2010年第2期(总第59期)
2010年4月
收稿日期:2010 02 01
第一作者简介:李亚峰,1974年生,男,山西长治人,1996年毕业于太原电力高等专科学校热能与动力工程专业,工程师。
工作研究
660M W 超超临界锅炉技术特点及分析
李亚峰, 薛青鸿
(国华陈家港发电有限公司,江苏 盐城 224631)
摘 要: 介绍了国华陈家港电厂660M W 超超临界锅炉水冷系统、启动系统、低NO x 燃烧器等的主要技术特点。指出,该型号锅炉在节能减排、环境保护等方面有显著的技术优越性。关键词: 超超临界锅炉;技术特点;系统
中图分类号: T K 229 文献标识码: A 文章编号: 1674 3997 (2010)02 0018 03
Analysis on Technical C haracteristics of 660MW Ultra Supercritical Boiler
LI Ya feng,XU E Qing hong
(GuoHua Chenjiagang Power Generation C O.,LTD.,YanC heng 224631,Jiangsu,Chi na)
Abstract:T his paper analyzed 660M W ultr a supercritical boiler technical characteristics of Guohua Chengjiag ang pow er plant.T he unit showed a more significant technical super iority on energ y saving emission r eduction,and enviro nment friendly among ul tra supercritical units throug h analyzed t he technical characteristics of water cooling system,boot,low N ox Burner etc.Key words:ultra supercr itical boiler;technical character istics;system
0 引言
中国以火电为主的电力结构,决定了节能减排的重点是煤炭的清洁利用。大力发展大容量、高参数超超临界机组是中国可持续发展、节约能源、保护环境的重要措施之一。
国华陈家港电厂一期2台660MW 超超临界锅炉是上海锅炉厂有限公司在消化吸收ALST OM 公司超超临界锅炉设计制造技术的基础上,结合超超临界机组参数、锅炉燃煤的特点及用户的特殊要求自行设计的660MW 超超临界机组锅炉。笔者在介绍该型号锅炉承压部件、燃烧系统、启动调节等方面独特技术特点基础上,指出其在节能减排、提高能效方面的优越性和发展前景。
1 总体介绍
陈家港电厂2台660M W 超超临界锅炉采用的是超超临界参数变压运行螺旋管圈与垂直管屏直流炉结合、单炉膛、一次中间再热、四角切圆燃烧方式、平衡通风、 型露天布置,固态排渣,全钢架悬吊结构。额定工况及BM CR 工况主要参数见表1。
炉膛上部布置有分隔屏过热器和后屏过热器,炉膛折焰角上方布置了高温过热器,水平烟道布置了高温再热器,尾部烟道为并联双烟道,后烟井前烟道布置
有低温再热器、后烟道布置有低温过热器,在低温再热器和低温过热器管组下方布置有省煤器,省煤器的型式与常规机组一样。
表1 额定工况及BM CR 工况主要参数
名称单位额定工况
BM CR 工况
过热蒸汽流量t/h 1940
2037
过热蒸汽出口压力M Pa 26.0326.15过热蒸汽出口温度 605605再热蒸汽流量t/h 16291716再热蒸汽进口压力M Pa 5.84 6.16再热蒸汽进口温度 377386再热蒸汽出口压力M Pa 5.66 5.97再热蒸汽出口温度
603603给水温度
294
298
锅炉燃烧系统,按中速磨冷一次风直吹式制粉系统设计。24只直流式燃烧器分6层布置于炉膛下部四角,煤粉和空气从四角送入,在炉膛中呈切圆方式燃烧。
过热器汽温通过煤水比调节和三级喷水来控制。再热器汽温采用烟气挡板调温、燃烧器摆动和过量空气系数的变化调节,两级再热器之间连接管道上设置微量喷水。
2 技术特点及分析
2.1 省煤器及水冷系统
超超临界锅炉采用一级省煤器,并联布置在后烟井中,分别在低温再热器和低温过热器的下部。给水由锅炉左侧单路经过电动闸阀和止回阀后进入省煤器
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进口集箱,流经后烟井前后烟道省煤器管组、中间集箱和悬吊管,汇合于省煤器出口集箱。
超超临界锅炉水冷壁管内流过的是具有一定过热度的蒸汽,即拥有一部分过热器的功能。660MW超超临界锅炉水冷壁部分采用下部螺旋管圈和上部垂直管屏的形式。所有的管子不采用内螺纹管,均为光管。炉膛宽度18.816m,深度18.816m,水冷壁下集箱标高为8.00m,炉顶管中心标高为74.93m,大板梁底标高83.53m。炉膛由膜式壁组成,炉底冷灰斗角度为55!;从炉膛冷灰斗进口(标高8.00m)到标高51.573m 处炉膛四周采用螺旋管圈,管子规格为直径38.1mm,节距为54mm,倾角为18.7493!。在此上方因上辐射区热负荷较低,采用了一次垂直上升管屏,管子规格为直径34.9mm,节距为56mm。螺旋管与垂直管的过渡采用中间混合集箱。
这种布置的方式有以下特点:
a)并联管的热偏差小。该螺旋管的环绕圈数大于1圈,使并联各管的受热条件基本相同,且炉膛热负荷分布的变化对并列管吸热的影响很小,因此,螺旋管圈并列管的热偏差很小,可不装设水冷壁管进口节流圈。由于燃烧系统采用切向燃烧,故炉膛每侧的热负荷曲线是基本一致的;
b)因各管内吸热均匀,当压力变化时,管内汽水温度波动较小,故这种布置使燃料的适应性广,便于滑压运行;
c)螺旋管圈在不采用内螺纹管的情况下也能保证低负荷时水冷壁管的安全工作。
螺旋管圈的倾斜角 与炉膛周界并联管数n之间有如下关系[1]:
n=L/s sin ,
式中,n为炉膛周界并联管数;L为炉膛横断面周界长度,m;s为螺旋管管中心节距,m。
当L,s一定时,降低管子的倾斜角就可减少并联管数。后者可使工质的质量流速升高,对水冷壁的冷却有利。例如对于垂直管 =90!,sin =1;螺旋管 为14!~30!时,sin 为0.242~0.500。可见垂直管的管数是螺旋管数的4.13倍~2.00倍,即在相同的炉膛周界及管子中心节距下,螺旋管圈的并联管数可减少1/2~1/3,即在管径不变的情况下,质量流速可提高1倍~3倍。
考虑锅炉实际投运时,一次侧阻力过大,增加用户日常运行的电耗。为此,将螺旋管与垂直管的比例由原来的1∀4改为优化后的1∀3,使省煤器至过热器出口阻力相应地由4.0M Pa~ 5.0MPa减小为3.5M Pa~ 4.0MPa。这样以增大螺旋倾角方式减少螺旋管的阻力达到降低总阻力的目的。
2.2 过热器系统和再热器系统
660MW超超临界锅炉的过热器系统采用4级过热器的布置方式。过热器系统按蒸汽流向分为顶棚和包墙过热器、低温过热器、分隔屏过热器、后屏过热器及末级过热器。其中,主受热面为低温过热器、分隔屏过热器、后屏过热器、末级过热器。分隔屏和后屏过热器布置在炉膛的上部,主要吸收炉膛内的辐射热量。末级过热器布置在炉膛折焰角上方,炉膛后墙水冷壁吊挂管之前,受热面呈顺流布置,主要靠辐射和对流传热吸收热量。其中,为减少蒸汽阻力损失,在BM CR工况下,约29.5%的BM CR蒸汽经旁通管直接进入炉顶出口集箱。
660MW超超临界锅炉再热器受热面分为两级,即高温再热器和低温再热器。高温再热器布置在水平烟道上方,低温再热器布置在尾部双烟道前侧。高温再热器顺流布置,受热面特性表现为对流特性;低温再热器逆流布置,受热面特性为纯对流。
这种布置方式的特点是:
a)应用于高温段高温级受热面顺流式管壁温度最低,但传热温差最小,相同传热量所需受热面是最多的。反之,逆流式对于低温段低温级所需受热面最少;
b)受热面间连接管道进行左右交叉布置,减少蒸汽侧的烟气偏差,如,在后屏过热器和高温过热器之间,设置#级喷水减温并左右交叉以减少左右侧汽温偏差;如,低温再热器至高温再热器之间采用交叉连接,消除再热器的蒸汽偏差。
2.3 启动系统
在启动系统设计中,最低直流负荷的流量是根据炉膛水冷壁足够被冷却所需要的量来确定的。即使一次通过的蒸汽量小于此数值时,炉膛水冷壁的质量流速也不能低于此数值。炉水再循环提供了锅炉启动和低负荷时所需的最小流量,选用的循环泵能提供锅炉冷态和热态启动时所需的体积流量。该型号锅炉启动系统采用带再循环泵的内置式启动系统(见图1)
。
图1 带再循环泵的启动系统
相对于简单疏水系统,带再循环泵的启动系统,其
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