轴承 5 动叶片 6 联轴器 7 中间轴 8 罩壳 9 电动机 10 调节机构 11 扩压筒 STOCK公司的EG3690型给煤机 为一种带有微机控制的电子称量及自动调速装置的带式给煤机 皮带由滚筒驱动 具有正反运转两种功能 可以将煤块精确地定量输送到磨煤机 并具有自动调节和控制的功能 8 带式给煤机 磨煤机 华能玉环电厂引风机选用静叶可调的原因 引风机是输送含尘且温度较高的烟气 工作条件较差 从目前国内大型机组引风机的配套及生产情况来看 动 静叶调节的轴流风机均可选用 静叶可调轴流风机对尘粒的适应性优于动叶可调轴流风机 静叶可调轴流式风机对含尘量的适应性一般不大于400mg Nm3 而动叶可调轴流风机一般则只能承受不大于150mg Nm3的含尘量 因此 静叶可调轴流式风机对含尘烟气的适应性较强 且运行稳定 比较适合引风机的运行特点 动叶可调轴流式风机负荷调节性较好 但价格较高 叶片对烟气的含尘量较为敏感 上海重型机械厂的HP1163型带动态分离器的中速磨煤机 这是美国CE公司在RP型磨煤机的基础上改进 创新发展起来的一种高性能先进的浅碗式磨煤机 50 300r min 三个独立的弹簧加载磨辊按相隔120 分布安装于磨碗上部 磨辊与磨碗之间保持一定的间隙 两者并无直接的接触 磨辊利用弹簧加压装置施以必要的研磨压力 当煤通过磨碗与磨辊之间时 煤就被磨制成煤粉 这种磨煤机主要是利用磨辊与磨碗对它们之间的煤的压碎和碾磨两种方法来实现磨煤的 磨制出煤粉由于离心力作用继续向外移动 最后沿磨碗周缘溢出 折向板分离器 叶片式转子分离器 9 刮板捞渣机 除尘器 吹灰器 刮板捞渣机 正常出力为6 5 11 5t h最大出力为70t h倾角为35 克莱德 英国制造 电除尘器 三室四电场由浙江菲达环保科技股份有限公司制造 每一个单独的气体通道成为室 由独立的一组集尘极和电晕极并配以相应的一组高压电源设备的独立单元称为场 吹灰器 116只炉膛吹灰器40只长伸缩式过 再热器受热面吹灰器4只回转式空气预热器用吹灰器 由上海克莱德贝尔格曼机械有限公司提供 图10 1 1V40炉膛吹灰器结构 10 锅炉炉膛安全监控系统 furnacesafeguardsupervisorysystem FSSS FSSS的主要功能大致可归纳为下列五项 1 炉膛吹扫 2 油枪或油枪组程控 3 炉膛火焰检测 4 磨煤机组程序启停和给煤机 磨煤机保护逻辑 5 主燃料跳闸 masterfueltrip MIT 1000MW锅炉由哈尔滨锅炉厂 日本三菱重工 提供控制逻辑 上海西屋控制系统有限公司提供硬件 火焰检测器都为FORNEY公司产品 锅炉安装了72只红外火焰检测器 分别监视6层煤粉燃烧火焰和3层轻油火焰 DPD红外火焰检测器 图7 3 2火监安装示意图 DPD Digitalprofiledetector 数字剖面检测器 工业红外波段的PbS 硫化铅 薄膜光电导探测器美国Forney公司 三 1000MW超超临界锅炉总结 锅炉的