1188th“W”火焰锅炉设计.PDF

第3期总第98期 2001年6月 山 西 电 力 SHANX I EL ECTR IC POW ER No1 3 Ser1 98 June12001 1 188 th“W”火焰锅炉设计 薛立民 1 ,杜闻俊 2 1 1 山西省电力勘测设计院,山西 太原 030001;21 山西省电建四公司,山西 太原 030021 摘要介绍了阳城发电厂美国FW公司生产的1 188 th自然循环“W”火焰锅炉的汽水系统、燃 烧设备和制粉系统等设计特点。实践证明,该炉设计思想正确,设备运行可靠,满足生产要求。 关键词阳城发电厂;燃烧设备;制粉系统;“W”火焰锅炉 中图分类号 TK22312 文献标识码 B 文章编号 16712032020010320052203 阳城发电厂总装机容量6350MW ,是目前国 内一次性投资规模最大的第一个跨地区专线远距离 输电的火力发电企业,其1号机组已经完成了168 h 满足负荷试运考验,正式移交生产。阳城电厂由华 北电力集团、江苏省投资公司、山西能源产业集团、 山西省电力公司、江苏省电力公司、美国A ES中国 发电有限公司6方共同投资,一次性设计,同期连 续建设。 1 锅炉设计简介 111 设计燃料 阳城发电厂燃用晋东南无烟煤,其中约23来 源于当地的潘庄、寺河两大国营统配矿,约13来 源于附近地方矿。 锅炉所用设计煤质为低灰份高热值低挥发份无 烟煤,其Vdaf 71021 ,Qnet. ar 25 5391 674 kJkg,Aar 171994 ,Mt 51763 。 112 锅炉汽水系统 11211 省煤器 省煤器由1个进口集箱、8个出口集箱、1个收 集集箱及卧式蛇形管排组成。蛇形管规格为直径51 mm、厚5 mm ,管间距127 mm ,左右各42排,共 84排,整体布置于后竖井尾部烟道下部,位于标高 22 591mm至27 468mm之间。出口集箱通过8根 直径14313 mm、厚12 mm的中径管与汇集集箱连 通。 汇集集箱两端通过两趟直径324mm、 厚27mm 的大口径管接至汽包两端。 11212 汽水循环系统 自汽包两端封头引入汽包的给水,经汽包内多 收稿日期2000211218,修回日期2001203226 作者简介薛立民19662 , 男,山西万荣人, 1988年毕业于西安交 通大学热动专业,工程师; 杜闻俊19662 , 男,山西临汾人, 1988年毕业于成都科 技大学锅炉专业,工程师。 孔均衡管均匀分配后,与炉水混合,然后进入汽包 底部的集中下降管,再由下部导水管引入水冷壁下 集箱;经水冷壁加热后的汽水混合物由水冷壁引出 管引入汽包,通过汽水分离装置进行分离,使饱和 蒸汽通过导汽管进入顶棚过热器,而饱和水与省煤 器给水混合后进入集中下降管,再进行循环。 整个炉膛4周为全焊膜式水冷壁,前后水冷壁 在下部形成冷灰斗,灰斗出口与水封除渣装置相接。 炉膛从炉拱部位分为上、下两部分,上部炉膛尺寸 为深7 239mm宽24 765mm高23 520mm;下 部炉膛尺寸为深13 345 mm宽24 765 mm高 15 420 mm。 为了使前、后墙水冷壁在炉拱区与两侧水冷壁 之间完全密封,在炉膛四周设置了翼墙水冷壁 。 汽包内径为直径1 524mm ,圆筒直段长26 290 mm ,壁厚188mm , 最小壁厚16415 mm ,汽包材 质为SA299钢。 11213 过热蒸汽系统 过热器按蒸汽流向分为5级顶棚过热器、包 墙过热器、低温过热器、全大屏过热器和高温过热 器。 过热器系统设有2级喷水减温器, 1级减温器布 置在低温过热器至全大屏过热器进口集箱的导汽管 上,2级减温器布置在全大屏过热器出口。 过热器系统在设计中还考虑了切除高加时仍能 保持机组额定出力的工况,此时,1级减温水量很 大,以防全大屏和高温过热器超温。 美国FW公司“W”火焰锅炉采用了节流圈均 衡流量分配的方式,以减少过热器系统管束之间的 流量偏差。 11214 再热蒸汽系统 再热器系统按蒸汽流程依次分为两级低温再 热器和高温再热器。低温再热器布置在尾部竖井的 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 前竖井内。高温再热器由两组组成,一组布置在前 竖井的转向室内,另一组布置在水平烟道内。 再热汽温主要依靠尾部双烟道挡板来调节,该 挡板布置在尾部低温过热器和低温再热器下面,通 过两侧挡板的开度变化改变烟气量分配来实现汽温 调节。在低温再热器入口设有事故喷水减温器。 113 燃烧设备 锅炉的前后拱上错列布置有24个双旋风筒煤 粉煤烧器,前后墙各12个。其主要组成部分为格 栅式煤粉均分器、双旋风筒壳体、一次风煤粉喷嘴、 乏气引出管及其喷嘴、乏气挡板和消旋杆等。 风粉混合物从燃烧器的煤粉入口管进入栅格式 煤粉均分器均分成两股,分别切向进入两个旋风筒。 将一部分含粉极少的乏气从旋风筒中心的乏气管引 出后由拱上的乏气喷口送入炉膛,使得中心一次风 喷口的煤粉浓度提高。乏气喷口与煤粉喷嘴有一定 距离,以保证乏气气流不会对煤粉喷嘴出口气流的 燃烧产生较大影响,有效地解决了无烟煤着火难的 问题。乏气挡板用来调整乏气量,改变一次风煤粉 浓度及其出口风速。 为了调节煤粉气流的出口旋流度,在每个旋风 筒中还装有消旋杆。 每个煤粉燃烧器都配有1只用于点火和稳燃 的蒸汽雾化油枪,采用0号轻柴油。 锅炉布置有前后2个二次风风箱,风箱内用格 板将每个燃烧器分隔为1个单元。每个单元又分为 6个风道拱上3个二次风,分别为A乏气喷口周 界二次风、B煤粉喷嘴周界二次风、C油二次风挡 板;前后墙垂直3个二次风,从上至下分别为 D、E、F挡板,进而实现分级送风、提高燃烬度和 协助一次风形成“W”火焰形态的作用。其中, A、 B、D和E挡板为手动就地操作挡板,经过燃烧调整 优化试验设定后,一般不再作调整,除非燃烧工况 有非常大的改变,威胁到稳燃或其他安全经济运行 状况。C、F挡板为气动远控挡板,用于油枪点火和 磨煤机的启停,一般状况下的正常运行和调节,主 要控制这两个挡板。 2 制粉系统 211 制粉系统的基本选型 设备选型首先需要考虑燃料消耗量,每台炉按 照设计燃料计算,耗煤量为1281 2 t h, 日耗煤量按 24 h满负荷计算需3 07618 t。 由于燃料为可磨性差的晋东南无烟煤,为解决 难着火、难稳燃、难燃烬3大问题,要求进入炉膛 的煤粉具有较高的煤粉细度,R90≤1012 ,能够磨 制如此细的煤粉,只能采用钢球磨煤机。 本工程整个锅炉岛由美国FW公司设计, FW 公司多次强调,认为“W”火焰锅炉燃烧技术、双旋 风筒燃烧器及双进双出钢球磨煤机正压直吹式制粉 系统是三位一体,不可分割的较理想的燃烧技术,选 择合适的风温、风速、风煤比,可确保锅炉燃用设 计煤种。当负荷在允许变动范围内变化时,锅炉燃 烧稳定,不结渣。因此,本工程采用双进双出钢球 煤机正压直吹式制粉系统。 212 制粉系统辅机选型 21211 给煤机 采用出力为65 th的正压封闭式N FPA重力 型给煤机,带有电子计量和底部积煤自动清除装置, 每台炉24台。 21212 磨煤机 每台炉装有FW公司制造的D10D型双进双 出磨煤机4台,单台磨煤机最大出力45171 th设计 煤种,最大装球量72 t。原煤粒度≤19 mm;煤粉细 度通过200目筛为85 ,通过100目筛为97 ;磨 煤机额定功率1 119 kW ,磨煤机筒体压差1132 kPa。 21213 原煤仓 每台炉设有4个双出口钢煤斗,分别与2台给 煤机相连,可保证1条皮带运行时,长时间向磨煤 机两端同时供煤。 钢煤斗倾斜部分衬有不锈钢板。4个 钢煤斗的 储煤量满足锅炉在额定负荷下运行10 h。每个煤斗 由负荷传感器支承,并以此来控制煤位。 213 烟风系统及辅机选型 烟风系统采用微负压平衡通风系统。 21311 一次风系统 一次风系统装有2台流量为39166 kgs5718 kgs、压头为95 561 Pa17 088 Pa、功率为643 kW1 156 kW的50 容量的单吸离心一次风机, 其进口装有消音器,供给制风系统所需的磨煤机入 口热风、 冷风调温风、 磨煤机与给煤机的密封风、 一次风管辅助风。 为保证2台一次风机单台运行和出口风压平 衡,在风机出口设有联络风道及电动隔离风门。空 气预热器出口的热一次风和调温用冷一次风均设有 联络母管。 21312 二次风系统 二次风系统装有流量为17317 kgs203122 kgs、压头为3 858 Pa5 286 Pa、功率为718 kW 1 287 kW的2台50 容量的轴流式动叶可调送 风机,其进口装有消音器,在风机出口设有联络风 道。由于燃烧器风箱相互连通,故2台空气预热器 35 2001年6月 薛立民,等 1 188 th“W” 火焰锅炉设计 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 出口的二次热风不设联络母管。 在进空气预热器前的二次风管道上设有蒸汽盘 管式暖风器,冬季环境温度较低时投运,防止空气 预热器冷端腐蚀。 21313 冷却风系统 该系统设有2台100 容量的冷却风机, 1台 为交流电机驱动, 1台为直流电机驱动,用于火检、 炉膛火焰摄像头等高温热工一次件的冷却。 21314 引风机系统 引风机系统的作用是将炉膛中的烟气抽出,经 过各段受热面、电除尘器和烟囱排向大气。系统装 有流量为230117 kgs26913 kgs、 压头为3 62014 Pa4 960 Pa、功率为1 382 kW2 205 kW的2台 50 容量的动叶可调轴流式引风机和2台50 容量的电除尘器。为了防止烟气倒流入引风机,在 风机出口装有严密的隔离风门。 21315 空气预热器 每台炉装有2台ABB公司生产的受热面积为 23 800m 2的三分仓转子回转式空气预热器。冷端受 热面材料采用考登钢。空气预热器本体传动采用电 动主驱动装置,气动辅助驱动,并有扇形板上下密 封间隙自动监测和调节装置。 21316 电除尘器 每台锅炉配备2台山西环保设备厂设计制造 的除尘效率不小于9910 的双室三电场50 容 量的电气除尘器,有效流通断面积为306m 2。烟气 裕度为10 ,满足10℃ 的温升,停用一个电场 时,能达到设计效率。 21317 烟囱 阳城电厂一期工程每3台炉合用一个高240 m、 出口烟内径为815 m的单管钢筋混凝土烟囱。当1 台锅炉运行时,烟囱出口烟速约为910m s; 当3台 锅炉同时运行时,烟囱出口烟速约为2910 ms。 3 锅炉房布置 311 煤仓间布置 煤仓间跨距为27175m ,柱距为11100m ,每 台炉共4个柱距,即每台炉煤仓间总长44100m。 整 个煤仓间除了靠锅炉侧运转层以下的部分敞开之 外,均采用轻型封闭。靠除氧间侧的封闭只包括除 氧间屋顶标高以上的范围,其余部分则利用除氧间 的封闭结构。降氧间与煤仓之间的3100 m空间箱 形成了煤仓间的一部分,此空间的顶部及两侧也是 封闭的。 4台双进双出钢球磨煤机横向布置于煤仓间 0100 m。煤仓间的跨距可满足双进双出钢球磨煤机 两端螺旋进煤器的抽出距离要求。13100 m运转层 每台磨煤机配2台给煤机,与磨煤机两个进煤口相 对应。31100m为输煤皮带层,设有两路宽为1140 m的输煤皮带。 312 锅炉房及其尾部布置 锅炉本体为露天布置,13100 m运转层以下封 闭,封至空气预热器前。炉顶设有轻型屋盖。汽包 两端各有1个封闭小室,以保护汽包水位计和方便 检修汽包内部。每台锅炉宽为46160 m指锅炉柱 中心线 , 长为56190m ,两炉中心线间距70100 m。锅炉炉前第一排钢柱与煤仓间的距离为6150 m。锅炉中心线与汽机凝汽器中心线相差7100 m。 空气预热器布置在锅炉尾部竖井之后。空气预热器 下方布置离心式一次风机,而两侧布置轴流式送风 机。 炉后与烟囱之间布置电气除尘器和引风机,电 气除尘器前留有一条检修通道。锅炉最后一排钢柱 至烟囱的距离为85170 m。 4 结束语 阳城电厂350MW机组试生产情况表明,锅炉 岛设计符合锅炉机组的运转条件,布局以及设备选 型满足运行、检修等方面的生产需求,可以为其他 相似机组的锅炉岛设计提供一定的参考,起到示范 作用。 Design ing Characteristics of 1 188 th“W”Flame Boiler XUE L i-m ing, DUW en-jun 1 1Shanxi Electric Exploration and Design Inst .Ta iyuan, Shanxi 030021, China; 21Shanxi No. 4 Electric Construction Company, Ta iyuan, Shanxi 030021, China Abstract It intreduces the designing characteristics of the 1 188 th natrual circulation boilers w ith“W”flame in Yangcheng Power Plant which are made by American FW company.It’s proved by practise that the designing thinking is correct and all the data can meet the requirement of operation. Key words Yangcheng Power Plant;combustion devices; pulverizing system 45 山 西 电 力 2001年第3期 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.