1、600MW本工程過(guò)熱器和再熱器的設(shè)計(jì)特點(diǎn)過(guò)熱器、再熱器系統(tǒng)是鍋爐最重要的承壓部件之一，其設(shè)計(jì)成功與否關(guān)系到鍋爐整體性能的優(yōu)劣，并影響鍋爐的安全可靠運(yùn)行。在設(shè)計(jì)中充分考慮過(guò)熱器、再熱器在運(yùn)行過(guò)程中可能遇到的問(wèn)題，合理布置各級(jí)受熱面，正確劃分各級(jí)受熱面的吸熱比率，使其可靠性高、經(jīng)濟(jì)性好和對(duì)負(fù)荷適應(yīng)性強(qiáng)，從而保證鍋爐安全可靠經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行是鍋爐設(shè)計(jì)中要著重考慮的問(wèn)題之一。從提高鍋爐運(yùn)行調(diào)節(jié)時(shí)的可靠性出發(fā)，本公司過(guò)熱器及再熱器系統(tǒng)的布置方式采用了日立-巴布科克公司典型的布置方式和結(jié)構(gòu)形式，過(guò)熱器采用輻射-對(duì)流型，再熱器為純對(duì)流型。其中，過(guò)熱器采用燃料/給水比和兩級(jí)噴水來(lái)調(diào)節(jié)汽溫，而再熱器用尾部煙氣擋板調(diào)節(jié)

2、汽溫。過(guò)熱器、再熱器系統(tǒng)設(shè)計(jì)有以下特點(diǎn)：合理布置過(guò)熱器、再熱器系統(tǒng)各級(jí)受熱面，正確分配它們的吸熱比率,以適應(yīng)各種運(yùn)行因素的變化，從而保證鍋爐安全穩(wěn)定運(yùn)行。在鍋爐各運(yùn)行工況下，各級(jí)受熱面的焓增如下焓-壓力曲線圖所示。制約過(guò)熱器、再熱器受熱面級(jí)數(shù)劃分，輻射對(duì)流受熱面的匹配及總體布置，各級(jí)受熱面吸熱比率的因素較多，諸如鍋爐參數(shù)、工質(zhì)側(cè)阻力、金屬材料的溫度極限、汽溫調(diào)節(jié)方式及技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等等。就本鍋爐而言，由于采用了尾部煙氣擋板調(diào)節(jié)再熱汽溫，故要求布置比擺動(dòng)燃燒器調(diào)溫鍋爐更多的輻射過(guò)熱器以補(bǔ)償?shù)拓?fù)荷時(shí)由于尾部過(guò)熱器側(cè)煙量減少而導(dǎo)致的對(duì)流吸熱不足。因此，本工程我們布置了較多的輻射式及半輻射過(guò)熱器，以獲得

3、良好的汽溫特性。在鍋爐B-MCR工況下，過(guò)熱器側(cè)的煙氣擋板全開(kāi)，再熱器側(cè)煙氣擋板部份打開(kāi)，當(dāng)負(fù)荷逐漸降低，再熱器側(cè)的擋板開(kāi)度逐漸增加，過(guò)熱器側(cè)擋板開(kāi)度逐漸關(guān)小，流經(jīng)低溫再熱器的煙氣份額占整個(gè)煙氣量百分比就增大，從而達(dá)到調(diào)節(jié)再熱汽溫的目的。合理劃分各級(jí)過(guò)熱器比例，使各級(jí)過(guò)熱器的焓增合適，使汽側(cè)偏差能控制在合理范圍之內(nèi)，且末級(jí)過(guò)熱器焓增相對(duì)較小，有利于控制汽溫偏差，減少末級(jí)汽溫調(diào)節(jié)慣性，汽溫調(diào)節(jié)特性好。8王后旦arawuLLJPressure-EnthalpyDiagram焓壓圖頂棚、包墻Furnace爐膛I-省煤器Roof&CageEconomizer8王后旦arawuLLJPressure-E

4、nthalpyDiagram焓壓圖頂棚、包墻Furnace爐膛I-省煤器Roof&CageEconomizerPlatensuperheaterPrimarysuperheaiei圖721焓-壓力曲線圖當(dāng)鍋爐負(fù)荷從B-MCR變化到45%B-MCR時(shí)，噴水量最大變化幅度約156噸/小時(shí)左右，不僅調(diào)節(jié)特性好，而且傳熱面積的布置留有足夠的裕度。即使在切高加負(fù)荷帶600MW這種非正常工況運(yùn)行,減溫系統(tǒng)也能滿足要求。再熱器系統(tǒng)分為兩級(jí)，低溫再熱器布置后豎井煙道前煙道內(nèi)，高溫再熱器布置在水平煙道末級(jí)過(guò)熱器的后面。由于采用了擋板調(diào)溫，本工程布置了較多參與汽溫調(diào)節(jié)的低溫再熱器受熱面，使得汽溫調(diào)節(jié)靈敏。在鍋爐設(shè)

5、計(jì)中，布置較多的低溫再熱器受熱面，其焓增較大，增加了尾部煙氣擋板調(diào)溫的靈敏度。兩級(jí)再熱器間的吸熱比率分配合理，變化平穩(wěn)。再熱器側(cè)設(shè)計(jì)煙氣份額的變化完全能使再熱蒸汽在各種負(fù)荷下達(dá)到設(shè)計(jì)出力。擋板開(kāi)度處于可調(diào)節(jié)的有效區(qū)域，調(diào)節(jié)裕度大，具有很高的靈敏性。在鍋爐復(fù)合變壓中間負(fù)荷運(yùn)行下,應(yīng)減少末級(jí)過(guò)熱器和高溫再熱器的吸熱以更好控制蒸汽溫度。過(guò)熱器、再熱器受熱面管壁厚及選材留有足夠裕度,確保受熱面在各種負(fù)荷運(yùn)行時(shí)均安全可靠。過(guò)熱器、再熱器受熱面選材采用日立-巴布科克公司的方法進(jìn)行壁溫計(jì)算,校核管子的壁溫,合理選用每段管材,并留有較大的裕度。對(duì)過(guò)熱器、再熱器管系采用日立-巴布科克公司成熟的結(jié)構(gòu)。鍋爐各大系統(tǒng)

6、有足夠的柔性，運(yùn)行時(shí)膨脹自由；受熱面的布置方式充分考慮防止結(jié)渣，使受熱面保持完好。屏式過(guò)熱器的優(yōu)化布置使出口段不暴露在強(qiáng)烈的輻射中。各級(jí)過(guò)熱器及再熱器受熱面管選用合理的材質(zhì)，充分考慮鍋爐在長(zhǎng)期運(yùn)行及頻繁啟停過(guò)程中可能造成的疲勞及蠕變等多種應(yīng)力的影響，使鍋爐能長(zhǎng)期、安全、可靠、穩(wěn)定的運(yùn)行。在設(shè)計(jì)中充分考慮管子之間的相對(duì)位移，進(jìn)行周到細(xì)致的考慮，采用多種可保證相對(duì)滑動(dòng)的先進(jìn)結(jié)構(gòu)，保證鍋爐在運(yùn)行時(shí)管子可以有相對(duì)位移，管子之間不會(huì)產(chǎn)生磨損或產(chǎn)生附加的應(yīng)力。本工程過(guò)熱器和再熱器的結(jié)構(gòu)和布置過(guò)熱器來(lái)自啟動(dòng)分離器的蒸汽由連接管導(dǎo)入頂棚。在高煙溫輻射區(qū)域，頂棚管規(guī)格76.2X16.7,數(shù)量為170根，材質(zhì)SA

7、-213T2,節(jié)距114.3,扁鋼厚度9mm,材質(zhì)15CrMo；在爐膛上部高溫過(guò)熱器區(qū)域，管徑變?yōu)?3.5X11,數(shù)量為170根，材質(zhì)SA-213T2,節(jié)距114.3；在水平煙道高溫再熱器區(qū)域，管徑變?yōu)?7X9.9,數(shù)量為170根，材質(zhì)SA-213T2,節(jié)距114.3；后豎井區(qū)域材質(zhì)管徑為57X9.9,數(shù)量為170根，材質(zhì)SA-209T1a,節(jié)距114.3。蒸汽從頂棚出口集箱經(jīng)連接管進(jìn)入包墻過(guò)熱器,包墻過(guò)熱器分兩側(cè)包墻、中隔墻、前、后包墻,包墻為全焊接膜式壁結(jié)構(gòu)。前包墻,后豎井進(jìn)口段拉稀成前后兩排,光管布置,前排管子為45,承載，后排管子為38.1,節(jié)距228.6,其余膜式壁段管子為38.1,

8、節(jié)距114.3；中隔墻，后豎井后煙道進(jìn)口段拉稀成前后兩排，光管布置，前排管子為45,承載，后排管子為38.1,節(jié)距228.6,其余膜式壁段管子為38.1,節(jié)距114.3；后包墻、側(cè)包墻，管子規(guī)格34,節(jié)距101.6；水平煙道后部側(cè)包墻，管子規(guī)格31.8,節(jié)距63.5；吊掛管，規(guī)格為57,節(jié)距228.6。包墻系統(tǒng)管子材質(zhì)均為SA-213T2。后煙道深度為8.33m,布置低溫過(guò)熱器受熱面。經(jīng)過(guò)包墻系統(tǒng)加熱后的蒸汽進(jìn)入低溫過(guò)熱器,低溫過(guò)熱器蛇形管布置在后豎井后煙道內(nèi),分為水平段和垂直出口段。低溫過(guò)熱器水平段共1段,由4根管子繞成,共168排,管排橫向節(jié)距114.3,管段下部分管子規(guī)格為45X7.1,

9、管段上部分管子規(guī)格為45X7.9,材質(zhì)SA-213T12；低過(guò)垂直段管子由水平段的兩排管合成垂直段的一排管，管子規(guī)格為45X7.9,材質(zhì)SA-213T12,橫向節(jié)距228.6mm,共84排。低溫過(guò)熱器水平段管組通過(guò)包墻過(guò)熱器吊掛管懸吊在大板梁上,垂直出口段通過(guò)低過(guò)出口集箱懸吊在大板梁上。屏式過(guò)熱器布置在爐膛上部區(qū)域，為全輻射受熱面，在爐深方向布置了2排，兩排屏之間緊挨著布置，每一排管屏沿爐寬方向布置13片屏，共26片。屏式過(guò)熱器管屏的橫向節(jié)距S1=1371.6，縱向節(jié)距S2=57,爐內(nèi)受熱面管子均采用SA-213Tp347H材料。每片屏由24根管組成，管屏入口段與出口段采用不同的管子壁厚，內(nèi)外

10、圈管采用不同的管子規(guī)格。管屏入口段管子規(guī)格為：最外圈管50.8X8.4/其余管45X7.4；管屏出口段管子規(guī)格為：最外圈管50.8X12.3/其余管45X10.8。屏式過(guò)熱器管屏的橫向節(jié)距S1=1371.6縱向節(jié)距S2=57,爐內(nèi)受熱面管子采用SA-213T91、SA-213Tp347H圖7-23屏式過(guò)熱器材料分界圖兩種材料。沿爐膛深度方向圖圖724低溫再熱器材料分界圖的兩片屏之間緊挨布置。為保證管屏的平整，防止管子的出列和錯(cuò)位及焦渣的生成，屏式過(guò)熱器布置有定位滑動(dòng)、管屏夾持管等結(jié)構(gòu)。每片屏式過(guò)熱器出口集箱與匯集集箱相連，蒸汽在匯集集箱中混合，并經(jīng)第二級(jí)減溫器后，進(jìn)入高溫過(guò)熱器。高溫過(guò)熱器蛇形

11、管位于折焰角上部，沿爐寬方向布置有31片,管排橫向節(jié)距S1=609.6,管子縱向節(jié)距S2=57,每片管屏由20根管子并聯(lián)繞制而成，爐內(nèi)受熱面管子的材質(zhì)均為SA-213Tp347H。管屏內(nèi)外圈管采用不同的管子規(guī)格，管屏最外圈管50.8X8.9/其余管45X7.8。蒸汽從高過(guò)入口集箱(609.6X128,SA335P22)經(jīng)蛇形管加熱后進(jìn)入高過(guò)出口集箱(609.6X108,SA335P91),品質(zhì)合格蒸汽由連接管(540X80,SA335P91)從出口集箱兩端引出，上行后合并成單根蒸汽導(dǎo)管(575.1X84,SA335P91)送入汽輪機(jī)高壓缸。再熱器低再蛇形管由水平段和垂直段兩部分組成。水平段分三

12、組水平布置于后豎井前煙道內(nèi),由6根管子繞制而成，低再橫向節(jié)距S1=114.3,沿爐寬方向共布置168排。下面兩組管子規(guī)格57X4.5,管排的縱向節(jié)距S2=76,材質(zhì)SA-210C。上組管子分兩部分，下部分管子規(guī)格50.8X4.5,材質(zhì)SA-210C；上部分管子規(guī)格50.8X4.5,材質(zhì)15GrMoG。低再出口垂直段由兩片相鄰的水平蛇形管合并而成，橫向節(jié)距228.6mm,橫向排數(shù)84排，管子規(guī)格50.8X4.8,材質(zhì)12Cr1MoVG。高溫再熱器布置于末級(jí)過(guò)熱器后的水平煙道內(nèi)，蒸汽從高再進(jìn)口集箱(736.6X43,SA335P11)經(jīng)蛇形管屏加熱后進(jìn)入高再出口集箱(736.6X43,SA335P

13、11),蛇形管屏共84片，每片管屏由10根管子并繞成U形，管子規(guī)格50.8X4.5,橫向節(jié)距228.6，縱向節(jié)距70,爐內(nèi)受熱面管子均為SA-213Tp347H材料。二.過(guò)熱器和再熱器系統(tǒng)蒸汽流程過(guò)熱器、再熱器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)均采用了日立-巴布科克公司典型布置形式。大量鍋爐運(yùn)行實(shí)踐表明,鍋爐具有良好的負(fù)荷調(diào)節(jié)性能,能長(zhǎng)期安全可靠的運(yùn)行。過(guò)熱器、再熱器蒸汽流程圖如下圖所示。去高壓缸汽水分離器頂棚過(guò)熱器包墻過(guò)熱器低溫過(guò)熱器屏式過(guò)熱器末級(jí)過(guò)熱器低溫再熱器高溫再熱器過(guò)熱器一級(jí)減溫器過(guò)熱器二級(jí)減溫器(ID再熱器減溫器圖725過(guò)熱器、再熱器蒸汽流程圖過(guò)熱器系統(tǒng)過(guò)熱器系統(tǒng)按蒸汽流向可分為四級(jí)：頂棚和包墻過(guò)熱器、低溫

14、過(guò)熱器、屏式過(guò)熱器及末級(jí)過(guò)熱器。其中主受熱面為低溫過(guò)熱器、屏式過(guò)熱器、末級(jí)過(guò)熱器。屏式過(guò)熱器布置在爐膛的上部,沿爐深方向并聯(lián)了兩排屏式過(guò)熱器管屏,每排管屏為13片,共26片,主要吸收爐圖圖726過(guò)熱蒸汽溫度性能曲線膛內(nèi)的輻射熱量。末級(jí)過(guò)熱器布置在出口折焰角的上方，爐膛后墻水冷壁吊掛管之前，沿爐寬方向布置有31片。低溫過(guò)熱器布置在后豎井后側(cè)煙道內(nèi)，低溫過(guò)熱器順列逆流布置，靠對(duì)流傳熱吸收熱量。過(guò)熱器系統(tǒng)的汽溫調(diào)節(jié)采用燃料/給水比和兩級(jí)四點(diǎn)噴水減溫，一次左右交叉以減少左右側(cè)汽溫偏差。再熱器系統(tǒng)再熱器受熱面分為兩級(jí)，即高溫再熱器和低溫再熱器。高溫再熱器布置在水平煙道內(nèi)緊接著末級(jí)過(guò)熱器之后，低溫再熱器布

15、置在后豎井的前側(cè)煙道內(nèi)。高溫再熱器為順列逆流布置。低溫再熱器也是順列逆流布置，均為純對(duì)流受熱面。再熱器的汽溫調(diào)節(jié)主要靠改變煙氣擋板的開(kāi)度來(lái)改變流經(jīng)它們的煙氣流量達(dá)到調(diào)溫。在低溫過(guò)熱器的入口管道上布置了事故噴水減溫器。三.過(guò)熱器、再熱器性能特性1.過(guò)熱蒸汽溫度性能曲線7006506005505004508001200160020000400700650600550500450800120016002000040035%B-MCR_50%MCR75%MCR100%ECR_T-MCR_B-MCR主蒸汽流量2.再熱蒸汽溫度性能曲線)(溫汽/再熱器出口00005060800120016004501008

16、06040量水噴器熱再0)(溫汽/再熱器出口0000506080012001600450100806040量水噴器熱再040035%B-MCR50%MCR75%MCR100%ECRT-MCR202000B-MCR額份氣煙主蒸汽流量圖727再熱蒸汽溫度性能曲線過(guò)熱器、再熱器系統(tǒng)采用合理的結(jié)構(gòu)形式，減少熱偏差，降低蒸汽側(cè)阻力。各級(jí)過(guò)熱器、再熱器的連接采用合理的引入引出方式。過(guò)熱器系統(tǒng)、再熱器系統(tǒng)各有一次左右交叉，即屏式過(guò)熱器出口與末級(jí)過(guò)熱器之間、低溫再熱器出口與高溫再熱器之間各進(jìn)行了一次左右交叉。各級(jí)過(guò)熱器、再熱器之間的連接也采用了大管道連接，使蒸汽能充分混合。引入引出管盡量對(duì)稱布置，減少靜壓差，使流量分配均勻，減少汽溫偏差。合理選用各級(jí)受熱面管子的規(guī)格,取得與熱負(fù)荷相適應(yīng)的蒸汽流量。即使同一級(jí)的過(guò)熱器，管子規(guī)格也根據(jù)結(jié)構(gòu)和所處的位置不同而有所不同。如低溫再熱器水平管組根據(jù)在蒸汽流程中的不同的位置和溫度變化情況采用了不同的管子直徑和材料，使受熱面管材的布置更為合理。過(guò)熱器設(shè)有兩級(jí)噴水，在低過(guò)至屏式過(guò)熱器,屏式過(guò)熱器至末級(jí)過(guò)熱器之間的連接管上均裝有噴水減溫裝置。同一級(jí)減溫設(shè)有左右兩個(gè)噴水點(diǎn)，兩側(cè)減溫管路分別用單獨(dú)的調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)左右兩側(cè)管路上的噴水量,消除左右側(cè)汽溫偏