4#锅炉设计说明书要点

设计说明书锅炉型号：AG-400/13.7-M锅炉名称：400t/h直流煤粉锅炉总图号：14A00-0文件编号：14A00-SMI鞍山锅炉集团有限公司2005年4月6日、前言本锅炉是在HG-400/140-1型燃油锅炉（杨柳青电厂锅炉编号4#哈尔滨锅炉厂产品）基础上，改造成燃煤锅炉。是在清华大学张绪讳教授的指导下、按锅炉使用单位和制造厂共同商定的技术协议书进行设计的。改造设计中不变动部分均不按先行设计标准要求。锅炉按全燃煤改造后，保持锅炉原出力和出口过热气温和汽压参数。改造后锅炉顶板标高、顶棚管中心线标高拔高15600mm，锅炉水泥柱距不变。锅炉顶板吊点装置除省煤器前吊点前移300mm外，其余保持不变。虽然锅炉结构调整较大，但各吊点及顶板梁载荷仍能满足安全要求。因此各板梁及吊点未做加强。部分平台楼梯重新布置和更新，新增设的平台楼梯采用栅格结构。为保证锅炉由燃油改为燃煤后有足够的容积，炉膛水冷壁向上抬高15600mm，炉膛下部，下延形成冷灰斗。水冷壁下延部分及下集箱全部更换。炉膛底部增设除渣装置。集中下水管走向改造调整，原由侧墙上联箱引出的下水管因前墙水冷壁下联箱前移，相应调整到锅炉前部，由于锅炉拔高，集中下水管在直段部分加长，而原分配集箱仍保留使用，分散下水管全部更新。屏式过热器、对流过热器以及各级再热器受热面根据设计校核计算相应进行调整，均采用原受热面材料做不同长度加长改造。省煤器由原三组调整为一组，管子“32X4,材料20G,错列布置，横向节距为75mm,省煤器入口集箱标高为30800mm，出口集箱标高为31860mm。空气预热器全部更新，采用纵向管板结构，使热风温度达到300℃。本锅炉增设吹灰设备，炉膛布置炉膛蒸汽吹灰器，吹灰气源取自锅炉对流过热器入口联箱（左、右）上，吹灰气源蒸汽经减压站后送入吹灰器。过、再热器区域两侧及省煤器区域布置爆燃吹灰器。改造后锅炉采用16只双通道径向浓淡旋流煤粉燃烧器，燃烧器布置在炉膛前墙，分4层，每层4只，燃烧器采用大风箱结构，燃烧器与水冷壁采用固定连接，每只煤燃烧器中均装一只油燃烧器，用于锅炉点火和低负荷稳燃。四层燃烧器布置成相对集中的上下两组，形成两个火焰既双火球燃烧，双火球燃烧方式可提高防结焦和锅炉负荷适应能力。锅炉的除渣设备设计采用拉链出渣机及配套的碎渣装置。锅炉密封装置全部更新，改进金属一次密结构，采用热微帐性保温材料。锅炉炉墙全部更新，增设梯形波纹板镀锌铁皮外护板。炉膛钢性梁全部更新，增强锅炉的抗爆能力。二、改造后锅炉数据：1、锅炉参数蒸发量：400t/h一次整齐压力：13.7MPa一次蒸汽温度：555（+5，-10）℃二次蒸发流量：330t/h二次蒸汽压力：2.7/2.5MPa二次蒸汽温度：335/555（+5，-10）℃给水温度：240℃冷风温度：30℃热空气温度：300℃2、设计燃料及成分：媒质资料：（鲁北电厂用煤分析）Cy 59.06%Hy 3.76%Oy 9.37%Ny 0.99%Ay 14.16%Wy 0.91%Sy 0.98%Vr 31.30%Wf 1.1%Qdyw 24.81MJ/KG3、水质标准：含盐量 <30微克/公斤（折算到Na2SO4）含钙量<20微克/公斤含铁量<15微克/公斤含铁量<15微克/公斤含铜量<5微克/公斤硬度<0.5微克-当量/公斤PH值8.5-9.2含油0含氧量<7微克/公斤4、地震级数：7级三、锅炉结构简述锅炉采用单炉室，长方截面，呈n形布置。锅炉宽度和深度为：10885X6075mm前墙布置四层、16只燃烧器，每排布置4只。炉室上部布置了12片屏式辐射式过热器。在后墙构成折延角的上部装设了对流过热器。在水平烟道内，逆烟气流动方向布置再热器，尾部竖井布置单级省煤器和管式空气预热器。一次蒸汽温度调节采用了二级喷水减温方式。喷水点装设在屏式过热器中间和对流过热器冷段出口联箱处。再热器人口装设事故喷水，再热蒸汽的温度调节采用烟气在循环方式。（再循环烟气在炉膛折延角下和炉膛底部送入炉膛）锅炉构架采用钢筋混凝土结构的柱和梁，整个炉膛与包墙管采用悬吊结构，炉墙采用敷管炉墙结构。锅炉本体布置和工质流动系统见图一、图二、图三。1、炉膛炉膛采用三次竖直上升管和两次不受热下降管的管圈型式。炉膛水冷壁菜由巾22X5小口径光管组成，节距S=25mm炉室的宽X深X高为10885X6075X36100；炉室周界长度为33.8mm,容积为1871.1m3o给水流经省煤器蛇形管和水平烟道炉底，从省煤器出口联箱用二根巾219X25后水冷壁上升管经折延角至中间联箱，再用巾42X5；60根悬吊管引至后水冷壁的上联箱，然后由联箱两端部用左右各一根巾219X25集中下降管和16根分散联络管接至两侧水冷壁的下联箱，由侧水冷壁巾22X5上升管至上联箱。由侧水冷壁上部联箱用16根巾60X6联络管接至巾219X25；下降管至下部用16根巾60X6连接管接到前水冷壁下联箱，最后由前水冷壁巾22X5管一次上升到上联箱。水冷壁结构特性见表1名称单位前水冷壁后水冷壁侧水冷壁（左右）1234123412上升管径mm巾22X5巾22X5巾22X5下降管径mm巾219X25巾219X25连接管径mm巾60X6巾60X6巾60X6下联箱mm巾133X15巾133X15巾133X15上联箱mm巾219X25巾159X18巾159X18上升管根数根108108108108108108108108120X2120X2下降管根数根22连接管根数根444444444X24X2上升管截面积M2432X113X10-4432X113X10-4480X113X10-4下降管截面积M20.04490.0449连接关截面积M20.02890.02890.0289上升管当量流速Kg/M2.S216021601950下降管当量流速Kg/M2.S23502350连接管当量流速Kg/M2.S365036503650为了保证水冷壁各回路中工质水动力特性的稳定，使水冷壁工作状况相同，保证受热面工作可靠，因此在下降管出口处加装了分配器，并将回路中（前墙、后墙、侧墙）每个下联箱均匀的分割成4组。水冷壁每个回路重量流速的选取原则，主要考虑平行管片的流量分配及受热条件，因而采用了较高的数值（见表1）。当负荷降至30%时也能保证Y3>470-650。经过循环回路工作可靠性的校验，停滞和倒流压头远远低于回路的全阻力，因而是安全可靠的。水冷壁管壁温度按最恶劣的条件计算t（壁最大管）=443.7℃,因而也是安全的。整个炉膛通过上联箱吊杆装置全部悬吊在锅炉顶板梁上。炉膛沿高度每隔2.4m左右四周用30a#工字钢“固箍”。炉膛上装有看火孔、人孔，防爆门。在后水冷壁上、下均匀的布置了再循环风口上。（上喷口20个，40X450；下喷口24个，80X450）2、燃烧设备本锅炉采用16只双通道径向浓淡旋流煤粉燃烧器。分四层布置在前墙9500mm；11500mm；14500mm；16500mm标高处，每层布置了四只燃烧器。每只煤燃烧器中均装一只油燃烧器，用于锅炉点火和低负荷稳燃。燃烧器采用大风箱风壳结构。燃烧器均匀单独配风，每个风箱进口处，装设风量档板，以调节各燃烧器的风量。燃烧器和风箱外壳一端固定在水冷壁上，另外有单独的悬吊装置与炉膛一起悬吊在炉顶钢梁上，燃烧器平衡装置固定在水泥梁上。3、过热器、再热器过热器系统：工质由前墙水冷壁上联箱引出，经中间联箱，通过启动管道进入顶棚管入口联箱，用269根顶棚管先包敷尾部竖井的后墙，顺次包敷尾部及水平烟道处两册墙，再用巾133X10的连接管（左右各四根）引至屏式过热器入口联箱。屏式过热器沿宽度布置了12片，工质由两侧墙连接管先引至中间6片（沿烟气流方向逆流布置）在出口联箱处进行一级喷水，再顺流至屏式过热器出口联箱，用连接管巾133X10（12Cr1MoV）6根连接至两边的对流过热器冷段（逆烟气流方向布置），在冷段的出口联箱进行二级喷会，然后介质再进入热段蛇形管引出到过热器出口联箱，再经集汽联箱送往汽机。再热器系统：再热器布置在水平烟道，沿烟气流方向逆流顺列布置。工质由汽机中压缸引至再热器的入口联箱。经过再热器受热面进入中间混合联箱；依次逆流引出。过热器及再热器结构特性表2序号名称单位包墙管屏式过热器对流过热器再热器后墙侧叶啬冷段热段冷段热段一级二级三级1管径mm*32X4*42X5*42X5.5*42X5.52节距（横/纵）mm4040900/50900/5080/8980/8980/99.53排数（横/纵）排2892826/525/5268/1867/18135/564受热面积m24601072105854905蒸汽流通截面m20.1260.1260.1560.1520.5196重量流速Kg/m2S8358357137351777材料202012Cr1MoV12Cr1MoV钢研1022012Cr1MoV钢研102本锅炉再热器布置在烟气温度丫=715.5℃区域，根据国内外中间再热机组运行实践证明，这些区域布置再热器，在锅炉启动时不需要特殊保护。但为了保证锅炉安全可靠起见，加装了再热器旁路保护系统。为了保证锅炉在正常负荷和超负荷运行时的参数，在再热器的入口联箱处加装了事故喷水装置。气温调节：一次蒸汽温度调节采用喷水调节。喷水点装置在屏式过热器中间和对流过热器冷、热段之间。再热蒸汽调节采用了烟气再循环调节方式。即从省煤器出口抽出部分烟气［v=320-350℃(75%负荷条件下)］送回炉膛下部和上部，通过改变再循环烟气量，以保证在不同负荷下再热蒸汽能达到所允许的参数。国内外中间再热机组的运行实践证明：将再循环烟气送入炉膛对减少辐射传热和加强对流传热具有良好的效果。本锅炉经100%和75%额定负荷热力工况校核计算(见附表一、二)也可得出以下几点：(1)、对75%负荷时调整再循环烟气量rpg=15%,即可保证一、二次蒸汽出口参数。如果再调正燃烧中心使其上移至上层燃烧器处，则可能达到锅炉75%负荷下所要求的参数。(2)、通过不同再循环烟气变化，可使炉膛出口处，蒸汽干度维持一定值这样就改善了水冷壁和过热器在低负荷运行下管壁的工作条件。(3)、在超负荷工况下，从炉膛上部喷入再循环烟气可以改善屏和对流过热器工作条件。4、省煤器和空气预热器：在尾部竖井烟道中布置了单级省煤器和管式空气预热器。省煤器是由巾32X4钢管单根饶制成蛇形管束。沿烟道高度布置了一组管束，全部重量通过吊杆悬吊在顶梁上，为了检修方便，省煤器蛇形管区域采用了护板结构。管式空气预热器布置在竖井下部。全部重量支承在水泥柱和钢梁上，共有12只管箱，采用中40X1.5有缝钢管。5、锅炉范围内管道锅炉为单母管给水，管道和阀门的连接全部采用焊接。省煤器前的给水管道，给说操纵台及减温水管道和启动管道由电力设计院设计。给水操纵台共有三个管路：Dg225、Dg175、Dg100。Dg225管路作为正常负荷使用，锅炉刚生火时用Dg100的旁通Dg20。给水通过给水操纵台进入省煤器下联箱。在锅炉各最高点装有空气阀，最低点装有疏水阀，过热器集汽联箱装有反冲洗管道和阀门。在过热器集汽联箱上装有四套受集汽联箱中主蒸汽压力的冲量，并由压缩空气辅助动作的脉冲式主安全阀Dg70/80，Pg140，t555℃。再热器集汽联箱上装有六套受集汽联箱中再热蒸汽压力冲量，并由压缩空气辅助动作的脉冲式主安全阀Dg110/150，Pg32,t570℃。在过热器和再热器集汽联箱上装有各种监督控制仪表：压力表、压力冲量、热电偶等。在启动分离器上装有各种监督控制仪表如：水位表、压力表、事故防水管、压力冲量等。6、锅炉构架柱和梁采用锅炉房联合结构。锅炉全部荷重除空气预热器外，均悬吊在顶板梁上，为了防止穿墙管漏泄烟气，炉顶采用部分外包方式。为了防止燃烧不稳定和保持锅炉本体钢度并起防震作用，沿锅炉本体高度布置了两层钢性平台标高为△31000，^39600。7、炉墙本锅炉采用敷管式炉墙，为了检修方便，省煤器部分采用护板炉墙结构。由于炉膛容积热负荷为156.4X103大卡/米3时，因而炉膛部分炉墙厚度取6=250mm,炉顶取6=300mm,包墙管6二250mm,省煤器6=350mm。省煤器与包墙管连接部分采用密封膨胀装置，在省煤器与管式预热器连接处装有胀缩接头。8、锅炉本体烟、风、水阻力锅炉本体烟气阻力：△Pr=3021.0Pa锅炉本体空气阻力：△Pt=5183.8Pa（包括燃烧器）锅炉本体水阻力：△Pw=4.77MPa9、锅炉水容积序号部 件水压试验时（M3）运行时（M3）1启动分离器62水冷壁25253过热器及再热器804省煤器1010合 计12135四、启动原则系统(一)系统设计原则及作用1、作用：(1)、为保证炉水作强制循环，在启动前为在水冷壁中建立一定的循环流量和启动压力。(2)、启动及汽机抛负荷时，保护再热器。2、设计原则(1)、力求可靠使用；(2)、考虑机炉作滑参数联合启动。(3)、锅炉最低负荷启动流量及旁路系统容量均按30%(120t/h)考虑；(4)、设二级旁路，1级通再热器，11级通冷凝器；(5)、为减少热量及工质损失，设相应的回收系统。启动系统是锅炉启动，停炉和事故情况下一种调节和保护系统。(二)、系统的组成及作用1、启动分离器采用一个内径为1米高5.6米的立式容器，内置螺旋叶片及多孔管作为汽水混合物的分离设备。分离器按3.4MPa压力设计。本启动分离器入口是一根巾219X16的管子同前水冷壁出口联箱相连。其出口汽侧有五处。(1)、一根巾245X23的管子通往过热器系统；(2)、一根巾108X4.5的管子通往高压加热器；(3)、一根巾108X4.5的管子通往冷凝器。(4)、一根巾108X4.5的管子通往除氧器。(5)、一根巾108X4.5的管子通往大气。其出口水侧有三处。(1)、一根巾219X16的管子通往地沟或水箱；(2)、一根巾159X7的管子通往冷凝器；(3)、一根巾159X7的管子通往除氧器。此外启动分离器上装有安全阀、人孔及各种监督仪表如：水位表；压力表，热电偶等。启动分离器作用是在锅炉启停时将工质进行汇集和汽水分离，并将汽水分别通往如上八处。锅炉启动时，分离器压力由0-3.4MPa，由出口通往过热器之间阀“分出”控制其压力不超过3.4MPa。启动分离器水位由去地沟或冷凝器、除氧器阀门调节。由于分离器同除氧器和冷凝器等设备相连，故分离器应尽量安装在除氧器附近并高于除氧器标高，以便向除氧器和冷凝器排水。2、分离器入口阀门：分离器与水冷壁连接阀门与给水调节阀配合，使锅炉维持30%D的启动流量，控制水冷壁的启动压力，并在锅炉点火后，在产生汽水膨胀时，调节改组阀门，使水冷壁中压力维持在规定范围内。该组阀门并联于启动管道进启动分离器入口处，由于节流水和汽水混合物前后压差又大，所以会产生振动、噪音和磨损。故运行中应防止长时间大压差小开度情况下工作，应尽量减短启动时间，以减少磨损。3、1级旁路在汽机抛负荷及锅炉启停时，将主蒸汽母管部分蒸汽经减温减压装置而通入再热器，以3其超温。容量为120t/h减压范围13.2MPa至2.5MPa；减温范围555℃至330℃。4、11级旁路再热器出口管道至冷凝器之间装设了减温减压装置。容量120t/h减压范围2.4MPa至0.6MPa；减温范围540℃至160℃（三）启动程序（供参考）锅炉为了适应启动方式的要求，必须在启动中不断调整锅炉的汽压、汽温和汽量。以满足汽机启动过程中不同阶段的要求（按汽机启动曲线）锅炉启动过程中，投入启动分离器，控制从分离器进入过热器的汽量，借助1、11级旁路，使锅炉出口蒸汽参数满足汽机启动要求。此时，锅炉运行实质上与汽包锅炉相仿一启动分离器犹如低压汽包，不同点仅在于启动分离器产生蒸汽可以通往冷凝器和除氧器，而不象汽包炉那样全部蒸汽进入过热器。1、锅炉的启动条件（1）、锅炉的启动流量为30%D左右。（2）、锅炉炉膛水冷壁压力维持在8.0MPa。（3）、锅炉进水应满足本锅炉水质要求。（4）、各种转动机械试运；（5）、水冷壁与顶棚管之间阀门应关闭，分离器进口旁路阀门应按水冷壁压力要求而定；（6）、其他汽水阀门应按启动要求在开或关闭状态。2、启动程序（1）、锅炉上水排气。将排水管上阀门关闭，空气阀打开，主汽门关；为了赶走空气，上水流量可稍大于锅炉启动流量，在上水同时排除空气。当某空气门急速冒水时，关闭该空气门，当水冷壁上联箱及分离器空气门冒水时，说明水已上满，将全部空气门关，锅炉开始有压力。（2）、建立启动压力和启动流量，进行水循环。上水结束后，启动系统有关阀门应打开或关闭，保证水将按闭合回路进行循环。调节启动分离器进口节流调节阀（分旁）逐步提高水冷壁压力，使之达到启动压力（8.0MPa），用给水旁路调节阀调节（旁-2,旁-3）控制启动流量在120t/h。用分离器排水阀控制分离器水位。水循环运行方式：省煤器及水冷壁一启动分离器一凝汽器一除盐装置一除氧器一给水泵一高压加热器一省煤器及水冷壁。（3）、锅炉点火及工质加热在系统经过循环清洗，在省煤器入口水质取样合格后，即可点火。点火后，炉膛燃烧一定燃料量，热量就为各受热面所吸收，其吸热量每个受热面是不同的，所以，冷态启动后，特别剧烈的燃烧是不适宜的，从热应力方面考虑工质温度升高不能太快。随着燃料量的增加点火15-20分钟开始膨胀，此时应减少燃料量，使膨胀缓和一些，在达到高峰后，应关小“分调”，以防止膨胀结束后，造成水冷壁泄压。在产生膨胀时应注意分离器水位波动，用排水阀控制其水位在规定范围内。工质经过节流调节阀节流后，到启动分离器扩容，因而当分离器入口水温在0.1MPa，饱和温度99.1℃，启动分离器即产生蒸汽。当压力超过除氧器压力后，便向除氧器送汽，进行热量回收。循环回路：启动分离器一除氧器一给水泵一省煤器及水冷壁一启动分离器由于循环回路短，给水温度迅速提高。在分离器未向过热器送汽之前，过热器、再热器无工质冷却处于干烧状态，因此监视过热器、再热器的金属壁温是必要的，尤其是锅炉热态启动时。(4)向过热器通汽当分离器产生了蒸汽，且水位稳定时，即可向过热器送汽。送汽时间决定于炉膛上部顶棚管及屏过最低点之金属壁温值。过热器出口蒸汽则由III级旁路一冷凝器，当炉膛燃烧强度逐步提高，待过热器出口汽温有50℃过热时，关闭III级旁路。(5)汽机冲转和定速过热蒸汽参数在0.6MPa,250℃时，开始进入汽轮机。过热器出口气温逐渐上升，汽机按升速曲线升速，蒸汽流量视汽机需要而定。(6)过热器升压和汽轮机升负荷汽机定速后，电气并入电网，开始接带负荷，锅炉按汽机给定升负荷曲线升温升压。当确认水冷壁出口已达微过热时，逐步关闭启动分离器进口阀，同时打开“顶调”“顶旁”，使阀后压力从2.9-3.4MPa,逐渐上升，与此同时提高燃烧强度进行升温和升负荷，逐步解列启动分离器。在逐步解列启动分离器时，要防止过热器充压太快，以致气温变化剧烈以及汽机负荷的大幅度波动和水冷壁泄压。当水冷壁压力达到12MPa,打开“顶入”，当水冷壁压力达到15-16MPa,“顶入”全开，同时“顶旁”和“顶”全关。锅炉负荷为30%D,汽缸高压缸达到350℃。启动结束。(四)停炉1、正常停炉先减负荷至30%口，按升温过程的相反速度降温至出口气温在450℃左右，开启“升调”，将共质部分通往旁路系统，减少燃料量，关小“顶入”，开大“升调”使水冷壁压力降至8MPa,当一次喷水减温器入口汽温降至250℃时，切断燃烧，维持引风，全关“顶入”。工质全部通过旁路，继续循环10分钟，停止给水，最后停引风机。停炉结束。2、事故紧急停炉在下列严重事故时，应立即停炉。（1）、汽机脱机后，不能立即恢复时（2）、锅炉熄火，炉膛启动爆炸或发生