【正文】 超 臨 界 鍋 爐 武漢大學(xué) 第五章 超臨界鍋爐工作原理及基本型式 167。 1 基本工作原理 一、工作原理及過程 ?工質(zhì)依靠給水泵的壓頭一次通過預(yù)熱、蒸發(fā)、過熱各受熱面而加熱成為過熱蒸汽。 給水流量 G ＝ 蒸發(fā)量 D 給水泵 省煤器 水冷壁 過熱器 ?管內(nèi)三類受熱面無固定分界點(diǎn) G – 工質(zhì)流量 Kg ?i – 工質(zhì)進(jìn)口欠焓 KJ/Kg q – 管子平均熱負(fù)荷 KW/m2 r – 蒸發(fā)潛熱 KJ/Kg d – 管內(nèi)徑 m ?沿直流鍋爐管子工質(zhì)的狀態(tài)和參數(shù)不斷變化 )KW(iGdqL rs ?? ?)KW(GrdqL zf ??)KW(LLLL zfrsgr ???二、 直流鍋爐的特點(diǎn) 1. 本質(zhì)特點(diǎn) ? 無汽包 ? 工質(zhì)一次通過各受熱面，強(qiáng)迫流動(dòng) ? 受熱面無固定界限 2. 水冷壁中工質(zhì)流動(dòng)特點(diǎn) ? 受熱不均對(duì)流動(dòng)影響 ? 水動(dòng)力多值性 ? 有脈動(dòng)現(xiàn)象 ? 給水泵壓頭大； 3. 傳熱過程特點(diǎn) ? 在水冷壁中工質(zhì)干度 x 由 0 1， 因此第二類傳熱惡化一定出現(xiàn) 4. 熱化學(xué)過程特點(diǎn) ? 要求給水品質(zhì)高 5. 控制調(diào)節(jié)過程特點(diǎn) ? 直流鍋爐對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)要求高，原因如下 ① 負(fù)荷變動(dòng)時(shí)，直流鍋爐的蓄熱能力較低，依靠自身爐水和金屬蓄熱或放熱來減緩汽壓波動(dòng)的能力較低 ② 直流鍋爐必須同時(shí)調(diào)節(jié)給水量和燃料量，以保證物質(zhì)平衡和能量平衡，才能穩(wěn)定汽壓和汽溫。所以直流鍋爐對(duì)燃料量和給水量的自動(dòng)控制系統(tǒng)要求高。 6. 啟動(dòng)過程特點(diǎn) ① 設(shè)有啟動(dòng)旁路 ② 啟動(dòng)速度快 ③ 在啟動(dòng)過程中，有工質(zhì)膨脹現(xiàn)象 ④ 啟動(dòng)一開始，必須建立啟動(dòng)流量和啟動(dòng)壓力 7. 設(shè)計(jì)、制造、安裝特點(diǎn) ① 直流鍋爐適用于任何壓力 ② 蒸發(fā)受熱面可以任意布置 ③ 節(jié)省金屬 ④ 制造方便 167。 2 蒸發(fā)受熱面主要形式 一、早期采用的形式 ? 本生型，即多次串聯(lián)垂直上升管屏式 ? 蘇爾壽式，即多行程迂回管屏式 ? 拉姆辛型，即水平圍繞上升管圈式式 垂直上升管屏式 1垂直管屏； 2過熱器； 3外置式過渡區(qū)； 4省煤器； 5空氣預(yù)熱器； 6給水如口； 7過熱蒸汽出口； 8煙氣出口 回帶管屏式 1水平回帶管屏； 2垂直回帶管屏； 3過熱蒸汽出口； 4過熱器； 5外置式過渡區(qū)； 6省煤器； 7給水入口； 8空氣預(yù)熱器； 9煙氣出口 水平圍繞管圈式 1省煤器； 2爐膛進(jìn)水管； 3水分配集箱； 4燃燒器； 5水平圍繞管圈； 6汽水混合物出口集箱； 7對(duì)流過熱器； 8壁上過熱器； 9外置式過渡區(qū)； 10空氣預(yù)熱器 二、現(xiàn)代直流鍋爐采用的形式 由于鍋爐向大容量、高參數(shù)發(fā)展；采用了膜式水冷壁；滑參數(shù)運(yùn)行和給水處理技術(shù)發(fā)展。因此直流鍋爐形式有了很大的變化。 ? 一次垂直上升管屏式（ UP型） ? 爐膛下部多次上升、爐膛上部一次上升管屏式（ FW型） ? 螺旋圍繞上升管屏式 一次垂直上升管屏式（ UP型） FW型 螺旋圍繞上升管屏式 167。 3 本機(jī)組特點(diǎn) 一、結(jié)構(gòu)與技術(shù)特性 ? 本廠 600MW機(jī)組采用的是 DG1950/ 。是東方鍋爐（集團(tuán)）股份有限公司與日本巴布科克 日立公司及東方 日立鍋爐有限公司合作設(shè)計(jì)、聯(lián)合制造的 600MW超臨界本生直流鍋爐。該鍋爐為超臨界參數(shù)變壓直流本生型鍋爐，一次再熱，前后墻對(duì)沖燃燒，單爐膛，尾部雙煙道結(jié)構(gòu)，采用擋板調(diào)節(jié)再熱汽溫，固態(tài)排渣，全鋼構(gòu)架，全懸吊結(jié)構(gòu)，平衡通風(fēng)，露天布置。 ? 水冷壁及水循環(huán)系統(tǒng)特性 ? 啟動(dòng)旁路系統(tǒng)特性 二、設(shè)計(jì)考慮與布置特點(diǎn) ? 設(shè)計(jì)指導(dǎo)原則 ? 布置特點(diǎn) 三、變壓運(yùn)行優(yōu)點(diǎn) 第六章 超臨界鍋爐 的結(jié)構(gòu) 總體特點(diǎn)： ?鍋爐布置采用單爐膛 л型布置方式。全鋼架，全懸吊結(jié)構(gòu)。 ?爐膛采用螺旋管圈 +混合集箱 +垂直管水冷壁，采用BHK成熟、安全可靠的超臨界本生直流水循環(huán)系統(tǒng)。 ?過熱器采用水 煤比和多級(jí)噴水調(diào)溫，再熱器采用尾部雙煙道擋板加事故噴水調(diào)溫 ?采用對(duì)沖燃燒方式， 24只 HTNR低 NOx燃燒器分三層布置在前后墻。 ?采用經(jīng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的 CE三分倉容克式空預(yù)器。 水汽流程 167。 1 蒸發(fā)受熱面 一、水冷壁結(jié)構(gòu) ? 水冷壁結(jié)構(gòu)特點(diǎn) ? 下部螺旋盤繞上升， 從水冷壁進(jìn)口到折焰角下一定距離（標(biāo)高 mm）處。 ? 上部垂直上升 ? 均為膜式壁結(jié)構(gòu) ? 兩者間由過渡水冷壁轉(zhuǎn)換連接 ? 螺旋盤繞水冷壁管全部采用內(nèi)螺紋管 優(yōu)點(diǎn)： 既適合于變壓 運(yùn)行及鍋爐調(diào)峰，又便于支吊和經(jīng)濟(jì) 水冷壁總體結(jié)構(gòu) 螺旋水冷壁管屏 ? 螺旋水冷壁管均為六頭、上升角 60176。 的內(nèi)螺紋管， 456 根， 管子規(guī)格 Φ ，材料 SA213T2。 ? 冷灰斗的傾斜角度為 55176。 ，除渣喉口寬度為 。 ? 冷灰斗處管子節(jié)距為 、 ，中部螺旋管傾角為 176。 ，管子節(jié)距 mm。 ? 螺旋水冷壁管屏膜式采用雙面坡口扁鋼，厚度 δ ，材料 15CrMo。 冷灰斗結(jié)構(gòu) 過渡段水冷壁管屏 從傾斜布置的水冷壁轉(zhuǎn)換到垂直上升的水冷壁就需要過渡結(jié)構(gòu)，即過渡段水冷壁。 ? 螺旋水冷壁出口管幾乎每間隔 1根管子直接上升成為垂 直水冷壁，另 1根抽出到爐外，進(jìn)入螺旋水冷壁出口集 箱，再由連接管從螺旋水冷壁出口集箱引入到垂直水冷 壁進(jìn)口集箱，由垂直水冷壁進(jìn)口集箱拉出兩倍引入螺旋 管數(shù)量的管子進(jìn)入垂直水冷壁，螺旋管與垂直管的管數(shù) 比為 3： 1。這種結(jié)構(gòu)的過渡段水冷壁可以把螺旋水冷壁 的荷載平穩(wěn)地傳遞到上部水冷壁。 ? 過渡段水冷壁管子規(guī)格 ，材料為 SA213T2。 過渡段水冷壁結(jié)構(gòu)簡圖 上部水冷壁管屏 ? 上部爐膛水冷壁與常規(guī)爐膛水冷壁沒有差異 ? 采用結(jié)構(gòu)和制造較為簡單的垂直管屏，垂直管屏管子規(guī)格 為 ，節(jié)距 ； ? 膜式扁鋼厚 δ6，材料為 SA387Gr2 ? 水冷壁出口工質(zhì)匯入上部水冷壁出口集箱，后由連接管引 入水冷壁出口匯集集箱，再有連接管引入啟動(dòng)分離器 二、螺旋管圈水冷壁的特點(diǎn) ? 在 — 定的爐膛周界情況下，如采用垂直布置的水冷壁管，其管子根數(shù)基本固定，管子直徑不能過細(xì)，為了保證水冷壁管子的安全，必須保證一定的工質(zhì)流量，所以 垂直管圈的質(zhì)量流速大小是受到嚴(yán)格限制的 。 ? 容量較小的直流鍋爐水冷壁往往存在著單位容量爐膛周界尺寸過大， 水冷壁管子內(nèi)難以保證足夠的質(zhì)量流速 解決爐膛周界和質(zhì)量流速之間矛盾的方法一般有下述四種： （ 1）采用小管徑和多次混合的水冷壁 （ 2）水冷壁采用工質(zhì)再循環(huán)（低倍率和復(fù)合循環(huán)鍋爐） （ 3）采用多次上升垂直管圈型水冷壁 （ 4） 采用螺旋管圈型水冷壁 。 本機(jī)組采用螺旋管圈型水冷壁 tsi nLN ??螺旋管圈型水冷壁關(guān)鍵參數(shù)： ? 管子根數(shù) 式中： N — 并列管子根數(shù)； L — 爐膛周界 α— 螺旋管上升角； T — 水冷壁管子節(jié)距 螺旋管圈型水冷壁關(guān)鍵參數(shù)： ? 上升角度 ?盤旋圈數(shù) ~ 167。 2 過熱器及再熱器 一、系統(tǒng)及總體特點(diǎn) 過熱器系統(tǒng) ④ 去高壓缸 去中壓缸 來自高壓加熱器 來自高壓缸 ⑩ ⑧ ⑤ ① ⑨ ⑥ ⑦ ② ③ ⑾ ①汽水分離器 ②頂棚過熱器 ③包墻過熱器 ④低溫過熱器 ⑤屏式過熱器 ⑥末級(jí)過熱器 ⑦低溫再熱器 ⑧高溫再熱器 ⑨過熱器一級(jí)減溫器 ⑩過熱器二級(jí)減溫器 ⑾再熱器減溫器 分 5級(jí)： 1. 頂棚過熱器 2. 包墻過熱器 3. 低溫過熱器 4. 屏式過熱器 5. 高溫過熱器 ④ 去高壓缸 去中壓缸 來自高壓加熱器 來自高壓缸 ⑩ ⑧ ⑤ ① ⑨ ⑥ ⑦ ② ③ ⑾ ①汽水分離器 ②頂棚過熱器 ③包墻過熱器 ④低溫過熱器 ⑤屏式過熱器 ⑥末級(jí)過熱器 ⑦低溫再熱器 ⑧高溫再熱器 ⑨過熱器一級(jí)減溫器 ⑩過熱器二級(jí)減溫器 ⑾再熱器減溫器 再熱器系統(tǒng) 分 2級(jí)： ? 低溫再熱器 ? 高溫再熱器 二、汽溫特性及調(diào)節(jié) 1. 過熱汽溫 ? 影響因素 （有再熱）－（無再熱）)hh(GGQGBhhQGBhh39。zrzrzrgln e t,args39。39。grgln e t,args39。39。gr??????? 煤水比、給水溫度、過量空氣系數(shù)、火焰中心位置、受熱面 粘污 ? 調(diào)節(jié)特點(diǎn) 調(diào)節(jié)煤水比為主調(diào)節(jié)手段；輔以噴水減溫 2. 再熱