锅炉课程设计

电厂锅炉课程设计

题目:HG—2008/18.3—540.6/540.6—M型控制循环锅炉

姓名:XXX

学号:10031410xx

系别:机电工程系

专业班级：电厂热能动力装置

指导教师：武月枝

2012年5月22日

典型锅炉的简介

如图HG—2008/18.3—540.6/540.6—M型控制循环锅炉

主要参数:

汽轮发电机组额定功率P

e =600MW

,

锅炉蒸发量D

e

=2008t/h,锅炉设计压力

p=18.3MPa，再热蒸汽压力（入口/出口）p'

zp /p"

zp

=3.82/3.641MPa，再热汽温

度（入口/出口）t'

zp /t"

zp

=324.4/540℃，再热蒸汽流量D

zp

=1683.3t/h，给水温

度t

gs =279.7℃，空气预热器出口温度（二次/一次）t

ky

=322.2/312.2℃，排烟温

度（修正/未修正）υ

py

=130/135℃，热效率η=92.8％，燃料消耗量B=248.4t/h。

锅炉设计煤种:烟煤。煤质特性：C

ar =58.6％，H

ar

=3.36％，S

ar

=0.63％，

O ar =7.28％，N

ar

=0.79％，A

ar

=19.77％，M

ar

=9.61％，V

daf

=22.82％，Q

ar、net、

p

=22440kj/kg，HGI=54.81。

锅炉总图介绍：

HG—2008/18.3—540.6/540.6—M型控制循环锅炉本体布置如图1所示是哈尔滨锅炉厂按照引进美国CE公司的技术制造的，为亚临界压力，一次中间再热，直流燃烧器四角切圆燃烧，固态排渣煤粉炉。

HG—2008/18.3—540.6/540.6—M型控制循环锅炉的本体采用π型布置，炉膛上部布置有墙式辐射再热器、顶棚过热器、分隔屏过热器、后屏过热器、水平烟道中依次布置了屏式过热器、高温对流过热器、高温对流再热器、立式低温过热器，在垂直烟道中依次布置了水平低温对流过热器、省煤器、回转式空气预热器。

空气预热器采用两台三分仓受热面回转式空气预热器。

制粉系统采用带冷一次风机的正压直吹式系统，配置六台RP─1003型碗式磨煤机。

炉膛截面是切除四角呈近似矩形的八角形，截面尺寸19558×16432锅炉采用摆动式燃烧器，四角布置，切圆燃烧。燃烧器分6层，每一层四角的燃烧器煤粉喷嘴与同一台磨煤机连接供粉。5层燃烧器的投运已能满足锅炉最大连续出力的需要。锅炉配置了高能点火装置，采用两级点火。

锅炉配置有火焰稳定性检测与安全保护系统（FSSS），能在火焰失去稳定时，及时切断主燃料。

蒸发系统：

HG—2008/18.3—540.6/540.6—M型控制循环锅炉的蒸发设备：蒸发设备是锅炉的重要组成部分，其作用是吸收炉内燃料燃烧放出的热量，把国水加热成饱和蒸汽。控制循环锅炉的蒸发设备包括汽包、下降管、水冷壁、循环泵、联箱及连接管道。由蒸发设备组成的系统称为蒸发系统。（图2控制循环锅炉的蒸发系统）

给水通过省煤器加热后送进汽包，在汽包内保持一定的水位，汽包内的水通过下降管、循环泵、下联箱送入水冷壁，水在水冷壁内吸热，其中部分水转变成饱和蒸汽，形成汽水混合物。汽水混合物进入上联箱汇合后，经汽水混合物引出管进入汽包进行汽水分离分离出的饱和蒸汽由汽包顶部引出直接进入过热器，饱和水回到汽包水空间进入下降管再次循环。

汽包

汽包是一长圆筒形压力容器，由筒身和两端的封头组成，筒身由钢板卷制焊

接制成，封头用钢板模压制成，焊接在筒身两端。

现代锅炉的汽包都用吊箍悬吊在炉顶大梁上，悬吊结构有利于汽包受热温升后自由膨胀。

汽包的作用：①汽包是加热、蒸发、过热三个过程的连接枢纽和大致分界点。

②汽包具有一定的蓄热能力，能较快地适应外界负荷变化。③汽包内部装置可以提高蒸汽品质。由水冷壁进入汽包的汽水混合物，利用汽包内部的蒸汽空间和汽水分离元件进行汽水分离，降低离开汽包的饱和蒸汽中的水分。④汽包外接附件保证锅炉工作安全。

本锅炉系统汽包内径1778mm，长27.9mm，封头呈半球形，采用不等壁厚，材质为SA─2999C。汽包内部布置有108个涡轮分离器作为一次分离元件，以及波形板分离器作为二次分离元件。

下降管

下降管的作用是把汽包内的水连续不断地通过下联箱供给水冷壁，以维持正常的循环。下降管布置在炉外不受热，管外包覆有保温材料。

下降管有小直径分散性和大直径集中型两种。小直径分散性下降管的管径小、管子数目多，流动阻力大，对循环不利，一般用在中、小容量锅炉上。大直径集中型下降管径大、管子数目少，流动阻力小，并能节约钢材，简化布置，广泛用于高压以上锅炉上。

本锅炉系统采用6根大直径的下降管从汽包底部引出，与水冷壁环形下联箱连接。3台循环泵布置在下降管的中部。

联箱

联箱的作用是汇集、混合、分配工质。联箱一般布置在炉外，不受热。联箱由无缝钢管两端焊上弧形封头构成，在联箱上有若干管头与管子焊接相连。水冷壁下联箱底部还设有定期排污装置、蒸汽加热装置。

水冷壁

水冷壁由许多并列的上升管组成，紧贴炉墙形成炉膛四周内壁或布置在炉膛中部。

水冷壁的作用：<1>吸收炉膛中高温火焰和烟气的辐射热量，将水部分变成饱和蒸汽。<2>使炉墙温度大大下降，因而炉墙结构简化，减轻了炉墙的重量。

<3>降低炉墙附近和炉膛出口处的烟气温度，防止或减少炉膛结渣。

膜式水冷壁是由许多鳍片管沿纵向依次焊起来，构成整体的受热面使炉膛内

壁四周被一层整块的水冷壁膜严密包围。

现代大型锅炉广泛采用膜式水冷壁，其优点是：（1)膜式水冷壁的炉膛的严密性良好，适应于正压或负压的炉膛，对于负压炉膛还能大大降低漏风系数，改善炉膛燃烧工况（2)膜式水冷壁把炉墙与炉膛完全隔离开来，只要保温材料不用耐火材料，使得炉墙的厚度和重量大大减轻，炉墙蓄热量可降低75%~80%，可加快锅炉启动速度，而且由于炉墙重量减轻而简化了悬吊结构（3）膜式水冷壁能承受较大的增加了抗炉膛爆炸的能力（4）在相同的炉壁面积下，膜式水冷壁的辐射传热面积比一般光管水冷壁大，因而模式水冷壁可节约钢材。

本锅炉系统采用Ф51×5.59的膜式水冷壁，前、后墙各307根，两侧墙各240根，四角各24根，并在高热负荷区采用内螺纹管

过热器系统

过热器分为对流式、辐射式、半辐射式三种基本形式。

1.对流过热器布置在对流烟道中，以对流换热方式为主吸收烟气的热量，它由进出口联箱及许多并列的蛇形管组成。

按烟气与管内蒸汽的相对流动方向，对流过热器可分为顺流、逆流、双逆流和串联混合流等四种形式。

①顺流布置的对流过热器，其蒸汽温度高的一端处在烟气的低温区，故管壁温度较低，管子安全性好；但顺流布置的平均传热温差最小，传热性能较差，吸收同样的热量需要的受热面最大，不经济。因此，顺流布置常用在过热器的最高温。②逆流布置的对流过热器，其平均传热温差最大，传热性能最好，吸收同样的热量需要的受热面最小，经济性好，但蒸汽温度高的一端正处在烟气的高温区，故管壁温度较高，管子安全性能差，因此逆流布置在低温级。③双逆流和混合布置的对流过热器，既利用了逆流布置传热性能好的优点，又将蒸汽温度的最高避开了烟气的高温区，从而改善了蒸汽高温段管的工作条件。如图1整个过热器系统采用低温对流过热器、高温对流过热器。

按蛇形管放置方式，对流式过热器可分为立式和卧式两种布置方式。立式对流过热器通常布置在水平烟道内，卧式对流过热器通常布置在垂直烟道内。

2.辐射过热器是指布置在炉膛上部，以吸收炉膛辐射热为主的过热器。根据

布置方式分为屏式过热器（前屏过热器、后屏过热器）、墙式过热器、顶棚过热器。

3.半辐射过热器布置在炉膛出口处，既接受炉膛的辐射热量，又吸收烟气冲刷时对流传热的过热器。半辐射过热器也在采用挂屏形式，又称后屏过热器。本锅炉系统采用后屏过热器。

4.整个过热器系统采用包覆墙过热器，包覆墙过热器的辐射和对流吸热很少，这样布置包覆墙过热器的主要作用：便于采用敷管式炉墙，以简化烟道炉墙的结构和重量，为悬吊结构创造了条件，同时提高了炉墙的严密性，减少烟道漏风。

5.组合式过热器“辐射─半辐射─对流”多种型式的串联组合过热器。作用是：为了减少过热器金属耗量，降低炉墙出口烟温以及获得平稳的气温特性。

过热器的汽温特性：①对流过热器的汽温特性：出口汽温随锅炉负荷的增大而升高：反之锅炉负荷减少则出口汽温降低。②辐射过热器的汽温特性与对流过热器相反，即锅炉负荷增大，出口汽温特性降低，反之锅炉负荷减少时，出口汽温升高。③半辐射过热器由于兼有辐射和对流两种传热方式，其汽温特性比较平稳。④对于组合式过热器“辐射─半辐射─对流”若配合和布置恰当就可以获得比较平稳的汽温特性，其汽温特性与半辐射过热器相似。

本锅炉系统过热蒸汽的流程：汽包→顶棚过热器→包覆墙过热器→低温对流过热器→分隔屏过热器→后屏过热器→高温对流过热器。过热器主要采用喷水减温，整个系统只设置了一级多孔喷管式喷水减温器，布置在低温对流过热器和分隔屏过热器之间，此外燃烧器摆角的改变也对过热气温有影响。

再热器系统

再热器按照传热方式分为对流再热器，辐射再热器、半辐射再热器三种基本方式。

①对流式再热器与对流过热器结构相似，也是由许多并列的蛇形管和进出口联箱组成，对流再热器也有高温对流再热器和低温对流对流再热器两种，如图1采用屏式再热器和高温对流再热器组合式，高温对流再热器一般采用立式，顺流布置在水平烟道内；低温对流再热器一般采用卧式逆流布置在垂直烟道。②辐射

再热器一般采用墙式，布置在炉膛上部的前墙和两侧墙的上面侧，由于受热面热负荷较大，因此多为低温再热器。如图1再热器系统采用墙式辐射再热器。③半幅射再热器采用屏式，一般布置在后屏过热器之后。

再热器的结构特点：（1）为降低流速，以减小流动阻力，再热器采用大管径，多管圈结构。（2）尽量较少中间混合与交叉流动，以减少再热系统压降。

对流过热器和再热器的汽温特性基本相似，但再热器气温随负荷而变化的幅度比对流过热汽温的大。

本锅炉系统再热蒸汽的流程：来自汽轮机高压缸的排气→锅炉前墙和两侧墙上部的辐射式再热器→屏式再热器→高温对流再热器。

省煤器系统

省煤器一般布置在过热器或再热器受热面之后的尾部对流烟道中，是由许多并列的蛇形管和进、出口联箱组成。

省煤器按蛇形管在烟道中的布置方式分为纵向布置和横向布置两种。当蛇形管垂直在炉膛后墙时称为纵向布置。当蛇形管平行于炉膛后墙时称为横向布置。横向布置是有利的，横向布置时，只有靠近后墙的少数几排管子磨损严重，更换磨损件的工作量不大。纵向布置时，所有蛇形管均在后墙转弯弯头磨损，增加了检修的工作量。如图1省煤器采用纵向布置。

省煤器按蛇形管的排列方式可分为错列布置和顺列布置两种。错列布置因其传热效果好，结构紧凑并能减少积灰，但磨损严重。顺列布置传热效果差，但磨损较轻。现代大型锅炉为了减轻磨损多采用顺列布置。如图1省煤器就是采用顺列布置布置。

省煤器按出口工质状态分为沸腾式和非沸腾式。随着蒸汽参数的提高，水的加热热增加，汽化热减小，为了防止因炉膛温度和炉膛出口温度过高而引起的炉内及炉膛出口处受热面的结渣，故将部分加热水的任务由省煤器转移到水冷壁来完成，因此超高压以上锅炉普遍采用非沸腾式省煤器。

省煤器的作用：①节约燃料消耗量②降低锅炉造价③改善了汽包的工作条件，延长其使用寿命，采用省煤器，提高了进入汽包的给水温度，因而减少了给水管与汽包壁之间的温度差，减少了因温差而产生的热应力，从而改善了汽包的

工作条件，延长了使用寿命。

省煤器的工作原理;烟气在管外自上而下横向冲刷管束，将热量传递给管壁；水在管内自下而上流动，吸收管壁放出的热量，使水的温度升高。

省煤器的启动保护：⑴一般的保护方法是在省煤器进口与汽包之间装设不受热的再循环管，其上装有再热循环门。当锅炉在启动期间停止上水时，开启再循环门，这时汽包、再循环管、省煤器之间形成自然水循环回路，借助再循环管与省煤器中工质的密度差而产生的推动力，使工质循环流动，对省煤器进行了保护。在锅炉上水或正常运行时，应注意关闭省煤器再循环门，以免给水经再循环管短路进入汽包，导致省煤器缺水烧坏。采用再循环管保护省煤器的方法存在的问题是：由于工质的密度差较小以及循环回路高度较低，循环推动力较小，不易建立良好的流动工况，因而会影响对省煤器的保护。

⑵有的锅炉采用了在省煤器出口与除氧气或疏水箱之间装一根带有阀门的回水管的保护方法。当汽包不进水时，用阀门切换，使流经省煤器的水通过回水管回到除氧气或疏水箱，这样在整个启动过程中，省煤器中水的流动都是不间断的受迫流动，以达到保护省煤器的作用。

设计心得

经过一学期《电厂锅炉》学习，本学期的课程设计顺利的完成了，通过这次锅炉设计，自己对电厂锅炉燃烧系统，有了深刻的理解。对电厂锅炉各种设备的选择有了全面的认识。让课堂上老师讲解的知识在课程设计的同步中得到了巩固和提高，升华了我们平时学习中所获得的知识，在以后学习和工作中能更好的运用这些知识。

在这次课程设计的过程中，得益于武月枝老师的耐心指导和认真地审查，并提出了很多有参考价值的意见还有参与设计的各位同学，在此向他们表示衷心的感谢。

由于经验的匮乏以及所学知识的局限性在设计过程中难免有许多不够完善的地方，敬请大家批评指正。