东方600MW超临界机组锅炉技术介绍

屏式过热器高温过热器高温再热器低温再热器低温过热器省煤器一次风机空预器储水罐东方600MW超临界机组锅炉技术介绍二○○三年十二月东方超临界本生锅炉技术来源BHK超临界直流锅炉业绩东方600MW超临界锅炉技术特点东方超临界本生锅炉结构设计特点东方超临界本生锅炉独特结构制造特点主要内容DBC/BHK/BHDB东方超临界本生锅炉技术来源BHK超临界直流锅炉业绩东方600MW超临界锅炉技术特点东方超临界本生锅炉结构设计特点东方超临界本生锅炉独特结构制造特点主要内容DBC/BHK/BHDB东方超临界本生锅炉技术来源BHK超临界直流锅炉业绩东方600MW超临界锅炉技术特点东方超临界本生锅炉结构设计特点东方超临界本生锅炉独特结构制造特点主要内容DBC/BHK/BHDB东方600MW超临界机组锅炉设计指导思想满足业主要求锅炉可用率高、可靠性好锅炉热效率高、经济性好煤种适应性广变负荷适应能力及调峰能力强锅炉排放物低DBC/BHK/BHDB东方600MW超临界机组锅炉技术特点整体布置成熟可靠成熟可靠的水冷系统设计采用世界一流的燃烧技术和燃烧设备过热器和再热器系统设计合理对调峰适应性好系统设计简单可靠DBC/BHK/BHDB汽水流程①省煤器②炉膛下部水冷壁(螺旋水冷壁)③炉膛上部水冷壁④折焰角水冷壁⑤汽水分离器/贮水罐⑥顶棚⑦包墙⑧低温过热器⑨屏式过热器⑩末级过热器⑾低温再热器⑿高温再热器⑿⑾②③④⑤⑥⑦①⑧去中压缸去高压缸来自高压给水加热器来自高压缸⑩⑨去冷凝器DBC/BHK/BHDB整体布置成熟可靠一.锅炉布置采用世界上燃煤机组中最普遍、最成功的单炉膛л型布置方式。全钢架，全悬吊结构。二.炉膛设计合理，采用螺旋管圈+混合集箱+垂直管水冷壁，采用BHK成熟、安全可靠的超临界本生直流水循环系统。三.采用BHK成熟的SH、RH布置方式。过热器采用水-煤比和多级喷水调温，再热器采用尾部双烟道挡板加事故喷水调温四.采用对冲燃烧方式，24～36只HT-NR低NOx燃烧器分三层布置在前后墙。五.采用经优化设计的CE三分仓容克式空预器。锅炉整体布置锅炉深度～44.5m锅炉宽度44~49m大板梁标高～82mDBC/BHK/BHDB炉膛设计参数选取合理1000MW600MW炉膛宽度～28.5m～19.4～22.4m炉膛深度～16m～15.5m炉膛断面积～440m2～300～345m2炉膛高度～70m～58～67m根据BHK设计经验，针对不同煤种的着火特性、结渣特性、燃尽特性和粘污特性确定合适的容积热负荷、断面热负荷和炉膛出口烟气温度，可有效做到避免炉膛结渣，很好地解决着火稳定性、高效燃烧、扩大煤种适应性。AAPDBC/BHK/BHDB前后墙3排布置，每层4只～6只，总共24只～36只。组织前后墙对冲燃烧。主燃烧器之上设燃尽风口，燃尽风风口含两股独立的气流，中央部分为非旋转气流，外圈为旋转气流。燃烧器布置采用世界一流的燃烧技术和燃烧设备DBC/BHK/BHDB炉膛三维模拟（1）炉膛尺寸烟气温度分布1,800｡・0YXZ燃烧器燃尽风口15.5m19.4m67.0m前墙左侧墙后墙右侧墙FrontRearX：离前墙的距离Y：离炉膛底部的距离Z：离左侧墙的距离FrontRearPlaneY-ZX=3.0mPlaneX-YZ=8.1mPlaneX-ZY=13.1mPlaneX-ZY=18.1mFrontRearNosePlaneX-ZY=47.2m负荷：B-MCR炉膛三维模拟（1）炉膛尺寸烟气温度分布1,800｡・0YXZYXZ燃烧器燃尽风口15.5m19.4m67.0m前墙左侧墙后墙右侧墙FrontRearFrontRearX：离前墙的距离Y：离炉膛底部的距离Z：离左侧墙的距离FrontRearFrontRearPlaneY-ZX=3.0mPlaneX-YZ=8.1mPlaneX-ZY=13.1mPlaneX-ZY=18.1mFrontRearNoseFrontRearNosePlaneX-ZY=47.2m负荷：B-MCR燃烧器布置特点前后墙对冲燃烧方式，可确保沿炉膛左右两侧有均衡的燃烧性能。在减少炉膛出口左右两侧烟温偏差方面，前后墙对冲燃烧方式具有明显的优势。前后墙对冲燃烧方式四角切向燃烧方式烟气热流水冷壁出口介质温度烟气温度.FlowDBC/BHK/BHDB燃烧器构造•在一次风通道中布置煤粉浓缩器，达到稳燃、抑制NOx生成•二次风通过燃烧器内同心通道送入炉膛，参与燃烧•三次风通道内设有独立的旋流装置，从燃烧的不同阶段送入炉膛DBC/BHK/BHDB着火稳定性好燃烧效率高低负荷稳燃能力强能有效抑制NOx生成HT-NR燃烧器特点DBC/BHK/BHDB着火稳定性好一次风通道中心设有煤粉浓缩器在燃烧器出口处采用火焰稳燃环回流热烟气迅速加热煤粉，提高了燃烧效率炉膛和燃烧设备DBC/BHK/BHDB燃烧效率高采用煤粉浓缩器，并采用稳燃环，使得煤粉着火迅速。分级燃烧，优化配风，促进碳的燃烧。足够的炉膛容积和上部燃尽空间采用上部燃尽风（AAP）采用较细的煤粉细度炉膛和燃烧设备DBC/BHK/BHDB防止结渣和高温腐蚀•组织对冲燃烧，边排燃烧器距侧水冷壁距离合适，避免火焰直接刷墙•合理组织炉内空气动力场，燃尽风采用优化的双气流结构，中央部位的气流是非旋转的气流，它直接穿透进入炉膛中心，补充燃尽所需空气。边部风口采用旋转气流，在水冷壁面形成氧化性气氛，防止发生高温腐蚀和结渣•合理布置吹灰器炉膛和燃烧设备DBC/BHK/BHDB抑制NOx生成•HT-NR燃烧器为单喷口分级燃烧，降低燃料型NOx，燃烧器区域NOx迅速分解。•淡煤粉气流为富氧燃烧，煤粉浓度低，燃烧温度低，降低热力型NOx。•采用燃尽风，组织全炉膛的分级燃烧，进一步降低NOx生成。炉膛和燃烧设备NO还原区燃烧器NOxNOx、未燃尽碳量燃尽风口燃尽区主燃区停留时间未燃尽碳燃烧器燃烧器DBC/BHK/BHDBBHKHT-NR系列燃烧器运行业绩电厂碧南发电厂(2＃)能代发电厂(1＃)新地发电厂(1＃)松浦发电厂(2＃)原町发电厂(2＃)容量700MW600MW1000MW1000MW1000MW投运时间92.0693.0594.0796.0798.07锅炉效率设计93.04％运行94.52％设计92.6％运行95.15％设计93.01％运行95.47％设计93.47％运行94.93％设计90.04％运行92.23％最低不投油稳燃负荷设计30％ECR运行30％ECR设计35％ECR运行35％ECR设计35％ECR运行25％ECR设计30％ECR运行30％ECR设计35％ECR运行14.5％ECRNOx排放值(ppm)设计175运行77-167设计170运行87设计180运行64-138设计180运行128-180设计230运行120-169DBC/BHK/BHDB过热器和再热器系统设计合理•1.采用BHK公司超临界本生直流锅炉过热器和再热器成熟的设计和结构布置方式，具有较宽的负荷变化适应性•2.管子规格和选材按照BHK的设计标准进行壁温计算和热力偏差计算，在选材上留有较大裕度•3.合理划分各级受热面，严格控制各级屏间偏差，受热面之间采用大口径管道左右交叉连接•4.SH汽温采用水/煤比和两级或三级喷水控制，再热器系统采用尾部挡板调温，并设有事故减温器。DBC/BHK/BHDB过热器和再热器系统流程图④去高压缸去中压缸来自高压加热器来自高压缸⑩⑧⑤①⑨⑥⑦②③⑾①汽水分离器②顶棚过热器③包墙过热器④低温过热器⑤屏式过热器⑥末级过热器⑦低温再热器⑧高温再热器⑨过热器一级减温器⑩过热器二级减温器⑾再热器减温器DBC/BHK/BHDB良好的锅炉布置与系统设计过热器再热器系统吸热量分配与负荷适应性燃烧器与低负荷稳燃采用本生锅炉水冷壁系统螺旋水冷壁，布置内螺纹管，水冷壁壁温均匀锅炉对调峰适应性好厚壁元件进行疲劳寿命分析汽水分离器元件过热器、再热器出口集箱先进的结构设计大连接管道柔性分析受热面与集箱连接管柔性分析DBC/BHK/BHDB系统设计简单可靠DBC/BHK/BHDB高压加热器低压加热器除氧器省煤器水冷壁初级过热器再热器给水控制阀锅炉给水泵除氧器低压加热器冷凝水净化器冷凝水泵高压加热器省煤器水冷壁汽水分离器储水罐汽水分离器水位控制阀启动排污低温过热器屏式过热器高温过热器高温再热器高压缸中压缸低压缸冷凝器高压旁路阀疏水阀喷水喷水低压旁路阀HPIP低温再热器喷水喷水LP喷水东方超临界锅炉技术特点总结1.锅炉总体布置采用BHK成熟的л型结构，也是世界上最广泛采用的典型结构。炉膛采用带内螺纹的螺旋管圈+垂直管，工质出口温度均匀。并且炉膛设计合理，充分满足各种煤质特性要求。2.采用世界上最为先进的BHK型NR燃烧技术，并合理确定燃烧器只数及合理布置燃烧器，有效解决煤的着火稳定性、燃尽特性、结渣特性及控制NOX的排放。充分展现NR燃烧器燃烧稳定，燃烧效率高，NOx排放低等突出优点。3.过热器、再热器系统布置合理，能在较大负荷范围内维持汽温达到额定值，壁温选材留有较大裕度，调温方式成熟可靠。4.锅炉具有良好的调峰能力和燃料适应性。5.采用简单、成熟、可靠的BHK型本生炉系统。DBC/BHK/BHDB东方超临界本生锅炉技术来源BHK超临界直流锅炉业绩东方600MW超临界锅炉技术特点东方超临界本生锅炉结构设计特点东方超临界本生锅炉结构制造特点主要内容DBC/BHK/BHDB东方超临界本生锅炉结构设计特点水冷系统设计汽水分离器设计DBC/BHK/BHDB水冷系统设计设计特点螺旋水冷壁设计过渡段水冷壁设计刚性梁设计垂直膜式水冷壁螺旋水冷壁出口集箱垂直水冷壁进口集箱螺旋水冷壁出口集箱垂直水冷壁进口集箱垂直搭接板垂直刚性梁水平刚性梁螺旋膜式水冷壁DBC/BHK/BHDB设计特点•按壁温计算、应力分析计算结果选用受热面管及膜式扁钢材质并留有裕度；•包括冷灰斗在内的炉膛下部采用螺旋盘绕水冷壁，上部采用垂直水冷壁，适于变压运行及锅炉调峰；•水冷壁全为膜式结构，并采用微负压炉膛设计，炉内烟气不泄漏；•下部螺旋盘绕水冷壁管全部采用内螺纹管，可防止水循环不稳定现象的发生，降低最低质量流速，减小水冷壁流动阻力，可得到更低的最小直流负荷；•下部水冷壁与上部水冷壁之间设有过渡段，并设有混合和分配集箱，以及下部螺旋盘绕内螺纹管的采用，水冷壁出口工质温度偏差小，静态敏感性小；•采用不同的刚性梁支撑结构，刚性梁与水冷壁可相对滑动，自由膨胀，不会产生附加热应力。DBC/BHK/BHDB水冷系统组成：下部螺旋水冷壁+中间集箱过渡+上部垂直水冷壁等；下部螺旋水冷壁：内螺纹管，Ф38.1，膜式扁钢开双坡口；上部垂直水冷壁：光管，Ф31.8；系统阻力：小于1.83MPa设计核心：①确定管内质量流量，防止传热恶化，保证工质出口焓值;②解决螺旋水冷壁炉膛的支撑，即刚性梁的设计；设计难点：①炉膛冷灰斗设计；④中间集箱过渡段的设计、发货；③后墙及折焰角水冷壁设计；排入冷凝器来至省煤器垂直水冷壁螺旋水冷壁DBC/BHK/BHDB螺旋水冷壁设计水冷壁形式及流体温度水冷壁出口流体温度热负荷分布垂直上升水冷壁前墙侧墙后墙侧墙流向流向螺旋上升水冷壁流向流向前墙侧墙后墙侧墙燃烧器燃烧器燃烧器燃烧器螺旋水冷壁设计优点：减少各管屏的管子数量，提高管内质量流速，避免管壁金属发生过热和超温。在安全范围内，质量流速可自由选择。使每根管子都经过炉膛的四面墙，可把管子间的吸热偏差减至最小程度。缺点：设计、生产复杂，成本较高。DBC/BHK/BHDB过渡段水冷壁设计两种基本结构形式垂直膜式壁螺旋水冷壁出口集箱垂直水冷壁进口集箱垂直水冷壁进口集箱螺旋水冷壁出口集箱螺旋膜式壁DBC/BHK/BHDB刚性梁设计刚性梁设置是用来保护炉膛水冷壁，不会因受到炉内烟气压力的作用而发生变形。每面墙的每层刚性梁水平上均设有膨胀中心，以此为固定端，即导向点。螺旋管水冷壁和垂直水冷壁具有不同的刚性