[摘要]簡要介紹上海鍋爐廠有限公司設計制造的2008t／h亞臨界壓力控制循環鍋爐的設計、結構等情況。圖1表4。

 0引言

    上海鍋爐廠有限公司最新開發的配600MW機組鍋爐為亞臨界壓力、一次中間再熱、控制循環鍋爐。鍋爐采用擺動式燃燒器四角切圓燃燒方式、HP型中速磨煤機正壓直吹式制粉系統、固態排渣、全鋼構架、平衡通風、露天布置。

    鍋爐在總結國內外改進型控制循環鍋爐的設計、制造和運行的基礎上，按照鍋爐創優暨創名牌的要求進行設計和制造。尤其重要的是，上海鍋爐廠有限公司在300MW鍋爐上已積累了許多寶貴經驗，這些經驗在600MW鍋爐的設計、生產中發揮了巨大的作用。

    為減少煙溫、汽溫偏差，避免再熱器超溫觀象，專門列課題作了600MW亞臨界壓力控制循環鍋爐再熱器熱偏差安全性計算。還進行了鍋爐冷態模化試驗研究，尋求合適的爐膛寬深比，燃燒器下部啟轉二次風和頂部消旋二次風的偏轉角及其相互間的合適配置和不同的爐膛高度和前屏過熱器的布置對爐內氣流流動特性的影響。

    上海鍋爐廠有限公司第一臺配600MW 機組鍋爐是為上海吳徑熱電廠設計制造的，機組預計在2000年8月投入商業運行。(見圖1)

 
 1鍋爐設計條件及主要熱力指標

 1.1主要蒸汽參數

    鍋爐主要蒸汽參數見表1。

 

   1.2燃料

 1.2.1煤種

    設計煤種：神府東勝煤

    校核煤種：晉北煙煤

煤質分析見表2。

  1.2.2點火油及助燃油

  鍋爐采用三級點火，由輕油點火器點燃輕油，輕油點燃重油，再由重油點燃煤粉。

    油種：輕油。重油

油質分析見表3。

 1.2.3鍋爐主要熱力指標

    鍋爐主要熱力指標(設計煤種)：
    爐膛容積熱負荷(按低位熱值、不合風熱)  85.4kW／m3
    爐膛斷面熱負荷(按低位熱值、不含風熱)  4.72MW／m2
    爐膛出口溫度(BMCR，后屏出口)  1035℃
    排煙溫度(BMCR，修正前)134℃
            (BMCR，修正后)126℃
    鍋爐熱效率(BMCR)      92.3％
              (ECR)        92.5％

2鍋爐設計采取的主要優化措施

    上海鍋爐廠有限公司在幾十臺引進型300MW控制循環鍋爐的經驗基礎上，借鑒國內外同類型600MW鍋爐的經驗，在鍋爐性能設計上主要采取下列優化措施：

2.1設計較為適合設計、校核煤種結渣特性并有較小煙溫偏差的爐膛

    選用較小的爐膛容積熱負荷和斷面熱負荷，爐膛出口煙氣溫度留有一定的裕度。省煤器平均煙氣速度不大于10m/s，使600MW鍋爐在煤種適應性和運行經濟性方面可有較大的裕度。較大的爐膛斷面和較高的爐膛及較小的寬深比，對避免爐膛結渣，增加碳粒子在爐膛內的滯留時間，對減弱氣流殘余旋轉，消除熱偏差有利。
    通過鍋爐冷態模化試驗研究，確定爐膛寬深比為1.155:1，爐膛寬度定為19558mm，深度為16940mm。

   從表4幾臺600MW鍋爐爐膛主要數據對照表可見該鍋爐爐膛的設計較為合理。

 
  2.2控制大容量鍋爐的左右煙溫偏差

    在燃燒器設計上采用同心反切燃燒技術，配用0FA(燃燼風)和部分二次風消旋(反切)，可使爐內氣流的旋轉強度具有一定的可調性。下部啟轉二次風與一次風噴嘴偏轉一定的角度，合理采用不同的二次風偏轉結構，  使爐內空氣動力場有利于穩定燃燒，降低氮氧化物(N0x)排放，減少結渣和高溫腐蝕等。這種燃燒技術在渭河電廠、秦皇島熱電廠300MW鍋爐上獲得了成功應用。600MW鍋爐爐膛冷模試驗表明，爐膛出口的氣流旋轉強度很弱，水平煙道的氣流分布也很均勻。

 2.3一次風噴嘴采用不等間距布置

    上3層噴嘴間距為2000mm，下3層噴嘴間距為1650mm，燃燒器總高度為9300mm。上部噴嘴間距增大，對減輕殘余旋轉有利。燃燒器高度增加還能降低燃燒器區域壁面熱負荷，避免結渣。

2.4燃燒器噴嘴擺動和二次風門擋板采用電動執行機構

    經過多年的技術攻關，已在石橫、吳涇、嘉興、外高橋、秦皇島等300MW鍋爐上取得了燃燒器能靈活擺動的成功業績。在600MW鍋爐燃燒器擺動機構的設計上還吸取了北侖港1號機組解決擺動等問題的有關經驗。

    解決燃燒器噴嘴擺動的主要措施是：

    (1)合理調整有關零件的配合間隙和加強傳動件剛性及強度。
    (2)將內外傳動機構增至6組，每組只帶一只煤粉噴嘴，噴嘴擺動負荷比北侖港l號機組減少一半，使傳動的可靠性和精確性得到提高。
    (3)在傳動機構的外連桿上增設平衡重錘。使擺動執行機構運作平衡，只需克服擺動摩擦阻力。
    (4)認真做好煤粉管道吊架的撓性膨脹節選型和布置，防止一次風噴嘴受煤粉管道重力和熱膨脹的影響。
    (5)要求每班擺動一次，每次小修要檢查擺動機構運行的靈活性。
    (6)燃燒器現場安裝完后，重新校核四角擺動機構的同步性，做到擺動指示脾和噴嘴實際擺角一致。

2.6采用大口徑管道、大三通連接各級過熱器，采用二級噴水減溫

    過熱器各級受熱面之間采用集中大口徑管道及大三通連接，左右兩側的連接管道不進行大交叉，以避免汽溫偏差疊加。過熱器采用二級噴水減溫器，每級減溫設有兩只減溫器，分別布置在左右兩根連接管上。左右兩側的噴水調節閥單獨控制，有利于兩側汽溫的調整。

2.7采用擠壓成型的大口徑三通和彎頭

    內壁圓滑過渡，壁厚嚴加控制；并嚴格控制小口徑管子的管壁公差和材料代用等措施，防止過熱器阻力偏大。

2.8再熱器結構布置改進

    為減少再熱汽溫偏差，除采用同心反切燃燒技術，加大爐膛截面和燃燒器上排噴口至屏底的距離，合理布置煤粉管道等措施外，對再熱器結構布置作了較大改進，如：放大集箱和連接管管徑、合理布置三通位置、屏式再熱器和末級再熱器采用塔式管屏，改善同屏熱偏差等措施。

2.9過熱器、再熱器管子材料選擇留有較大裕度

2.10空氣預熱器采用雙道密封

    可有效地解決空氣預熱器的漏風問題。

2.11選用較好的配套件

    凡不能符合要求的國產配套件均選用引進技術制造或進口的產品。

3鍋爐結構簡介

3.1整體布置

    鍋爐采用傳統的Ⅱ型布置四角切圓燃燒。爐膛采用全焊膜式水冷壁，爐膛寬19558mm，深16940mm，爐頂管標高74100mm，鍋筒中心線標高75100mm。爐頂采用全密封結構，并設有大罩殼。上部爐膛采用引進型控制循環鍋爐的傳統布置方式，即布置了過熱器分隔屏和后屏，墻式再熱器布置在前墻和兩側墻前部。在折焰角上部和水平煙道按煙氣流程依次布置了屏式再熱器、末級再熱器和末級過熱器。后煙井內布置有低溫過熱器和省煤器。
    鍋爐尾部布置2臺三分倉轉子回轉式空氣預熱器，轉子內徑12.24米。

3.2燃燒設備

    鍋爐采用HP中速磨煤機冷一次風機正壓直吹式制粉系統，共配置6臺HP963型碗式中速磨，每臺磨煤機出口用4根煤粉管道接至同一層四角布置的煤粉噴嘴。燃燒器共設置6層煤粉噴嘴，鍋爐MCR和ECR負荷時投運5層，另一層備用。燃燒器的一、二次風呈間隔布置，頂部設有0FA(燃燼風)。每組燃燒器的二次風擋板均由電動執行器單獨操作。為滿足鍋爐汽溫調節的需要，燃燒器噴嘴采用擺動結構，除0FA層噴嘴單獨擺動外，其余噴嘴由內外連桿組成一個擺動系統，由一臺電動執行器集中驅動作上下擺動。這些電動執行器均采用進口的直行程結構。在燃燒器二次風室中配置了3層共12支重油槍，采用外混式蒸汽霧化方式。燃燒器的水冷套與燃燒器在出廠前由工廠進行組裝。
    煤粉噴嘴采用了300MW鍋爐已經成熟的具有濃、淡分離功能的WR結構，它不僅提高了單只噴嘴的穩燃能力，而且也是抑制氧化氮形成的有效措施之一。在一次風噴嘴周圍設置周界風，不僅能有效地冷卻一次風噴嘴，還能改善煤種適應性。

3.3給水和水循環系統’

3.3.1給水系統

    鍋爐給水經由止回閥和截止閥進入省煤器進口集箱，流經省煤器蛇形管束后進入省煤器中間集箱，再經省煤器懸吊管(懸吊低溫過熱器)進入省煤器出口集箱，再由連接管分成3路從鍋筒底部引入水側。

3.3.2水循環系統

    鍋筒、下降管、爐水循環泵、下水包、水冷壁、水冷壁上集箱引出管等部件組成水循環系統。
    鍋筒下部的水通過6根φ406的下降管接至匯合集箱，再由匯合集箱引出3根吸入管，分別與3臺爐水循環泵連接，循環泵將水通過泵的排水管輸入下部環形水包，下水包內每根水冷壁管進口裝有節流孔板，使管內的流量與它的吸熱相匹配。
    水冷壁采用的φ51m內螺紋管和光管，節距為63.5mm的膜式結構。爐膛水冷壁管除冷灰斗和墻式再熱器后面外，全部采用內螺紋管，以保證水循環安全可靠，防止DNB的發生。  
    3臺爐水循環泵，投運2臺可帶MCR負荷，1臺備用。投運1臺泵時可帶60％MCR負荷。

3.3.3鍋筒及內部設備

    鍋筒筒身用鋼板卷制而成，內徑為φ1743mm，簡身直段長26216mm，等厚壁厚203mm，兩端采用球形封頭，筒身和封頭材料均采用SA—299碳鋼材料。鍋筒內部采用環形內夾套結構，汽水混合物由鍋筒上部引入自上而下流動，使鍋筒上、下部得到均勻加熱，可有效地減小上、下壁溫差，加快啟、停速度。鍋筒內裝有110只直徑為φ254的渦流式分離器和148只波形板干燥器，還設有連續排污管，給水分配管及水位取樣裝置等。

3.4過熱器

    過熱器按蒸汽流程由爐頂包覆過熱器、低溫過熱器、分隔屏、后屏過熱器和末級過熱器組成。
    爐頂及包墻管由光管加扁鋼焊接成膜式壁結構。
    低溫過熱器布置在尾部煙道內由水平和立式兩部分組成，管徑φ57mm。
    分隔屏位于上爐膛前部，沿爐寬方向布置6大片，每片由6個小屏組成，管徑 φ57mm。
    后屏過熱器布置在分隔屏后面，沿爐寬方向布置25片，管徑φ57mm/φ60mm。
    末級過熱器位于水平煙道的后部，沿爐寬方向布置l02片，管徑的φ57mm。
    各級過熱器之間采用大口徑管連接，左右兩側的連接管道采取平行布置，以減少汽溫偏差。

3.5再熱器

    再熱器按蒸汽流程由墻式再熱器、屏式再熱器和末級再熱器組成。
    墻式再熱器布置在上部爐膛前墻和兩側墻前部，管徑φ60mm。
    屏式再熱器位于爐膛折焰角上方，后屏過熱器之后，沿爐寬布置有50片，管徑φ63mm。
    末級再熱器位于水平煙道前部，屏式再熱器后面，共76片，管徑的φ63mm。
    屏式再熱器和末級再熱器之間用大口徑管道連接并左右交叉一次。

3.6蒸汽溫度調節

3.6.1過熱蒸汽溫度調節

    在過熱器系統中，采用二級噴水減溫。第一級布置在低溫過熱器至分隔屏之間的管道上，作汽溫主調和保護分隔屏。第二級布置在后屏過熱器至末級過熱器之間的連接管道上，作汽溫細調。每級減溫均設左右2只減溫器，左、右噴水調節閥單獨控制，可方使兩側汽溫的調整，減小左右兩側汽溫偏差。
    過熱器噴水減溫器采用多孔笛形管的結構。

3.6.2再熱蒸汽溫度調節

    再熱蒸汽溫度主要采用燃燒器噴嘴擺動角度，控制爐膛出口溫度來實現調溫。
    當負荷較低時還可改變過剩空氣量來進行調溫。此外，在再熱器進口還設有2只事故噴水減溫器，最大設計噴水量為再熱器流量的5％(MCR)。

3.7省煤器

    省煤器布置在后煙井低溫過熱器下面，分成上、下兩組，管徑φ51mm。順列布置。省煤器蛇形管組出口設有3只中間集箱，從集箱上引出3排用來懸吊低溫過熱器的省煤器懸吊管。
    在省煤器進口前后墻包覆管上裝設有煙氣阻流板，以防止形成煙氣走廊造成局部磨損，還增加了管子壁厚和將煙氣平均流速控制在10m/s以下，大大提高了省煤器的抗磨能力。
    為防止鍋爐尾部振動，在省煤器區域沿爐寬設置了4道防振隔板。

3.8空氣預熱器

    采用上海鍋爐廠有限公司設計制造的兩臺三分倉轉子回轉式空氣預熱器，型號為32VI(T)50°-1828，一、二次風分隔布置，一次風開度為50°，轉子反轉。
    轉子直徑12.24米，受熱面高度為1828mm，轉子采用模塊結構，傳熱元件為籃子結構，以便檢修和調換。
    轉子傳動裝置設主傳動，輔助傳動和手動盤車裝置。
    每臺空氣預熱器配置一臺伸縮式吹灰器，在預熱器煙氣側冷熱端配備有一根固定式水沖洗管和滅火管，還配有紅外線探測裝置。

3.9出渣設備

    鍋爐出渣設備有水力出渣和機械出渣兩種。可按用戶要求選用。對于水源豐富的地區推薦水力出渣方式(水封式除渣裝置)。水封式除渣裝置排渣間隔為8小時一次，機械出渣裝置為連續排渣。吳涇工程采用水封式除渣裝置。

3.10鍋爐構架

    鍋爐構架采用獨立式鋼結構，受力構件采用高強度螺栓連接，螺栓直徑為M22。整個構架分7個安裝層，主要包括：垂直支撐、水平支撐、爐頂支吊平面、平臺、扶梯、大層頂等組件。
    鍋爐鋼架共有8根單腹板主梁，其中最大主梁長度25700mm，高度4000mm，寬度1300mm，重量≈90t。鋼柱采用H型鋼柱。
    平臺采用鍍鋅柵格，扶梯傾角小于45°。

 3.11鍋爐密封和保溫

    600MW鍋爐的密封按照整臺鍋爐漏風系數△α＝0的要求設計。在鍋爐爐膛、水平煙道、包覆過熱器和后爐頂過熱器的設計采用全膜式壁的結構；在鍋爐前爐頂、爐膛底部、折煙角部位和低溫過熱器進口處采用金屬內護板進行密封；渣斗采用不銹鋼密封擋板水封裝置。此外，還采用按引進技術設計的典型密封結構。如：前交叉密封結構、高冠密封支承結構、后煙井側墻與頂棚管密封結構、受熱面之間的斜交錯密封結構和爐頂大罩殼等，確保不漏煙、漏灰。
    鍋爐本體采用優質輕型保溫材料，外裝金屬外護板，環境溫度為25℃時，爐墻外壁面溫度不超過50℃。

  4結束語

    本文簡要介紹了上海鍋爐廠有限公司2008t/h亞臨界壓力控制循環鍋爐的設計、優化措施和結構特點，預計該鍋爐投運后，將成為性能好、安全可靠的產品。