UG24012M-锅炉设计说明书.doc
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1、92J-SM1 锅炉说明书 第 17 页 共26 页UG240/12M锅炉设计说明书 编 制 校 对 审 核 审 定 标 准中 华 人 民 共 和 国 (无锡锅炉厂)2020年 9 月37 锅炉说明书 第 37 页 共37页目 录一、前言 2二、锅炉基本特性 21.主要工作参数 22.设计燃料 33.安装和运行条件 44.锅炉基本尺寸 4三、锅炉结构简述 41.炉膛水冷壁 52.高效蜗壳式汽冷旋风分离器 63.锅筒及锅筒内部设备 74.燃烧设备 85.过热器系统及其调温装置 106. 省煤器117. 空气预热器118. 锅炉范围内管道129. 吹灰装置1210. 密封装置 1211. 炉墙12
2、12. 构架1313膨胀系统 1414锅炉水压试验1415. 锅炉过程监控 14四、 性能说明 16一、 前言我国电站锅炉的燃料主要以化石燃料为主;锅炉燃烧化石燃料所产生的烟气,携带有SO2、NOx、粉尘等有害物质,是我国许多城市雾霾产生的因素之一,为此2012年国家颁布了火电厂大气污染物排放标准GB13223-2011,要求新建锅炉烟气有害气体排放中SO2100 mg/Nm3、NOx100mg/Nm3;2014年已在全国主要省区逐步推广,并推广到全国。2015年国家又颁布了环保法,以法律的形式,要求产生污染源的企业,污染排放必须符合国家有关排放规定,为此我们,紧跟市场的需求,按照全新的低氮燃
3、烧、低能耗设计理念,设计制造出低排放、低能耗、高可靠性的新型环保循环流化床锅炉,来满足用户最新的要求。二、锅炉基本特性1、主要工作参数铭牌蒸发量 240t/h额定蒸汽温度 540 额定蒸汽压力(表压) 12 MPa给水温度 158 锅炉排烟温度 135 排污率 1 %空预器进风温度 25 锅炉计算热效率 91.25 %锅炉保证热效率 90.75 %一次热风温度 171 二次热风温度179 一、二次风量比 50 :50循环倍率 20 25灰渣比 60 : 402、设计燃料(1)煤质分析资料:煤质元素分析表 (收到基,重量%)序号元素分析设计煤种校核煤种(1)校核煤种(2)备注1碳Car49.93
4、41.2753.142氢Har3.612.573.403硫Sar0.130.230.254氮Nar0.470.540.605氧Oar7.984.995.946水分Mt6.44.86.47灰Aar31.4845.6030.278干燥无灰基挥发份Vdaf45.9736.5038.179低位发热量Q19584kJ/kg15880 kJ/kg20470 kJ/kg研究证明,循环流化床锅炉的流化风量的大小是影响NOx原始排放的因素之一。流化风量越大,NOx原始排放量就越高;反之亦然。而入炉煤的颗粒度的大小又影响流化风量的大小;入炉煤颗粒度d50越大,所需流化风量就越大,反之亦然。因此要求:粒度范围010
5、mm,50%切割粒径d50=2mm,大于10mm颗料度所占的比例要5%。,详见附图。(2)点火及助燃用油高压瓦斯气组分及份额(%体积分数)组分H2O2N2C 10C 20C 2二C 2三C 30C 3二份额0.720.010.0197.550.021.620.090.010.01高压瓦斯气低位发热值:(8600Kcal/kg)26MJ/kg(3)锅炉给水质量标准 项 目单 位数 值PH值(25)8.89.3硬度mol/L2.0溶氧(O2)g/L7铁(Fe)g/L30铜(Cu)g/L5油mg/L0.3锅炉给水质量标准符合GB12145火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量3、安装和运行条件3.1 气
6、象条件3.2 工程地质本工程按6度地震,紧身封闭布置统计,基本风压0.55kN/m3 。4、锅炉基本尺寸炉膛宽度(两侧水冷壁中心线间距离) 11330mm炉膛深度(前后水冷壁中心线间距离) 5250mm锅筒中心线标高 41000mm锅炉顶板标高 45000mm运转层标高 8000mm操作层标高 5200mm锅炉宽度(两侧柱间中心距离) 23000mm 锅炉深度(柱Z1与柱Z4之间距离) 26740mm三、锅炉结构简述锅炉为高温高压,单锅筒横置式,单炉膛,自然循环,全悬吊结构,全钢架型布置。锅炉紧身封闭布置,在运转层8m标高设置运转层平台。炉膛采用膜式水冷壁,锅炉中部是蜗壳式汽冷旋风分离器,尾部
7、竖井烟道布置两级三组对流过热器,过热器下方布置二组省煤器及一、二次风各三组空气预热器。本锅炉采用最新型的低氮燃烧、低能耗循环流化床锅炉技术,是结合公司多年来设计制造循环流化床锅炉的经验,开发的第三代循环流化床锅炉产品。在燃烧系统中,给煤机将煤送入落煤管进入炉膛,锅炉燃烧所需空气分别由一、二次风机提供。一次风机送出的空气经一次风空气预热器预热后由左右两侧风道引入点火燃烧器后进入水冷风室,通过水冷布风板上的风帽进入燃烧室;二次风机送出的风经二次风空气预热器预热后,通过分布在炉膛前后墙上的喷口喷入炉膛,补充空气,加强扰动与混合。燃料和空气在炉膛内流化状态下掺混燃烧,并与受热面进行热交换。炉膛内的烟气
8、(携带大量未燃尽碳粒子)在炉膛上部进一步燃烧放热。离开炉膛并夹带大量物料的烟气经蜗壳式汽冷旋风分离器之后,绝大部分物料被分离出来,经返料器返回炉膛,实现循环燃烧。分离后的烟气经转向室、高温过热器、低温过热器、省煤器、一、二次风空气预热器由尾部烟道排出。由于采用了新型低氮燃烧循环流化床技术,通过低床温、低氧量、薄料层、分级送风等运行手段,能显著抑制低烟气中N0x的生成,显著降低鼓风机的厂用电率,因而它更能适合日益严格的国家环保和节能减排的要求。锅炉的水、汽侧流程如下:给水经过水平布置的二组省煤器加热后进入锅筒。锅筒内的锅水由集中下降管、分配管进入水冷壁下集箱、上升管、上集箱,然后从引出管进入锅筒
9、。锅筒内设有汽水分离装置。饱和蒸汽从锅筒顶部的蒸汽连接管引至汽冷旋风分离器,然后依次经过尾部汽冷包墙管、低温过热器、一级喷水减温器、炉内屏式过热器、二级喷水减温器、高温过热器,最后将合格的过热蒸汽引向汽轮机。1. 炉膛水冷壁考虑到合理的炉膛流化速度,炉膛断面尺寸设计成11330 mm5250mm,炉膛四周由管子和扁钢焊成全密封膜式水冷壁。前后及两侧水冷壁分别各有141-515.5与 65-516根管子。前后水冷壁下部密相区处的管子与垂直线成一夹角,构成上大下小的锥体。锥体底部是水冷布风板,布风板下面由后水冷壁管片向前弯与二侧墙组成水冷风室。布风板至炉膛顶部高度为32 m,炉膛烟气截面流速4.6
10、3m/s。后墙水冷壁上部管子在炉膛出口处向分离器侧外突出形成导流加速段,下部锥体处部分管子让出二只返料口。前墙水冷壁下方有4只给煤口,侧水冷壁下部设置供检修用的专用人孔,炉膛密相区前后墙水冷壁还布置有两排二次风喷口。前、后、侧墙水冷壁分成四个循环回路,由锅筒底部水空间引出2根42630集中下降管,通过20根15912的分散下降管向炉膛水冷壁供水。其中两侧水冷壁下集箱分别由3根分散下降管引入,前后墙水冷壁下集箱分别由7根分散下降管引入。两侧水冷壁上集箱相应各有4根15912连接管引至锅筒,前后墙水冷壁上集箱有14根15912引出。水冷壁系统的集箱除前后上集箱合并成32542的集箱外,其余均为21
11、928。 炉膛水冷壁回路特性表:回 路前、后水冷壁侧水冷壁水冷屏上升管根数与规格n-s2141-515.5265-515.5529-606水连接管根数与规格n-s27-1591223-1591251-21916汽水引出管根数与规格n-s14-1591224-1591252-15912集中下降管根数与规格n-s2-42630水连接管与上升管截面之比0.560.520.52引出管与上升管截面之比0.560.710.54水冷壁、集箱、连接管的材料均为20G/GB5310。为了运行、检修需要,水冷壁上设置了人孔、看火孔、温度测点、炉膛压力测量孔。水冷壁顶部设置了6只检修绳孔。整个水冷壁重量由水冷壁上集
12、箱的吊杆装置悬吊在顶板上,锅炉运行时水冷壁向下热膨胀,最大膨胀量155mm。2. 高效蜗壳式汽冷旋风分离器(1) 分离器是循环流化床锅炉的重要组成部件,本锅炉采用的是中科院工程热物理研究所的高效蜗壳式汽冷旋风分离器专利技术,在炉膛出口布置两只汽冷旋风分离器,分离器直径5000mm,用386的管子和鳍片组成膜式壁作为旋风分离器的外壳,并采用蜗壳进口的方式形成结构独特的旋风分离器。具有分离效率高和强化燃烧的优点。旋风分离器将被烟气夹带离开炉膛的物料分离下来。通过返料口返回炉膛,烟气则流向尾部对流受热面。整个物料分离和返料回路的工作温度为880左右。(2) 包覆分离器的汽冷受热面能够有效吸收物料后燃
13、所产生的热量,防止返料器内高温结焦,扩大煤种的适应性,同时由于耐火层薄还可以缩短锅炉的启动时间。 (3) 分离器内表面焊有密排抓钉,并浇注一层50mm厚的特种耐磨可塑料,使整个分离器的内表面得到保护,从而使分离器具有较长的使用寿命。(4) 分离器出口管采用高温耐热合金制造,材质为16Cr25Ni20Si2。 (5) 分离器入口开设检修门,并保证其密封性。(6) 返料器内设有热电偶,以监视物料流动情况。(7) 汽冷旋风分离器做为过热器受热面的一部分。3. 锅筒及锅筒内部设备锅筒内径1600mm,厚度为75mm,封头厚度为75mm,筒身长约11600mm,全长约 13450 mm,材料为13MnN
14、iMo54。锅筒正常水位在锅筒中心线以下150mm,最高水位和最低水位距离正常水位各50mm。锅筒内采用单段蒸发系统布置有旋风分离器、清洗孔板和顶部百叶窗等内部设备。锅筒给水管座采用套管结构,避免进入锅筒的给水与温度较高的锅筒壁直接接触,降低锅筒壁温温差与热应力。锅筒内装有40只直径为315mm的旋风分离器,分前后两排沿锅筒筒身全长布置,汽水混合物采用分集箱式系统引入旋风分离器。每只旋风分离器平均负荷为6吨/时。汽水混合物切向进入旋风分离器,进行一次分离,汽水分离后蒸汽向上流动经旋风分离器顶部的梯形波形板分离器,进入锅筒的汽空间进行重力分离,然后蒸汽通过清洗孔板以降低蒸汽中携带的盐份和硅酸根含
15、量,经过清洗后的蒸汽再经过顶部百叶窗和多孔板又进行二次汽水分离,最后通过锅筒顶部饱和蒸汽引出管进入过热器系统。清洗水量取百分之百的锅筒给水,清洗后的水进入锅筒的水空间。为防止大口径下降管入口产生旋涡和造成下降管带汽,在下降管入口处装有栅格及十字板。此外,为保证良好的蒸汽品质,在锅筒内装有加药管和连续排污管,为防止锅筒满水,还装有紧急放水管。锅筒上设有上下壁温的测量点,在锅炉启动点火升压过程中,锅筒上下壁温差允许最大不得超过50。同样,启动前锅炉上水时为避免锅筒产生较大的热应力,进水温度不得超过70,并且上水速度不能太快,尤其在进水初期更应缓慢。锅筒采用两个吊架,悬吊在顶板梁下,吊点对称布置在锅
16、筒两端。4. 燃烧设备燃烧设备主要有给煤装置、排渣装置、给石灰石装置、布风装置和点火系统及返料回灰系统。(1)给煤装置本锅炉给煤机由用户自理。给煤机与落煤管通过膨胀节相连,解决给煤机与炉膛水冷壁之间的膨胀差(膨胀值142mm)。给煤装置的给煤量应能够满足在两台给煤装置故障时,其余两台给煤装置仍能保证锅炉100%额定出力。一定粒度的燃煤经给煤机进入布置在前墙的四根450300,间距为2.8m的落煤管,落煤管上端有送煤风,下端靠近水冷壁处有播煤风,给煤借助自身重力和引入的送煤风沿着落煤管滑落到下端在距布风板1500mm处进入炉膛。给煤量通过改变给煤机的转速来调整,给煤机内通入一次风冷风作为密封风,
17、由于给煤管内为正压(约有5000Pa的正压),给煤机必须具有良好的密封,故应在给煤机上设置密封风。播煤风管连接在每个落煤管的端口,并应配备风门以控制入口风量。(2)布风装置风室由向前弯的后水冷壁及两侧水冷壁组成,风室内浇注100mm厚的中质保温混凝土。防止点火时鳍片超温,并降低风室内的水冷度。燃烧室一次风从左右两侧风道通过点火装置引入风室。风室与炉膛被布风板相隔,布风板系水冷壁与扁钢焊制而成,布风板的横断面为112102070,其上均匀布置风帽。一次风通过这些风帽均匀进入炉膛,流化床料。风帽采用耐磨耐高温铸钢,风帽横向节距为170 mm,纵向节距为160 mm。为了保护布风板,布风板上的耐火浇
18、注料厚度为150 mm。(3)排渣装置煤燃烧后的灰分别以底渣形式从炉膛底部排出和以飞灰形式从尾部排出。煤的种类、粒度和成灰特性等会影响底渣和飞灰所占份额。就本锅炉设计煤种和粒度要求而言,按底渣占总灰量的40%、飞灰占总灰量的60%。 底渣从水冷布风板上的3根219水冷放渣管排出炉膛,中间及两侧共计三台冷渣机,水冷放渣管中的水参与锅炉水循环,不需另接冷却水源。底渣通过冷却输送装置,可实现连续排渣。出渣量以维持合适的风室压力为准。通常运行时的风室压力为70008500Pa。一般来讲定期排渣的大渣含碳量较低,而连续排渣的大渣含碳量会有所升高。(4)给石灰石用户使用尾部脱硫,锅炉预留石灰石口。(5)二
19、次风装置二次风通过分布在炉膛前后墙上的二次风管喷嘴分别送入炉膛下部不同高度的空间。喷口风速 50m/s。运行时二次风压一般为50006500Pa为了精确控制风量组织燃烧,降低NOx原始排放量,一、二次风总管上均应由设计院设计电动风门及测量装置。(6)床下点火燃烧器两台床下点火燃烧器并列布置在炉膛水冷风室后侧。由点火天然气枪、高能电子点火器及火检装置组成。燃料为天然气。燃烧器为瓦斯气燃烧器,单台燃烧器燃料消耗量:1200Nm3/h,枪前压力2530KPa。空气和气燃烧后形成850左右的热烟气。从水冷风室上的布风板均匀送入炉膛。为了便于了解气枪点火情况,点火燃烧器设有观察孔。点火用气量及风量:点火
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