【導讀】河南理工大學本科畢業(yè)設計說明書

　　

【正文】 鍋爐汽溫的調(diào)節(jié) [4] 維持穩(wěn)定的過熱汽溫和再熱汽溫是保證鍋爐機組運行安全和經(jīng)濟所必需的。對電廠鍋爐來說，要求在運行中維持過熱汽溫的變動不超過177。 5～ 10℃。另外，從保護過熱器受熱面來說，除了汽溫應維持正常以外，還要保持某一級過熱器的管壁溫度不超過這一級過熱器所采用的鋼材的許用溫度，因此鍋爐汽溫的調(diào)節(jié)除了滿足汽輪機的要求之外，還有保護過熱器本身的作用。一般情況是鍋爐負荷在 70％～ 100％內(nèi)能維持額定蒸汽溫度。由于許多因素影響到汽溫，因而就需要采取適當?shù)恼{(diào)溫方法。調(diào)節(jié)汽溫的方法很多，而使用條件和優(yōu)點又各不 相同。為使調(diào)溫靈活，也可同時采用兩種不同的調(diào)溫方式?？傊瑧鶕?jù)具體情況通過技術經(jīng)濟比較合理的選擇調(diào)溫方法。 1) 過熱汽溫調(diào)節(jié) 采用兩級噴水減溫器調(diào)節(jié)蒸汽溫度。第一級噴水減溫器位于一級過熱器出口集箱到屏式過熱器進口集箱的連接管道上，左右各一、設計噴水量全部放在這一級，起主調(diào)作用，并可保護屏式過熱器管壁不超溫。第二級噴水減溫器位于屏出口集箱到二級過熱器進口集箱的導管上。當一級減溫器噴水量受到限制或一級減溫幅度不能滿足要求時，此級減溫器將投入。減溫器本體包括簡體、噴頭、文丘利混合管及襯套等。在最大連續(xù)負荷 時，預期噴水量約為主蒸汽流量的 4． 88%。 2) 再熱汽溫調(diào)節(jié) 再熱蒸汽溫度調(diào)節(jié)主要通過位于尾部豎井底部的煙氣調(diào)節(jié)擋板，由邏輯系統(tǒng)自動調(diào)整擋板到適當位置，以保證控制負荷范圍內(nèi)的再熱汽溫保持在 541℃，在穩(wěn)態(tài)情況下，再熱器出口集箱兩端汽溫偏差將不超過 10℃，為適應過渡或事故工況的需要，在再熱蒸汽入口管道上裝設左右各一的事故噴水減溫器，減溫器本體包括筒體，噴嘴裝置和直套筒等。 河南理工大學本科畢業(yè)設計說明書 23 鍋爐范圍內(nèi)主要系統(tǒng) [12] 制粉系統(tǒng) 采用雙進雙出鋼球磨冷一次風機正壓直吹式制粉系統(tǒng)。每臺爐配 6 臺雙進雙出 鋼球磨煤機，配12 臺耐壓計量式給煤機，設兩臺密封風機，其風源取自一次風機出口的冷風， 1 臺運行， 1 臺備用。每臺爐設 6 個鋼煤斗，每只煤斗的有效容積為 481m3， 6 只鋼煤斗的儲煤量可滿足 BMCR工況 小時（設計煤種）耗煤量的需要。 汽水系統(tǒng) [9] 1）省煤器和水冷壁系統(tǒng) 給水由鍋爐右側(cè)單路經(jīng)過止回閥和電動閘閥后進入省煤器進口集箱，流經(jīng)省煤器管組，中間集箱和懸吊管，然后匯合在省煤器的出口集箱，再由 2 根φ 179。 的連接管道匯合為 1根φ508179。 的連接管道，再 由 2 根φ 179。 ，水冷壁下集箱為四周相連通的環(huán)形集箱，外徑為φ ，水經(jīng)由前后墻下集箱螺旋進入爐膛四周水冷壁，螺旋段水冷壁由 330根φ 的管子組成，節(jié)距為 54mm。螺旋段水冷壁過渡連接管引至水冷壁中間集箱，經(jīng)中間集箱混合后再由連接管引出，經(jīng)過渡段形成垂直段水冷壁，垂直段水冷壁由 1320 根φ 的管子組成，節(jié)距為 56mm。在鍋爐啟動階段和低于最低直流運行工況（ 30%BMCR）時，水在水冷壁內(nèi)吸熱形成汽水混合物，匯集至水冷壁上 集箱，通過水冷壁引出管進入汽水分離器，在汽水分離器內(nèi)進行汽水分離，分離后的蒸汽引至過熱器，水則通過調(diào)節(jié)進入大氣式擴容器至冷凝器等地方，進行工質(zhì)的回收。在高于最低直流運行工況（ 30%BMCR）時，水在水冷壁內(nèi)吸熱形成過熱蒸汽汽水混合物，匯集至水冷壁上集箱，通過水冷壁引出管進入汽水分離器后，直接由連接管道引至過熱器，此時的汽水分離器僅作水冷壁和過熱器之間的汽水通道。 2） 過熱蒸汽系統(tǒng) 從汽水分離器引出的微過熱蒸汽進入爐頂進口集箱，經(jīng)前爐頂管至爐頂出口集箱，為減少蒸汽阻力損失，在 BMCR工況下約 %BMCR 的蒸汽經(jīng)旁路管直接進入爐頂出口集箱。從爐頂出口集箱引出的蒸汽經(jīng)過后爐頂管、后煙井包復、后煙井延伸側(cè)墻，再匯總至后煙井側(cè)墻上的集箱，分四路引入分隔屏進口集箱，流經(jīng)分隔屏后進入分隔屏出口集箱，從后屏過熱器出口集箱分二路進入后屏過熱器進口集箱，通過末級過熱器到末過出口集箱，再由兩根末過出口集箱引出至兩根主蒸汽管道并送完汽輪機高壓缸。其流程見下圖。 各級過熱器之間均采用大直徑管道及三通連接，這使介質(zhì)能充分混合，并可簡化布置蒸汽冷卻定位管（共 6 根）由分隔屏過熱器進口集箱引出，通過分隔屏過熱器、后屏過熱器，再 引入分隔屏過熱器出口集箱，將分隔屏過熱器和后屏過熱器定位夾持，防止屏傾斜。流體冷卻定位管（共 4 根）由后煙井延伸側(cè)墻下集箱引出經(jīng)末級再熱器和末級過熱器再引入后煙井側(cè)墻上集箱。 再熱蒸汽系統(tǒng) 河南理工大學本科畢業(yè)設計說明書 24 自汽機高壓缸排出的蒸汽分成二路經(jīng)事故噴水減溫器后引入低溫再熱器進口集箱，經(jīng)過定位再熱器后進入定位再熱器出口集箱，再通過兩根連接管道引至末級再熱器進口集箱，經(jīng)過末級再熱器出口集箱上引出至再熱器兩根蒸汽管道，送往汽機中壓缸。二級再熱器間采用大直徑管道端部連接。低溫再熱器和末級再熱器質(zhì)檢通過連接管道進行左右交叉，以減少因 爐膛左右側(cè)煙溫偏差而引起的再熱蒸汽溫度偏差。 風煙系統(tǒng) 按平衡通風設計。空氣預熱器采用容克式三分倉，分成一次風、二次風和煙氣系統(tǒng)三個部分。每臺鍋爐配兩臺 50%容量的一次風機，一次風機選用動葉可調(diào)軸流風機，風機入口設有消音器；配兩臺 50%容量的送風機，送風機選用動葉可調(diào)的軸流風機，風機入口設有消音器。配兩臺 50%容量的吸風機，吸風機選用靜葉可調(diào)軸流式風機；配置 2 臺雙室四電場靜電除塵器，除塵效率≥ %；二爐合用一座出口內(nèi)徑 ，高度 240m 的套筒煙囪。 燃油及點火 系統(tǒng) 本工程點火及助燃油采用 0 號輕柴油。鍋爐共設 24 支簡單機械霧化點火油槍和 8 支蒸汽霧化啟動油槍，每只 HTNR3燃燒器裝設一支點火油槍，位于外二次風通道中，其出力為 250kg/h，啟動油槍裝在前、后墻中層，位于燃燒器中心，其出力為 4700kg/h。 HTNR3 燃燒器結(jié)構如圖 35 所示。 圖 35 HTNR3 燃燒器 除渣系統(tǒng) 采用機械除渣系統(tǒng)。鍋爐排出的渣落入撈渣機水槽中，撈渣機將渣連續(xù)撈出，排入具有一定脫水能力的渣倉貯存，再由汽車轉(zhuǎn)運直至綜合用戶或灰場。每臺爐設 1 臺 刮板撈渣機，撈渣機正常出力 ，最大出力 30 t/h，撈渣機驅(qū)動采用液壓馬達驅(qū)動，撈渣機張緊裝置采用液壓自動張緊裝置。 河南理工大學本科畢業(yè)設計說明書 25 除灰系統(tǒng) 采用正壓氣力輸送系統(tǒng)。在電除塵和省煤器每個灰斗下各安裝一臺倉泵，省煤器和電除塵一電場的粗灰通過粗灰管道送至粗灰?guī)欤姵龎m二、三、四電場的細灰通過細灰管道送至細灰?guī)?，每臺爐共設 4 根輸灰管道。每臺爐設一座粗灰?guī)?，兩座粗灰?guī)扉g可互相切換，兩爐公用一座細灰?guī)?，每座灰?guī)煊行莘e 2021m3。 減溫器 過熱器統(tǒng)布置兩級噴水減溫器，一級 噴水減溫器共 2 只，布置在分隔屏過熱器出口與后屏進口之間左、右兩側(cè)連接管道上，噴嘴采用多孔笛形管結(jié)構 笛形管φ 179。 5，開有 53 只φ 的小孔，減溫器集箱規(guī)格φ 179。 ，材料 SA335 P12。二級噴水減溫器布置在末級過熱器進口左、右兩側(cè)連接管道上，共 2 只，多孔笛形管噴嘴，笛形管φ 179。 5，開有 30 只φ 小孔，減溫器集箱規(guī)格φ 508179。 材料 SA335P91。 減溫器噴水方向與蒸汽流動方向一致，噴水經(jīng)經(jīng)笛形管上小孔噴出后與蒸汽一同沿減溫器筒體流動并霧化混合，使蒸 汽減溫，在不同工況下，噴水量不同， 其大小可通過減溫水系統(tǒng)中的調(diào)節(jié)閥進行調(diào)節(jié)。 再熱器減溫器布置在冷段再熱器進口管道上，左右各一，采用莫諾克噴嘴，在正常運行工況下無噴水要求，僅作為事故狀態(tài)下緊急使用。減溫器集箱規(guī)格為φ 508179。 ，材料為 SA106C。 河南理工大學本科畢業(yè)設計說明書 26 4 熱力計算及校核 爐膛熱力計算及校核 [3] 爐膛出口煙氣溫度，中小型鍋爐指凝渣管前的煙溫，大容量鍋爐通常指屏式過熱器前煙溫。 爐膛出口煙溫的高低，決定了鍋爐機組輻射換熱量和對流換熱量的比例 份額。爐膛出口煙溫偏低，降低對流過熱器的平均傳熱溫差，又勢必要增大昂貴的對流過熱器受熱面。此外，膛出口煙溫還首先應保證鍋爐出口不結(jié)焦。為此，爐膛出口煙溫應低于燃料灰分的軟化溫度（一般較 ST 低 100℃）。 表 41 提供了燃煤爐爐膛出口煙溫的推薦值。 表 41 煙溫推薦值 [3] 燃料 爐膛出口煙溫（℃） 燃料 爐膛出口煙溫（℃） 無煙煤 1100～ 1150 煙煤 1100～ 1150 貧煤 1050～ 1100 洗中煤 1050～ 1100 本次設計所選煤種為淮南煙煤，爐膛出口煙溫估計值為 1150℃ ，最終計算值為 ℃。在177。100℃的允許誤差之內(nèi)。， 符合計算要求。 熱空氣溫度 熱風溫度主要依據(jù)燃燒方式的要求確定，首先應保證燃料的迅速點燃和穩(wěn)定燃燒。但熱風溫度過高，將使空氣預熱器的結(jié)構過于龐大，尾部煙道布置困難，設備初投資及運行費用增高。查《鍋爐課程設計說明書》表 33，固態(tài)排渣煤粉爐使用煙煤時推薦熱風溫度范圍為 250℃～ 300℃。本次設計選熱風溫度為 273℃ . [2] 護膛設計內(nèi)容主要包括燃燒器型式的選擇及布置，爐膛尺寸的確定和爐膛 水冷壁布置等。 1) 燃燒器型式的選擇及布置 固態(tài)排渣煤粉爐目前從燃燒器的布置及火焰形狀可以分為以下幾種類型 (見圖 41)。 一種是燃燒器前墻布置， L 形火焰爐膛；一種是燃燒器四角布置的爐膛；一種是燃燒器兩側(cè)堵布置，火焰對撞的爐膛；還有一種是 U 形火焰爐膛。目前以前兩種爐膛使用最廣。 在設計爐膛時，首先應當使燃料能燃燒得比較完全，同時又必須保證燃燒室能長期可靠地運行，不會因為嚴重結(jié)渣等事故而被迫停爐。因此，必須深入地調(diào)查研究。然后根據(jù)實踐的經(jīng)驗決定爐膛的形狀和容積才能達到燃燒效率高運行又安全可靠的效果河南理工大學本科畢業(yè)設計說明書 27 （ a）前墻布置（ b）四角布置（ c）火焰對沖（ d） U 型火焰 圖 41 爐膛的類型 鍋爐燃燒過程要組織得好，除從燃燒機理和熱力條件加以保證，使煤粉氣流能迅速著火和穩(wěn)定氣流外，還要使煤粉與空氣均勻的混合，基燃料與氧化劑要及時接觸，而且接觸的好，才能使燃燒猛烈，燃燒強度大，并能以最小的過量空氣系數(shù)達到完全燃燒，提高燃燒效率，保證鍋爐的安全、經(jīng)濟運行。在煤粉爐中，這一切都與燃燒器的結(jié)構、布置及其流動特性有關，即要有良好并能合理組織爐內(nèi)氣流的燃燒器。因此，燃燒器是煤粉爐的主要燃燒設備，其作 用是保證燃料和燃燒用空氣在進入爐膛時能充分混合、及時著火和穩(wěn)定燃燒。為達到上述目的送入煤粉爐燃燒器的空氣，并不是一次集中送進的，而是按對著火，燃燒有利而合理組織、分批送入的，按送入空氣的作用不同，可將燃燒器的空氣分為三種，即一次風、二次風、三次風。 一次風即攜帶煤粉送入燃燒器的空氣，主要作用是輸送煤粉和滿足燃燒初期對氧氣的需要，一次風數(shù)量一般較少。待煤粉氣流著火后再送入的空氣稱為二次風。二次風補充煤粉繼續(xù)燃燒所需要的空氣，并著重起擾動、混合作用。當煤粉制備系統(tǒng)采用中間儲艙式熱風送粉時，在磨煤機內(nèi)干燥原煤后排 出的乏汽，因其中含有 10%15%的細小煤粉需要充分利用，故將這股乏汽由單獨的噴口送入爐膛燃燒，這股乏汽稱為三次風。 對煤粉爐燃燒器的基本要求是： ① 能使煤粉氣流穩(wěn)定的著火； ② 著火以后，一二次風能及時的混合，確保較高的燃燒效率； ③ 火焰在爐內(nèi)的充滿程度好，且不會沖墻貼壁； ④ 有較好的燃料適應性和負荷調(diào)節(jié)范圍； 河南理工大學本科畢業(yè)設計說明書 28 ⑤ 阻力較?。? ⑥ 能減少二氧化氮的生成，減少對環(huán)境的污染。 煤粉燃燒器按其出口氣流特性可分為兩大類：直流燃燒器和旋流燃燒器。本次設計選取的為直流燃燒器。切圓燃燒方式的直流燃燒器的一二次風率主要根 據(jù)燃煤的 dafV 值和著火條件而決定的，同時也考慮制粉系統(tǒng)的采用情況，下表列出直流燃燒器的一次風率的推薦值： 表 42 直流燃燒器的一次風率取值 煤種 貧煤 煙煤 劣質(zhì)煙煤 褐煤 — 20%dafV ?30% dafV 30% dafV ?30% dafV 30% 乏氣送粉 — 熱風送分 — — 本次設計選的是煙煤，由上表，干燥 無灰基揮發(fā)物含量為 38%，因此一次風率選取 一次風率 Rf1，我們要求二次風率 Rf2，按公式： Rf2=100Rf1Rfl （ 41） 式中： Rfl—— 漏風率，按 Rfl=dal/a*100 選取。 求得結(jié)果為 Rf2=%。 一次風速主要取決于煤粉的著火性能，對直吹式制粉系統(tǒng)或乏氣送粉的中間儲倉式制粉系統(tǒng)取下限，熱風送分可取上限。二次風速主要考慮氣流的射程，以保證煤粉空氣在燃燒后期混合良 好并使之完全燃燒。一二次風速比一般是 ～ 。三次風的風速一般用的較高，主要使三次風有較大的穿透深度，能較好的和火焰混合，以利其中含有的少量煤粉燃盡。三次風噴口一般放在燃燒器的最上層，常向下傾斜 5176?！?15176。，對難著火的低揮發(fā)分煤，其傾角較小，甚至不向下傾斜，三