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350 MW亚临界压力自然循环锅炉的设计
发布时间：2013-04-21 13:17 来源：未知
0、引言
辽宁东方发电厂位于辽宁省抚顺市，在此电厂安装2台350 MW机组，属于技改项目，于2002年8月与哈尔滨锅炉厂有限责任公司签定了锅炉供货合同。这2台锅炉是哈尔滨锅炉厂有限责任公司通过20年的消化吸收引进技术并结合哈锅已投运的近50台300~ 350 MW锅炉运行经验的基础上设计的，是哈锅设计生产的第二代产品。锅炉采用美国燃烧工程( CE)公司的技术进行设计，并针对国内己投运的300~ 600 MW锅炉所存在的问题进行必要的改进。锅炉为亚临界压力、一次中间再热、自然循环汽包炉。采用单炉膛、门型布置、全钢构件悬吊结构，运转层以上紧身布置，四角切圆燃烧直流式摆动燃烧器，HP型中速磨煤机正压直吹式制粉系统，固态排渣，采用刮板捞渣机。锅炉燃用烟煤，炉型参考合肥工程，炉高在合肥的基础上适当降低。
1、锅炉设计条件和主要热力数据
1.1 锅炉设计参数，见表1
2锅炉结构简介
2.1整体布置
锅炉采用单炉膛门型布置，上炉膛采用CE公司传统的布置方式，即上炉膛布置过热器分隔屏和后屏，墙式再热器布置在前墙和两侧墙的前部。在折烟角上部和水平烟道内依次布置了再热器前屏、末级再热器和末级过热器。尾部后烟道内布置了低温过热器和省煤器。在锅炉的尾部布置二台三分仓回转式空气预热器。
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这种布置方式使过热器和再热器出口段位于较低的烟温区，增加了安全性，同时过热器分隔屏、后屏和墙式再热器布置在上炉膛内使过热器和再热器具有一定的辐射和对流特性。
2.2炉膛
炉膛采用全焊接膜式水冷壁结构，炉膛宽度为14048 mm，深度为14019 mm.水冷壁采用∮63.5 mm光管和内螺纹管，节距为76.2 mm。在炉膛内热负荷高的区域水冷壁采用内螺纹管，以保证水循环安全可靠，防止DNB的发生。
2.3燃烧器
锅炉采用四角切园摆动式直流燃烧器，燃烧器布置在炉膛四角并与燃烧器连接风道相接。燃烧器连接风道为一静压风箱，可保证二次风在四角布置的燃烧器间分配均匀。每角燃烧器共5层一次风喷嘴，7层二次风喷嘴（其中2层是燃烬风喷嘴），3层油风室喷嘴。燃烬风高位布置与主燃烧器形成分级送风，以利于降低NOx的排放量，
为了削弱炉膛出口烟气的旋转强度，减小四角燃烧引起的炉膛出口烟温偏差，两层燃烬风室设计成反切，即与主喷嘴中心线有一定夹角，其目的就是要形成一个反向动量矩来平衡主燃烧气流的旋转动量矩，从而达到减少炉膛出口烟温偏差的目的。
锅炉采用HP中速磨煤机冷一次风机正压直吹式制粉系统，每台炉配5台HP863型磨煤机，每台磨煤机出口用4根煤粉管道接至炉膛同一层四角布置的煤粉喷嘴。按燃用设计煤种投运4台磨煤机可保证锅炉最大连续负荷设计，一台磨煤机备用。
2.4给水和水循环系统
锅炉给水经由止回阀和电动闸阀进入省煤器进口集箱，水在蛇行管中与烟气成逆流向上流动，以此达到有效的热交换。给水在省煤器中被加热后进入省煤器出口集箱，再经吊挂管进入省煤器吊挂集箱，由省煤器出口连接管引到炉前，由出口导管分三路从锅筒底部引入水空间。
由锅筒、下降管、水冷壁下集箱、炉膛水冷壁、水冷壁上集箱及引出管等部件组成水循环系统，锅筒下部的水经由4根下降管由分散引入管引入水冷壁下集箱。进入水冷壁下集箱后，自下而上沿炉膛四周不断加热，最后以汽水混合物形式进入水冷壁上集箱，然后由汽水引出管引至锅筒，在锅筒内进行汽水分离。
锅筒采用SA - 299碳钢材料制成，内径为Ø1778 mm,直段长度为20 000 mm，两端采用球形封头。筒身上下部采用等壁厚。锅筒内部采用环形夹层结构，汽水混合物由锅筒上部引入并自上而下流动，使锅筒上下壁温均匀，可加快锅炉的启、停速度。锅筒内部布置96只直径为∮254mm的轴流式分离器。锅筒筒身顶部焊有饱和蒸汽引出管及汽水混合物引入管座，筒身底部焊有大直径下降管座及给水管座，封头上焊有人孔、安全阀管座、排污阀管座、水位表管座等。
2.5过热器
过热器由顶棚和包墙管过热器、低温过热器、分隔屏、后屏及末级过热器组成。
顶棚和包墙管过热器由炉膛顶棚管、水平烟道和尾部烟道包墙管组成，由光管加扁钢焊成膜式壁结构。
低温过热器布置在尾部烟道内，由水平段和立式段两部分组成。
过热器分隔屏位于炉膛上方，在前墙水冷壁和过热器后屏之间，沿炉宽方向布置4大片，每大片又沿炉深方向分为6小片。
过热器后屏位于炉膛上方折焰角前，共20片。
末级过热器位于水平烟道内，末级再热器的后部，共90片。
各级过热器之间采用大口径管道和三通连接，左右两侧的连接管采用平行布置，防止蒸汽温度的叠加以减少汽温偏差。
2.6再热器
再热器由墙式辐射再热器、再热器前屏和末级再热器三部分组成。
墙式辐射再热器布置在上炉膛前墙和两侧墙前部，以增强再热器的辐射特性。
再热器前屏位于过热器后屏和后水冷壁悬吊管之间，折焰角的上部，共30片。
末级再热器位于水平烟道的前部，后水冷壁悬吊管和水冷壁排管之间，共60片。
2.7省煤器
省煤器布置在锅炉尾部烟道低温过热器的下面，管子为∮51 mm×6.5 mm，顺列布置。
2.8空气预热器
采用由哈锅预热器公司设计和制造的三分仓回转式空气预热器，每台炉配二台，型号为28.5- VI( T) - 1750 - SMR。受热面高度为1 750 mm,转子采用半模式扇形仓结构，以便于检修和更换。
2.9锅炉构架
锅炉构架为桁架体系，各杆件之间用高强度螺栓连接。构架沿锅炉高度方向划分成5层和一个第6部分，柱分成7段。锅炉本体受压部件的重量通过吊杆支吊在支吊梁上，然后支吊梁与支撑梁高位连接。
3、锅炉设计采取的主要优化措施
哈尔滨锅炉厂有限责任公司在总结己投运的近50台300 MW和350 MW锅炉的运行经验基础上，对引进型300 MW等级锅炉进行改进形成自己的新型产品。在锅炉设计上主要采取以下优化措施：
3.1 选用适宜燃用设计煤种和校核煤种特性的炉膛
根据设计煤种和校核煤种的结渣特性，选用合肥电厂350 MW锅炉的炉膛断面，合宜的燃烬高度，有利于组织炉内空气动力场，对避免炉膛结焦、减弱气流残余旋转和消除烟温偏差极为有利。
3.2控制炉膛出口左右侧烟温偏差
随着机组容量的增加，炉膛出口烟温偏差变得更加突出。为了解决烟温偏差问题，在辽宁东方电厂350 MW锅炉燃烧器设计上采用较小的切园直径、顶部风反切和燃烧器分组等措施。
3.3改进过热器的连接方式，并适当放大部分再热器集箱、连接管和受热管子直径
过热器和再热器各级受热面之间采用大口径管道和三通连接，有利于蒸汽的混合及消除汽温偏差，同时各级过热器连接管平行布置不进行交叉以避免汽温偏差叠加。为降低再热器系统的阻力，放大部分集箱、连接管和末级再热器管子直径，同时提高部分再热器管子的材料等级，采用T91材料代替钢102材料。
3.4蒸汽调温方式
过热器采用二级喷水减温器调节，每级减温分为2只减温器。第一级喷水减温器布置在低温过热器和过热器分隔屏之间，第二级喷水减温器布置在过热器后屏和末级过热器之间。
再热器采用摆动式燃烧器来调节，燃烧器的摆动引起炉膛出口烟气温度的变化，从而改变再热蒸汽温度。在再热器冷端入口管道上设有二只事故喷水减温器，作事故喷水用。
3.5受热面管子布置避开三通涡流区
在受热面部件的入口和出口集箱上采用大三通，由于三通区域存在着轴向和环向涡流区，导致两集箱涡流区静压差减少，在此区域布置的蛇形管中流量减少，加上此处往往是烟温和烟速的峰值区，容易出现超温爆管。在新设计的锅炉中已采用避开在三通涡流区某些特定部位引入或引出蛇形管。
3.6选用优质的辅助设备
锅炉本体配套的辅机均选用国内优质产品或进口产品。
4、结束语
简要介绍了辽宁东方电厂350 MW亚临界压力控制循环锅炉的设计、结构和优化措施，预计该锅炉投运后，将成为性能优良，安全可靠的产品。
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