锅炉设计说明书.doc

广东鼎丰热电厂系统技改工程扩建1x90t/h次高温次高压循环流化床多燃料锅炉HGG-90/6.8-L.MS101锅炉锅炉设计说明书编号：H032MGL001S0011 编制：校对：审核：审定：中华人民共和国哈尔滨哈锅锅炉工程技术有限公司 目 录1、 前言2、 锅炉主要设计参数及整体布置2.1 锅炉主要设计参数2.2 锅炉主要计算数据（设计煤种）2.3 锅炉基本尺寸2.4 锅炉整体布置3、 锅炉主要部件结构3.1 锅筒3.2 锅筒内部设备3.3 燃烧室及水冷壁3.4 下水管3.5 汽水引出管3.6 水冷布风板及水冷风室3.7 过热器系统及汽温调节3.8 省煤器3.9 空气预热器3.10 旋风分离器回料系统3.11 返料装置3.12 刚性梁3.13 锅炉范围内管道3.14 锅炉构架3.15 吹灰系统3.16 启动燃烧器3.17 炉墙4、锅炉燃烧系统5、锅炉启动运行的特殊要求1、前言：20世纪70年代，为了满足环保日益严格的要求，芬兰ALSTROM和德国Lurgi等公司对发电用的锅炉开始研究采用低污染的循环流化床燃烧方式，现已有一批机组投入商业运行，并已达到成熟阶段。国内科研单位和高等院校在80年代初也开始研制循环流化床锅炉，现已有一批35220t/h 的循环流化床锅炉投入运行，哈尔滨哈锅锅炉工程技术有限公司通过引进国外的先进技术，同时结合本国国情，自力更生，自主开发了一些适合我国国情，性能良好的循环流化床锅炉，其蒸发量主要为35480t/h等级。按节能环保及用户要求，本工程亦采用了循环流化床锅炉，由哈尔滨哈锅锅炉工程技术有限公司根据国内现行标准、材料，按用户提供的燃料进行设计和制造。2、锅炉主要设计参数及整体布置2.1锅炉主要设计参数2.1.1电厂自然条件 厂区土质 建筑场地 地震烈度 6 度2.1.2燃料及石灰石特性2.1.2.1燃料燃煤名称单位设计煤质校核煤质燃料来源四川煤范围范围全水份Mt%8.4127.412空干基水份Mad%262.966空干基灰份Aad%31.7220-4029.0720-40挥发份Vad%12.958-2012.528-20焦渣特性CB(1-8)2424空干基固定碳FCad%53.3345-6055.4545-60空干基全硫St,ad%0.711.00.561.0空干基高位发热量Qgr,adMJ/kg22.64-22.77-收到基低位发热量Qnet,arMJ/kg20.3416.8-2220.9516.8-22干燥基高位发热量Qgr,dMJ/kg-空干基碳Cad%58.3245-60-45-60空干基氢Had%3.26-3.09-空干基氮Nad%1.18-空干基氧Oad%2.81-灰熔融性DT-ST-HT-FT-哈氏可磨指数DT-备注1)原煤尺寸规格10mm d50=35mm2)范围内未填入的数值，是指卖方可完全接受的任意范围。树皮及污泥名称单位树皮污泥燃料来源厂内范围厂内范围全水份Mt%556076.260空干基水份Mad%7.8-8.34-空干基灰份Aad%3.42-54.48-挥发份Vad%67.17-42.18-焦渣特性CB(1-8)2425-干燥基高位发热量Qgr,dMJ/kg-空干基碳Cad%44.61-12.54-空干基氢Had%5.62-1.62-空干基氮Nad%0.4-0.7-空干基氧Oad%38.11-22.16-灰熔融性DT-ST-HT-FT-哈氏可磨指数DT-备注1)污泥实际考核水份以60%计；2)树皮量为：6t/h(收到基)；污泥量为3t/h(收到基)3)污泥尺寸规格100mm4)树皮尺寸规格50x50x250mm2.1.2.2 点火油(0#轻柴油)热值kcal/kg10100闭口闪点55硫%0.2水分%0.0112.1.2.3 床料(砂)二氧化硅m-%85水分最大值m-%1200堆积密度Kg/m31300-1500砂硬度(莫式值)6.0-7.0砂的粒径分布(进砂仓时)100%mm0.760%mm0.430%mm0.310%mm0.2Na2O含量%1.02.0K2O含量%85水%0.5石灰石粒径分布100%mm2395%mm0.430%mm0.310%mm0.22.1.2.5 消石灰平均粒径(50%的筛余量)m73比表面积(用BET方式测量)m2/g162纯度，自由活性Ca(OH)2%80152.1.3给水品质给水品质应符合GB12145-2008火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量中的规定。2.1.4锅炉技术规范主要参数:额定蒸发量 90t/h额定蒸汽温度 510额定蒸汽压力（表压） 6.8MPa给水温度 150锅炉排烟温度 140排污率 1.5%空气预热器进风温度 25锅炉设计效率 89.78%钙硫比 2.2脱硫效率 85%2.1.5锅炉运行条件（1）锅炉带基本负荷并可调峰。（2）锅炉主蒸汽采用单母管制运行。（3）给水调节：锅炉配置2100BMCR的电动调速给水泵，其中1台运行1台备用。给水管道上设有主给水调节阀（负荷调节能力为70%-110%）及给水旁路调节阀（负荷调节能力为30%-70%）。（4）给水温度：回热系统设1级高加+1级大气式除氧。锅炉额定给水温度150C，锅炉减温水温度150C，高加切除后的给水温度104C；（5）锅炉在投产后的等效可用小时数大于8000小时。锅炉强迫停用率不大于2%。（6）除渣方式：满足连续除渣和间断除渣的要求，锅炉采用炉底排渣。锅炉主要计算数据（设计煤种）表2-1锅炉主要计算数据名 称单位100% MCR燃料型式过热器出口蒸汽流量t/h90炉膛过剩空气系数1.2流量燃料消耗量Kg/h22678总风量Nm3/h105577烟气量Nm3/h119578总灰量Kg/h5745飞灰占总灰百分数%70压力省煤器入口给水压力MPa8.2（表压）锅筒压力MPa7.8（表压）过热器出口蒸汽压力MPa6.8（表压）汽水温度省煤器入口水温150省煤器出口水温283锅筒出口汽温293过热器出口汽温510风温空预器入口空气温度25烟温炉膛出口烟气温度855过热器进口烟气温度814省煤器入口烟气温度561空气预热器入口烟气温度253空气预热器出口烟气温度140空气阻力空气预热器 (一次风)mmH2O1385空气预热器（二次风）mmH2O1140高压风阻力mmH2O2340烟气阻力锅炉烟气侧阻力mmH2O407锅炉设计热效率%89.782.3锅炉基本尺寸锅筒中心线标高 35665mm锅炉运转层标高 8000mm锅炉两侧主跨距离 9410mm左右侧副跨距离 4500mm锅炉最首排柱至最后排柱中心线距离 19950mm锅炉最高点标高 37124m2.4锅炉整体布置本锅炉系次高压、单锅筒、自然循环蒸汽锅炉，采用循环流化床燃烧方式，采用汽冷分离，全钢焊接结构构架。锅炉主要由蒸发受热面燃烧室、汽冷分离器及回料装置，以及尾部对流烟道和空气预热器组成。蒸发受热面燃烧室位于锅炉前部，燃烧室四周布置膜式水冷壁，同时布置了水冷屏，屏式过热器在燃烧室内，炉膛壁面和受热面的易磨损部位均采取了防磨措施。炉膛底部为略有倾斜的水冷布风板，布风板下方布置有水冷风室，燃烧室水冷壁与锅炉下水管和汽水引出管连接，组成自然循环蒸发回路。锅炉中部设有两个平行布置的汽冷分离器，非机械回料阀位于汽冷分离器下面，燃烧室和分离器相连接。燃烧室、汽冷分离器和非机械回料阀构成了灰粒子循环回路。燃烧室下部布置有水冷风室，由燃烧室两侧墙及布风板下部的膜式弯管组成，在布风板上设置有三只排渣管，渣管穿过水冷风室，每只渣管的排渣能力均为100，水冷风室后部布置两只床下启动燃烧器。过热器系统由包墙过热器、低温过热器、屏式过热器、高温过热器以及喷水减温器组成，低温和高温过热器均为逆流顺列布置,在低温过热器和屏式过热器之间，高温过热器和低温过热器之间设喷水减温器，高温和低温过热器布置在由包墙过热器形成尾部竖直对流烟道中，通过挂钩挂在包墙上，可向下自由膨胀。在尾部竖直对流烟道中，按烟气流程依次布置有高温、低温过热器、省煤器，卧式空气预热器布置于尾部竖直对流烟道下部，用于加热一、二次风。锅筒内部采用单段蒸发系统，下水管采用集中与分散相结合的供水方式。锅炉采用室内布置，运转层标高8000mm。锅炉构架采用全钢焊接结构，按6度地震烈度设计。锅炉采用支吊结合的固定方式，除锅筒旋风分离器和空气预热器为支撑结构外，其余均为悬吊结构。为防止因炉内压力引起水冷壁和炉墙的破坏，本锅炉设有刚性梁。 3、锅炉主要部件结构3.1锅筒1）结构锅筒采用P355GH材料制成，内径为1600mm，壁厚75mm，两端采用球形封头。锅筒上下表面还焊有三对预焊板，将用来监测锅筒运行时上、下壁温的热电偶焊于其上。锅筒在支座的位置上焊有预焊板，供安装焊接支座时施焊。2）水位锅筒正常水位在锅筒中心线以下100mm处，最高水位和最低水位离正常水位各75mm。真实水位的测定与控制对锅炉的运行是非常重要的。由于水位计中贮存的水处在锅炉外部较冷的大气中，其密度大于锅筒中水的密度，锅筒中的真实水位高于水位计中的指示的水位，因此，安装时要准确标定水位表中正常水位的位置（即“零”位）。3）锅筒的固定锅筒通过两个滚柱式支座支承在顶板梁上，锅筒可沿轴向自由膨胀，设计时保证锅炉在热态时锅筒的着力点落在支承梁的中心线上。3.2锅筒内部设备本锅炉汽水分离采用单段蒸发系统，锅筒内部装有旋风分离器、波形板分离器、顶部百叶窗分离器等设备。1）旋风分离器旋风分离器能消除高速进入锅筒的汽水混合物的动能以保持水位平衡和进行汽水混合物的一次分离，分离出的蒸汽沿分离器中部向上流动而分离出的水沿筒内壁向下流动，平稳地流入锅筒的水空间。2）梯形波形板分离器每只旋风分离器上部装有一只梯形波形板分离器，以均匀旋风筒中蒸汽上升速度，在离心力的作用下将蒸汽携带的水分进一步分离出来。3）顶部百叶窗分离器在锅筒上部靠近饱和蒸汽引出管沿锅筒筒身纵向布置多个波形板和均汽孔板组成的顶部百叶窗分离器，其作用是二次分离蒸汽中的水分，且均汽孔板能使通过的蒸汽速度均匀，有利于水的重力分离，同时也能阻挡一些水滴，起到一定的分离作用。4）排污管连续排污管布置在锅筒水空间的上部，以排出含盐浓度最大的锅水，维持锅水的含盐量在允许的范围内。5）加药管利用加药管沿全长向锅筒水空间加入磷酸盐，维持锅水碱度在允许的范围内，降低硅酸盐的分配系数，降低蒸汽的溶解性携带。6）紧急放水管当锅筒水位超过水位表指示的正常水位时，通过紧急放水管放水至正常水常水位，防止满水造成事故。7）定期排污管定期排污管装在集中下水管下部的分配集箱底部，由于在锅水中加入磷酸盐，将产生一些不溶于水的悬浮物质，随水流入集中下水管并沉积在底部，悬浮物质可通过定期排污管排出，保持锅水的清洁。定期排污的时间可根据锅水品质决定。3.3燃烧室及水冷壁1）结构燃烧室断面呈矩形，深度宽度=4000X7240mm。 燃烧室各面墙全部采用膜式水冷壁，由光管和扁钢焊制而成。底部为水冷布风板和水冷风室，布风板的截面积小于上部燃烧室的截面积，使水冷布风板处具有合理的风速。除至旋风筒的烟气出口及部分测孔外，其它门、孔都集中在下部水冷壁上，由于燃烧室在正压下运行，所有门、孔应具良好密封。在燃烧室中磨损严重区域，水冷壁下部密相区内衬耐磨耐火材料并设有防磨弯，燃烧室内有2组水冷屏，3组过热屏。2）水冷壁固定水冷壁及其附着在水冷壁上的零部件及耐磨耐火材料的全部重量都通过吊杆装置悬吊在顶板上，安装时应调整螺母，使每根吊杆均匀承载。水冷屏通过吊杆装置悬吊在顶板上。3.4下水管1）结构本锅炉下水管采用集中与分散相结合的方式，由锅筒下部引出两根集中下水管，下水管位于锅筒两端，通过16根分散下水管向前、后墙、两侧墙水冷壁下集箱供水。2）下水管固定下水管重量由锅筒、水冷壁分担，无其它固定装置。3.5汽水引出管水冷壁上集箱至锅筒的汽水引出管共20根，根据每根连接管蒸汽负荷，在锅筒上合理布置连接管数量及位置，使锅内旋风筒负荷均匀。3.6水冷布风板及水冷风室水冷布风板位于炉膛底部，由略有倾斜的膜式水冷管屏和大直径钟罩式风帽组成。大量不锈钢制成的钟罩式布风帽按一定规律焊在水冷管屏间鳍片上，在布风板上布置有三个排渣口。水冷风室是由两侧水冷壁下部、水冷布风板和与水冷布风板管屏连为一体的L型膜式水冷壁组成。3.7过热器系统及汽温调节过热器系统由包墙过热器、低温过热器、屏式过热器、高温过热器组成，在低温过热器与屏式过热器之间，高温过热器与屏式过热器的之间的管道上均置有喷水减温器。1）包墙过热器包墙过热器是用管子与扁钢焊制成的膜式壁式的受热面。 2）低温过热器低温过热器逆流顺列水平布置在尾部对流烟道中，一个管组，每排蛇形管由2根管子绕成。3） 屏式过热器屏式过热器布置在炉膛内，共三个管屏。3） 高温过热器高温过热器逆流顺列水平布置在尾部对流烟道中，一个管组，每排蛇形管由2根管子绕成。4）喷水减温器本锅炉在50110%负荷范围内，保证过热蒸汽温度达到额定值。蒸汽温度的调节采用喷水减温器，布置在高温、屏式过热器，高温、屏式过热器之间的管道上。喷水水源为锅炉给水5）固定装置两级过热器管束：通过过热器上的挂钩挂在两侧包墙上。包墙：过热器通过吊杆将包墙过热器受热面悬吊到顶板上。过热器连接管：过热器连接管和喷水减温器通过吊挂装置将重量吊挂到顶板上及其上部相应的梁上。低温、高温过热器进出口集箱均利用过热器管把载荷传递给两侧包墙承担。 3.8省煤器省煤器逆流顺列水平布置在尾部对流烟道内，为检修方便，省煤器的蛇形管分成四个管组。省煤器蛇形管用挂钩挂在省煤器的外护板上，省煤器外护板通过与包墙过热器连接，一起通过包墙过热器上集箱通过吊杆悬吊到顶板上。3.9空气预热器 管式空气预热器采用卧式布置，烟气自上而下从管外流过，空气水平从管内流过，与烟气呈逆流交叉布置。为便于吹灰器清扫，空气预热器采用顺列布置，分成两个回路，分别通过一、二次风与烟气换热，并沿烟气流动方向分成三组管箱。空气预热器的重量通过管子两端的管板传到钢梁上。空气预热器与连接烟道用非金属膨胀节连接，用以补偿热态下的胀差，且保证良好的密封。3.10旋风分离器回料系统1）旋风分离器炉膛后部对称布置了两个旋风分离器，旋风分离器为汽冷旋风分离器，采用了进口烟道下倾的结构，使进入的烟气进行离心分离，将气固两相流中的大部分固体粒子分离下来，通过料腿进入返料装置，继而送回燃烧室，分离后的较清洁的烟气经中心筒，流入连接烟道，最后进入尾部对流受热面。旋风分离器由分离器筒体、集箱、回料器和中心筒组成。旋风分离器与燃烧室之间，旋风分离器的料腿与返料装置之间分别装有耐高温的非金属膨胀节，以补偿其胀差。2）旋风分离器出口烟道连接烟道位于旋风分离器上方，将旋风分离器中心筒出来的烟气引入尾部对流烟道中。连接烟道与尾部烟道连接处装有耐高温非金属膨胀节，以补偿其胀差。3.11回料装置每个旋风分离器料腿下端装有一只回料装置，用以回路密封并将分离器分离下来的固体物料返回燃烧室，继续参与循环与燃烧。在回料装置的底部装有与高压密封风机相连的两只风管，借以流化、输送物料。3.12刚性梁为防止炉膛的内压过大破坏受热面和引起炉内压力波动而毁坏炉墙，锅炉设置了水平绕带式刚性梁，能在各种不利工况下，确保水冷壁和包墙过热器的安全。绕带式刚性梁系统由围绕炉膛和尾部对流烟道的水平刚性梁组成。刚性梁通过连接板固定在膜式壁上。3.13锅炉范围内管道1）给水操纵台本锅炉给水操纵台共有2条管道，这2条管道作用如下：A：主给水管道满足100%或一定范围的超负荷需要，在锅炉运行时锅炉负荷变化由调节阀调节。B：给水旁路管道满足低负荷需要，在锅炉启动过程中使用。2）再循环管在锅炉启动初期，由于蒸发量低，在点火后水冷壁中的水产生汽水膨胀而停止锅炉给水时，为保证省煤器中水有一定的流速，在锅筒下部水空间至省煤器入口集箱前，加装有再循环管路，并装有一只电动截止阀，此阀在锅炉点火后停止给水时打开，锅炉给水时立刻关严，以防止给水直接进入锅筒。3）喷水减温水管路过热蒸汽喷水减温水来自锅炉给水操纵台前-主给水管道。4）水位监测设备为了监视和调节锅筒中的水位，在锅筒筒身上装设有电接点水位计和高读双色水位表，此外，还装有水位报警、水位自动调节用的管接头。5）汽水品质监视装置为了监视锅炉的汽水品质，在汽、水管道上装有锅水、给水、饱和蒸汽、过热蒸汽取样装置。6）锅炉的安全控制在锅炉的运行和事故状态，为防止因锅炉超压而导致锅炉受压元件损坏，在锅筒上装有1个全量型安全阀，在集汽集箱上装有1个全量型安全阀。当锅炉超压时，安全阀开启，系统排汽泄压。7）生火管路集汽集箱生火管路上装有1只电动截止阀和气动调节阀，用在锅炉启动时控制锅炉升压速度。3.14锅炉构架锅炉构架是锅炉机组的重要组成部分，用以支吊和固定锅炉本体各部件，并维持锅炉各部件之间相对位置的空间结构，本工程采用框架结构形式。锅炉构架由柱、梁、拉条、平台楼梯及顶板等部件组成。本结构全部采用焊接方式连接。平台楼梯的布置以方便运行、检修为原则。1）柱和梁整个锅炉构架共布置23根柱，柱接头采用焊接形式连接，柱、梁采用板拼，梁同时也采用焊接形式同柱连接。2）拉条拉条是立面的桁架，同柱和梁共同组成立面框架，其作用是使锅炉框架结构成为无侧移框架，并有效地将水平力传递给地基。3）平台楼梯本锅炉在人孔、看火孔、吹灰器孔、测量孔等地方均设有检修平台，大部分门孔设置在炉后，各层平台之间，上下楼梯集中布置在炉后。全部采用栅格平台楼梯宽度为800m，倾角为45O，楼梯踏板采用钢格栅板。栏杆柱节距10001200mm。4）外护板在炉墙外面设置有材料为铝合金，起保护炉墙和加强密封的作用，同时增强了锅炉外形的美观。5）锅炉构架安装，临时性拆修注意事项本锅炉结构采用框架结构，柱梁连接按固接设计，由于其结构是一个空间整体，构架在全部安装完毕前不得使其承受较大的荷载，在安装过程或临时拆修过程中，如要拆除某一杆件时务必慎重，必须分析杆件系统是否能依然保持稳定和具有足够的强度和刚度。3.15吹灰系统为保证尾部受热面良好的传热效果，本锅炉在过热器区域、省煤器、空气预热器区域设置吹灰孔。3.16启动燃烧器1）启动燃烧器结构本锅炉设置了两只床上启动燃烧器和两只床下启动燃烧器，点火用燃料为0#轻柴油，启动方式采用床上床下两级点火方式，高能电火花点燃轻油。床上启动燃烧器通过燃烧器支架、吊杆固定在水冷壁上。床上启动燃烧器主燃烧筒内壁敷有耐火浇注料和轻质保温浇注料，防止点火时将筒壁烧坏。在点火试运行前应单独对启动燃烧器中的耐火浇注料和轻质保温浇注料进行烘烤、烧结。床上启动燃烧器油点火装置主要由蒸汽雾化油枪、高能点火器及其进退机构组成。油枪为固定式，高能点火器将油点着后，由伸缩机构带动，退入燃烧器筒壁一定距离。床下点火启动装置由布置在锅炉炉底部的启动燃烧器和油、空气管路系统组成，功能为提供床下一定流量和温度的烟气，完成循环流化床锅炉的启动和低负荷的要求。启动燃烧器内筒内壁敷设耐火材料，外筒外壁敷设保温材料。油燃烧器的总输入热量按30BMCR设计，每台锅炉配床上床下各设两套点火燃烧器。燃烧器运行炉膛稳定可达600；床下点火风箱内温度不得大于800。油管道上采用钢管与钢制阀门。燃烧器设有冷却风管，防止烧坏。油枪和点火枪配置进退机构，在锅炉正常运行时退出油枪和点火枪，避免高灰浓度的烟气冲刷磨损。燃烧器采用压缩空气雾化，保证在各种工况下雾化良好。为能在控制室内遥控，油枪包括全套的炉前装置，都能在炉膛各温度下(包括瞬时温度)安全运行。每只油枪配有火检装置及其冷却装置。油枪的投入、停用和吹扫采用自动顺序操作，由就地点火控制装置控制，并留有至DCS的硬接线接口。3.17炉墙本锅炉的炉膛水冷壁及尾部包墙管均为膜式壁结构，炉墙采用了敷管式轻质材料保温结构，保温材料直接敷设在管子上。同时炉膛下部、分离器、回料器内部均需设计耐磨耐火材料衬里。4、锅炉燃烧系统4.1给煤 本锅炉给煤粒度要求不大于10mm，给煤从炉前二个给煤点送到燃烧室内进行燃烧，由于给煤属于正压给煤，因此在给煤系统中应通入一次冷风，以确保给煤系统内的正压，防止炉内正压烟气反窜到给煤系统中。4.2配风 本锅炉采用分级送风，确保炉内床料合理流化及实现分级燃烧，锅炉的用风分别由一次风机、二次风机及高压风机提供，以实现燃料燃烧用风及回送循环物料。 4.2.1一次风系统一次风经一次风机，然后进入锅炉的管式空气预热器加热，再进入锅炉的一次风风箱，从一次风风箱引出风管进入炉内。另外还需从一次风道上引风，供启动燃烧器启动时用。 此外，还应从一次冷风道上引冷风至给煤系统及，以确保给煤系统的正压。 4.2.2二次风系统 二次风经二次风机，然后进入锅炉的管式空气预热器加热，再进入锅炉的二次风环形风箱，提供二次风为进一步完成燃烧过程，实现分级燃烧。 此外，还应从二次冷风道上引冷风至石灰石系统。以确保石灰石正常供给。4.2.3高压风系统高压风主要是用来流化回料阀内的循环物料，以确保物料通过回料阀返回到燃烧室中，高压风分两路进入回料阀，这两路分别起到松动物料及输送物料的作用。4.3炉底排渣在锅炉的水冷布风板上有三个2198mm的钢管，炉底大渣将通过此排渣管排出炉外。对于采用冷渣器的锅炉，应控制螺旋冷渣器的转速，以使燃烧室内的压力保持在一个合理的压力范围内，如果锅炉是在稳定的条件下运行（给料量恒定），则除渣速度的降低会导致除渣量的降低，并因而导致床位和床压的增高，反之，将会导致床料贮量的降低及床位和床压的降低。床压应在小的范围内变化，以免影响床温及燃烧效率。三个排渣管，两侧二个为正常运行时使用，中间一个为备用排渣管。5、锅炉启动运行的特殊要求 锅炉首次启动应向燃烧室中添加惰性床料，一般控制床料的粒度应小