660MW锅炉说明书
0 前言
新疆恒联五彩湾（2×660MW）电厂一期直接空冷火电机组超临界压力直流锅炉是xx锅炉厂有限公司在大量660MW等级超临界锅炉和1000MW 超超临界塔式锅炉成熟的设计、制造技术基础上，结合超临界机组参数要求、锅炉燃煤的特点和用户的一些特殊要求自行设计的660MW超临界压力机组塔式锅炉，以期向用户提供优质的产品。
本工程锅炉设计着重考虑：
1）采用成熟、先进的超临界技术，确保锅炉具有较高的可用率和获得高经济性；
2）选用合适的炉膛尺寸及热负荷指标，辅以合理的除灰渣手段，以保证炉膛和高温受热面不发生沾污、结渣；
3）采用先进的燃烧方式和燃烧设备，在保证炉膛不结渣的前提下，燃烧效率高、煤种适应性强、烟气温度及速度偏差小、NO X排放低；
4）采用成熟可靠的受热面布置方式和合理的调温方式，使得汽温偏差尽可能小，蒸汽温度的调节范围大；管材选用留有足够的裕度，有效保证受热面安全可靠；
5）采用合理的烟速及成熟结构防止低温受热面飞灰沾污和磨损、防止炉内受热面的腐蚀和锅内高温蒸汽氧化等；
6）具有较好的低负荷稳燃性能和较好的启、停及调峰性能；
7）采用成熟经典的结构设计，增加部组件通用化程度，方便运行检修。
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1 锅炉设计条件及性能数据
新疆恒联五彩湾（2×660MW）电厂一期直接空冷火电机组锅炉为1997t/h超临界参数变压运行螺旋管圈直流炉，单炉膛塔式布置、四角切向燃烧、摆动喷嘴调温、一次再热、平衡通风、全钢架悬吊结构、紧身封闭布置、采用湿式机械除渣的锅炉。锅炉燃用新疆准东煤。炉后尾部烟道出口同步安装SCR脱硝反应装置，下部各布置1台外壳直径为φ15086mm的三分仓容克式空气预热器。
锅炉制粉系统采用中速磨正压直吹式冷一次风机制粉系统，每台炉配6台中速磨煤机配动态分离器，BMCR工况时，5台投运，1台备用，设计煤种煤粉细度R
90
=17%，校核
煤种1煤粉细度R
90=16%，校核煤种2煤粉细度R
90
=17%。
1.1 BMCR工况及额定工况主要参数
1.2燃料
1.2.1煤质资料
本工程以70%神新准东+30%神新乌东煤做为设计煤质，90%天池能源南露天矿煤+10%神新乌东煤做为校核煤质1，以100%神新准东煤作为校核煤种2。
煤质资料如下表：
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1.2.2 点火系统
本工程采用微油点火枪直接点燃煤粉，保留常规油枪，常规油枪总容量按15%B-MCR配置。全套的微油点火装置及点火油系统由xx厂有限公司设计和供货。
1.3气象特征与环境条件
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设计风速：电厂五十年一遇10m高10min平均最大风速为31.7m/s，相应风压为0.63kN/m2，对应气温为-18.3℃；百年一遇10m高10min平均最大风速应为34.1m/s，相应风压为0.73kN/m2。
雪压：五十年一遇最大积雪深度为40.2cm，相应雪压为0.59kN/m2
地震烈度：厂址区50年使用期超越概率10%的场地地震动峰值加速度为0.089g，相应的地震基本烈度为7度。
1.4锅炉给水及蒸汽品质要求
补给水量：启动时（按B-MCR的 1.5 %计） 30t/h
正常时（按B-MCR的 8.0 %计）160t/h
事故时（按B-MCR的 8.0 %计） 160t/h
蒸汽品质要求:
钠≤3 μg／kg （期望值≤2μg/ kg）
二氧化硅≤10 μg/ kg（期望值≤5μg/ kg ）
铁≤5μg／kg（期望值≤1μg/ kg）
铜≤2 μg／kg（期望值≤1μg/ kg）
氢电导率（氢离子交换后，25℃）≤0.15μs／cm（期望值≤0.10μs／cm）
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1.5 锅炉运行条件
1) 锅炉带基本负荷并调峰运行，并具有一定的调峰能力，其调峰范围为35%～100%机组额定出力。机组能满足锅炉负荷为35%BMCR及以上时，投入全部自动装置、锅炉不投油、全部燃煤的条件下长期安全稳定运行的要求。锅炉在投入商业运行后，年利用小时数不小于5500小时，年可用小时数不小于7500小时。锅炉强迫停用率不大于1%。
2）制粉系统：采用正压直吹式冷一次风机制粉系统，每台炉配6台中速磨煤机配动态分离器（5运1备），设计煤种煤粉细度R90=17%，校核煤种1煤粉细度R90=16%，校核煤种2煤粉细度R90= 17 %。
3) 锅炉变压运行，采用定—滑—定运行的方式。锅炉的冷态、温态、热态及极热态启动曲线见图1.5-1、图1.5-2，图1.5-3，图1.5-4。
4）锅炉在燃用设计煤种或校核煤种时，不投油最低稳燃负荷为锅炉的35%BMCR，并在最低稳燃负荷及以上范围内满足自动化投入率100%的要求。
5）锅炉负荷变化率能达到下述要求：
在50%～100%B-MCR时，不低于±5%B-MCR/分钟
在30%～50%B-MCR时，不低于±3%B-MCR/分钟
在30%B-MCR以下时，不低于±2%B-MCR/分钟
负荷阶跃：大于10%汽机额定功率/分钟
6）锅炉的启动时间（从点火到机组带满负荷），与汽轮机相匹配，一般可满足以下要求：
冷态启动：5～6小时
温态启动：2～3小时
热态启动：1～1.5小时
极热态启动：＜1小时
锅炉点火至汽机冲转满足以下要求：
冷态起动：～2小时
温态起动：～1.5小时
热态起动：～1小时
极热态起动：～0.5小时
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7）采用微油点火方式，保留常规油枪，常规油枪总量按15%B-MCR配置。
8）在燃用设计煤种和BRL工况下，锅炉NO X的排放浓度不超过220mg/Nm3
（O2=6%，干基）（脱硝装置前）。
9）过热器和再热器温度控制范围，过热汽温在35%～100%B-MCR、再热汽温在50%～100%B-MCR负荷范围时，能保持稳定在额定值，偏差不超过±5℃。
10）燃烧室的设计承压能力不小于±6500Pa，当燃烧室突然灭火内爆，瞬时不变形承载能力不低于±9800Pa，锅炉在设计负荷范围内运行时，都能保证锅炉有足够的安全性和可靠性。
11）锅炉各主要承压部件的使用寿命大于30年，受烟气磨损的低温对流受热面的使用寿命达到100000小时，空气预热器的冷段蓄热组件的使用寿命不低于50000小时。
12）锅炉机组在30年的寿命期间，允许的启停次数不少于下值：
冷态起动（停机超过72小时）：200次
温态起动（停机72小时内）：1200次
热态起动（停机10小时内）：5000次
极热态起动（停机1小时内）：300次
负荷阶跃：12000次
13）当一台空气预热器故障停运时，另一台空气预热器能单侧运行，并可带不低于锅炉60%B-MCR负荷。
14）汽轮机旁路：采用高、低压两级串联旁路系统，容量为35%BMCR。
15）除渣方式：采用湿式机械除渣，锅炉排出的渣经刮板捞渣机捞出至渣仓中储存，渣仓中的渣由汽车输送至灰场。
16）同步投运SCR烟气脱硝装置。
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再热蒸汽流量在5%负荷以前同主蒸汽流量，5%负荷以后同中压缸流量。
图1.5-1锅炉冷态启动曲线
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再热蒸汽流量在5%负荷以前同主蒸汽流量，5%负荷以后同中压缸流量。
图1.5-2锅炉温态启动曲线
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再热蒸汽流量在5%负荷以前同主蒸汽流量，5%负荷以后同中压缸流量。
图1.5-3锅炉热态启动曲线
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再热蒸汽流量在5%负荷以前同主蒸汽流量，5%负荷以后同中压缸流量。
图1.5-4锅炉极热态启动曲线
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1.6 性能保证
1）锅炉最大连续出力（B-MCR）1997t/h；
2）在燃用设计煤种BRL工况下，锅炉保证热效率不小于93.5%（按低位发热量）；
3）燃用设计煤种，锅炉BRL负荷下，空气预热器的漏风率（单台）在投产第一年内小于5%，运行1年后小于5.5 %。一次风漏风率不高于25%；
4）锅炉燃用设计煤种，煤粉细度在规定范围内时，不投油最低稳燃负荷为
35%B-MCR；
5）锅炉燃用设计煤种BRL工况下，烟、风压降实际值与设计值的偏差不大于
10 %。
6）锅炉在燃用设计煤BRL工况下，脱硝装置入口NOx的排放浓度不超过220mg/Nm3（O2=6%）；
7）锅炉给水品质合格，B-MCR工况条件下，过热器、再热器、省煤器的实际汽、水侧压降数值不超过设计值；
8）燃用设计煤种，过剩空气系数保持设计值时，滑压运行在35％～100%B-MCR
范围过热蒸汽能维持其额定汽温；在50％～100% B-MCR时再热蒸汽能维持额定汽温。汽温允许偏差±5℃。
1.7 性能数据汇总
详见5505-1-8701。
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2锅炉总体及系统
2.1锅炉总体简介
本锅炉为超临界压力参数变压运行螺旋管圈直流锅炉，单炉膛塔式布置形式、一次中间再热、四角切圆燃烧、平衡通风、固态排渣、全钢悬吊构造、紧身封闭布置。锅炉燃用煤种为新疆神新准东和神新乌东混煤。中速磨冷一次风正压直吹式制粉系统，5台磨运行带锅炉BMCR工况，1台磨备用。炉后尾部布置两台三分仓容克式空气预热器。锅炉总体布置见图2.1-1。
本锅炉采用变截面塔式布置，炉膛分上下两部分。下部燃烧室区域炉膛宽度
20355mm，炉膛深度20355mm；上部受热面区域炉膛宽度20355mm，炉膛深度16445mm；水冷壁前墙在标高58660mm处(螺旋段出口)开始向炉向方向缩进。水冷壁下集箱标高为5000mm，炉顶管中心标高为101500mm。大板梁顶标高110000mm。
锅炉炉前，沿着炉宽在垂直方向上布置4只外径/壁厚为680×85mm的汽水分离器，每个分离器进出口分别与水冷壁出口集箱、一级过热器进口分配集箱，下部与贮水箱相连接。当机组启动，锅炉负荷低于最低直流负荷30%BMCR时，蒸发受热面出口的介质流经水冷壁出口汇合集箱后由四根管道送入汽水分离器进行汽水分离，蒸汽通过分离器上部管接头进入两个分配器后引出一级过热器，而饱和水则通过每个分离器筒身下方1根外径/壁厚为356×45mm的连接管道，共4根连接管道进入1只680×85mm贮水箱中，贮水箱上设有水位控制用的差压变送器（配平衡容器）。贮水箱下方接至大气扩容器，通过集水箱连接到冷凝器或机组循环水系统中。
炉膛由管子膜式壁组成，水冷壁采用螺旋管加垂直管的布置方式。从炉膛冷灰斗进口集箱标高5000mm到标高58060mm处炉膛四周采用螺旋管圈,在此上方为垂直管圈，垂直管圈分为两部分，下部垂直管圈选用管子规格为φ35mm，节距为57.5mm；Y形式的两根垂直管合并成为一根管的上部垂直管圈，管子规格为φ38mm，节距为115mm。
锅炉上部沿着烟气流动方向依次分别布置有一级过热器、三级过热器、二级再热器、二级过热器、一级再热器、省煤器。
锅炉上部的炉内受热面全部为水平布置，穿墙结构为金属全密封形式。所有受热面能够完全疏水干净。
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图2.1-1 锅炉总体布置示意图
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锅炉出口的前部、左右两侧和炉顶部分也是由管子膜式壁构成，但是这些地方的管子内部是空的，没有流体介质。
除了水冷壁集箱之外，所有集箱都布置在锅炉上部的前后墙部位上。
炉前集箱包括有一级过热器出口集箱、二级过热器、三级过热器的进/出口集箱，省煤器进/出口集箱。炉后集箱包括有一级过热器出口集箱、一级再热器、二级再热器的进/出口集箱。这些炉前/后的集箱一端由悬吊管支撑；另一端搁置在炉前/后墙水冷壁之上。
锅炉燃烧系统按配中速磨冷一次风机正压直吹式制粉系统设计，配置6台磨煤机，每台磨煤机引出4根煤粉管道到炉膛四角，共计24只直流式燃烧器分6层布置于炉膛下部四角，在炉膛中呈四角切圆方式燃烧。
过热器汽温通过煤水比调节和两级喷水来控制。再热器汽温采用摆动燃烧器喷嘴和改变过量空气系数来调节，一级再热器进口连接管道上设置事故喷水，一级再热器出口连接管道设置有微量喷水作为辅助调节。
锅炉炉膛底部出渣采用湿式机械除渣装置（不供货）固态出渣。
锅炉设有膨胀中心及零位保证系统，垂直高度的零点在大板梁顶部，水平零点位置在锅炉中心线。在锅炉高度方向设有四层导向装置，以控制锅炉受热面水平方向的膨胀和传递锅炉水平载荷。
锅炉上部出口后连接有脱硝装置进口烟道，这个烟道从上向下流动，该单烟道的垂直载荷直接支吊在炉顶钢架平面上。脱硝装置出口烟道在空气预热器上部分成二路烟道经过各自的关闭挡板，进入二台三分仓容克式空气预热器。
本锅炉采用中速磨冷一次风机正压直吹式制粉系统，配置6台中速磨煤机，燃烧器四角布置，切圆燃烧方式。整台锅炉沿着高度方向燃烧器分成四组，上二组燃烧器是分离式燃烬风（AGP），为高位分离燃尽风（UAGP）以及低位分离燃尽风（BAGP），各有3层风室，共6层风室；下二组是煤粉燃烧器，每组有3层煤粉喷嘴，共有24只煤粉燃烧器喷嘴。最上排煤粉燃烧器喷口中心线标高37301mm，一级过热器屏底距最上排煤粉燃烧器喷口28279mm，最下排煤粉燃烧器喷口中心标高24201mm，冷灰斗转角距最下排煤粉燃烧器喷口5123mm。燃烧器A层配有微油点火装置，标高为24201mm；在AB、BC 和EF层还配合常规大油枪。
锅炉钢架为全钢构架，高强度螺栓连接，整个钢架高度分成11层刚性平面。按先本文件中图样、文字及数据为xx锅炉厂有限公司所有, 未经xx锅炉厂有限公司书面许可，不得以任何方式复制或
后顺序进行设计、制造、发运和安装。第一层标高自0.0m至6.7m，第二层自6.7m至14.7m，第三层自14.7m至21.6m，第四层自21.6m至31.4m，第五层自31.4至43.4m，第六层自43.4m至56.0m，第七层自56.0至66.0m，第八层自66.0至74.4m，第九层自74.4至85.2m，第十层自85.2至锅炉94.0m，第十一层自94.0m至锅炉103.5m炉顶钢架。
锅炉设置了膨胀中心，锅炉垂直方向上的膨胀零点设在大板梁顶部，锅炉深度和宽度方向上的膨胀零点设在炉膛中心。
锅炉四周设有绕带式刚性梁，以承受炉膛内部正、负两个方向的压力，整个锅炉高度布置了四层钢性梁导向装置，第一层在19600mm标高，第二层在45200mm标高，第三层在66800mm标高附近，第四层在85000mm标高附近。
锅炉吹灰器有蒸汽吹灰器和水力吹灰器两种形式。蒸汽吹灰器：炉膛部分布置有160台墙式吹灰器，锅炉上部区域内布置50台长行程伸缩式吹灰器和10台半伸缩式吹灰器，每台预热器烟气进/出口端各布置一只伸缩式双介质吹灰器；水力吹灰器：炉膛燃烧器区域预留二层共8台水力吹灰器开孔。运行时所有吹灰器均实现程序控制。
锅炉安全阀布置：启动分离器出口管道4台，过热器出口管道2台，再热器进口管道5台，再热器出口管道2台。另外过热器出口管道布置了2台PCV阀。
大气式扩容器和集水箱，1#锅炉布置在锅炉左侧；2#锅炉布置在锅炉右侧，两台炉扩容器呈对称布置。
锅炉在尾部烟道中同步设置SCR脱硝设备。
此外，锅炉还配有炉膛火焰电视摄像装置、电梯、炉管泄漏监测装置及炉膛出口、炉膛在线红外烟温测量装置等设备。考虑到锅炉燃煤易沾污、结渣的特性，在水冷壁燃烧器区域及屏底、高温辐射受热面区域增加一些打焦孔(看火孔)。
2.2 锅炉特点
本工程为超临界塔式直流锅炉，在已经设计和安装燃用各种各样燃料的基础上优化设计本锅炉，并且具有很高的可用率。该锅炉具有如下特点：
1）锅炉系统简单；
2）锅炉具有很强的自疏水能力，具备优异的备用和快速启动特点；
3）均匀的过热器、再热器烟气温度分布；
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4）均匀的对流受热面烟气流场分布；
5）采用单炉膛单切圆的燃烧方式，在所有工况下，水冷壁出口温度分布均匀；
6）采用低NOx同轴燃烧系统；
7）过热器采用煤水比加两级四点喷水，再热器采用燃烧器摆动、低负荷过量空气系数调节和在进口装设事故紧急喷水和两级再热器中间装设微量喷水；
8）无水力侧偏差，过热器、再热器蒸汽温度分布均匀；
9）过热器、再热器受热面材料选取留有较大的裕度；
10）不同受热面之间无管子直接焊接（没有携带偏差）；
11）受热面布置下部宽松，无堵灰；
12）运行过程中锅炉能自由膨胀；
13）悬吊结构规则，支撑结构简单；
14）受热面磨损小；
15）占地面积小；
2.3汽水系统
2.3.1给水和省煤器
锅炉给水由锅炉炉前单路进入，经过主止回阀和电动主闸阀后，从锅炉右侧进到省煤器进口集箱。由省煤器进口集箱进入的给水，流经省煤器管组，汇合在省煤器出口集箱，省煤器出口两侧管道在炉前汇集成一根下降管从上至下引入到水冷壁底部进口集箱。
锅炉给水管道上还布置有过热蒸汽喷水接口。
省煤器进口的给水管道上装设有流量测量装置。
其流程见图2.3.1-1给水流程图
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图2.3.1-1 给水系统流程图
2.3.2水冷系统
来自省煤器的介质通过下降管到锅炉底部，经过四根水冷壁进口引入管进入水冷壁进口集箱。水冷壁进口集箱为前后方向共有2根。
水冷系统采用下部螺旋管圈和上部垂直管圈的型式，螺旋管圈分为灰斗部分和螺旋管上部，垂直管圈分为垂直管下部和垂直管上部。螺旋段水冷壁由708根Φ32mm的管子组成，节距为48mm。螺旋段水冷壁经水冷壁过渡连接管引至水冷壁中间集箱，经中间集箱混合后再由连接管引出，形成垂直段水冷壁，两者间通过管锻件结构来连接并完成炉墙的密封。垂直段水冷壁下部由1416根Φ35mm的管子组成，节距为57.5mm；垂直段前墙水冷壁下部向炉内缩进3910mm，缩进斜面与水平面呈50°角，同时缩进处两侧墙共136根水冷壁管，形成缩进斜面侧向封闭，其中的介质通过汇合集箱引入炉外悬吊管；垂直段水冷壁上部由640根Φ38mm的管子组成，节距为115mm，垂直管圈之间的过渡通过Y型三通来实现。
水冷壁垂直管上部引入到前后左右四个出口集箱，每个出口集箱各分二根管道，总共八根管道引出到水冷壁出口汇合集箱，四根汇合集箱再通过16根管道，导入至四台汽水分离器。
前后墙的炉外悬吊管共30根，引到了四根水冷壁出口汇合集箱上，这些悬吊管作锅炉水冷壁前墙下部（16根）、炉前集箱（9根）和炉后集箱（5根）的支吊用。
锅炉四周从下至上，在整个高度方向全部由水冷系统膜式壁构成。
水冷系统流程见图2.3.2-1水冷系统流程图。
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图2.3.2-1水冷系统流程图
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2.3.3过热蒸汽系统
过热器系统主受热面分为三级：炉内悬吊管和第一级屏式过热器、第二级过热器、第三级过热器。
来自分离器出口的四根蒸汽管道引入二根第一级过热器进口集箱，经由炉内悬吊管从上到下引到炉膛出口处的第一级屏式过热器，进入第一级过热器出口集箱。其中第一级过热器和第三级过热器布置在炉膛出口断面前，主要吸收炉膛内的辐射热量。第二级过热器布置在第一级再热器和末级再热器之间，主要靠对流传热吸收热量。第一、第二级过热器呈逆流布置，第三级过热器顺流布置。过热蒸汽系统的汽温调节采用燃料/给水比和两级四点喷水减温，在第一级过热器和第二级过热器、第二级过热器和第三级过热器之间设置二级喷水减温并通过两级受热面之间的连接管道的交叉，上一级受热面外侧管道的蒸汽进入下一级受热面的内侧管道，来补偿烟气侧导致的热偏差。
启动分离器出口管道上装设了4只安全阀，过热器出口管道上装设了2只安全阀和2只PCV阀来保护过热器系统不会超压。
过热器系统流程见简图2.3.3-1 过热器系统流程图。
图2.3.3-1 过热器系统流程图
2.3.4再热蒸汽系统
再热器受热面分为两级，即第一级再热器（低再）和第二级再热器（高再）。第二级再热器布置在第二级过热器和第三级过热器之间，第一级再热器布置在省煤器和第二级过热器之间。第二级再热器（高再）顺流布置，受热面特性表现为半辐射式；第一级本文件中图样、文字及数据为xx锅炉厂有限公司所有, 未经xx锅炉厂有限公司书面许可，不得以任何方式复制或