朝阳电厂锅炉培训资料
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- 朝阳电厂锅炉培训资料朝阳燕山湖发电有限公司
前 言
朝阳燕山湖发电有限公司一期工程建设2×600 MW超临界空冷燃煤发电机组，该机组的锅炉、汽轮机、发电机均由哈尔滨三大动力厂生产制造，计划于2011年8月和11月投产发电。
本教材依据电力设计院资料、各设备厂家技术协议书及部颁规程和标准，结合二十五项反措并参考相关电厂同类型机组的培训资料和我公司的工程初步设计资料编写而成。本书阐述了超临界锅炉的工作原理和工作特点，针对燕山湖发电有限公司所选锅炉系统和设备的工作原理、技术规范、结构特点、运行特性等做了具体介绍，以及关于锅炉启动、停止、正常调整、事故处理等运行方面的知识，为我们从事褐煤超临界空冷机组生产提供一些借鉴。
本教材在编写过程中得到公司各级领导的大力支持和指导。由于编者水平有限，加之设备资料缺乏，有些数据仅是从技术协议中摘得，故书中错误和不足之处在所难免，请各位读者批评指正，以便我们下一步进行完善。
编者：刘振喜 常金刚
2010年6月
目 录
第一章 超临界锅炉概述 5
第一节 超临界的概念和特点 5
第二节 超临界锅炉的启动 7
第三节 超临界锅炉工作原理 9
第四节 燕山湖电厂锅炉特点 10
第二章 锅炉本体部分 12
第一节 锅炉技术规范及汽水流程简介 12
第二节 锅炉启动系统 24
第三节 炉膛和水冷壁 37
第四节 过热器 41
第五节 再热器 44
第六节 省煤器 46
第三章 风烟系统 49
第一节 空预器 49
第二节 引风机 65
第三节 送风机 77
第四节 一次风机 94
第五节 暖风器 106
第四章 制粉系统 112
第一节 煤质资料 112
第二节 磨煤机 113
第三节 给煤机 127
第四节 燃烧器 134
第五节 微油点火 156
第六节 制粉系统运行 157
第七节 点火及助燃用油 157
第五章 除渣除灰系统 157
第一节 干排渣系统 157
第二节 电除尘器系统 157
第六章 压缩空气系统 157
第一节 空压机 157
第二节 空气干燥净化装置 157
第七章 锅炉阀门 157
第一节 阀门一般常识 157
第二节 阀门结构介绍 157
第八章 锅炉启停与保养 157
第一节 锅炉启动的准备工作 157
第二节 锅炉启动 157
第三节 锅炉停止 157
第四节 锅炉保养 157
第九章 锅炉的正常运行及调整 157
第一节 锅炉运行调整的任务 157
第二节 直流锅炉蒸汽参数调节的原理 157
第三节 蒸汽温度的调节 157
第四节 燃烧调节 157
第十章 热工控制系统控制及保护 157
第一节 热工自动化概述 157
第二节 FSSS系统 157
第三节 模拟量系统（MCS）控制 157
第四节 机组协调方式说明 157
第十一章 事故处理 157
第一节 单元机组事故的特点和处理原则 157
第二节 锅炉事故处理 157
第一章 超临界锅炉概述
第一节 超临界的概念和特点
一、超临界机组的概念
超临界是一个热力学概念。水的临界状态参数为22.115MPa，374.15℃，在水的参数达到该临界点时，水会在一瞬间完成全部汽化，即在临界点时，在饱和水和饱和蒸汽之间不再有汽、水共存的二相区存在，二者参数不再有分别。当机组参数高于这一临界状态参数时，通常称其为超临界参数机组。对蒸汽动力装置循环的理论分析结果表明，提高初参数和降低循环的终参数都可以提高循环的热效率。实际上，蒸汽动力装置的发展和进步就是一直沿着提高参数的方向前进的。
二、超临界锅炉的主要特点
1. 取消汽包，能快速启停。与自然循环锅炉相比，直流锅炉从冷态启动到满负荷运行，变负荷速度可提高一倍左右。
2. 在超临界压力范围内运行的直流锅炉水冷壁管内工质温度随吸热量而变，即管壁温度随吸热量而变。因此，热偏差对水冷壁管壁温度的影响作用增大。
3. 锅炉本体金属消耗量小，锅炉质量小，降低锅炉制造成本。
4. 水冷壁流动阻力全部依靠给水泵来克服，这部分阻力约占汽水流程全部阻力的35%左右。所需的给水泵压头高，既提高了制造成本，又增加了运行耗电量。
5. 启停速度和变负荷速率受到过热器出口联箱的应力限制，但主要限制因素是汽轮机的热应力和胀差。
6. 变压运行的超临界参数直流锅炉，在亚临界压力范围和超临界压力范围内工作时，都存在工质的热膨胀现象，但在温态、热态、极热态启动阶段汽水膨胀量最大。同时，在亚临界压力低干度区可能出现膜态沸腾。因此，任何阶段都必须限制水冷壁壁温飞升。
7. 为了达到较高的质量流速，必须采用小管径水冷壁。这样不但提高了传热能力，而且节省金属，减小了炉墙质量，同时减小了锅炉热惯性，锅炉蓄热量变小，加快启动速度。
8. 采用复合变压运行的超临界本生直流锅炉，随着负荷的降低，过热器出口汽压将逐步降低，在更低的负荷时，将在亚临界参数下运行，锅炉各部份（省煤段、蒸发段、过热和再热段）的吸热量和比率都发生着动态变化，特别是蒸发段，每公斤的工质要吸收更多的热量，须注意升降负荷时，出现的过烧（over firing）和欠烧（under firing）现象的影响。
9. 随着负荷降低，工作条件极为恶劣的水冷壁中，质量流速也按比例下降。在直流方式下，工质流动的稳定性受到影响，为了防止出现流动多值性、脉动等不稳定现象，须限定最低直流运行负荷时的质量流速。
10. 在进入临界压力点以下低负荷运行时，与亚临界机组一样，必须重视水冷壁管内两相流的传热和流动，要防止发生膜态沸腾导致水冷壁管金属超温爆管。
11. 由于降低负荷后，省煤器段的吸热量减少，按MCR工况设计布置的省煤器在低负荷时有可能出现出口处汽化，它将影响水冷壁流量分配，导致流动工况恶化，故须限制省煤器的吸热量。
12. 负荷降低后，炉膛水冷壁的吸热不均将加大，须注意防止因水冷壁管圈吸热不均导致温度偏差增大。
13. 在整个变压运行中，蒸发点的变化，使单相和两相区水冷壁金属温度将变化，须注意水冷壁及其刚性梁体系的热膨胀设计，并防止频繁变化引起承压件上出现疲劳破坏。
14. 由于压力降低，饱和汽温下降，烟气和蒸汽之间的温差增加，过热器的焓增比定压运行机组要大，又促使汽温进一步升高，故须考虑较大的减温器容量，同时还要保证各种负荷下的喷水量。
15. 直流锅炉要求的给水品质高，要求凝结水进行100%的除盐处理。在启动阶段，对于锅炉的受热面及给水系统管道应进行化学清洗，将含铁量不符合要求的工质通过旁路系统直接排往凝汽器，避免三氧化二铁等固体颗粒对汽轮机动叶片和静叶片造成侵蚀。控制系统复杂，调节装置费用较高。
第二节 超临界锅炉的启动
一、超临界锅炉的启动特点
超临界锅炉的启动与汽包锅炉的比较，具有以下特点：
1. 启动阶段应进行循环清洗
对于运行中的锅炉，给水中的的杂质除了一部分溶于过热蒸汽被带出之外，其余部分都沉积在受热面上，尤其是在蒸干点附近。因此，超临界锅炉除了对给水品质要求严格外，还应在启动阶段进行冷水和热水的清洗。清洗的污垢主要有两部分，一部分是锅炉本身和循环系统在停运期间生成的腐蚀产物；另一部分是运行中受热面上的盐垢。
2. 启动期间需维持足够的启动流量
超临界锅炉启动时，由于没有自然循环回路，所以超临界锅炉受热面唯一的冷却方式是，从锅炉开始点火就必须不间断地向锅炉进水，并保持一定的流量，以保证受热面得到足够的冷却。启动流量的选择，一般在保证受热面可靠冷却和工质流动稳定的前提下，应尽可能选得小一些，以免启动时间过长，减少启动中工质和热量的损失。通常超临界锅炉的启动流量为25～30%的额定蒸发量。
3. 启动过程中会发生短暂的膨胀现象
超临界锅炉启动点火后，水冷壁内工质温度逐渐升高，到饱和温度并开始汽化，这时比容突然增大很多。汽化点以后的水将从锅炉内被排挤出去。这时进入启动分离器的工质流量要比给水量大得多，这种现象称为启动中的膨胀现象。启动中主要通过控制燃料投入速度和避免给水温度突然升高，控制工质的膨胀，从而保持锅炉启动分离器水位的基本稳定。实践证明，在膨胀开始前，适当减少燃料量，可以减小膨胀高峰的膨胀量。
4. 启动时间短、速度快
超临界锅炉由于是由许多小管径而管壁较薄的管子组成，无厚壁汽包限制升温速度，因而升温可快速进行，即允许快速启动。从冷炉点火至锅炉达到额定参数，锅炉本身的启动时间一般仅需40～45min。
二、超临界锅炉的启动过程
1. 冷态清洗
在锅炉点火之前，用一定温度的除氧水进行循环清洗。为防止其他设备和管道中污垢进入锅炉，清洗可分两步进行，首先进行给水泵前低压系统清洗，水质合格后再进行高压系统清洗。循环清洗的目的是洗去管内的污物，提高给水品质。
2. 建立启动流量
启动锅炉再循环泵，建立启动流量，保证锅炉点火初期水冷壁足够的冷却。
3. 锅炉点火及工质加热
锅炉点火初期，需严格控制炉膛出口烟温和燃料投入速度，以保证过热器、再热器的保护和工质膨胀时启动分离器水位的稳定。
4. 热态清洗
当水中的含铁量超过规定值时，应进行热态清洗。热态清洗时，水温较高，冲洗效果较好。但水温也不能过高，通常锅炉本体汽水系统出口水温不超过200℃。因为铁的氧化物在高温水中的溶解度很小，水温太高时，热负荷较大的水冷壁或顶棚过热器管中，容易发生水中氧化铁重新沉积的现象。因此，通常要求热态清洗水温为200℃附近。
5. 汽轮机冲转、升速和并网
锅炉热态清洗结束后，提高锅炉压力和蒸汽温度，当参数达到冲转要求时，即可进行汽轮机复归和冲转、并网带负荷等操作。
6. 停运锅炉再循环泵
当锅炉过到30%左右的负荷时，启动分离器进入干态运行，停运锅炉再循环泵，投入锅炉启动系统的暖管系统。
7. 锅炉本体的升压和升温
根据汽轮机升负荷曲线要求，投入锅炉制粉系统，按比例地增加燃料量和给水量，进一步提高蒸汽参数，最后达到满负荷运行工况。
第三节 超临界锅炉工作原理
一、锅炉分类
根据锅炉蒸发系统中汽水混合物流动工作原理进行分类，锅炉可分为自然循环锅炉、强制循环锅炉和直流锅炉三种。
若蒸发受热面内工质的流动是依靠下降管中水与上升管中汽水混合物之间的密度差所形成的压力差来推动，此种锅炉为自然循环锅炉：若蒸发受热面内工质的流动是依靠锅水循环泵压头和汽水密度差来推动，此种锅炉为强制循环锅炉；若工质一次性通过各受热面，此种锅炉为直流锅炉。
直流锅炉是由许多管子并联，然后再用联箱连接串联而成。它可以适用于任何压力，通常用在工质压力≥16Mpa的情况，且是超临界参数锅炉唯一可采用的炉型。
二、直流锅炉的工作原理
直流锅炉依靠给水泵的压头将锅炉给水一次通过预热、蒸发、过热各受热面而变成过热蒸汽。直流锅炉的工作原理如下图所示。
给水泵 省煤器 水冷壁 过热器
直流锅炉的工作原理示意图
在直流锅炉蒸发受热面中，由于工质的流动不是依靠汽水密度差来推动，而是通过给水泵压头来实现，工质一次通过各受热面，蒸发量D等于给水量G，故可认为直流锅炉的循环倍率K=G/D=l。
直流锅炉没有汽包，在水的加热受热面和蒸发受热面间，及蒸发受热面和过热受热面间无固定的分界点，在工况变化时，各受热面长度会发生变化。
第四节 燕山湖电厂锅炉特点
一、技术特点
本锅炉是超临界燃煤直流锅炉,可适用于各种变压工况运行，具有较高的锅炉效率和可靠性。其技术特点如下：
1. 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，壁厚较薄，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。
2. 燃烧稳定、温度场均匀的墙式燃烧系统
墙式燃烧系统的旋流燃烧器具有自稳燃能力和较大的调节比，在炉膛中布置的节距较大，相邻的燃烧器之间不需要相互支持；墙式燃烧系统的燃烧器布置为对称方式，沿炉膛宽度方向的热量输入均匀分布，因而在上炉膛及水平烟道的过热器、再热器区域的烟气温度也更加均匀，避免高温区受压元件的蠕变和腐蚀，有效抑制结渣。
3. 经济、高效的低NOX轴向旋流燃烧器
该型燃烧器不仅能够高效、稳定地燃烧世界各地的多种燃煤，而且已经作为一种经济实用的手段来满足日益严格的降低NOX排放的需要。
二、结构特点
1. 本锅炉中、下部水冷壁采用螺旋管圈，上部水冷壁采用一次上升垂直管屏，二者之间用过渡集箱连接。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炉膛的角隅部分和中间部分，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，螺旋管圈水冷壁更能适应炉内燃烧工况的变化。
2. 在螺旋管圈水冷壁部分采用可膨胀的带焊接式张力板垂直刚性梁系统，下部炉膛和冷灰斗的荷载传递给上部垂直水冷壁，保证锅炉炉膛自由向下膨胀。
3. 布置于上炉膛的屏式过热器采用膜式管屏末端技术，使管屏平整防止结焦、挂渣。
4. 省煤器为H型鳍片管省煤器，传热效率高，受热面管组布置紧凑，烟气侧和工质侧流动阻力小，耐磨损，防堵灰，部件的使用寿命长。
5. 燃烧器喉口设计采用水冷壁让管加强喉口冷却，并采用高导热性的、光滑的碳化硅砖敷设喉口表面，以降低燃烧器喉部耐火层表面温度，抑制燃烧器区域的结焦。
6. 高温受热面采用小集箱和短管接头的结构型式，集箱口径小，壁厚薄，降低了...
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