宁海发电厂21000MW机组运行培训教材锅炉分册

浙江国华宁海发电厂2×1000MW机组培训教材锅炉分册第1页共324页宁海发电厂２×1000MW机组运行培训教材锅炉分册浙江国华宁海发电厂2×1000MW机组培训教材锅炉分册第2页共324页目录前言5第一章绪论6第一节概述6第二节超临界锅炉技术发展状况11第三节直流锅炉14第四节锅炉经济性和安全性指标16第二章锅炉总体介绍17第一节概述17第二节锅炉设计条件21第三节锅炉结构参数24第四节锅炉性能参数40第三章锅炉燃料及特性50第一节概述50第二节煤的主要成分和特性51第三节燃煤的着火及燃烧特性分析57第四节煤的分类及各类煤的特征60第五节燃煤的结渣和沾污特性63第六节煤质和煤种变化对锅炉运行的影响69第七节宁海电厂所用燃料73第四章锅炉煤粉制备78第一节制粉系统概述79第二节煤粉的性质80第三节HP1163中速磨煤机83第四节磨煤机的工作原理和运行操作88第五节给煤机100第五章锅炉构架105第一节整体结构和特点105第二节塔式锅炉钢结构106第六章燃烧器112第一节燃烧理论112第二节炉内的结渣和控制116第三节LNTFS燃烧系统设计特点120第四节燃烧设备127第五节本厂锅炉燃烧系统的设计130第七章水冷壁136第一节螺旋水冷壁结构136第二节本厂水冷壁设计特点140第三节壁温监测148第八章启动系统150浙江国华宁海发电厂2×1000MW机组培训教材锅炉分册第3页共324页第一节启动系统介绍150第二节本厂启动系统155第三节炉水循环泵159第九章省煤器160第一节省煤器160第二节省煤器设计中应考虑的问题及保护162第三节本锅炉省煤器管路系统及其特点163第十章过热器和再热器165第一节概述165第二节过热器系统和结构166第三节再热器系统和结构169第四节主、再蒸汽温度调节171第五节金属温度监测174第十一章空气预热器178第一节概述178第二节空预器结构181第三节空气预热器红外热点探测装置189第四节空预器漏风控制系统LCS191第五节新设计技术的主要特点197第六节空预器的运行207第七节空预器的低温腐蚀及防止210第八节外高桥二厂900MW锅炉空预器频繁故障及改造211第十二章等离子点火设备216第一节等离子点火原理及设备217第二节本厂等离子点火系统规范223第三节等离子点火系统需要注意几个问题227第十三章旁路及安全阀230第一节锅炉旁路设计特点230第二节锅炉旁路及安全阀设备规范231第三节叠形安全阀的结构特点233第十四章吹灰器235第一节概述235第二节蒸汽式吹灰器237第三节吹灰器调试与运行244第四节水力吹灰器247第五节伸缩式烟温探针249第十五章风机253第一节轴流与离心风机特点253第二节动叶可调轴流风机258第三节静叶可调轴流风机267第四节风机运行270第五节风机失速与喘振276第十六章脱硝系统281第一节概述281第二节SCR反应原理和设备284浙江国华宁海发电厂2×1000MW机组培训教材锅炉分册第4页共324页第三节脱硝应注意的几个问题292第十七章空压机系统294第一节概述294第二节规范和设计性能296第三节空压机的运行维护299第十八章底渣系统302第一节系统简述302第十九章柴油系统306第一节柴油系统介绍306第二十章锅炉试验310第一节水压试验310第二节空预器漏风率311第三节磨煤机的一些测量试验312第四节脱硝系统性能试验314第五节锅炉性能试验316第二十一章锅炉运行控制319浙江国华宁海发电厂2×1000MW机组培训教材锅炉分册第5页共324页前言本书主要介绍宁海二期电厂1000MW超超临界火力发电机组的锅炉设备及其系统的基本原理、结构、规范、功能及性能，供宁海电厂管理人员及运行人员操作技能培训使用。本书编写主要依据各设备制造厂的说明书和技术协议、西南电力设计院设计图及相应的电力行业的法规和标准，同时参照了一期锅炉和各兄弟单位的培训教材，在此表示感谢。由于目前我厂二期工程设备安装也未结束，制造厂提供的资料尚不齐全，时间也比较仓促，最终现场设备、系统可能会与本培训教材有所偏差，实际运行须以现场设备、集控运行规程为准。同时限于编者的水平，缺点和错误在所难免，敬请读者批评、指正。浙江国华宁海发电厂2×1000MW机组培训教材锅炉分册第6页共324页第一章绪论第一节概述锅炉（Boiler）是指利用燃料的燃烧热能或其他热能加热给水（或其他工质）以生产规定参数和品质的蒸汽、热水（或其他工质、或其他工质蒸汽）的机械设备。用以发电的锅炉称电站锅炉或电厂锅炉，又泛称为蒸汽发生器（SteamGenerator）。在电站锅炉中，通常将化石燃料（煤、石油、天然气等）燃烧释放出来的热能，通过受热面的金属壁面传给其中的工质——水，把水加热成具有一定压力和温度的蒸汽。蒸汽驱动汽轮机，把热能转变为机械能；汽轮机再带动发电机，将机械能转变为电能供给用户。电站锅炉中的“锅”指的是工质流经的各个受热面，一般包括省煤器、水冷壁、过热器及再热器等以及通流分离器件如联箱、汽包（汽水份离器）等；“炉”一般指的是燃料的燃烧场所以及烟气通道，如炉膛、水平烟道及尾部烟道等。锅炉的分类可以按循环方式、燃烧方式、排渣方式、运行方式以及燃料、蒸汽参数、炉型、通风方式等进行分类，其中按循环方式和蒸汽参数的分类最为常见。一.循环方式分类锅炉按照循环方式可分为自然循环锅炉、控制循环锅炉和直流锅炉。1.自然循环锅炉给水经给水泵升压后进入省煤器，受热后进入蒸发系统。蒸发系统包括汽包、不受热的下降管、受热的水冷壁以及相应的联箱等。当给水在水冷壁中受热时，部分水会变为蒸汽，所以水冷壁中的工质为汽水混合物，而在不受热的下降管中工质则全部为水。由于水的密度要大于汽水混合物的密度，所以在下降管和水冷壁之间就会产生压力差，在这种压力差的推动下，给水和汽水混合物在蒸发系统中循环流动。这种循环流动是由于水冷壁的受热而形成，没有借助其他的能量消耗，所以称为自然循环。在自然循环中，每千克水每循环一次只有一部分转变为蒸汽，或者说每千克水要循环几次才能完全汽化，循环水量大于生成的蒸汽量。单位时间内的循环水量同生成蒸汽量之比称为循环倍率。自然循环锅炉的循环倍率约为4～30。2.控制循环锅炉在循环回路中加装循环水泵，就可以增加工质的流动推动力，形成控制循环锅炉。在控制循环锅炉中，循环流动压头要比自然循环时增强很多，可以比较自由地布置水冷壁蒸发面，蒸发面可以垂直布置也可以水平布置，其中的汽水混合物即可以向上也可以向下流动，所以可以更好地适应锅炉结构的要求。控制循环锅炉的循环倍率约为3～10。自然循环锅炉和控制循环锅炉的共同特点是都有汽包。汽包将省煤器、蒸发部分和过热器分隔开，并使蒸发部分形成密闭的循环回路。汽包内的大容积能保证汽和水的良好分离。但是汽包锅炉只适用于临界压力以下的锅炉。3.直流锅炉直流锅炉没有汽包，工质一次通过蒸发部分，即循环倍率为1。直流锅炉的另一特点是在省煤器、蒸发部分和过热器之间没有固定不变的分界点，水在受热蒸发面中全部转变为蒸汽，沿工质整个行程的流动阻力均由给水泵来克服。如果在直流锅炉的启动回路中加入循环泵，则可以形成复合循环锅炉。即在低负荷或者本生负荷以下运行时，由于经过蒸发面的工浙江国华宁海发电厂2×1000MW机组培训教材锅炉分册第7页共324页质不能全部转变为蒸汽，所以在锅炉的汽水份离器中会有饱和水份离出来，分离出来的水经过循环泵再输送至省煤器的入口，这时流经蒸发部分的工质流量超过流出的蒸汽量，即循环倍率大于1。当锅炉负荷超过本生点以上或在高负荷运行时，由蒸发部分出来的是微过热蒸汽，这时循环泵停运，锅炉按照纯直流方式工作。二.蒸汽参数分类锅炉按照蒸汽参数分为低压锅炉（出口蒸汽压力，下同，≤2.45MPa）、中压锅炉（2.94～4.90MPa）、高压锅炉（7.8～10.8MPa）、超高压锅炉（11.8～14.7MPa）、亚临界压力锅炉（15.7～19.6MPa）、超临界压力锅炉（22.1MPa）和超超临界压力锅炉（27MPa）。三.燃烧方式锅炉按燃烧方式可分为层式燃烧锅炉、悬浮燃烧锅炉、旋风燃烧锅炉和循环流化床锅炉。其中悬浮燃烧锅炉常见的火焰型式有切向、墙式及对冲、U型、W型等数种。1.切向燃烧切向燃烧是煤粉气流从布置在炉膛四角(六角，八角)的直流式燃烧器引入炉膛进行燃烧的方式。一般一、二次风口常为间隔布置，各风口的几何中心线都分别与中央的一个或几个假想圆相切。切向燃烧的特点是靠各角来的风粉混合物协同动作，在炉内形成一个强旋流火球燃烧。煤粉的着火和切向燃烧方式要求炉膛截面接近正方形，这时会和尾部竖井中的烟气速度的选择发生矛盾。煤粉着火和燃烧稳定性是靠点火三角区和上游邻角过来的高温火焰的对流传热支持。火焰的形状不仅与燃烧器布置、参数有关，还与炉膛形状及假想切圆直径有关。假想切圆直径大，有利于着火稳定性，但容易使煤粉气流刷墙造成炉壁结渣；切圆直径小，有助于减轻结渣，但邻角点燃作用延迟。切向燃烧炉内旋转的火炬有利于煤粉的燃尽；但是炉膛出口的残余旋流易引起烟温偏差、流量偏差，对过热器、再热器管工作不利。2.对冲燃烧方式将一定数量的旋流燃烧器布置在两面相对的炉墙上，形成对冲火焰的燃烧方式。旋流式燃烧器主要靠自身形成的回流卷吸燃烧室内高温烟气来加热点燃煤粉，因此形成基本独立的火炬。对冲布置的火炬在燃烧室中心相遇对冲，然后转弯向上。与燃烧器前墙布置相比，前后墙对冲布置时，炉内火焰充满情况较好，火焰在炉膛中部对冲，有利于增强扰动。旋流式燃烧器前后墙对冲布置和直流式燃烧器切向布置相比，其主要优点是上部炉膛宽度方向上的烟气温度和速度分布比较均匀，使过热蒸汽温度偏差较小，并可降低整个过热器和再热器的金属最高点温度。另外，墙式对冲燃烧方式以烟气挡板改变流经低温过热器及低温再热器的烟气量，从而调节再热汽温度。这种调节方式较四角燃烧炉多以摆动燃烧器在垂直方向角度的方式要有效，运行中再热器可不投减温水，使循环热效率不会因喷入减温水而降低。近几年投运的墙式燃烧大型锅炉燃用神府东胜等煤时出现了结渣问题，其中炉膛容积最大的锅炉防渣性能较差，说明并非仅强调较低的容积及截面热负荷即可有效缓解炉内结渣。旋流燃烧器的类型、结构，燃烧器的布置可能起着相当重要作用。因此，对对冲燃烧方式，旋流燃烧器的选型是重要的，同时还要控制单支燃烧器的功率，以及燃烧器区壁面热负荷。3.W型火焰燃烧方式将直流或弱旋流式燃烧器布置在燃烧室前后墙炉拱上，使火焰开始向下，再折回向上，在炉内形成W状火焰的燃烧方式。浙江国华宁海发电厂2×1000MW机组培训教材锅炉分册第8页共324页W型火焰燃烧方式由于炉膛温度水平高，NOx生成量高。为了提高着火稳定性，减少NOx生成量，新设计的锅炉常将部分二次风分别由前后墙引入，并用垂直下行一、二次风动量与近似水平对冲的部分二次风和(或)三次风的动量比来调节W火焰的形状。根据燃用煤质的不同，W形火焰燃烧室四周敷设适量的卫燃带，用以提高火焰温度和燃尽度。W型火焰燃烧方式相对于前几种燃烧方式而言，下炉膛的截面积偏大，且四周敷设卫燃带，可使煤粉火焰具有较高温度，而又不易冲墙，减少结渣的危险；但是，由于炉膛截面积大，形状复杂，锅炉本体造价大致要增加15％-25％。另外，形成和控制W型火焰使充满整个炉膛，要求成熟的设计经验和较高的运行水平。W型火焰燃烧方式对难燃的贫煤及无烟煤在燃烧稳定性上优于四角和墙式燃烧方式。四.按锅炉型式分类锅炉按其燃烧室、对流烟道间的相互布置方式又可分为Π型(倒U型)、塔型、半塔型(改良型)、T型、箱型、Γ型(倒L型)、U型等多种型式（见图1-1）。图1-1锅炉整体布置方式1.Π型锅炉Π型锅炉布置主要优点是简单、紧凑；排烟口在下方，故引、送风机及除尘器等设备均可布置在地面；锅炉构架较低，可采用钢筋混凝土结构；尾部烟道中烟气下行，便于清灰，且有自生吹灰作用；各受热面易于布置成逆流方式，以加强对流换热；尾部受热面检修也比较方便。主要缺点是：烟气从燃烧室进入对流烟道要转弯，使烟气的速度场、温度场以及飞灰浓度分布不均匀，容易引起受热面