哈锅超超临界锅炉设计运行介绍.ppt.ppt
超超临界锅炉运行及启动调试经验介绍,哈尔滨锅炉厂有限责任公司2007年4月 济南,哈锅的1000MW超超临界锅炉业绩表,电厂 锅炉型号 目前状态 投运日期浙江玉环电厂#1 HG-2953/27.46-YM1 2006.11.28#2 2006.12.30#3 水压完成#4 正在安装江苏泰州电厂#1 HG-2980/26.15-YM2 正在安装#2 正在安装 广东潮州电厂#1 设计中#2 设计中安徽芜湖电厂#1 设计中#2 设计中,哈锅的600MW等级超超临界锅炉业绩表,电厂 锅炉型号 目前状态 江苏阚山电厂#1 HG-1792/26.15-YM1 正在安装#2 正在安装辽宁营口电厂#1 HG-1795/26.15-YM1 正在安装#2 正在安装 广东河源电厂#1 HG-1795/26.15-YM1 正在安装#2 正在安装辽宁铁岭电厂#1 HG-1793/26.15-YM1 正在安装#2 正在安装安徽芜湖电厂#1 HG-2060/26.15-YM2 正在安装#2 正在安装江苏吕四电厂#1 设计中#2 设计中#3 设计中#4 设计中,哈锅超超临界锅炉的技术特点,采用内螺纹管改进型垂直水冷壁，加装了中间混合集箱及两级分配器，进一步减少了水冷壁偏差，并将节流管圈装于水冷壁下联箱外面的水冷壁管上以便于调试、简化结构。采用低NOx的改进型PM主燃烧器和MACT燃烧技术。1000MW超超临界锅炉采用反向双切圆燃烧方式以获得均匀的炉内空气动力场和热负荷分配，降低炉膛出口烟气温度场和水冷壁出口工质温度的偏差。,哈锅超超临界锅炉的技术特点（续）,采用较大的炉膛截面和容积，较低的炉膛断面热负荷、容积热负荷和炉膛出口烟温；因采用双切圆使燃烧器数目成倍增加，降低了单只燃烧器热功率，这些均对防止结焦有利。过热汽温调温方式为煤水比加三级喷水，再热汽为烟气挡板调温、燃烧器摆动并装有事故紧急喷水。,哈锅超超临界锅炉的技术特点（续）,过热器采用四级布置，再热器为二级布置。为了降低超超临界锅炉因主汽/再热汽温提高到605/603所导致的高温级管子的烟侧高温腐蚀和内壁蒸汽氧化问题，采用了经过长期运行考验的25Cr20Ni奥氏体钢。采用带有再循环泵的启动低负荷系统，能回收启动阶段的工质和热量并增加了运行的灵活性。,锅炉总体布置图,哈锅1000MW超超临界锅炉结构参数,炉膛宽深34.220m15.67m锅炉高度（从水冷壁下集箱到顶棚管）66.6m后竖井深度12.177m总深度（从前水冷壁到后包墙）33.847m水冷壁下集箱标高6.3m过热器顶棚标高73.9m大板梁下沿标高81m最外排柱中心线间纵向跨距53.8m最外排柱中心线间横向跨距69.6m上层燃烧器中心线到屏底高度22.364m下层燃烧器中心线到冷灰斗拐点高度6.941m,600/660MW超超临界锅炉汽水参数,超临界变压锅炉水冷壁设计（垂直与螺旋管圈水冷壁比较）SV：超临界垂直水冷壁 SS：超临界螺旋管圈水冷壁,超临界滑压运行锅炉炉膛的发展过程,首台螺旋管圈水冷壁锅炉,首台垂直管圈水冷壁锅炉,The 1st Unit of Spiral WW Boiler,垂直管圈与螺旋管圈水冷壁比较,垂直水冷壁（内螺纹管）,螺旋管水冷壁（光管）,与光管相比，内螺纹管优良的传热特性,质量流速1500 kg/m2s内螺纹管,核态沸腾,偏离核态沸腾,膜态沸腾,核态沸腾,质量流速1500 kg/m2s光管,炉膛冷灰斗,燃烧器区,上炉膛区,蒸汽干度,核态沸腾,干 涸,设计,内螺纹管,管子壁温,设计质量流速,光管,偏离核态沸腾,膜态沸腾,由于采用内螺纹管水冷壁的管壁温度较低,与螺旋管圈水冷壁(SS)相比垂直水冷壁具有良好的流动稳定性,流量增加,流量降低,摩擦,静压,摩擦,静压,增加,减少,增加,减少,中间混合集箱及一级分配器,二级分配器,装在管内的水冷壁入口节流孔圈,螺栓,螺母,螺栓与螺母,节流孔圈,节流孔板,垂直水冷壁炉膛出口工质温度分布（1000MW SV出口）,垂直管圈与螺旋管圈水冷壁相比的优点对高可靠性所作的贡献,(1)结构简单 易于制造和安装 安装周期较短 热应力较小(2)水冷壁阻力较低 优良的流动稳定性，导致较小的温度偏差 降低了厂用电(3)结渣较少 易于用吹灰器清除结渣 不会产生局部堆渣,水冷壁结构简单,垂直型水冷壁,螺旋管圈水冷壁,安装时垂直水冷壁（SV）和螺旋管圈水冷壁可靠性比较,焊口对接只需单向调整,焊口对接需双向调整,较复杂,高可靠性,（有时可靠性较低）,水冷壁结渣比较,容易掉落,粘附在膜式鳍片上,垂直水冷壁能消除由于结渣导致的一些问题 由于炉膛水冷壁严重结焦导致的问题如下：1.频繁投入水冷壁吹灰器而导致管子的磨损2.炉膛冷灰斗水冷壁由于大块渣掉落而受损3.在锅炉大修期内，炉膛除渣费用增加,螺旋管圈(SS)与垂直管圈(SV)水冷壁比较（一）,符号：较好 好 差,螺旋管圈(SS)与垂直管圈(SV)水冷壁比较（二）,符号：较好 好 差,MHI垂直管水冷壁变压运行超临界锅炉业绩,MHI已投运超超临界变压锅炉,1000MW超超临界锅炉燃烧系统介绍,燃烧及制粉系统,燃烧系统选用6台RP1163中速磨直吹制粉系统八角切向摆动燃烧器风箱结构均等配风燃烧器相对拉开和AA风箱拉开布置采用六层PM一次风口,浓淡喷口相对布置设有三层油枪用于锅炉点火及低负荷稳燃合理的一、二次风动力参数保证煤粉的充分燃烧,八角切向燃烧的特点,1、将整个炉膛作为二个大燃烧器组织燃烧，因此对每只燃烧器的风量、粉量的控制简单。2、锅炉负荷变化时，燃烧器按层切换，使炉膛各水平截面热负荷分布均匀。3、对煤种适应性强。4、由于炉膛内气流旋转强烈，与煤粉颗粒混合好，而且延长了煤粉颗粒在炉内流动路程。5、解决了锅炉炉膛出口左右烟温偏差问题,燃烧器布置方案,燃烧器辅助风设计参数,设计参数运行参数AA40%（Total Air）25%(Total Air)OFA10%（Total Air）10%(Total Air)主燃烧区80%（Total Air）80%(Total Air)切圆直径1640mm,600MW等级超超临界锅炉燃烧系统介绍,PM燃烧器,是MHI公司开发的产品，该燃烧器技术成熟，有定型的设计标准，可根据煤质和环保要求，选取煤粉浓度，适用于烟煤，贫煤，其主要特点：1 自身的着火能力强 2 能有效抑制NOX排放 3 能保证较高的燃烧效率,低NOx PM 燃烧器,辅助风高浓度煤粉火焰(浓相)低浓度煤粉火焰(淡相),一次风/粉比,一次风/粉比,常规火焰,低NOx(PM)火焰,煤粉分离器,煤粉管道布置图,炉内脱硝MACT技术（Mitubishi Advanced Combustion Technology）MHI先进的燃烧技术,Low NOx Principle-1-,NOx还原,燃焼完結,高温还原,燃焼発熱,AA,OFA,Burner,l=0.85,l1.0(O20.3%),l=1.15(O2=2.8%),高温,NOx,Fuel N+O2,NH3,HCN,还原,氧化,氧化,NOx,CO,H2O,N2,CO2,l1,氧化,Low NOx Principle-2-,Conventional Burner,Low NOx Burner（高温还原）,Without Diffuser,With Diffuser,PM Burner With Diffuser,Black Skirt,(NO-Recirculation),(With Recirculation),Weak,Conc.,MHI公司PM燃烧器和MACT业绩,三隅#11000MW垂直水冷壁超超临界锅炉排放量燃煤：澳大利亚Hunter Valley烟煤负荷：1000MW,墙式切向燃烧燃煤锅炉,墙式反向双切圆燃烧超临界燃煤炉业绩,超超临界锅炉新材料的应用,高热强钢发展史,工厂试验,实炉试验,实际应用,高热强钢使用范围实例,：纯铁体,：奥氏体,受热面管子钢材,按MHI的内部设计规定，HR3C与Super304这二种钢的抗内壁蒸汽氧化温度和抗外壁烟侧腐蚀温度分别为:HR3C Super304H抗内壁蒸汽氧化温度700 680抗外壁烟侧腐蚀温度730 700,末级再热器各管流量分配,烟气腐蚀试验数据,蒸汽氧化试验数据,950 1000 1050 1100 1150 1200,T92E911T122钢与T91钢及TP304H和TP347H奥氏体钢的许用应力比较,新材料的应用末级过热器出口集箱及管接头采用P92/T92材料；主汽管道采用P92 材料；以上两种材料的焊接工艺及检验方法由三菱公司提供，并对我公司员工进行培训。许用应力以及高温强度的提高，可以使得受压元件的壁厚减薄，不仅节约了金属，更因为它们具有较高的导热率和较低的热膨胀系数而有利于减轻高温集箱的热疲劳损伤。由于它们是铁素体钢，当在高温蒸汽作用下管子的内壁所产生的氧化膜的组成成分和层厚比较均匀，不容易剥落，其抗剥离性能优于奥氏体钢。这样便减小了在管子内壁发生应力腐蚀或晶间腐蚀的可能性。,超超临界锅炉启动系统介绍,大气扩容式启动系统,带疏水热交换器的启动系统,带循环泵的启动系统,三种内置式启动系统的优缺点,通过对几种启动系统的优缺点比较，我公司在华能玉环1000MW机组锅炉上选用带循环泵的启动系统,哈锅1000MW锅炉启动系统,锅炉启动系统各管道流量示意图,分离器及分离器贮水箱,锅炉启动时给水泵流量控制,启动过程简图,化学清洗,在低压给水系统清洗结束后进行炉本体及高加系统的化学清洗，清洗介质采用了EDTA铵盐。清洗范围包括高压加热器及旁路管、省煤器、水冷壁、顶棚管、后包墙、启动分离器及贮水箱、过热器减温水管路等。清洗水容积包括临时系统在内约为450m3。酸洗温度1305。为此通常锅炉都需点火加热，降低清洗温度将严重影响清洗效率。清洗启动循环回路时再循环泵可以投入使用，但马达腔内必须连续注水防止酸液进入。,蒸汽吹管（一）,蒸汽吹管由稳压和降压吹管两种方式。稳压吹管操作简便，运行工况稳定，受热面承受较小的热冲击，且可以油煤混烧而节省了燃油，降低了吹管成本。稳压吹管消耗的水量大，因此每次吹管的持续时间取决于储备的除盐水量。此外稳压吹管锅炉的输入热负荷较高，为此要注意防止过热器、再热器超温。,蒸汽吹管（二）,关于蒸汽吹管，MHI推荐采用锅炉不熄火降压吹管，吹管压力44.5MPa，给水流量25ECR，输入热负荷10BMCR。首先吹过热器系统，再热器进口加堵板，然后吹再热器系统。吹管系数大于1即可，用铜靶板检验吹管质量。吹管时锅炉减燃料不熄火，循环泵不停。,蒸汽吹管（三）,1#炉采用了等离子点火投煤、过热器和再热器串联的稳压吹管方式。在冷段再热器管道上加装集粒器，同时考虑到稳态流动对集箱盲端等死角区域冲刷效果不好，也进行了一定次数的降压吹管。降压吹管时投等离子点火的A磨，输入热负荷约为15BMCR，吹管压力5.57.5MPa。稳压吹管时投A、B磨，燃煤量约为135t/h，另投8支油枪，燃油量约为23t/h，吹管压力5.07.0MPa，给水流量1200t/h，输入热负荷约为45BMCR。吹管时受冷再管道材料的限制，要求主汽温度控制不超过420，再热汽温不超过500。,蒸汽吹管（四）,2号炉按MHI的模式分阶段降压吹管，等离子点火投A磨，未投油支持燃烧，给煤量45t/h，输入热负荷约12BMCR，吹管压力6.07.5MPa，过热器吹管系数达到1.61.85。从稳压和降压两种不同吹管方式比较，我们可以得出，降压吹管在受热面形成交变应力，有利于保证吹管质量；如果选用稳压吹管方式建议保证吹管系数在1.3以上。,锅炉冷态通风试验,试验内容包括：烟风系统挡板的调试，使主控CRT开度显示、就地开度指示与实际位置一致，开关方向相符，风量测量装置的标定，一次风管风速均匀性调整，要求偏差在5以内，燃烧器结构特性测量，燃烧器倾角调整，炉本体、烟风系统严密性试验，制粉系统调整、煤粉细度分析，炉内空气动力场试验等。,应当指出的是，MHI习惯以送风机入口风量作为二次风总风量，燃烧调整入炉风量以省煤器出口氧量为依据调节。空气动力场试验通常是不做的，按MHI的要求进行燃烧器的安装和调试即可满足要求。,锅炉水清洗,炉本体的水清洗包括冷态清洗和热态清洗。冷态清洗又可分成开式清洗和循环清洗。清洗范围包括：给水管路、省煤器、水冷壁、汽水分离器、再循环管路和贮水箱溢流管路等。按照MHI的经验，冷态开式清洗1天约3小时，冷态循环清洗45天，每天12小时；热态循环清洗67天，每天12小时。为了提高清洗效果，冷态清洗时进行流量扰动清洗，热态清洗时进行水温扰动清洗。,锅炉点火模式,按MHI垂直管圈水冷壁的典型设计，把最下层的磨煤机作为备用磨，这与国内大多数电厂把最上层磨作为备用磨有所不同，其目的在于防止水冷壁出口温度出现较大偏差。与之相对应的，锅炉启动推荐采用高位点火模式，即先点燃CD层油枪，再点燃EF层油枪。煤粉燃烧器也是先投最上层（F层），满负荷运行时投上五层燃烧器，最下层（A层）备用。,干湿态转换和煤水比控制,本锅炉的本生负荷为25BMCR。在接近本生负荷时逐步增加燃煤量，汽水分离器入口工质干度渐渐增大，贮水箱水位逐渐降低，最终由湿态转为干态运行。汽水分离器入口工质过热度一般控制在15左右。按照MHI运行导则，锅炉不应在2030BMCR负荷范围内长期运行。因为在这个负荷范围内运行操作多，运行参数变化大，运行状态不易稳定。,按MHI的经验，煤水比调节时每次煤量应在35t/h的范围内小幅度调整，每次调整后观察3分钟，给水流量调整每次不超过100t/h，才能使汽水分离器入口工质的过热度变化较小。实践证明，只有在负荷升至30BMCR，尤其在35BMCR负荷以上断油纯烧煤，并全部投入自动控制后，进一步升负荷运行控制相当稳定。,过热器减温水的布置和运行方式,与国内大多数电厂减温水取自高加出口不同，本锅炉的减温水取自省煤器出口，这存在两方面的影响，一方面，这种布置方式降低了减温器的温度应力，可有效提高减温器的使用寿命；另一方面，对直流炉来说此种布置方式在锅炉出力一定（即给水流量不变）的情况下，水冷壁流量与过热器减温水量耦合在一起，提高了煤水比调节的难度，从而影响了过热汽温的控制，也就是意味着一旦过热器减温水量过大，则直接导致水冷壁的通流量降低，水冷壁的冷却能力减弱。这一点与国内的习惯方式不同，一定在调试阶段给予高度重视，避免过热度的波动和过热蒸汽温度的变化。,受热面壁温,水冷壁壁温均在安全范围内且有较大的裕度，沿炉膛周界上的温度分布也比较均匀，下炉膛最大温差28，上炉膛最大温差39，远低于180的最大允许温度。,运行性能评价,锅炉能够达到最大连续出力，并在额定负荷下连续稳定运行；锅炉主汽和再热汽温能够在设计规定的负荷范围保持在额定值；锅炉燃烧工况稳定，燃烧效率高，炉膛无结焦；锅炉运行性能优良，不同负荷下汽水、烟风系统各节点上的实际运行参数与设计值相当接近；水冷壁、过热器、再热器壁温正常，运行安全可靠；锅炉能够快速、经济启动，运行机动灵活。,结 论,实践证明，垂直管圈水冷壁结构简单、安装方便、流动阻力小、水动力特性稳定、运行成本低，代表了今后电站锅炉的发展方向。与螺旋管圈水冷壁的超临界和超超临界锅炉相比，国产垂直管圈超超临界锅炉在设备制造、系统设计、性能特性及系统布置等方面有许多特点，因而在机组启动调试方面也出现了一些新的特点。在试运指挥部的统一领导下，生产、安装、调试、监理和制造厂密切配合，协同作战保证了试运工作的顺利进展；制造厂高度重视，及时派出国内外专家到现场进行指导服务，使调试单位较快地掌握了该类型机组的启动调试技术，保证了机组试运工作顺利进行。,
