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1、350MW超临界机组锅炉运行培训教材350MW超临界机组锅炉 运行培训教材 榆神煤电北郊热电有限公司 生产准备部 2016年3月7日榆神煤电北郊热电有限公司350MW超临界锅炉培训教材 目 录 第一章 350MW超临界燃煤锅炉概况 . 3 1.1 超临界技术在国内外发展的现状 . 4 1.2 榆神煤电北郊热电有限公司350MW机组锅炉技术规范 . 5 1.3 锅炉的总体布置 . 9 1.4 锅炉性能特点 . 13 1.5 锅炉结构特点 . 13 第二章 燃料、制粉设备及其系统. 14 2.1 煤的成分及主要特性 . 14 2.3 榆神北郊热电MPS200-HP-?磨煤机 . 23 2.4 榆神
2、北郊热电给煤机 . 40 2.5 等离子点火系统 . 43 第三章 煤粉燃烧及燃烧设备. 48 3.1 煤粉气流的着火燃烧 . 48 3.2 榆神煤电北郊热电2?350MW机组锅炉燃烧设备 .577 3.3 低NO燃烧技术 . 66 X第四章 水循环及水冷壁. 70 4.1 锅炉水动力学基础 . 70 4.2 直流锅炉蒸发受热面 . 79 4.3 榆神煤电北郊热电2?350MW超临界机组锅炉水冷壁 . 92 4.4 榆神煤电北郊热电2?350MW超临界机组锅炉启动系统. 93 第五章 过热器与再热器. 96 5.1 概述 . 96 5.2 350MW机组锅炉过热器、再热器结构特点 .103 5
3、.3 超临界锅炉过热器、再热器的汽温特性及调节 .107 5.4 过热器、再热器的热偏差及防治 . 115 5.5 高温积灰、腐蚀及预防 .122 第六章 省煤器与空气预热器.126 6.1 概述 .126 6.2 省煤器 .127 6.3 空气预热器 .130 6.4 尾部受热面的积灰 .134 第七章 锅炉辅机及附属设备.144 7.1 锅炉送、引风机及一次风机 .144 7.2 风机油系统及其保护装置 .156 7.3 风机的运行与维护 .159 7.4 静电除尘器 .163 7.5 水浸式捞渣机 .164 榆神煤电北郊热电有限公司350MW超临界锅炉培训教材 第八章 锅炉的启动与停运及
4、试验.174 8.1 直流锅炉启停特点 .174 8.2 榆神煤电北郊热电2?350MW超临界锅炉机组的启动 .180 8.3 350MW超临界锅炉机组的停运与保养 .187 8.4 超临界锅炉的试验与验收 .191 第九章 锅炉的运行及调整 .193 9.1 锅炉运行调整的任务 .193 9.2 锅炉工况变动的影响 .195 9.3 负荷分配、蒸汽参数的变化与调整 .200 9.4 锅炉燃烧的调整 .208 9.5 单元机组的变压运行 .218 9.6 锅炉的热平衡及各项热损失 .220 9.7 锅炉的燃烧调整试验 .223 第十章 锅炉的运行的故障及预防.227 10.1 锅炉灭火与烟道再
5、燃烧 .227 10.2 锅炉的结渣.230 10.3 过热器管和再热器管的爆漏及预防.239 10.4 水冷壁管的爆漏及预防 .242 第十一章 吹灰系统设备及运行 .246 11.1 概述 .246 11.2 电站锅炉对吹灰器的基本要求 .246 11.3 各种吹灰器在电站锅炉上的应用 .247 11.4 吹灰器的安装、运行和维护 .253 第十二章 脱硫脱硝系统 12.1系统概述 256榆神煤电北郊热电有限公司350MW超临界锅炉培训教材 前 言 榆神煤电北郊热电联产新建工程由榆林市榆神煤电公司投资组建。本项目是陕西省和榆林市“十二五”期间的重点建设项目，是榆林市中心城区集中供热的主要热
6、源点。 本项目建设规模为2?350MW超临界燃煤空冷供热机组，项目静态投资约30.32亿元。厂址位于青云镇平顶梁，占地约25.05公顷。贮灰场位于厂址南侧6.2km处的崔家畔村，占地3.15公顷;设计年耗用原煤约175万吨，采用榆神矿区煤，运距约20km;年平均用水量约222.5万m3，主水源为榆林市污水处理厂的再生水，管线长度8.5km。备用水源为榆阳区红石峡水库地表水，新建管线长度7km;送出线路电压等级为330kV，四回出线，其中两回接入330kV榆林变，线路长度12km;两回接入750kV榆横变，线路长度42km;机组设计单台最大供热抽汽量为550t/h，年供热量约907万GJ，供热面
7、积为1375万m2，年发电量约38.5亿kW?h。 3 / 259 榆神煤电北郊热电有限公司350MW超临界锅炉培训教材 第一章 超临界燃煤锅炉概况 1.1 超临界技术在国内外发展的现状 增大锅炉容量和提高蒸汽参数是电厂锅炉的主要发展方向。随着机组容量的增大和节约燃料的需要，提高电厂热效率就变得更加迫切。提高锅炉所生产蒸汽压力、温度和采用蒸汽再热是提高热电转换效率的有效方法。例如，对一个400MW的单元机组来说，采用超临界压力(24.12MPa)蒸汽参数的供电效率比采用亚临界压力蒸汽参数高1.4%，因此，采用超临界技术是电站锅炉发展的必然。 超临界机组在国外已有40余年的发展历史，各工业化国家
8、的火电厂已广为采用。目前形成三大派系:B&W派系采用欧洲本生式直流炉;CE派系采用苏尔寿式和复合循环直流炉;FW派系采用FW,本生式直流炉。此外德国因为自身的煤炭资源比较丰富，煤种以褐煤为主，所以德国的锅炉技术发展相对较独立，对于100MW以上机组均采用本生式直流炉，而且都考虑变压运行。前苏联大型锅炉不发展亚临界参数，300MW以上均为超临界压力直流锅炉，以拉姆辛锅炉为主。 1.1.1 国外超临界机组概况 (1) 美国 美国在上世纪五十年代开始研制超临界机组，第一台(容量125MW)于1957年在菲罗电厂投运，采用二次再热，参数为31MPa、621/565/538?;第二台(容量325MW)于
9、1960年在艾迪斯电厂投入运行，采用二次再热，参数为34.5MPa，649/566/566?，当时在世界上创造了容量、压力、汽温、热效率四个最高记录。由于这两台机组的运行成功和后来在技术方面的不断改进，美国超临界机组的发展很快，1970年超临界机组的订货容量占总订货容量的64.27%，这期间机组的参数接受了以往的经验和教训已降为24.2MPa，538/538?。到1980年已有172套超临界机组。 但美国超临界机组的发展走过一段下坡路，主要原因是:追求大容量高参数，而且大多采用正压炉膛，热负荷又偏高，致使锅炉事故多，可用率低，对超临界机组的发展产生了不利的影响。 在总结了第一代机组的教训后产生
10、了第二代机组，1980年代由美国电力研究院组织，分别由通用电气(GE)和西屋(WH)牵头，对投运的第二代超临界机组进行了调研，调查结果认为第二代超临界机组是成功的。据1995年统计，600,900MW级机组中，198台亚临界机组，78台超临界机组。据近期统计资料表明，超临界机组的可靠性有了很大的提高，各制造商(BW、CE、FW、GE、WH)已经生产出新一代超临界机组，美国超临界机组又进入新的发展时期。 (2)前苏联 前苏联是世界上采用超临界机组最多的国家，在前苏联国家标准中300MW以上根本没有亚临界压力参数。第一台300MW超临界机组1963年投运，参数为25MPa，545/545?。在此之
11、后又相继投运了300MW、500MW、800MW、1200MW超临界机组。从1965年到1980年的十五年间，超临界机组容量占火电厂总装机容量的比重由7.5%增加到47.53%。到1985年共投运超临界机组187台，总容量达68600MW，占火电总装机容量的52.4%，到1996年已达到232台。由于采用超临界4 榆神煤电北郊热电有限公司350MW超临界锅炉培训教材 机组，并且供热机组较多，使前苏联成为发电煤耗较低的国家之一。 (3)日本 日本的超临界机组发展较快。第一台600MW超临界机组(23.5MPa 538/566?)是从美国GE和BW引进的样机，1967年投运。由日本公司仿制的第二台
12、和第三台600MW超临界机组于1969年和1971年在该厂相继投产。在仿制的基础上，利用日本自己的制造技术，先后又投运了500MW、700MW和1000MW超临界机组。从1974年起投运的机组绝大部分是超临界压力的，近年已达到100%。到1984年底总共投运超临界机组73台,总容量为42900 MW，占1967年以来新增火电装机总容量的58.88%。据近期不完全统计，超临界机组的发电量达到总发电量的62%。 在发展超临界技术上日本有其独到之处，各发电设备制造公司与欧美各厂商进行技术合作，三菱(MHI)、日立、石川岛(IHI)和东芝，分别从美国燃烧工程公司(CE)、巴布科克?威尔科克斯(B?W)
13、、福斯特?惠勒(F?W)和GE、西屋公司引进了设计制造技术，并及时吸收了苏尔寿、斯坦茵等欧洲的先进技术，在总结别国经验教训的基础上，加强技术研究，发展自己的超临界技术，使之成为目前超临界技术较先进的国家之一。 1.1.2 国内超临界机组的应用与发展 石洞口二厂是我国首座超临界参数的发电厂，安装2台600MW超临界机组，汽轮机参数为24.2MPa、538/566?。该工程于1988年开始兴建，两台机组分别于1992年6月、12月先后投运。石洞口二厂投产后的运行实绩表明，超临界机组在技术上是成熟的，工程的建设也是成功的，它为我国应用和发展超临界机组积累了宝贵的经验。随后又有盘山电厂2?500MW、
14、南京和营口电厂各2?300MW、漳州后石电厂6?600MW、外高桥二期2?900MW等进口超临界机组相继投运。与此同时，华能沁北电厂2?600MW和华润常熟电厂2?600MW等国产超临界机组也已于2009年投产。 1.2 榆神煤电北郊热电有限公司350MW机组锅炉技术规范 1.2.1主要技术规范 本期工程装设2台350MW燃煤汽轮发电机组，锅炉为超临界参数直流炉，单炉膛、一次再热、平衡通风、紧身封闭布置、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构、切圆燃烧方式。 1.2.2 锅炉容量和主要参数 主蒸汽和再热蒸汽的压力、温度、流量等与汽轮机的参数相匹配，主蒸汽温度574?，最大连续蒸发量暂按1120t/h，
15、最终与汽轮机的VWO工况相匹配。 锅炉主要参数:(暂定)按不带低温省煤器热平衡图进行设计 过热蒸汽:最大连续蒸发量(B-MCR) 1120t/h 额定蒸发量(BRL) 1059t/h 额定蒸汽压力 25.8MPa.g 额定蒸汽温度 574? 再热蒸汽:蒸汽流量(B-MCR/BRL) 937.79/887.24t/h 进口/出口蒸汽压力(B-MCR) 4.106/3.916MPa.g 进口/出口蒸汽压力(BRL) 3.885/3.710MPa.g 进口/出口蒸汽温度(B-MCR) 307.8/572? 进口/出口蒸汽温度(BRL) 302.2/572? 给水温度(B-MCR/BRL) 285.2
16、/281.4? 5 / 259 榆神煤电北郊热电有限公司350MW超临界锅炉培训教材 注:压力单位中“g”表示表压。“a”表示绝对压力(以后均同)。 1.2.3 锅炉热力特性(B-MCR工况，由卖方填写): 计算热效率(按低位发热量, BMCR工况) 94.82% 计算热效率(按低位发热量，BRL工况) 94.85% 制造厂裕量L 0.34% mm保证热效率(按低位发热量，BRL工况) 不低于94.51% 3 炉膛容积热负荷 79.12kW/m 2 炉膛断面热负荷 4.092MW/m 2燃烧器区域壁面热负荷 1.335MW/m 最低不投等离子稳燃负荷 30 , 锅炉排烟温度(修正后 ) 119
17、? 3锅炉NOx的排放浓度 ?200mg/Nm(BMCR工况、标准状态、干烟气、含氧量6%、以NO计,CO排放浓度不超过200ppm) 2灰渣比 9:1 1.2.4燃料 煤质及灰分析资料 项 目 符号 单位 设计煤种 校核煤种1 校核煤种2 1. 工业分析 收到基全水份 , Mt 12.2 11.9 9.3 空气干燥基水份 , Mad 5.92 8.02 5.64 收到基灰份 , Aar 10.27 18.57 5.63 干燥无灰基挥发份 , Vdaf 37.64 37.68 38.66 收到基低位发热量 Qnet.v.ar MJ/kg 24.23 21.16 26.97 2. 哈氏可磨系数
18、HGI 51 56 47 3. 冲刷磨损指数 Ke 2.5 1.9 2.4 4. 煤中游离二氧化硅 SiO2(F) % 2.03 3.68 1.07 5. 元素分析 收到基碳 , Car 63.94 56.92 70.08 收到基氢 , Har 3.83 3.43 4.26 收到基氧 , Oar 8.41 7.92 9.25 收到基氮 , Nar 0.83 0.82 0.87 收到基硫 , Star 0.52 0.44 0.61 6. 灰熔化温度 灰变形温度 ? DT 1120 1180 1300 灰软化温度 ? ST 1130 1200 1320 灰半球温度 HT 1140 1210 133
19、0 灰熔化温度 ? FT 1150 1220 1340 7. 灰分析资料 二氧化硅 , SiO 50.51 58.45 25.15 2三氧化二铝 , AlO14.43 16.43 12.08 23 三氧化二铁 , FeO16.07 9.85 20.37 23 氧化钙 , CaO 9.85 5.68 29.20 6 榆神煤电北郊热电有限公司350MW超临界锅炉培训教材 项 目 符号 单位 设计煤种 校核煤种1 校核煤种2 氧化钛 , TiO 0.74 0.79 0.63 2氧化镁 , MgO 3.54 2.93 9.40 氧化钾 , KO 1.27 2.23 0.25 2氧化钠 , NaO 0.
20、63 0.54 1.29 2三氧化硫 , SO1.85 2.03 0.60 3 五氧化二磷 , PO 25二氧化锰 MnO % 0.265 0.082 0.415 2其它 , 微量元素分析: 名称 符号 单位 设计煤种 校核煤种1 校核煤种2 煤中氟 F g/g 68 82 87 ar煤中氯 Cl g/g 0.007 0.009 0.014 ar煤中砷 As g/g 11 5 18 ar煤中铅 Pb g/g 6 6 5 ar煤中汞 Hg g/g 0.13 0.10 0.18 ar煤中镉 ,1 ,1 ,1 Cd g/g ar煤中铜 Cu g/g 2 3 2 ar煤中锌 Zn g/g 18 27
21、12 ar1.2.5 锅炉给水及蒸汽品质要求 1.2.5.1 锅炉补给水制备方式及水量 锅炉补给水制备方式:超滤、二级反渗透+EDI 锅炉补给水量:正常时 (按B-MCR的1.5%计) 16.8t/h 锅炉起动或事故时最大值(按B-MCR的30%计) 336 t/h 1.2.5.2 锅炉给水质量标准 火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量(GB/T 12145-2008) 二氧化硅:?10g/L;期望值? 5g/L 铁:? 5g/L;期望值? 3g/L 铜:? 2g/L;期望值? 1g/L 钠:? 3g/L;期望值? 2g/L TOC:?200g/L 电导率(加氧处理):?0.15S/cm(经氢离
22、子交换后，25?)期望值?0.10S/cm 电导率(挥发处理):?0.15S/cm (经氢离子交换后，25?)期望值?0.10S/cm pH(加氧处理):8.0,9.0 pH(挥发处理):9.0,9.6 溶解氧(加氧处理):?30,150g/L 溶解氧(挥发处理):?7g/L 1.2.5.3 蒸汽质量标准 二氧化硅:?10g/kg;期望值?5g/kg 铁:?5g/kg;期望值?3g/kg 7 / 259 榆神煤电北郊热电有限公司350MW超临界锅炉培训教材 铜:?2g/kg;期望值?1g/kg 钠:?3g/kg;期望值?2g/kg 电导率:?0.15S/cm(经氢离子交换后，25?) 期望值?
23、0.10S/cm 1.2.6厂用电系统电压: 中压:中压系统应为6/kV三相、50Hz;额定值200kW及以上电动机的额定电压为6kV。 低压:低压交流电压系统(包括保安电源)为380/220V、三相、50Hz;额定值200kW及以下电动机的额定电压为380V;交流控制电压为单相220V。 直流控制电压为220V，来自直流蓄电池系统，电压变化范围从198V到248V。 设备照明和维修电压: 设备照明应由单独的380/220V照明变压器引出。 维修插座电源额定电压为380V、100A、三相、50Hz;单相220V、20A。 1.2.7锅炉运行条件 1.2.7.1 锅炉运行方式:带基本负荷并参与调
24、峰。 制粉系统:采用中速磨直吹式制粉系统，每炉配 5台磨煤机，4用1备，煤粉细度按R90为 22/20%(设计/校核煤种，暂定)，煤粉均匀性指数为1.2(暂定),磨煤机出口煤粉温度:65,70?(暂定)。 给水调节:每台机组配置1?100,B-MCR容量汽动给水泵，两台机组配置1?30,B-MCR容量启动电动给水泵。 汽轮机旁路系统:采用35%BMCR容量二级串联旁路。 空气预热器进风加热方式:采用一次风，二次风加装暖风器。 除渣方式:锅炉除渣装置采用湿式刮板捞渣机除渣系统，锅炉下联箱带密封板及不锈钢档渣网。锅炉下联箱中心标高暂定为6.5m。 锅炉运转层标高暂定为12m。 1.2.7.2锅炉在
25、投入商业运行后，年利用小时数不小于 6500小时，年可用小时数不小于7800小时。 锅炉投产第一年因产品质量引起的强迫停用率不大于2%，计算公式如下: 强迫停运小时 强迫停用率= ?100% 运行小时+强迫停运小时 1.2.7.3 机组运行模式符合以下方式 负荷 每年小时数 100% 4200 75% 2120 50% 1180 40% 300 1.2.8冷却水 本工程辅机冷却水系统采用闭式冷却水系统，主要用于冷却转动机械轴承、电动机等对水质有较高要求的地方。冷却水系统初步设计参数如下: 工作 工作 设计 设计温度 电导率 系统名称 压力 温度 压力 水 质 硬度 SiO 2(?) 25? (
26、?) (MPa.g) (MPa.g) 闭式循环冷却0.4,0.8 除盐水 0.1s/cm ?0 20g/L 40 1 38 水 注: 本协议中压力单位中“g”表示表压，“a”表示绝对压力。 8 榆神煤电北郊热电有限公司350MW超临界锅炉培训教材 1.2.9压缩空气系统 压缩空气压力为0.45,0.7MPa(g)，选择气动头按0.45MPa(g)考虑。 1.3 锅炉的总体布置 1.3.1 锅炉的总体简介 榆神煤电北郊热电有限公司2?350MW机组燃煤锅炉为哈尔滨锅炉厂有限责任公司生产的超临界参数变压运行螺旋管圈直流炉，单炉膛、一次再热、采用四角切圆燃烧方式、平衡通风、运转层(12m)以上紧身封
27、闭、固态排渣、内置式启动系统、全钢构架、全悬吊结构型锅炉。锅炉型号HG-1120/25.8-YM3 锅炉炉膛采用全焊接膜式水冷壁结构，炉膛宽度14627.3mm，深度14627.3mm，炉顶管中心标高为58.3mm。锅炉水冷壁由炉膛下部(包括冷灰斗)螺旋管圈和上部垂直管屏两部分组成，采用混合集箱实现由螺旋管圈向垂直管屏的过渡。由省煤器出口来的工质通过一根大口径下水管和连接管引入炉底左、右侧两根水冷壁入口集箱，依次流经冷灰斗和炉膛下部螺旋管圈水冷壁进入中间混合集箱。螺旋管圈通过中间混合集箱转换成垂直管屏，其中前墙和两侧墙水冷壁直接引向位于顶棚上面的出口集箱，后墙水冷壁通过吊挂管集箱，悬吊管进入出
28、口集箱。 工质由各水冷壁出口集箱引出管汇入两根大口径下降管进入折焰角入口组合集箱，然后分别引入水平烟道两侧墙和折焰角入口短集箱，再经水平烟道两侧墙和折焰角水平烟道斜坡对流管束分别进入各自的出口集箱。 最后，水冷壁出口工质由水平烟道两侧墙和折焰角斜坡水冷壁出口集箱，通过连接管分别引入位于水冷壁和过热器之间的2只并联工作的汽水分离器。下部水冷壁采用螺旋管圈布置，管子沿螺旋倾角盘旋上升，上部水冷壁为垂直光管，上下部水冷壁采用中间混合集箱过渡。为保证四面水冷壁的流量分配均衡，防止吊挂管在低负荷时发生流动停滞，在所有后水吊挂管入口段均加装了节流短管，用以限制流量。 锅炉炉前沿宽度方向垂直布置2台外径/壁
29、厚为,762?120mm的汽水分离器，其进出口分别与水冷壁和炉顶过热器相连接。6根引入管以15:倾角沿圆周切向引入启动分离器，其入口位置、角度和流速的选取及汽和水的引出方向有利于汽水分离。当机组启动，锅炉负荷低于最低直流负荷30%BMCR时，蒸发受热面出口的介质流经分离器进行汽水分离，蒸汽通过分离器上部管接头进入过热器，而水通过分离器下部管道通至贮水箱。贮水箱的水接入大气式扩容器，管道上设有调节阀，可根据不同状况控制贮水箱水位和对工质和热量的回收。在大气式扩容器中，蒸汽通过管道在炉顶上方排向大气;水进入扩容器集水箱后再排至冷凝器。 1.3.2 锅炉系统 1.3.2.1 燃烧系统 采用低NOx直
30、流煤粉燃烧器，燃烧方式采用四角切圆燃烧。煤粉燃烧器的设计、布置充分考虑了对设计煤种和校核煤种的适应性及煤质的变化范围。共布置5层燃烧器，与中速磨煤机相对应，每台磨对应一层燃烧器，四台磨投运就可带BMCR负荷，一台磨煤机备用。本工程采用等离子体双尺度燃烧技术。 1.3.2.2 汽水系统 炉膛由膜式壁组成。下部水冷壁采用螺旋管圈布置，上部水冷壁为垂直管，上下部水冷壁采用中9 / 259 榆神煤电北郊热电有限公司350MW超临界锅炉培训教材 间混合集箱过渡。从炉膛出口至锅炉尾部，烟气依次流经上炉膛的屏式过热器、末级过热器、水平烟道中的高温再热器，然后至尾部烟道，尾部烟气分两路，一路流经前部烟道低温再
31、热器，一路流经后部烟道的低温过热器、省煤器，最后所有烟气进入下方的回转式空气预热器。 过热器汽温通过煤水比调节和两级喷水来控制。再热器汽温采用尾部调温挡板调节，再热器进口连接管道上设置事故喷水。 (1)水冷壁 水冷壁为全膜式焊接水冷壁，下部水冷壁及灰斗采用螺旋管屏，上部水冷壁为垂直管屏，螺旋管屏和垂直管屏的过渡点在标高 43.232m处。由冷灰斗来的管子组成两个管带，围绕炉膛四壁盘旋上升，13.9402?，盘旋1.5圈(冷灰斗以上)。螺旋管圈水冷壁管根数共264根，管子规格为38?7.3mm，光管管材为15CrMoG。垂直水冷壁管共1060根，管直径为,31.8?6.2mm，节距为55mm，管材为12Cr1MoVG，折焰角、水平烟道斜坡和对流管束的管子规格为42?7mm，管材均为15CrMoG 。其中对流管束拉成4排，横向节距220mm。后水冷壁吊挂管子规格63.53?14mm，横向节距220mm，管材均为15CrMoG。水冷壁总容积(至分离器出口)44m。 (2)过热器 过热器由顶棚包墙过热器、一级过热器、屏式过热器和末级过热器组成。 顶棚包墙过热器由炉膛顶棚管、尾部烟道包墙管和尾部烟道分隔墙管组成。由光管加扁钢焊成膜式壁结构。 一级过热
