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1、北京巴威锅炉技术介绍,北京巴布科克威尔科克斯有限公司Babcock&Wilcox Beijing Co.Ltd.二OO五年四月,技术引进方式及内容,全套技术引进动态转让齐全的设计标准、计算软件、专利技术详尽的部件设计标准采购、制造、检验、安装等规范文件,技术引进方式及内容,大型电站锅炉 RBC锅炉（RBE）W火焰锅炉 UP锅炉 工业锅炉 FM炉、PFI炉 等 脱销技术 SCR,RBC锅炉系列产品,大型燃煤自然循环电站锅炉最高设计压力：20.5MPa 主汽出口压力：18.44MPa最大机组功率：875MW适用煤种：烟煤、褐煤、贫煤、无烟煤,大型电站锅炉业绩,大型电站锅炉业绩,425MW-600M
2、W锅炉业绩,425MW-600MW锅炉业绩,大型电站锅炉运行业绩,注：表中数据为“影响整机等效可用系数(%)”,B&W公司RBC锅炉业绩,总数：400台最大容量：875MW(平均容量550MW）最大蒸发量：2778t/h最高主汽压力：18.44MPa最高设计压力：20.52MPa最高主汽温度：571,200MW：6台 3个电厂300MW:18台 7个电厂330MW:10台 4个电厂600MW:29台 12个电厂总数：63台 26个电厂,北京B&W公司RBC 锅炉业绩,锅炉概况,北京B&W公司,锅炉设计指导思想,满足用户的要求可用率高、可靠性好经济性好，热效率高锅炉低负荷稳燃性能好，启停调峰性能
3、好煤种适应范围广NOx排放低锅炉可控程度高,锅炉关键参数的选定,原则：符合最新设计标准，选用合理的设计裕度基础：准确判断燃煤特性和煤灰特性关键设计参数：炉膛尺寸、燃烧器布置、炉膛出口烟温对流受热面布置、管径、节距、烟速、工质质量流速尾部分烟道的优化布置其它特殊考虑,RBC锅炉主要性能指标,1.锅炉效率典型烟煤:93%典型贫煤:92%典型无烟煤:91%(W型火焰锅炉)2.最低不投油稳燃负荷典型烟煤:30%B-MCR典型贫煤:50%B-MCR典型无烟煤:50%B-MCR(W型火焰锅炉),RBC锅炉主要性能指标,3.主汽和再热汽温控制负荷范围定压运行：60100%B-MCR滑压运行：30100%B-
4、MCR4.炉膛出口两侧烟温偏差505.锅炉参数能与任何技术的汽机参数匹配,锅炉总体布置,W型火焰锅炉总图,燃煤、煤灰特性及其判断,燃料分析,燃料着火特性的判别B&W分析法多种因素相关：正因素：Vr Q负因素：Fc Ay Mad普华分析法仅与Vr相关,燃料分析,煤灰特性对锅炉设计的影响：酸性成分A=SiO2+Al2O3+TiO2碱性成分B=Fe2O3+CaO+MgO+Na2O+K2O煤灰指数：LF=(CaO+MgO)/Fe2O3LF1.0,褐煤型灰结焦指数：Rs=B/ASdry(2.6,严重),燃料分析,积灰指数：Rf=B/ANa2O（1.0,严重）飞灰磨损影响因素：原煤含灰量灰成分：SiO2+
5、Al2O3不发生磨损的条件：含灰量6.45kg/GJSiO2+Al2O375%(飞灰重量百分比),着火稳定特性燃烧方式、燃烧器类型、燃烧器参数的选取及炉膛配风等燃烬特性燃烧方式、燃烧器及炉膛尺寸的选取等结渣特性燃烧器的数量、布置方式、炉膛热力指标选取及受热面的布置等磨损特性受热面材料的选取，速度的控制等,燃料特性与锅炉设计,燃煤、煤灰特性及其判断,燃煤、煤灰特性及其判断,燃煤、煤灰特性及其判断,定曲发电厂燃煤及煤灰特性分析,燃煤、煤灰特性及其判断,定曲发电厂燃煤、煤灰特性及其判断,RBC锅炉技术特点,墙式燃烧自然循环挡板调温,墙式燃烧技术,Pulverizer&DRB System with
6、Compartmented Windbox,墙式燃烧技术,二次风道及风箱,墙式燃烧技术,墙式燃烧技术,墙式燃烧技术,基本原则：高效、稳燃、清洁、防结焦、防高温腐蚀基本要求：燃烧系统的设计要综合考虑、协调设计优良的可调性和煤种适应性燃烧效率高燃烧器及其布置满足防结焦、防高温腐蚀低NOx燃烧,双调风旋流燃烧器特点,可靠的二次风控制和调节手段改善一次风分配均匀性的导向块和实现煤粉浓缩的锥型扩散器单独配置点火器和火焰检测装置燃烧器总是在接近设计工况下运行灵活匹配制粉系统各种煤种均有相应的技术对策,燃烧系统的特点,双调风旋流燃烧器(Dual Register Burner)-内外二次风旋转气流的调节可形
7、成满足燃烧综合要求的火焰形状和质量良好的着火和启动特性均匀的流场和温度场独特的抗结焦和高温腐蚀特性优良的煤种适应性和燃烧经济性低NOx燃烧有利于锅炉设计向更大容量发展,燃料特性与燃烧器,浓缩型EI-XCL燃烧器+双进双出磨煤机正压直吹系统用于着火性能很低的半无烟煤、无烟煤提高煤粉浓度，采用适应的一次风温度，降低燃料的着火热。选择适宜的一次风动量延长停留时间，在短距离内将煤粉加热到着火温度提高内二次风旋流强度增加热烟气回流与卷吸，改善着火性能采用较高的外二次风速，增强着火气流的穿透力，达到较好的炉膛充满度运用项目：黔北300MW“W”火焰锅炉,湖南耒阳300MW“W”火焰锅炉,燃料特性与燃烧器,
8、浓缩型EI-XCL燃烧器+钢球磨煤机中储制系统用于极难着火性的无烟煤提高煤粉浓度，降低燃料的着火热可获得比吹系统更高的一次风温度选择适宜的一次风动量延长停留时间，在短距离内将煤粉加热到着火温度提高内二次风旋流强度增加热烟气回流与卷吸，改善着火性能采用较高的外二次风速，增强着火气流的穿透力，达到较好的炉膛充满度,燃料特性与燃烧器,EI-XCL燃烧器+钢球磨中仓制热风送粉贫煤、无烟煤减小一次风率，热风送粉提高一次风温二次风调风器燃烧器分级送风减小一次风射流的动量延长停留时间，在短距离内将煤粉加热到着火温度加大二次风动量和提高旋流强度增加回流，改善着火性能运用项目：西柏坡、衡水300MW、邯郸200
9、MW、阳泉300MW“W”火焰锅炉,燃料特性与燃烧器,XCL燃烧器配中速磨直吹制粉系统适用于着火性能良好的烟煤，能获得较为理想的NOx排放指标。（大坝300MW、达旗330MW）EI-DRB(增强着火型)配中速磨直吹制粉系统适用于着火性能较差的烟煤、贫煤（台州300MW、南通350MW、北伦港600MW及秦皇岛200MW锅炉等）PAX燃烧器配中速磨直吹式制粉系统适用于贫煤、无烟煤新海200MW、蒲城、上安350MW“W”火焰锅炉,煤粉锅炉各类型NOx的生 成量与炉膛温度的关系,墙式燃烧技术,PAX-XCL双调风旋流燃烧器,墙式燃烧技术,墙式燃烧技术,DRB双调风旋流燃烧器,墙式燃烧技术,DRB
10、双调风旋流燃烧器,墙式燃烧技术,DRB双调风旋流燃烧器,墙式燃烧技术,DRB-XCL双调风旋流燃烧器,DRB-XCL双调风旋流燃烧器,锥形扩散器,调风盘,毕托管,一次风,高温、富燃料、挥发份析出区还原区NOx分解区焦碳氧化区,可调叶片,内二次风风箱风箱,固定叶片,分流板,外二次风,DRB-XCL双调风旋流燃烧器,EI-XCL双调风旋流燃烧器,导向器,锥形扩散器,调风盘,外二次风,固定叶片,内二次风,浓缩型EI-XCL双调风旋流燃烧器,电动执行机构,二次风套筒,调风盘,内二次风,外二次风,毕托管,可调叶片,一次风,乏气,炉 膛,煤粉浓淡分离装置,Ultra Low NOX DRB-4Z双调风漩流
11、超低NOX燃烧器,Ultra-Low 4Z 双调风漩流超低NOX燃烧器,Dual Air Zone OFA双调风NOX喷口,Dual Air Zone NOX PortAir flow arrangement,W.A.Parish Unit 6-Retrofit Burnerand OFA Port Arrangement,(16)Coal-only DRB-4Z burners(40)Coal-gas DRB-4Z burners(12)OFA ports690 MW boiler unit,燃烧系统的特点,燃烧系统的特点,墙式燃烧技术,300MW600MW燃煤电站锅炉运行实绩比较中国电力企
12、业联合会,墙式燃烧技术,五个方面的比较：燃烧经济性炉膛结焦倾向性低负荷适应性炉膛出口烟温偏斜引起的过/再热器单管热力偏差程度燃烧调节手段的完善性、有效性，及对再热蒸汽温度的调节性能,墙式燃烧技术,结论：燃烧经济性：在相同的Q/V条件下，对冲燃烧较四角切圆燃烧容易获得较佳的燃烧效率。炉膛结焦倾向性：四角切圆燃烧锅炉的炉内结焦倾向都是令人担心的。在相同的Q/V条件下，四角切圆燃烧较易招致炉膛结焦的威胁。低负荷适应性：电厂提供的都是调度最低不投油稳燃负荷，并非机组在技术上可能的最低不投油稳燃负荷，故不值褒贬评说。炉膛出口烟温偏斜引起的过/再热器单管热力偏差程度：从反映各级过/再热器沿炉宽单管吸热不均
13、匀的热力偏差系数的对比，即可看出对冲燃烧的热均匀性普遍优于四角切圆燃烧。燃烧调节手段的完善性、有效性，及对再热蒸汽温度的调节性能：二种燃烧方式各有特点，均有须改进之处。,燃烧器中心截面冷模烟花示踪流场,W火焰锅炉,水冷壁,三次风开孔,分级风墙开孔,各次风口的布置特点,燃烧器开孔,W火焰锅炉,燃烧器开孔,水冷壁,乏气风开孔,分级风墙开孔,大风箱框架,各次风口的布置特点,W火焰锅炉,EI-XCL燃烧器,水冷壁,大风箱框架,各次风口的布置特点,三次风管,W火焰锅炉,分级风墙开孔,EI-XCL燃烧器,水冷壁,三次风入口,分级风入口,二次风入口,各次风口的布置特点,大风箱隔板,三次风管,W火焰锅炉,分级
14、风墙开孔,EI-XCL燃烧器,水冷壁,分级风墙,三次风入口,一次风入口,二次风入口,分级风入口,各次风口的布置特点,W火焰锅炉,大风箱,三次风管,浓缩型EI-XCL双调风旋流燃烧器,电动执行机构,二次风套筒,调风盘,内二次风,外二次风,毕托管,可调叶片,一次风,乏气,炉 膛,煤粉浓淡分离装置,乏气管,各次风口的布置特点,EI-XCL燃烧器,水冷壁,分级风墙,三次风入口,一次风入口,二次风入口,分级风入口,W火焰锅炉,大风箱,三次风管,自然循环技术,自然循环技术,自然循环技术,基本原则：确保水冷壁在各种运行工况下都能得到充分的冷却在瞬态扰动工况下具有足够的设计裕度基本要求：水冷壁管内保持稳定的核
15、态沸腾发生传热恶化的原因-偏离核态沸腾(DNB)一旦发生DNB，管壁与介质的温差加剧，造成金属超温破坏,自然循环技术,水循环设计目的：确保水冷壁管在高辐射热流密度下不过热，防止金属超温和热应力破坏设计准则：防止发生传热恶化-偏离核态沸腾(DNB)维持足够的循环倍率控制质量含汽率,自然循环技术,B&W公司12头内螺纹管的 特点：内螺纹管形成的涡流所产生的离心力将水甩向管壁，可防止汽膜的形成，从而防止DNB的发生。,自然循环技术,循环流速百分率,%,循环倍率,负荷,%,变压运行,定压运行,定压运行,变压运行,负荷对循环倍率的影响,自然循环技术,自然循环技术,汇流箱,百叶窗分离器,旋风分离器,防旋栅
16、格,给水管,饱和蒸汽,小容量燃烧器的热均匀特性,自然循环技术,小容量燃烧器的热均匀特性,自然循环技术,自然循环技术,自然循环技术,炉膛循环系统比较,型式 自然循环内螺纹管 应用 整体循环倍率 3.1运行特性 具有自补偿能力,非正常工况适应能力强维修成本 无 启停灵活性 较好风险 允许水质恶化时少量结垢(如冷凝器泄漏),自然循环技术,结论：DNB是一种局部现象,是压力、热流密度、含汽率、质量流速等运行参数综合作用的结果。所有高压力锅炉都必须留有足够的设计裕度以防DNB的发生。“综合循环倍率”在电力行业常用于比较和评价循环系统的安全性。它把流量不同的各个回路混为一谈，显然是不合理的。即使当循环倍率
17、很高时，采用光管的汽包锅炉也可能存在易于发生DNB的回路。B&W公司采用内螺纹管的自然循环锅炉即使在接近临界压力时仍有很高的循环倍率，在不利的扰动工况下也能保持足够的安全裕度。,自然循环技术,B&W标准限制：(以600MW亚临界锅炉为例)燃烧器区域最小DNBR1.50集中下降管介质流速6.0m/s平均吸热量时最大出口含汽率45%最大吸热量时最大出口含汽率65%最小饱和水压头百分比82%循环倍率2.8,尾部烟道挡板调温技术,过热器、再热器、省煤器流程图,屏式过热器,一级过热器,垂直再热器,水平再热器,省煤器,主汽出口,再热汽出口,再热汽进口,再热器分烟道,过热器分烟道,二级过热器,一过进口集箱,
18、过热器连接管,尾部烟道挡板调温,尾部烟道挡板调温,传热方式过热器-以辐射传热为主再热器-以对流传热为主过热器、再热器汽温随负荷变化的特性 调温过程：负荷再热汽温再热器烟道流量再热汽温；负荷过热汽温再热器烟道流量 过热器烟道流量 一级过热器汽温,隔墙中心线,支撑行架,支撑,灰斗,联动装置,驱动装置,支撑中心,盖板,调节挡板,后包墙中心线,烟气,调节挡板,烟气,烟气,烟气,前包墙中心线,烟温400,再热器分烟道,过热器分烟道,尾部烟道挡板调温,设计范围：-50+50,尾部烟道挡板调温,尾部烟道挡板调温,采用挡板调温的优点：过热器、再热器汽温异向调节，合理配合负荷变化，因而控制负荷范围很宽再热器无中
19、间集箱，系统简单，减少了再热器阻力 可提高电厂循环效率不对燃烧造成任何影响对排烟温度影响极小()，因此对锅炉效率没有明显影响安装方便、运行可靠、操作简单,锅炉主要性能指标,锅炉性能及结构特点,高温受热面金属温度的计算和材料的选择：金属温度计算的原则：比较所有设计计算，选出最高壁温工况；危险工况基于最高蒸汽温度和最大吸热率同时发生；主要影响因素：A.蒸汽流量偏差，B.炉膛出口平均烟温的误差，C.沿炉宽的烟温偏差，D.同管排中各管辐射吸热的差异，E.沿管长方向的烟温偏差，F.烟气流量偏差。,锅炉性能及结构特点,TAVG-炉膛出口烟温，计算平均值TAM-壁温计算用平均烟温考虑B=TAVG+100F(
20、55)=TAVG-50F(28)TU=TAM+100F(55)考虑C=TAVG+200F(111)TUB=TAM+200F(111)考虑E=TAVG+300F(167)壁温计算以TUB为基础，综合考虑AF各项因素,屏式过热器发卡式结构,锅炉性能及结构特点,顶棚穿管结构,锅炉性能及结构特点,弯头防磨结构,锅炉性能及结构特点,锅炉膨胀中心,锅炉性能及结构特点,水循环系统,集中下降管,锅炉性能及结构特点,顶棚管,包墻管流程,锅炉性能及结构特点,过热器、再热器、省煤器流程图,屏式过热器,一级过热器,垂直再热器,水平再热器,省煤器,主汽出口,再热汽出口,再热汽进口,再热器分烟道,过热器分烟道,基本原理：
21、蒸汽流程,二级过热器,一过进口集箱,过热器连接管,锅炉性能及结构特点,喷水减温器结构,试验研究,现场试验研究煤灰特性分析炉膛受热面灰沉积的形象试验Boiler Imaging Survey吹灰/结渣试验Clearing/Slagging Test吹灰对机组的影响试验Plant Impact Test对高温屏式过热器和燃烧器区域扫描Secondary Superheater,Platen and Burner Survey,主要改进项目,主要改进项目(1),延长高温集箱寿命采用SA-335P91取消焊接吊耳板改为吊环结构集中在下部的管接头改为周向均布加强管接头焊缝重要管接头内边倒圆减小应力集中,
22、主要改进项目(2),改进前 改进后,垂直再热器管卡改进,双调风燃烧器结构改进，保证热态可调，并降低NOx对于易着火稳燃的烟煤全部改为双轴向叶片整体推拉结构加设内外二次风环形通道的笛形测速管，便于调整同层燃烧器风量开发适应不同煤质要求的燃烧器,主要改进项目(3),烟气调温挡板结构改进，确保调节灵活，长期可靠优化框架尺寸，实现厂内装配，方便运输，减少工地安装工作量、提高安装精度将叶片联动杆置于烟道内，有利于消除胀差增加出轴，并成套配置驱动机构,主要改进项目(4),主要改进项目(5),适应国内市场特点，考虑用户特殊需要加设水冷壁下集箱蒸汽加热装置定期排污汽包紧急放水和过热器生火排汽其它T91代替钢102,北京B&W公司的“企业精神”,让所有用户满意明天比今天做得更好,
