CN102434868A - 660mw等级超临界锅炉 - Google Patents

Abstract

660MW 等级超临界锅炉。本发明包括变压运行、一次中间再热、单炉膛、平衡通风、固态排渣、全钢架悬吊结构、露天布置的π型炉体（1），炉体外圈装有包墙（15），包墙内装有省煤器（13）和低温再热器（8）、省煤器和水冷壁（2），水冷壁连接启动系统并与刚性梁相对滑动，炉体的顶棚管（14）连接低温过热器（7），低温过热器连接分隔屏过热器（3），分隔屏过热器连接高温末级过热器（4），低温再热器连接末级再热器（6），包墙下部装有空气预热器（12），带有内置式再循环泵的启动系统，主燃烧器为四角布置的摆动式燃烧器，切向燃烧，32只燃烧器分8层布置，燃烧器能上下摆动，最大摆动角度为±30°。本发明用于660MW超临界锅炉。

Description

660MW等级超临界锅炉

技术领域：

本发明涉及一种660MW等级超临界锅炉。

背景技术：

我国现有的600MW等级超临界锅炉，通用的主蒸汽出口参数为（543/571℃），再热蒸汽出口温度为（569℃），而超超临界锅炉参数主蒸汽出口参数为（605℃），再热蒸汽出口温度为（603℃）。在国内还没有主汽和再热蒸汽出口为（571/603℃）的锅炉，即过热器为超临界锅炉参数、而再热器为超超临界参数的锅炉。

根据市场需求，要求降低厂热耗率，汽机将中压缸的入口蒸汽温度提高到了600℃，这样锅炉的出口蒸汽参数改变为571℃/603℃，即过热器为超临界锅炉的参数，而再热器为超超临界的参数。这种变化使炉内过热器和再热器吸热量发生变化，与原有技术的超临界和超超临界均有所不同。为适应这种变化，开始了以自主660MW等级超临界（571/603℃）锅炉研制为目的的发明，以配套提供匹配新参数超临界机组的锅炉。

发明内容：

本发明的目的是提供锅炉的出口蒸汽参数改变为571℃/603℃，即过热器为超临界锅炉的参数，而再热器为超超临界的参数的锅炉。

上述的目的通过以下的技术方案实现：

660MW等级超临界锅炉,其组成包括：包括变压运行、一次中间再热、单炉膛、平衡通风、固态排渣、全钢架悬吊结构、露天布置的π型炉体，所述的炉体外圈装有包墙，所述的包墙内装有省煤器和低温再热器、省煤器和水冷壁，所述的水冷壁连接启动系统并与刚性梁相对滑动，所述的炉体的顶棚管连接低温过热器，所述的低温过热器连接分隔屏过热器，所述的分隔屏过热器连接高温末级过热器，所述的低温再热器连接末级再热器，所述的包墙下部装有空气预热器，带有内置式再循环泵的启动系统，主燃烧器为四角布置的摆动式燃烧器，切向燃烧，32只燃烧器分8层布置，所述的燃烧器能上下摆动，最大摆动角度为±30°。

所述的660MW等级超锅炉,所述的水冷壁中部装有采用低NOx燃烧技术的SOFA燃烧器，所述的SOFA燃烧器下部装有所述的主燃烧器，所述的水冷壁上部具有上升垂直管屏，锅炉下部炉膛所述的水冷壁及灰斗采用螺旋管圈，二者之间用过渡集箱连接，所述的螺旋管圈的同一管带中的各管子以相同方式从下到上绕过所述的炉膛的角隅部分和中间部分，同时所述的螺旋管圈的旋转上升方向与所述的燃烧器的火焰切圆旋转方向相反，所述的低温过热器与所述的低温再热器之间装有蒸汽冷却夹管和间隔管。

所述的660MW等级超锅炉,所述的启动系统包括循环泵，所述的循环泵连接汽水分离器，所述的汽水分离器连接大气式扩容器，所述的大气式扩容器连接疏水箱，所述的炉体中设有二级减温水喷水旁路系统，暖管流量造成贮水箱内水位升高时可将水直接打入过热器减温水系统，喷入过热器，控制贮水箱水位。

所述的660MW等级超锅炉,所述的低温再热器通过管道连接高温再热器，在所述的管道上装有减温器，所述的过热器为辐射对流型，低温过热器布置于尾部竖井后烟道，分隔屏过热器和高温末级过热器布置于炉膛上部，过热蒸汽温度采用煤水比和两级喷水减温控制，在上炉膛布置横向节距较宽的分隔屏受热面；高温再热器采用双绕布置于水平烟道，再热器采用烟气挡板调温、低负荷过量空气系数调，在低再出口至高再进口的连接管道上设置所述的事故喷水减温器，在锅炉负荷变化再热蒸汽温度出现波动时控制再热蒸汽温度，所述的省煤器采用光管顺列布置，采用较低的烟气流速并装设防磨盖板等有效措施，减少受热面的磨损，同时也降低了省煤器系统的阻力。

所述的660MW等级超临界锅炉,在所述的螺旋管圈水冷壁部分采用可膨胀的带张力板垂直刚性梁系统，螺旋管圈的悬吊是由均匀附着于管壁外表面的张力板实现的；张力板从冷灰斗的底部一直布置到螺旋管圈和垂直管屏的过渡区，在过渡区把重量荷载通过梳形吊板均匀地传给上部垂直管屏；刚性梁体系及炉墙等的自重荷载完全由垂直搭接板支吊，下部炉膛和冷灰斗的荷载能传递给上部垂直水冷壁；过热器为辐射对流型，低温过热器布置于尾部竖井后烟道，分隔屏过热器和高温末级过热器布置于炉膛上部，过热蒸汽温度采用煤水比和两级喷水减温控制；高温再热器采用双绕布置于水平烟道，低温再热器布置于尾部竖井前烟道，再热器采用烟气挡板调温、低负荷过量空气系数调节，在低再出口至高再进口的连接管道上设置事故喷水减温器，在锅炉负荷变化再热蒸汽温度出现波动，高于设定值时控制再热蒸汽温度。

有益效果：

1.本发明降低了厂热耗率，汽机将中压缸的入口蒸汽温度提高到了600℃，锅炉的出口蒸汽参数改变为571℃/603℃，即过热器为超临界锅炉的参数，而再热器也是超超临界的参数；这种变化使炉内过热器和再热器吸热量发生很大变化。

本发明为变压运行、一次中间再热、单炉膛、平衡通风、固态排渣、全钢架悬吊结构、露天布置的π型超临界锅炉，带有内置式再循环泵的启动系统，采用低NOx燃烧技术，32只燃烧器分8层布置。

本发明具有良好的变压、备用和再启动性能；锅炉下部炉膛水冷壁及灰斗采用螺旋管圈，在各种负荷下均有足够的冷却能力，并能有效地补偿沿炉膛周界上的热偏差，水动力特性稳定；采用四只启动分离器，壁厚均匀，温度变化时热应力小，适合于滑压运行，提高了机组的效率，延长了汽机的寿命。

本发明采用带再循环泵的系统，使锅炉具有快速启动能力，缩短机组启动时间；在启动过程中可有效回收热量和工质；并在启动系统配备了足够容量的大气式扩容器和疏水箱。

本发明具有燃烧稳定、温度场均匀的四角切圆燃烧系统，四角切圆燃烧系统燃烧方式能保证沿炉膛水平方向均匀的热负荷分配。并且煤种适应性广，可以更好的与磨煤机相匹配。

本发明具有高可靠性的运行性能，通过已经投运超临界锅炉的数据，积累大量调试和研究数据，提高了机组的可用率和可靠性，能够满足用户的各种技术要求。

本发明的水冷壁吸热均匀，管间热偏差小，使得水冷壁出口的介质温度和金属温度非常均匀。因此，螺旋管圈水冷壁能适应炉内燃烧工况的变化。

本发明的刚性梁和水冷壁之间相互不直接焊接，可以相对滑动，以防止附加热应力的产生，保证了炉膛安全可靠运行。

本发明采用蒸汽冷却夹管和间隔管结构：保持了过热器和再热器部件的横向节距和防止晃动。

本发明设有二级减温水喷水旁路系统即循环泵，其作用是在锅炉直流负荷以上，由于暖管流量造成贮水箱内水位升高时可将水直接打入过热器减温水系统，喷入过热器，在需要时控制贮水箱水位。

本发明过热器、再热器受热面材料选取留有大的裕度。省煤器采用光管顺列布置，采用较低的烟气流速并装设防磨盖板等有效措施，减少受热面的磨损，同时也降低了省煤器系统的阻力。

本发明的锅炉单台造价约3.6亿RMB,本产品已经签订了超临界锅炉的订货合同，总合同额近60亿RMB，创造了巨大的经济效益。

附图说明：

附图1为本产品的结构示意图。

附图2为附图1的俯视图。

具体实施方式：

实施例1：

一种660MW等级超临界锅炉,其组成包括：变压运行、一次中间再热、单炉膛、平衡通风、固态排渣、全钢架悬吊结构、露天布置的π型炉体1，炉体外圈装有包墙15，包墙内装有省煤器13和低温再热器8、省煤器和水冷壁2，水冷壁连接启动系统并与刚性梁相对滑动，炉体的顶棚管14连接低温过热器7，低温过热器连接分隔屏过热器3，分隔屏过热器连接高温末级过热器4，低温再热器连接末级再热器6，包墙下部装有空气预热器12，带有内置式再循环泵的启动系统，主燃烧器为四角布置的摆动式燃烧器，切向燃烧，32只燃烧器分8层布置，燃烧器能上下摆动，最大摆动角度为±30°。

实施例2：

实施例1所述的660MW等级超锅炉,所述的水冷壁中部装有采用低NOx燃烧技术的SOFA燃烧器10，所述的SOFA燃烧器下部装有所述的主燃烧器11，所述的水冷壁上部具有上升垂直管屏，锅炉下部炉膛所述的水冷壁及灰斗采用螺旋管圈，二者之间用过渡集箱连接，所述的螺旋管圈的同一管带中的各管子以相同方式从下到上绕过所述的炉膛的角隅部分和中间部分，同时所述的螺旋管圈的旋转上升方向与所述的燃烧器的火焰切圆旋转方向相反，所述的低温过热器与所述的低温再热器之间装有蒸汽冷却夹管和间隔管。

实施例3：

实施例1所述的660MW等级超锅炉,所述的启动系统包括循环泵9，所述的循环泵连接汽水分离器5，所述的汽水分离器连接大气式扩容器，所述的大气式扩容器连接疏水箱。所述的启动系统包括循环泵，所述的循环泵连接汽水分离器，所述的汽水分离器连接大气式扩容器，所述的大气式扩容器连接疏水箱，所述的炉体中设有二级减温水喷水旁路系统，暖管流量造成贮水箱内水位升高时可将水直接打入过热器减温水系统，喷入过热器，控制贮水箱水位。

实施例4：

上述的660MW等级超锅炉,所述的低温再热器通过管道连接高温再热器，在所述的管道上装有减温器。所述的低温再热器通过管道连接高温再热器，在所述的管道上装有减温器，所述的过热器为辐射对流型，低温过热器布置于尾部竖井后烟道，分隔屏过热器和高温末级过热器布置于炉膛上部，过热蒸汽温度采用煤水比和两级喷水减温控制，在上炉膛布置横向节距较宽的分隔屏受热面；高温再热器采用双绕布置于水平烟道，再热器采用烟气挡板调温、低负荷过量空气系数调，在低再出口至高再进口的连接管道上设置所述的事故喷水减温器，在锅炉负荷变化再热蒸汽温度出现波动时控制再热蒸汽温度，所述的省煤器采用光管顺列布置，采用较低的烟气流速并装设防磨盖板等有效措施，减少受热面的磨损，同时也降低了省煤器系统的阻力。

实施例5：

一种660MW等级超临界锅炉，在所述的螺旋管圈水冷壁部分采用可膨胀的带张力板垂直刚性梁系统，螺旋管圈的悬吊是由均匀附着于管壁外表面的张力板实现的；张力板从冷灰斗的底部一直布置到螺旋管圈和垂直管屏的过渡区，在过渡区把重量荷载通过梳形吊板均匀地传给上部垂直管屏；刚性梁体系及炉墙等的自重荷载完全由垂直搭接板支吊，下部炉膛和冷灰斗的荷载能传递给上部垂直水冷壁；过热器为辐射对流型，低温过热器布置于尾部竖井后烟道，分隔屏过热器和高温末级过热器布置于炉膛上部，过热蒸汽温度采用煤水比和两级喷水减温控制；高温再热器采用双绕布置于水平烟道，低温再热器布置于尾部竖井前烟道，再热器采用烟气挡板调温、低负荷过量空气系数调节，在低再出口至高再进口的连接管道上设置事故喷水减温器，在锅炉负荷变化再热蒸汽温度出现波动，高于设定值时控制再热蒸汽温度。

所述的660MW等级超临界锅炉的设计过程中, 需要确定合理的炉膛结构尺寸，及燃料的燃尽高度等；水冷壁管子数量、规格、节距、质量流速及水冷壁材料等；燃烧系统与制粉系统的匹配问题；启动系统容量的选择，系统管道的规格、阀门规格的选择等都需要注意。减温水系统的设计中，确定各级减温水管路的容量、减温水管路的规格、阀门的选择设计，以及过热器、再热器受热面的布置及材料选择；详细的水循环计算及水动力安全性的详细分析都是很重要的因素。

依据以上分析，再确定炉膛参数，实现热负荷数据、水冷壁性能合理，且具有较强机组容量适应性；各级受热面规格和吸热比例合理，结构容易实现，保证较低的未燃尽损失和NOx排放，保证锅炉的技术先进性。

Claims (8)

1.一种660MW等级超临界锅炉,其组成包括：包括变压运行、一次中间再热、单炉膛、平衡通风、固态排渣、全钢架悬吊结构、露天布置的π型炉体，其特征是：所述的炉体外圈装有包墙，所述的包墙内装有省煤器和低温再热器、省煤器和水冷壁，所述的水冷壁连接启动系统并与刚性梁相对滑动，所述的炉体的顶棚管连接低温过热器，所述的低温过热器连接分隔屏过热器，所述的分隔屏过热器连接高温末级过热器，所述的低温再热器连接末级再热器，所述的包墙下部装有空气预热器，带有内置式再循环泵的启动系统，主燃烧器为四角布置的摆动式燃烧器，切向燃烧，32只燃烧器分8层布置，所述的燃烧器能上下摆动，最大摆动角度为±30°。

2.根据权利要求1或2所述的660MW等级超锅炉,其特征是：所述的水冷壁中部装有采用低NOx燃烧技术的SOFA燃烧器，所述的SOFA燃烧器下部装有所述的主燃烧器，所述的水冷壁上部具有上升垂直管屏，锅炉下部炉膛所述的水冷壁及灰斗采用螺旋管圈，二者之间用过渡集箱连接，所述的螺旋管圈的同一管带中的各管子以相同方式从下到上绕过所述的炉膛的角隅部分和中间部分，同时所述的螺旋管圈的旋转上升方向与所述的燃烧器的火焰切圆旋转方向相反，所述的低温过热器与所述的低温再热器之间装有蒸汽冷却夹管和间隔管。

3.根据权利要求1或2所述的660MW等级超锅炉,其特征是：所述的启动系统包括循环泵，所述的循环泵连接汽水分离器，所述的汽水分离器连接大气式扩容器，所述的大气式扩容器连接疏水箱，所述的炉体中设有二级减温水喷水旁路系统，暖管流量造成贮水箱内水位升高时可将水直接打入过热器减温水系统，喷入过热器，控制贮水箱水位。

4.根据权利要求1或2所述的660MW等级超锅炉,其特征是：所述的低温再热器通过管道连接高温再热器，在所述的管道上装有减温器，所述的过热器为辐射对流型，低温过热器布置于尾部竖井后烟道，分隔屏过热器和高温末级过热器布置于炉膛上部，过热蒸汽温度采用煤水比和两级喷水减温控制，在上炉膛布置横向节距较宽的分隔屏受热面；高温再热器采用双绕布置于水平烟道，再热器采用烟气挡板调温、低负荷过量空气系数调，在低再出口至高再进口的连接管道上设置所述的事故喷水减温器，在锅炉负荷变化再热蒸汽温度出现波动时控制再热蒸汽温度，所述的省煤器采用光管顺列布置，采用较低的烟气流速并装设防磨盖板等有效措施，减少受热面的磨损，同时也降低了省煤器系统的阻力。

5.根据权利要求3所述的660MW等级超锅炉,其特征是：所述的低温再热器通过管道连接高温再热器，在所述的管道上装有减温器，所述的过热器为辐射对流型，低温过热器布置于尾部竖井后烟道，分隔屏过热器和高温末级过热器布置于炉膛上部，过热蒸汽温度采用煤水比和两级喷水减温控制，在上炉膛布置横向节距较宽的分隔屏受热面；高温再热器采用双绕布置于水平烟道，再热器采用烟气挡板调温、低负荷过量空气系数调，在低再出口至高再进口的连接管道上设置所述的事故喷水减温器，在锅炉负荷变化再热蒸汽温度出现波动时控制再热蒸汽温度，所述的省煤器采用光管顺列布置，采用较低的烟气流速并装设防磨盖板等有效措施，减少受热面的磨损，同时也降低了省煤器系统的阻力。

6.根据权利要求1或2或5所述的660MW等级超临界锅炉,其特征是：在所述的螺旋管圈水冷壁部分采用可膨胀的带张力板垂直刚性梁系统，螺旋管圈的悬吊是由均匀附着于管壁外表面的张力板实现的；张力板从冷灰斗的底部一直布置到螺旋管圈和垂直管屏的过渡区，在过渡区把重量荷载通过梳形吊板均匀地传给上部垂直管屏；刚性梁体系及炉墙等的自重荷载完全由垂直搭接板支吊，下部炉膛和冷灰斗的荷载能传递给上部垂直水冷壁；过热器为辐射对流型，低温过热器布置于尾部竖井后烟道，分隔屏过热器和高温末级过热器布置于炉膛上部，过热蒸汽温度采用煤水比和两级喷水减温控制；高温再热器采用双绕布置于水平烟道，低温再热器布置于尾部竖井前烟道，再热器采用烟气挡板调温、低负荷过量空气系数调节，在低再出口至高再进口的连接管道上设置事故喷水减温器，在锅炉负荷变化再热蒸汽温度出现波动，高于设定值时控制再热蒸汽温度。

7.根据权利要求3所述的660MW等级超临界锅炉,其特征是：在所述的螺旋管圈水冷壁部分采用可膨胀的带张力板垂直刚性梁系统，螺旋管圈的悬吊是由均匀附着于管壁外表面的张力板实现的；张力板从冷灰斗的底部一直布置到螺旋管圈和垂直管屏的过渡区，在过渡区把重量荷载通过梳形吊板均匀地传给上部垂直管屏；刚性梁体系及炉墙等的自重荷载完全由垂直搭接板支吊，下部炉膛和冷灰斗的荷载能传递给上部垂直水冷壁；过热器为辐射对流型，低温过热器布置于尾部竖井后烟道，分隔屏过热器和高温末级过热器布置于炉膛上部，过热蒸汽温度采用煤水比和两级喷水减温控制；高温再热器采用双绕布置于水平烟道，低温再热器布置于尾部竖井前烟道，再热器采用烟气挡板调温、低负荷过量空气系数调节，在低再出口至高再进口的连接管道上设置事故喷水减温器，在锅炉负荷变化再热蒸汽温度出现波动，高于设定值时控制再热蒸汽温度。

8.根据权利要求4所述的660MW等级超临界锅炉,其特征是：在所述的螺旋管圈水冷壁部分采用可膨胀的带张力板垂直刚性梁系统，螺旋管圈的悬吊是由均匀附着于管壁外表面的张力板实现的；张力板从冷灰斗的底部一直布置到螺旋管圈和垂直管屏的过渡区，在过渡区把重量荷载通过梳形吊板均匀地传给上部垂直管屏；刚性梁体系及炉墙等的自重荷载完全由垂直搭接板支吊，下部炉膛和冷灰斗的荷载能传递给上部垂直水冷壁；过热器为辐射对流型，低温过热器布置于尾部竖井后烟道，分隔屏过热器和高温末级过热器布置于炉膛上部，过热蒸汽温度采用煤水比和两级喷水减温控制；高温再热器采用双绕布置于水平烟道，低温再热器布置于尾部竖井前烟道，再热器采用烟气挡板调温、低负荷过量空气系数调节，在低再出口至高再进口的连接管道上设置事故喷水减温器，在锅炉负荷变化再热蒸汽温度出现波动，高于设定值时控制再热蒸汽温度。

Images