第二章鍋爐本體

1、第1章 鍋爐本體1.1 爐膛與水冷壁1.1.1 概述爐膛是鍋爐中組織燃料燃燒的空間，也稱燃燒室，是鍋爐燃燒設(shè)備的重要組成部分。爐膛除了要把燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)變成燃燒產(chǎn)物的熱能外，還承擔(dān)著組織爐膛換熱的任務(wù)，因此它的結(jié)構(gòu)應(yīng)能保證燃料燃燼，并使煙氣在爐膛出口處已被冷卻到使其后面的對(duì)流受熱面安全工作所允許的溫度。水冷壁是敷設(shè)在爐膛四周由多根并聯(lián)管組成的蒸發(fā)受熱面。其主要作用是：吸收爐膛中高溫火焰及爐煙的輻射熱量，使水冷壁內(nèi)的水汽化，產(chǎn)生飽和水蒸汽；降低高溫對(duì)爐墻的破壞作用，保護(hù)爐墻；強(qiáng)化傳熱，減少鍋爐受熱面面積，節(jié)省金屬耗量；有效防止?fàn)t壁結(jié)渣；懸吊爐墻。直流鍋爐水冷壁中工質(zhì)的流動(dòng)為強(qiáng)制流動(dòng)，管屏的布置較

2、為自由，最基本的有螺旋管圈、垂直上升管屏和回帶管屏三種型式。1.1.2 設(shè)計(jì)要求1）點(diǎn)火方便、燃燒穩(wěn)定安全。2）針對(duì)本鍋爐設(shè)計(jì)煤種及校核煤種灰熔點(diǎn)低且易于結(jié)渣的特點(diǎn)，采取有效措施防止?fàn)t膛結(jié)焦。3）保證燃燒室空氣動(dòng)力場(chǎng)良好，出口溫度場(chǎng)均勻，爐膛出口水平煙道兩側(cè)對(duì)稱點(diǎn)間的煙溫偏差不超過50。4）受熱面不產(chǎn)生高溫腐蝕。5）爐膛出口煙溫，無論在燃用設(shè)計(jì)煤種還是在燃用校核煤種時(shí)，爐膛出口以后的受熱面不結(jié)渣、不積灰。爐膛出口煙氣溫度低于1005。6）爐膛水冷壁管、管屏、過熱器和再熱器的任何部位都不直接受到火焰的沖刷。7）爐膛布置的吹灰器能隨爐體膨脹。1.1.3 爐膛幾何特性爐膛幾何特性主要指的是爐膛的寬度

3、、深度、高度和幾何形狀，它們都與爐膛的主要熱力特性有關(guān)。爐膛幾何特性是影響爐膛能否滿足設(shè)計(jì)要求的重要因素之一。華潤(rùn)焦作鍋爐爐膛截面是一個(gè)寬深比為1.42：1的矩形，爐膛寬度22.187m，深度15.632m，高度64.71m。在爐膛底部標(biāo)高16.644m處前后墻向爐內(nèi)傾斜55°角形成冷灰斗。折焰角的作用：一是延長(zhǎng)煙氣流程，改善煙氣的充滿度，加強(qiáng)煙氣的擾動(dòng)與混合；二是減輕爐膛出口處受熱面的沖刷；三是增加了水平煙道的長(zhǎng)度，有利于過熱器和再熱器的布置和運(yùn)行。1.1.4 爐膛熱負(fù)荷爐膛的主要熱力特性就是燃料每小時(shí)輸入爐膛的平均熱量，或稱爐膛熱功率。按計(jì)算方法，爐膛熱負(fù)荷可分為以下幾種，它們都

4、是鍋爐設(shè)計(jì)、運(yùn)行中必須注意的主要熱力參數(shù)。1）爐膛容積熱負(fù)荷單位時(shí)間送入單位爐膛容積中的熱量稱為爐膛容積熱負(fù)荷，用qv表示，單位為KW/m3或MW/m3。qv值與煙氣在爐內(nèi)停留時(shí)間的倒數(shù)有關(guān)，qv的大小應(yīng)既能保證燃料的燃燒完全，又要滿足煙氣的冷卻條件，即使煙氣在爐膛內(nèi)冷卻到不使?fàn)t膛出口后受熱面結(jié)渣的程度。對(duì)于大容量鍋爐應(yīng)以煙氣冷卻條件來選用qv，使煙氣能充分冷卻到合適的爐膛出口煙溫。2）爐膛截面熱負(fù)荷單位時(shí)間送入單位爐膛截面中的熱量稱為爐膛截面熱負(fù)荷，用qa表示，單位為KW/m2或MW/m2。qa是爐膛的重要計(jì)算特性，它反應(yīng)了燃燒器區(qū)域的溫度水平。如果qa過高，說明爐膛截面過小，在燃燒器區(qū)域燃

5、料燃燒放出的大量熱量沒有足夠的水冷壁受熱面來吸收，就會(huì)使燃燒器區(qū)域的局部溫度過高，引起燃燒器區(qū)域的結(jié)渣。還有可能使水冷壁發(fā)生膜態(tài)沸騰，使水冷壁管過熱燒壞。3）燃燒器區(qū)域壁面熱負(fù)荷按照燃燒器區(qū)域爐膛單位爐壁面積折算，單位時(shí)間送入爐膛的熱量稱為燃燒器區(qū)域壁面熱負(fù)荷，用qr表示，單位為KW/m2或MW/m2。qr與爐膛截面熱負(fù)荷qa一樣，反映了燃燒器區(qū)域的溫度水平。但qr還能反映火焰的分散和集中情況。qr愈大，說明火焰愈集中，燃燒器區(qū)域的溫度水平就愈高，這對(duì)燃料的穩(wěn)定著火有利，但卻容易造成燃燒區(qū)域的壁面結(jié)渣。4）爐膛輻射受熱面熱負(fù)荷爐膛單位輻射受熱面在單位時(shí)間吸收的熱量稱為爐膛輻射受熱面熱負(fù)荷，也稱

6、輻射受熱面熱流密度，用qf表示，單位為KW/m2或MW/m2。qf愈高，表明單位輻射受熱面所吸收的熱量愈大，說明爐內(nèi)煙氣溫度水平愈高。qf如果過大，就會(huì)造成水冷壁結(jié)渣。此外，qf的數(shù)值也是判斷膜態(tài)沸騰是否會(huì)發(fā)生的主要指標(biāo)之一。本鍋爐爐膛和水冷壁設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)： 爐膛斷面（爐寬´爐深） 22187×15632 mm´mm爐膛容積 19939 m3上層煤燃燒器中心線到屏底距離 23.53 m爐膛容積熱負(fù)荷 79.93 kW/m3爐膛截面熱負(fù)荷 4.595 MW/m2燃燒器區(qū)域壁面熱負(fù)荷 1.45 MW/m2爐膛有效投影輻射受熱面熱負(fù)荷160.13 kW/m2爐膛出口煙氣溫度

7、 995 °C下爐膛出口煙氣溫度 1378 °C注：1）爐膛出口斷面的定義：沿?zé)煔庑谐逃龅降墓荛g凈距離平均457mm的受熱面第一排管子中心線構(gòu)成的斷面，由于本工程鍋爐上爐膛的屏式過熱器和末級(jí)過熱器的節(jié)距均大于457mm，故將后水冷壁吊掛管中心線定義為爐膛出口斷面。2）爐膛容積的定義：以冷灰斗底部有效容積上半部高度到爐膛出口斷面的容積。3）熱負(fù)荷值根據(jù)爐膛凈輸入熱量計(jì)算。爐膛凈輸入熱量是鍋爐在相應(yīng)負(fù)荷下的計(jì)算燃煤量（即考慮q4損失后的燃煤量）與燃料低位發(fā)熱量的乘積。4）燃燒器區(qū)域的選取為：燃燒器上下煤粉噴口中心線之間的垂直距離外加3m所包圍的爐墻壁面積。1.1.5 水冷壁結(jié)構(gòu)

8、華潤(rùn)焦作鍋爐爐膛水冷壁采用焊接膜式壁，爐膛斷面尺寸為22187mm×15632mm。冷灰斗及爐膛下部水冷壁采用螺旋管圈（如圖2-1），爐膛上部采用垂直管屏。圖3-4 水冷壁展開圖圖2-1 水冷壁水冷壁由灰斗部分開始，冷灰斗部分的水冷壁由外徑為219mm、材料為SA106C的水冷壁下集箱引出的436根直徑38mm、壁厚為7.3mm、材料為15CrMoG、節(jié)距為53mm的管子組成的管帶圍繞成。經(jīng)過灰斗拐點(diǎn)后，管帶以17.893°的傾角繼續(xù)盤旋上升。螺旋管圈水冷壁在標(biāo)高47.335m處通過直徑為219mm、材料為15CrMoG的中間集箱轉(zhuǎn)換成垂直管屏（如圖2-2），垂直管屏由13

9、12根31.8×6.2、材料15CrMoG、節(jié)距為57.5mm的管子組成，垂直管屏（包括后水冷壁吊掛管）出口集箱的36根引出管與2根下降管相連，下降管分別連接折焰角入口集箱和水平煙道側(cè)墻的下部入口集箱。折焰角由385根44.5×7、節(jié)距為57.5mm的管子組成，其穿過后水冷壁吊掛管形成水平煙道底包墻，然后形成縱向4排節(jié)距為100mm、橫向95排節(jié)距為230mm的水平煙道管束與出口集箱相連。水平煙道側(cè)墻由92根44.5×7mm、節(jié)距為115mm的管子組成，其出口集箱與煙道管束共引出24根168mm的連接管與4只啟動(dòng)分離器相連，汽水混合物在其中分離。圖2-2 中間混合

10、集箱角部結(jié)構(gòu)在任何工況下（尤其是低負(fù)荷及啟動(dòng)工況），水冷壁內(nèi)有足夠的質(zhì)量流速，保證水冷壁水動(dòng)力穩(wěn)定和傳熱不發(fā)生惡化，防止發(fā)生在亞臨界壓力下的偏離核態(tài)沸騰和超臨界壓力的類膜態(tài)沸騰現(xiàn)象。鍋爐最低直流負(fù)荷為30BMCR。為監(jiān)視蒸發(fā)受熱面出口金屬溫度，在水冷壁上裝有足夠數(shù)量的測(cè)溫裝置。具體數(shù)量如下：螺旋水冷壁管出口裝設(shè)了88個(gè)壁溫測(cè)點(diǎn)，在前、側(cè)墻垂直管屏和后水吊掛管出口共裝設(shè)了107個(gè)壁溫測(cè)點(diǎn)。鍋爐前、后墻及后煙道前、后墻的膨脹中心設(shè)置在鍋爐對(duì)稱中心線上；螺旋水冷壁側(cè)墻膨脹中心設(shè)置在距爐膛后墻中心線1203mm處，垂直管屏水冷壁側(cè)墻的膨脹中心設(shè)置在距爐膛后墻中心線1217mm處。水冷壁上設(shè)置有觀測(cè)孔、

11、熱工測(cè)量孔、人孔、吹灰器孔以及相應(yīng)的平臺(tái)。水冷壁的放水點(diǎn)裝在最低處，以保證水冷壁及其集箱內(nèi)的水能放空。1.1.6 水冷壁結(jié)構(gòu)特點(diǎn)螺旋管圈水冷壁的特點(diǎn)是可以通過選取螺旋管的傾角來改變管子節(jié)距，使其平行管的數(shù)量與爐膛周界無關(guān)，可以采用較少的管子而獲得高的質(zhì)量流速，從而避免傳熱惡化的發(fā)生和保證水動(dòng)力的穩(wěn)定性。此外，由于平行管圈盤繞爐膛四周上升，受熱均勻，熱偏差小。因而螺旋管圈水冷壁具有很好的變負(fù)荷性能，適合變壓運(yùn)行。本鍋爐采用下爐膛螺旋管圈水冷壁和上爐膛垂直管水冷壁的組合方式，一方面滿足了變壓運(yùn)行性能的要求，另一方面可在水冷壁的頂部采用結(jié)構(gòu)上成熟的懸吊結(jié)構(gòu)（如圖2-3）。螺旋管圈與垂直管屏采用中間混

12、合集箱的過渡形式。與分叉管方式相比，中間混合集箱更能保證汽水兩相分配的均勻性，而且結(jié)構(gòu)上不受螺旋管與垂直管轉(zhuǎn)換比的限制。圖2-3 水冷壁懸吊結(jié)構(gòu)中間混合集箱布置在低負(fù)荷時(shí)螺旋管圈出口蒸汽干度在0.8以上的標(biāo)高上，在這個(gè)蒸汽干度下中間混合集箱的汽水均勻分配已不成問題。在這個(gè)位置爐膛熱負(fù)荷已明顯降低，垂直管屏在較低的質(zhì)量流速下能夠得到可靠的冷卻。冷灰斗的吸熱量約占爐膛總吸熱量的10%左右，因此冷灰斗吸熱不均引起的熱偏差不可忽視。冷灰斗采用螺旋管圈時(shí)，出口工質(zhì)幾乎沒有溫度偏差，這是垂直管冷灰斗不可比擬的。1.1.7 爐膛結(jié)渣結(jié)渣是指爐內(nèi)高溫?zé)煔鈯A帶的熔融或部分熔融的粘性灰粒碰撞在爐墻或受熱面上，粘結(jié)

13、形成灰渣層。結(jié)渣是燃煤鍋爐運(yùn)行中較為普遍的現(xiàn)象。結(jié)渣對(duì)鍋爐運(yùn)行的影響：1）結(jié)渣引起蒸汽溫度升高，甚至?xí)?dǎo)致汽水爆破。2）結(jié)渣可能造成掉渣滅火、損壞受熱面和造成人員傷害。3）結(jié)渣會(huì)使鍋爐出力下降，嚴(yán)重時(shí)被迫停爐。4）受熱面易發(fā)生高溫腐蝕。5）影響鍋爐的經(jīng)濟(jì)性。產(chǎn)生結(jié)渣的先決條件是呈熔融狀態(tài)的顆粒與壁面的碰撞。爐內(nèi)顆粒隨氣流運(yùn)動(dòng)，由爐內(nèi)燃燒空氣動(dòng)力場(chǎng)決定氣流向壁面的沖刷程度，決定灰粒與壁面碰撞的機(jī)率。此外較大尺寸的顆粒容易從轉(zhuǎn)向氣流中分離出來，與壁面碰撞，因此急劇的氣流轉(zhuǎn)向與粗的煤粉細(xì)度是容易導(dǎo)致結(jié)渣的。低的灰粒熔融溫度和高的壁面溫度使灰粒與壁面碰撞之際易呈熔融狀態(tài)；粗的灰粒也因分離速度大，碰撞壁

14、面前經(jīng)歷的分離時(shí)間短，冷卻不易而呈熔融狀態(tài)；不清潔的水冷壁，吸熱能力弱，區(qū)域溫度高，對(duì)灰粒的冷卻能力弱，使灰粒在碰撞之際呈熔融狀態(tài)?；业娜廴谔匦詼囟仁桥c所處的環(huán)境氣氛相關(guān)的，若氧化性氣氛則熔融溫度高，還原性氣氛則低，因此爐內(nèi)的過量空氣系數(shù)也影響到爐內(nèi)的結(jié)渣。所以結(jié)渣并不是單純決定于煤灰特性的，而與許多因素密切相關(guān)，并通過灰粒的熔融特性溫度與結(jié)渣傾向相聯(lián)系。鍋爐設(shè)計(jì)煤種的結(jié)渣特性是已確定的，下面從鍋爐設(shè)計(jì)和運(yùn)行方面分析影響結(jié)渣的因素。影響結(jié)渣的基本因素：1）爐內(nèi)的空氣動(dòng)力場(chǎng)，煤粉或灰的粒度和重度，這影響到煙氣和灰粒在爐內(nèi)的流動(dòng)。2）灰粒從煙氣中分離出來與壁面的碰撞，既與煤粉細(xì)度，也與煤粉的選擇性

15、沉積相關(guān)。3）煤的燃燒特性、鍋爐負(fù)荷及爐內(nèi)空氣動(dòng)力場(chǎng)所構(gòu)成的爐內(nèi)溫度場(chǎng)以及煤灰的熔融特性，這影響到與壁面碰撞的灰粒是否呈熔融狀態(tài)，并具有黏結(jié)的能力，這也與受熱面的熱負(fù)荷，受熱面的清潔程度相聯(lián)系的。從運(yùn)行的角度分析，主要因素有以下幾點(diǎn)：1）爐膛出口煙溫。爐膛出口煙溫在相當(dāng)程度上表征著爐內(nèi)的溫度水平，或灰粒狀態(tài)的條件，爐膛出口受熱面的結(jié)渣傾向。因此燃用灰熔點(diǎn)低煤種的鍋爐，其爐膛出口溫度總是設(shè)計(jì)的偏低。2）鍋爐負(fù)荷。鍋爐負(fù)荷通過增大爐內(nèi)燃料量和受熱面的靜熱流而得到提高，前者燃料量表征爐內(nèi)的整體溫度水平，后者意味著受熱面的外壁溫度。因此鍋爐負(fù)荷增加就意味著爐內(nèi)結(jié)渣可能性的增大。如發(fā)現(xiàn)鍋爐結(jié)渣現(xiàn)象劇增時(shí)

16、的主要處理措施之一是降低鍋爐負(fù)荷。3）燃燒器上部的爐膛高度。從煤粉的燃燒過程來說，需要有一定的爐膛高度來滿足燃燒過程或者說火焰長(zhǎng)度的需要。爐內(nèi)溫度分布是與這一高度密切相關(guān)的，溫度只有在燃燒基本結(jié)束后，才會(huì)較迅速下降，灰粒才有被冷卻固化的可能，如果這一高度（最上層燃燒器到屏式過熱器底部）較小，那么屏式過熱器結(jié)渣可能性就會(huì)增大，甚至引起較嚴(yán)重的結(jié)渣。在鍋爐設(shè)計(jì)中這一高度與燃用煤種特性及灰的熔融特性是相對(duì)應(yīng)的。4）爐壁熱負(fù)荷和燃燒器區(qū)域熱負(fù)荷。爐壁熱負(fù)荷即投入爐內(nèi)熱量與爐壁投影面積之比，表征水冷壁對(duì)投入爐內(nèi)熱量的吸收能力，亦即爐內(nèi)的溫度水平，尤其是近爐壁區(qū)域，它直接影響對(duì)接近壁面灰粒的冷卻能力。燃燒

17、器區(qū)域熱負(fù)荷是表征燃燒器布置的相對(duì)集中和分散。燃燒器區(qū)域是爐內(nèi)速度和溫度變化最激烈、梯度最大的區(qū)域，燃燒最強(qiáng)烈，區(qū)域溫度水平最高，最容易產(chǎn)生結(jié)渣的區(qū)域。因此燃用結(jié)渣傾向性高煤種的鍋爐，燃燒器區(qū)域熱負(fù)荷值取低限。5）燃燒的空氣量及風(fēng)粉配比。爐內(nèi)空氣量不足，容易產(chǎn)生一氧化碳，因而使灰熔點(diǎn)大為降低，會(huì)引起爐膛內(nèi)結(jié)渣，特別燃用揮發(fā)份大的煤時(shí)，更容易出現(xiàn)這種現(xiàn)象。燃料與空氣混合不充分，即使供應(yīng)足夠的空氣量，也會(huì)造成有些局部區(qū)域空氣多些，另一些區(qū)域空氣少些，這樣空氣少的區(qū)域就會(huì)出現(xiàn)還原性氣體，而使灰熔點(diǎn)降低，造成局部結(jié)渣。6）火焰偏斜，煤粉氣流貼壁。燃燒器的缺陷或爐內(nèi)空氣動(dòng)力工況失常都會(huì)引起火焰偏斜或煤粉

18、氣流貼壁?；鹧嫫保棺罡邷氐幕鹧鎸右浦翣t壁處，使水冷壁產(chǎn)生嚴(yán)重結(jié)渣。7）煤粉細(xì)度。煤粉中的粗顆粒既容易從氣流中分離出來與壁面碰撞，也需要較長(zhǎng)的燃燼時(shí)間和火焰長(zhǎng)度，更因熱容量大，換熱系數(shù)小而冷卻固化不易。因此在燃用熔融溫度特性值低的煤種時(shí)，更需控制煤粉中的粗粒重量份額（實(shí)際控制煤粉均勻度）。8）吹灰操作。煤粉鍋爐的結(jié)渣是在所難免的，問題是結(jié)渣的程度如何。受熱面一旦產(chǎn)生結(jié)渣，表面溫度隨之升高，對(duì)于接近受熱面的灰粒的冷卻能力減弱，會(huì)由此導(dǎo)致惡性循環(huán)（結(jié)渣越來越嚴(yán)重）。鍋爐通過吹灰器對(duì)受熱面吹掃來維持受熱面清潔，或不致被嚴(yán)重污染。一旦結(jié)渣嚴(yán)重，吹灰器的清掃能力就減弱。因此吹灰器的布置和運(yùn)行必須與燃用

19、煤種的結(jié)渣傾向相應(yīng)，使沉積灰渣能得到及時(shí)清掃。針對(duì)影響結(jié)渣的因素，采取的防治措施有：1）選取較小的爐膛熱負(fù)荷，避免火焰沖刷受熱面，同時(shí)降低整個(gè)爐膛溫度，以減少結(jié)渣的可能性。2）選取合理的燃燒區(qū)域化學(xué)反應(yīng)當(dāng)量比，不僅確保有一個(gè)低NOx排放出口煙溫，同時(shí)也使結(jié)渣的可能性降到最低。3）選取能夠防止對(duì)流受熱面出現(xiàn)任何結(jié)渣可能性的爐膛排煙溫度。4）采用膜式二級(jí)和末級(jí)過熱器設(shè)計(jì)，從而防止管子出列、變形的同時(shí)抑制結(jié)渣。5）穿過懸吊過熱器中央的吹灰器與過熱器的膜式設(shè)計(jì)面相結(jié)合保證了吹灰的有效性。6）燃燒器喉口周圍布置水冷壁彎管，與高導(dǎo)熱性的碳化硅磚面相結(jié)合，從而降低了燃燒器喉口的表面溫度，有效防止燃燒器區(qū)域出

20、現(xiàn)結(jié)渣。7）低NOx燃燒器產(chǎn)生較低的燃燒器區(qū)域峰值火焰溫度。8）控制燃燒器燃料和空氣的分布，保證沿整個(gè)爐膛寬度的均勻燃燒并防止還原區(qū)的形成。9）保持合適的煤粉細(xì)度和均勻度。10）在爐膛容易結(jié)渣的區(qū)域布置吹灰器，合理吹灰。1.2 啟動(dòng)系統(tǒng)1.2.1 概述啟動(dòng)系統(tǒng)是為解決直流鍋爐啟動(dòng)和低負(fù)荷運(yùn)行而設(shè)置的功能組合單元，它包括啟動(dòng)分離器、儲(chǔ)水箱及其它汽側(cè)和水側(cè)連接管、閥門等。其作用是在水冷壁中建立足夠高的質(zhì)量流量，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)火前循環(huán)清洗，保護(hù)蒸發(fā)受熱面，保持水動(dòng)力穩(wěn)定，還能回收熱量，減少工質(zhì)損失。啟動(dòng)系統(tǒng)按正常運(yùn)行時(shí)須切除和不切除分為兩類，即外置式和內(nèi)置式。1.2.2 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)我司鍋爐啟動(dòng)系統(tǒng)為內(nèi)置式不帶

21、再循環(huán)泵的大氣擴(kuò)容式系統(tǒng)。鍋爐負(fù)荷小于30%B-MCR直流負(fù)荷時(shí)，分離器起汽水分離作用，分離出的蒸汽進(jìn)入過熱器系統(tǒng)，水則通過連接管進(jìn)入貯水箱，經(jīng)溢流管路排入疏水?dāng)U容器中。鍋爐負(fù)荷在30%BMCR以上時(shí)，分離器呈干態(tài)運(yùn)行，只作為一個(gè)蒸汽的流通元件。啟動(dòng)系統(tǒng)按全壓設(shè)計(jì)。啟動(dòng)系統(tǒng)由如下設(shè)備和管路組成：1）啟動(dòng)分離器及進(jìn)出口連接管；2）貯水箱；3）溢流管及溢流閥；4）疏水?dāng)U容器、疏水箱及疏水泵；5）溢流管暖管管路；6）壓力平衡管路；7）過熱器二級(jí)減溫水旁路。啟動(dòng)分離器為立式筒體，共4只，布置在鍋爐前部的上方，距前水冷壁的中心線距離為3.575m，分離器間的距離為5.52m。分離器外徑為660mm，壁厚

22、為85mm，筒身高度為8.363m，材料為WB36。從水平煙道側(cè)包墻和管束出口集箱出來的介質(zhì)經(jīng)6根下傾15°的切向引入管在分離器的頂端引入，在本生負(fù)荷下汽水混合物在分離器內(nèi)高速旋轉(zhuǎn)，并靠離心作用和重力作用進(jìn)行汽水分離。在分離器內(nèi)的中部偏上位置布置有脫水裝置，其作用是消除介質(zhì)旋轉(zhuǎn)和向下的動(dòng)能，使分離器及與之相連的貯水箱中的水位穩(wěn)定。在分離器的底端布置有水消旋器并連接一根出口導(dǎo)管，將分離出來的水引至貯水箱；在分離器的上端布置有蒸汽消旋裝置并也連接1根出口導(dǎo)管，將蒸汽引至頂棚過熱器入口集箱。每只分離器通過兩根吊桿懸吊在鍋爐頂板上。貯水箱數(shù)量為1只，也是立式筒體，外徑為660mm，壁厚為85

23、mm，筒身高度為10m，材料為WB36，在其下部共有4根來自分離器的徑向連接管分兩層引入分離器的疏水。本工程貯水箱和4只分離器平行、并聯(lián)布置，因此分離器和分離器出水管都提供一定的有效貯水容積，使得貯水箱的體積相對(duì)減小。由于貯水箱和分離器并聯(lián)可能因相互間的壓力不均衡而引起各自的水位波動(dòng)，因此在貯水箱上部引出4根76×12壓力平衡管與分離器相連來保持壓力的平衡。貯水箱溢流管路由兩只并聯(lián)的相同容量的溢流調(diào)節(jié)閥組成，在鍋爐啟動(dòng)時(shí)，根據(jù)貯水箱水位的高低順序打開或關(guān)閉閥門。在鍋爐啟動(dòng)過程中，首先通過給水泵和溢流管路調(diào)節(jié)閥的配合，建立穩(wěn)定的水循環(huán)，然后點(diǎn)火。在燃燒器附近的高熱負(fù)荷區(qū)，水冷壁管內(nèi)的工

24、質(zhì)首先被加熱汽化，體積迅速膨脹，并在短時(shí)間內(nèi)將產(chǎn)汽點(diǎn)后的水?dāng)D出，這個(gè)過程被稱作汽水膨脹或渡膨脹。確保將渡膨脹期間的疏水順利排出，以便鍋爐能夠順利啟動(dòng)是鍋爐啟動(dòng)系統(tǒng)的另一項(xiàng)主要功能。本工程溢流管路容量的設(shè)計(jì)已充分考慮到鍋爐正常啟動(dòng)疏水、渡膨脹期疏水等各種工作條件的要求并有較大裕量。另外，建議在渡膨脹前，將貯水箱水位控制在低點(diǎn)附近（2.85m），擴(kuò)容器下面的凝結(jié)水箱的水位均也應(yīng)置于低點(diǎn)，以便接收渡膨脹期間大量的疏水，充分保證啟動(dòng)過程的順利完成。另外，鍋爐啟動(dòng)時(shí)的系統(tǒng)壓力，爐膛燃燒率的大小以及升負(fù)荷速度等對(duì)渡膨脹期間的疏水量和時(shí)間均有較大影響。經(jīng)過渡膨脹階段后，水冷壁內(nèi)的工質(zhì)均勻產(chǎn)汽開始蒸發(fā)，水冷壁

25、出來的汽水混合物在分離器中進(jìn)行汽水分離，分離出來的飽和蒸汽進(jìn)入過熱器系統(tǒng)被繼續(xù)加熱。而其余的飽和水則通過連接管排入貯水箱，經(jīng)溢流管路排入擴(kuò)容器。隨著鍋爐負(fù)荷的增加，水冷壁的產(chǎn)汽量越來越大，貯水箱的水位也隨之逐漸下降，溢流管路上的疏水調(diào)節(jié)閥逐漸關(guān)小。當(dāng)負(fù)荷增加到本生負(fù)荷時(shí)，貯水箱水位降到最低，溢流管路調(diào)節(jié)閥關(guān)閉，鍋爐由再循環(huán)模式轉(zhuǎn)入純直流狀態(tài)下運(yùn)行，此時(shí)給水流量與蒸汽流量相匹配。在鍋爐直流運(yùn)行時(shí)，為保持啟動(dòng)系統(tǒng)保持熱備用狀態(tài)，設(shè)置了溢流管暖管管路，該管路取自省煤器出口，使溢流閥及其管路保持較高的溫度水平，以保證該管路始終保持在“熱備用”狀態(tài)，一旦需要可以立即投入運(yùn)行。此暖管管路的水最終進(jìn)入貯水箱

26、，導(dǎo)致貯水箱水位升高。為避免貯水箱滿水位，系統(tǒng)設(shè)置了二級(jí)減溫水旁路管路并設(shè)有調(diào)節(jié)閥，以便在鍋爐直流運(yùn)行時(shí)，能夠有效控制貯水箱的水位。當(dāng)水位高于7.35m時(shí)，該管路開啟，調(diào)節(jié)閥逐漸打開將水排入二級(jí)減溫器噴入過熱器系統(tǒng)，該調(diào)節(jié)閥的開度同樣是由貯水箱水位控制的，當(dāng)水位上升至9.0m時(shí)，調(diào)節(jié)閥全開，以確保鍋爐在正?；蚴鹿释t時(shí)，貯水箱能有一個(gè)清晰的水位。二級(jí)減溫水旁路管路只在鍋爐干態(tài)（30%BMCR直流負(fù)荷以上）時(shí)能夠運(yùn)行。貯水箱沿高度從下到上分成如下幾個(gè)控制區(qū)段：1）從最低的水側(cè)水位取樣點(diǎn)開始向上的2.85m；2）2.85m5.25m為溢流閥A的控制區(qū)段；3）0.3m自由區(qū)段；4）4.95m7.35

27、m為溢流閥B的控制區(qū)段；5）7.35m為過熱器二級(jí)減溫水旁路開啟，9.0m過熱器二級(jí)減溫水旁路調(diào)節(jié)閥全開；6）到最高的汽側(cè)水位取樣點(diǎn)為止的2.05m的備用區(qū)段。100009400 水位測(cè)量-蒸汽側(cè) 9000 自由段（2050mm） 7350 減溫水旁路閥開啟水位 B溢流閥控制范圍 (49507350 mm) 5250 4950 自由段（300mm） A疏水閥控制范圍 (28505250 mm) 2850 最低水位 (2350 mm) 500 水位測(cè)量-水側(cè) ( 0 mm) 0 圖2-4 貯水箱水位控制范圍圖2-5 溢流閥開度控制鍋爐啟動(dòng)過程中為避免因負(fù)荷變化率過大而使貯水箱產(chǎn)生過大的應(yīng)力，在貯

28、水箱上設(shè)置了兩只熱電偶分別監(jiān)測(cè)內(nèi)、外壁金屬溫度。通過監(jiān)測(cè)溫度變化率來限制機(jī)組的負(fù)荷變化率。貯水箱內(nèi)外壁溫差限制在25以內(nèi)，內(nèi)壁金屬溫度變化率限制在5/min，超過以上限制值將報(bào)警。貯水箱懸吊于鍋爐頂部框架上，下部裝有導(dǎo)向裝置，以防其晃動(dòng)。從貯水箱下部引出的溢流管的規(guī)格為406×60、材料為SA-106C。此根溢流管作為公用溢流管在鍋爐運(yùn)轉(zhuǎn)層以下又分成兩路支管，規(guī)格為324×43，并與疏水?dāng)U容器相接。溢流支路上設(shè)置有手動(dòng)閘閥、電動(dòng)閘閥、啟動(dòng)調(diào)節(jié)閥（即溢流閥）各一只。由于鍋爐啟動(dòng)過程中汽水膨脹發(fā)生的時(shí)間短，在貯水箱中水位升高迅速，因此要求溢流閥的動(dòng)作時(shí)間快，溢流閥全開關(guān)時(shí)間為1

29、0s。如果需要可在溢流閥后安裝節(jié)流孔板輔助控制溢流管路的壓降和水量，并防止溢流閥發(fā)生汽蝕，溢流管路上的閥門和節(jié)流孔板應(yīng)盡可能靠近疏水?dāng)U容器布置。6根引入管1根軸向飽和汽引出管1根軸向飽和水引出管8363660圖2-6 啟動(dòng)分離器1.2.3 啟動(dòng)系統(tǒng)的功能1）滿足鍋爐給水系統(tǒng)和水冷壁及省煤器的冷態(tài)和溫態(tài)水沖洗要求，并將沖洗水排入擴(kuò)容器和冷凝水箱。2）滿足鍋爐冷態(tài)、溫態(tài)、熱態(tài)和極熱態(tài)啟動(dòng)的需要，直到鍋爐達(dá)到30%BMCR最低直流負(fù)荷，由再循環(huán)模式轉(zhuǎn)入直流方式運(yùn)行為止。3）只要水質(zhì)合格，啟動(dòng)系統(tǒng)可完全回收工質(zhì)及其所含的熱量。4）鍋爐轉(zhuǎn)入直流運(yùn)行時(shí)，啟動(dòng)系統(tǒng)處于熱備用狀態(tài)，在最低直流負(fù)荷以下運(yùn)行，貯水

30、箱出現(xiàn)水位時(shí)，將根據(jù)水位的高低自動(dòng)打開相應(yīng)的水位調(diào)節(jié)閥。5）啟動(dòng)分離器系統(tǒng)也能起到在水冷壁出口集箱與過熱器之間的溫度補(bǔ)償作用，均勻分配進(jìn)入過熱器的蒸汽流量。1.3 過熱器1.3.1 概述過熱器是把飽和蒸汽加熱到額定過熱溫度的鍋爐受熱面部件。按傳熱方式，過熱器可分為對(duì)流、半輻射和輻射三種型式。按結(jié)構(gòu)，過熱器可分為蛇形管式、屏式、壁式和包墻管式四種。隨著蒸汽參數(shù)的提高，過熱蒸汽及再熱蒸汽的吸熱量占工質(zhì)總吸熱量的比例越來越高，亞臨界機(jī)組已達(dá)50以上（如表2-1）。表2-1 工質(zhì)吸熱分配份額過熱蒸汽壓力（MPa）給水溫度（）過熱蒸汽溫度（）再熱蒸汽溫度（）工質(zhì)吸熱分配份額加熱份額蒸發(fā)份額過熱份額再熱份

31、額3831504500163064001979822155400193053602721374240555550021303140299017416692605555550229026403490158因此，過熱器受熱面在鍋爐總受熱面中占很大比例。為此過熱器布置區(qū)域不僅從水平煙道前伸到爐膛內(nèi)，并還向后延至鍋爐尾部煙道。1.3.2 過熱器工作特點(diǎn)1）由于過熱器的出口處工質(zhì)已達(dá)到較高溫度（本鍋爐605），所以過熱器的許多部分，特別是它們的末端部分需要采用價(jià)格較高的合金鋼。通常為降低鍋爐造價(jià)，盡量避免采用更高級(jí)的合金鋼，設(shè)計(jì)時(shí)，幾乎使各級(jí)過熱器金屬管子的工作溫度都接近極限溫度。為使過熱器安全運(yùn)行，必

32、須注意保持汽溫穩(wěn)定，波動(dòng)不應(yīng)超過±510。2）整個(gè)過熱器的阻力，即工質(zhì)壓降不能太大。因大部分過熱器都布置在較高煙溫區(qū)域，為了使管子得到較好的冷卻，就得使管內(nèi)工質(zhì)有較高的流速。工質(zhì)流速越高，阻力越大，工質(zhì)的壓降就會(huì)越大。對(duì)于過熱器，工質(zhì)壓降越大，要求給水壓力越高，除給水泵功率消耗增大外，省煤器、水冷壁等承壓部件壁厚就需要增大，它們的材料和制造成本就會(huì)提高。因此，一般要求整個(gè)過熱器內(nèi)工質(zhì)的壓降不超過其工作壓力的10。3）過熱器出口蒸汽溫度隨負(fù)荷的改變而變化。這是由于過熱器是組合式的，既有對(duì)流傳熱又有輻射傳熱，但總體上是以對(duì)流傳熱為主，當(dāng)負(fù)荷變化時(shí)，受熱面管外煙氣流速和管內(nèi)工質(zhì)流速都將發(fā)生

33、變化，管內(nèi)外的對(duì)流放熱系數(shù)隨著改變，導(dǎo)致管內(nèi)蒸汽吸熱量改變。4）在鍋爐啟動(dòng)點(diǎn)火或汽輪機(jī)甩負(fù)荷時(shí)，過熱器中沒有或只有少量蒸汽通過，管壁會(huì)由于得不到冷卻而產(chǎn)生爆管或燒損。為此，必須采取控制煙氣溫度等有效措施，用來保障在啟動(dòng)或汽輪機(jī)甩負(fù)荷時(shí)過熱器的安全。1.3.3 過熱汽溫的調(diào)節(jié)直流鍋爐中，過熱汽溫的調(diào)節(jié)主要是通過給水量與燃料量的調(diào)整來實(shí)現(xiàn)的。在實(shí)際運(yùn)行中鍋爐負(fù)荷的變化，給水溫度、燃料品質(zhì)、爐膛過量空氣系數(shù)以及受熱面結(jié)渣等因素的變化，對(duì)過熱汽溫變化均有影響。對(duì)燃煤鍋爐而言，控制燃料量是較為粗糙的，這就迫使除了采用煤水比（B/G）作為粗調(diào)的調(diào)節(jié)手段外，還必須采用蒸汽管道上設(shè)置噴水減溫器作為細(xì)調(diào)的調(diào)節(jié)手

34、段。在直流鍋爐運(yùn)行中，為了維持鍋爐過熱蒸汽溫度的穩(wěn)定，通常在過熱區(qū)段中取一溫度測(cè)點(diǎn)，將它固定在相應(yīng)的數(shù)值上，這就是通常所謂的中間點(diǎn)溫度。實(shí)際上把中間點(diǎn)至過熱器出口之間的過熱區(qū)段固定，相當(dāng)于汽包爐固定過熱器區(qū)段情況相似。在過熱汽溫調(diào)節(jié)中，中間點(diǎn)溫度實(shí)際是與鍋爐負(fù)荷有關(guān)，中間點(diǎn)溫度與鍋爐負(fù)荷存在一定的函數(shù)關(guān)系，那么鍋爐的煤水比（B/G）按中間點(diǎn)溫度來調(diào)整，中間點(diǎn)至過熱器出口區(qū)段的過熱汽溫變化主要靠噴水來調(diào)節(jié)。1.3.4 過熱器系統(tǒng)本鍋爐過熱器系統(tǒng)（如圖2-7）包括頂棚、包墻過熱器、一級(jí)過熱器、屏式過熱器和末級(jí)過熱器。一級(jí)過熱器后布置有一級(jí)噴水減溫器，二級(jí)噴水減溫器布置于屏式過熱器后。后煙井頂棚及后

35、墻包墻管屏式過熱器末級(jí)過熱器頂棚過熱器后煙井前墻包墻管后煙井中隔墻側(cè)包墻過熱器二級(jí)噴水減溫器一級(jí)噴水減溫器一級(jí)過熱器 圖2-7 過熱器流程圖來自分離器的連接管將蒸汽引到頂棚入口集箱，經(jīng)上爐膛和水平煙道上部的頂棚過熱器，另一端接至尾部包墻入口集箱。上爐膛頂棚管的節(jié)距為115mm，水平煙道上方的頂棚管變?yōu)榘?53.3mm和76.7mm交錯(cuò)的節(jié)距布置。尾部包墻入口集箱同時(shí)與后煙道前墻和后煙道頂棚相接，蒸汽分成兩路流動(dòng)。后煙道頂棚由管子到后部轉(zhuǎn)彎90°下降形成后煙道后墻。后煙道前墻上部為兩排通過煙氣的管束，下部為膜式包墻。后煙道前、后墻與后煙道下部環(huán)形集箱相接，環(huán)形集箱又連接后煙道兩側(cè)包墻。

36、側(cè)包墻出口集箱經(jīng)引出管與后煙道中間隔墻入口集箱相接。與后煙道前墻相似，中間隔墻上方為煙氣流通的管束，縱向?yàn)閮膳?，下方為膜式管壁。中間隔墻向下隔墻出口集箱連接，隔墻出口集箱與一級(jí)過熱器相連。低溫過熱器（如圖2-8）布置于尾部雙煙道中的后部煙道中，由3段水平管組和1段立式管組組成，水平低溫過熱器沿爐寬布置190片、橫向節(jié)距為115mm，縱向節(jié)距為71.1mm，每片管組由4根51×11、材料為12Cr1MoVG的管子繞成。立式低溫過熱器采用8根51×12、材料為12Cr1MoVG的管子繞成，橫向節(jié)距為230mm，縱向節(jié)距為75mm，并穿過后煙道頂棚管連接至低溫過熱器出口集箱。經(jīng)低

37、溫過熱器加熱后，蒸汽經(jīng)由低溫過熱器出口集箱端部引出的2根連接管和一級(jí)噴水減溫器經(jīng)左右交叉后進(jìn)入屏式過熱器入口匯集集箱，并通過連接管連接到屏式過熱器入口集箱。屏式過熱器（如圖2-9）布置在上爐膛，每片屏式過熱器均連接有入口及出口集箱各一只。從屏式過熱器出口集箱引出的蒸汽通過出口連接管引至屏過出口匯集集箱，并經(jīng)2根左右交叉的同規(guī)格的連接管及二級(jí)噴水減溫器，進(jìn)入末級(jí)過熱器入口匯集集箱。為防止屏底部管子翹出而掛焦，屏式過熱器采用夾塊固定以確保熱態(tài)運(yùn)行時(shí)的平整，并且延長(zhǎng)內(nèi)圈管形成夾管，有效固定屏底結(jié)構(gòu)；同時(shí)，為保持屏間的節(jié)距而采用了汽冷的間隔管沿爐寬方向分別穿過屏過的入口和出口段。間隔管從屏式過熱器入口

38、匯集集箱引出，結(jié)束至末級(jí)過熱器出口匯集集箱。為更合理的分配屏式過熱器同屏管間的流量，在屏過入口集箱采用了直徑不同的開孔。末級(jí)過熱器（如圖2-10）匯集集箱引出的連接管連接到末級(jí)過熱器入口集箱。末級(jí)過熱器位于折焰角上方，每片末級(jí)過熱器均連接有入口及出口集箱各一只。從末級(jí)過熱器出口集箱引出的蒸汽通過出口連接管引至末級(jí)過熱器出口匯集集箱，并經(jīng)出口匯集集箱兩端引出的兩根主蒸汽管道在爐前匯成一根管道引向汽輪機(jī)。在分離器出口布置有4只彈簧安全閥、在兩根主蒸汽管道上對(duì)稱布置有2只彈簧安全閥和2只動(dòng)力排放閥（PCV）。動(dòng)力排放閥的整定壓力比彈簧安全閥的整定壓力低，這樣可在過熱蒸汽側(cè)超壓時(shí)首先動(dòng)作，起到先期警報(bào)

39、的作用。按照ASME規(guī)范的要求，動(dòng)力排放閥和彈簧安全閥的總排量大于100%BMCR過熱蒸汽流量。過熱器進(jìn)、出口集箱之間的所有連接管道均為兩端引入、引出，并進(jìn)行左右交叉，確保蒸汽流量在各級(jí)受熱面中的均勻分配，避免熱偏差的發(fā)生。圖2-8 一級(jí)過熱器過熱器系統(tǒng)設(shè)置兩級(jí)噴水減溫器，每級(jí)減溫器均為2只。噴水減溫器采用笛型管結(jié)構(gòu)，筒身內(nèi)設(shè)置套筒，減溫器總長(zhǎng)度為5m。在BMCR工況下，過熱器減溫水的設(shè)計(jì)流量為6%BMCR，兩級(jí)減溫器的噴水量均為3%BMCR。過熱器減溫水管路的最大設(shè)計(jì)通流量按12%BMCR。在減溫水操縱臺(tái)處，每路支管上均裝設(shè)有流量測(cè)量元件、電動(dòng)截止閥和調(diào)節(jié)閥。為保證噴水減溫后的汽溫高于飽和溫

40、度，10%BMCR負(fù)荷下，二級(jí)噴水電動(dòng)截止閥閉鎖，減溫水不能投用，20%BMCR負(fù)荷下，一級(jí)噴水電動(dòng)截止閥閉鎖，減溫水不能投用。圖2-9 屏式過熱器圖2-10 末級(jí)過熱器1.4 再熱器1.4.1 概述再熱器是把汽輪機(jī)高壓缸的排汽重新加熱到一定溫度的鍋爐受熱部件。其作用是減小汽輪機(jī)尾部的蒸汽濕度及進(jìn)一步提高機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性。按傳熱方式，再熱器可分為對(duì)流再熱器和輻射再熱器兩種。1.4.2 再熱器工作特點(diǎn)再熱器與過熱器有相似的基本特點(diǎn)，其不同于過熱器的地方有：1）再熱蒸汽壓力低于過熱蒸汽，一般為過熱蒸汽壓力的1/41/5。由于蒸汽壓力低，再熱蒸汽的定壓比熱較過熱蒸汽小，這樣在等量的蒸汽和改變相同吸熱量的

41、條件下，再熱汽溫的變化就比較敏感，且變化幅度也較過熱蒸汽為大。反過來在調(diào)節(jié)再熱汽溫時(shí)，調(diào)節(jié)幅度也較過熱汽溫大。2）再熱器進(jìn)汽蒸汽狀態(tài)決定于汽輪機(jī)高壓缸的排汽參數(shù)，而高壓缸排汽參數(shù)隨汽輪機(jī)的運(yùn)行方式、負(fù)荷大小及工況變化而變化。當(dāng)汽輪機(jī)負(fù)荷降低時(shí)，再熱器入口汽溫也相應(yīng)降低，要維持再熱器的額定出口汽溫，則其調(diào)溫幅度大。由于再熱汽溫調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的調(diào)節(jié)幅度受到限制，則維持額定再熱汽溫的負(fù)荷范圍受到限制。3）再熱汽溫調(diào)節(jié)不宜用噴水減溫方法，否則機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性下降。再熱器置于汽輪機(jī)的高壓缸和中壓缸之間。因此在再熱器噴水減溫，使噴入的水蒸發(fā)加熱成中壓蒸汽，使汽輪機(jī)的中、低壓缸的蒸汽流量增加，即增加了中、低壓缸的輸

42、出功率。如果機(jī)組總功率不變，則勢(shì)必要減少高壓缸的功率。由于中壓蒸汽作功的熱效率較低，因而使整個(gè)機(jī)組的循環(huán)熱效率降低。因此再熱汽溫調(diào)節(jié)方法采用煙氣側(cè)調(diào)節(jié)，即采用擺動(dòng)燃燒器或分隔煙道等方法。為保護(hù)再熱器，在事故狀態(tài)下，使再熱器不過熱燒壞，在再熱器進(jìn)口處設(shè)置事故噴水減溫器，當(dāng)再熱器進(jìn)口汽溫采用煙氣側(cè)調(diào)節(jié)無法使汽溫降低，則要用事故噴水來保護(hù)再熱器管壁不超溫，以保證再熱器的安全。4）采用再熱器目的是降低汽輪機(jī)末幾級(jí)葉片的濕度和提高機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性，在亞臨界壓力機(jī)組中，再熱汽溫與過熱汽溫采用相同的溫度。而在超臨界壓力機(jī)組，如果再熱汽溫采用與過熱汽溫相同值，則汽輪機(jī)末幾級(jí)葉片的濕度仍比較大，則需采用較高的再熱

43、汽溫，以減小其末幾級(jí)葉片的濕度。本鍋爐額定再熱汽溫是603。5）再熱蒸汽壓力低，再熱蒸汽放熱系數(shù)低于過熱蒸汽，在同樣蒸汽流量和吸熱條件下，再熱器管壁溫度高于過熱器壁溫。1.4.3 再熱汽溫調(diào)節(jié)再熱汽溫調(diào)節(jié)采用煙氣側(cè)調(diào)節(jié)，再熱器進(jìn)口設(shè)置事故噴水減溫器以保護(hù)再熱器，防止其超溫破壞。煙氣側(cè)調(diào)節(jié)再熱汽溫方法主要是擺動(dòng)燃燒器角度和分隔煙氣擋板。本鍋爐采用的是分隔煙氣擋板調(diào)溫。分隔煙道改變煙氣擋板角度調(diào)節(jié)再熱汽溫方法就是利用中間隔墻把后豎井煙道分隔成前后兩個(gè)平行煙道，在后側(cè)（主煙道）布置低溫過熱器，在前側(cè)（旁路煙道）布置低溫再熱器，在兩平行煙道的出口處裝設(shè)可調(diào)的煙氣擋板。當(dāng)鍋爐出力改變或其它工況發(fā)生變動(dòng)而

44、引起再熱汽溫變化時(shí)，則調(diào)節(jié)低溫再熱器側(cè)煙氣擋板開度，并相應(yīng)改變低溫過熱器側(cè)煙氣擋板開度，從而改變兩平行煙道的煙氣流量分配，以改變低溫再熱器的吸熱量，使再熱汽溫被調(diào)整至所需的數(shù)值。 1.4.4 再熱器系統(tǒng)再熱器分為低溫再熱器（如圖2-11）和高溫再熱器兩段（如圖2-12）。從汽輪機(jī)高壓缸做功后的蒸汽進(jìn)入到再熱蒸汽冷段管道。在鍋爐構(gòu)架內(nèi)，鍋爐兩側(cè)各布置一根再熱器冷段管道，與尾部雙煙道前部煙道中的低溫再熱器入口集箱連接。在低溫再熱器和高溫再熱器之間設(shè)有兩只事故噴水減溫器，減溫器筒身規(guī)格和材質(zhì)與管道相同。再熱器噴水水源取自鍋爐給水泵中間抽頭。在每根支管上布置有電動(dòng)截止閥、流量測(cè)量裝置和調(diào)節(jié)閥。再熱器減

45、溫水管路的最大設(shè)計(jì)通流量為BMCR工況下再熱汽流量的4.0%。在50%BMCR負(fù)荷下，再熱器減溫水管路上的電動(dòng)截止閥閉鎖，減溫水不能投用。低溫再熱器由水平管組和立式管組組成。高溫再熱器布置于水平煙道內(nèi)，采用順流換熱布置。高溫再熱器管組出口段均為兩片與一根出口集箱相連接。高溫再熱器出口集箱共48根，每根出口集箱引出一根連接管與高溫再熱器出口匯集集箱相接。高再出口匯集集箱兩端各引出一根再熱器熱段管道將高溫再熱蒸汽送到汽輪機(jī)中壓缸。每根管道上裝設(shè)4只彈簧安全閥。安全閥全部布置于再熱器出口，當(dāng)安全閥動(dòng)作時(shí)，可保證有全部流量的再熱蒸汽來冷卻再熱器受熱面管，使得再熱器受到充分的保護(hù)。圖2-11 低溫再熱器

46、圖2-12 高溫再熱器1.5 熱結(jié)構(gòu)鍋爐的全部受壓元件均采用懸吊結(jié)構(gòu)，在正常運(yùn)行工況下管子加扁鋼焊接成的密封膜式壁爐膛和后煙道難以承受外界自然風(fēng)力、地震、自重和附加負(fù)載、爐內(nèi)負(fù)壓、爆燃或脈動(dòng)等荷載及運(yùn)行中的各向膨脹，尤其在爆燃的非正常工況下還會(huì)受到更高的沖擊壓力。為保證受壓元件管墻不被破壞、使鍋爐有序膨脹、良好密封和荷載正確傳遞，故必須設(shè)計(jì)完整的鍋爐本體框架。鍋爐本體框架主要是由剛性梁系統(tǒng)組成，但對(duì)于采用螺旋水冷壁的直流鍋爐還需設(shè)置張力板來懸吊螺旋水冷壁，并將與其連接的剛性梁系統(tǒng)及風(fēng)箱的荷載傳遞到上部垂直水冷壁。張力板和剛性梁等結(jié)構(gòu)件不僅承受受壓件的荷載和各種附加荷載，也因與受熱元件的接觸而接

47、受熱量的傳遞，因此稱之為熱結(jié)構(gòu)。1.5.1 張力板系統(tǒng)傾斜布置的螺旋水冷壁管承載能力弱，因此需在其管壁外側(cè)設(shè)置焊接張力板來進(jìn)行其自身重量和附加荷載的懸吊。螺旋水冷壁前、后墻各布置9條張力板，兩側(cè)墻各布置8條張力板，張力板從冷灰斗下部一直向上延伸到螺旋水冷壁和垂直水冷壁的過渡區(qū)。在過渡區(qū)張力板變?yōu)槭终菩偷膹埩Π?，然后與焊接于垂直水冷壁管屏鰭片上的手指型連接板連接，將荷載傳遞到上部水冷壁。每條張力板實(shí)際上是由兩根平行的鋼板組成的，間距為50mm，每根鋼板的內(nèi)側(cè)與焊接于螺旋水冷壁鰭片上的墊塊（槽型鋼）進(jìn)行焊接連接。墊塊起到傳遞荷載和熱量的作用，每隔一根管子布置一塊，材料為15CrMo。由于前后墻和側(cè)

48、墻的荷載不同，前、后、側(cè)墻的單根張力板寬度均為150mm，厚度均為35mm，材料為15CrMo。螺旋水冷壁前后墻各有兩層燃燼風(fēng)噴口，前、后墻布置四層煤粉燃燒器噴口，張力板在噴口（垂直方向）區(qū)域分開，繞過噴口后再合成。每根張力板間的連接處采用V型全焊透坡口。張力板的設(shè)計(jì)和布置不僅考慮了承受的荷載，也考慮了在不同工況下的鍋爐啟、停過程中管子和張力板間的溫差引起管子的熱應(yīng)力、張力板的熱應(yīng)力和因爐膛內(nèi)的煙氣壓力而產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力。因此，鍋爐在啟、停過程中負(fù)荷變化率不允許超過鍋爐運(yùn)行說明書中的規(guī)定值。1.5.2 剛性梁系統(tǒng)1.5.2.1 剛性梁系統(tǒng)的作用如下：1） 防止由于爐膛爆燃正壓、爐內(nèi)運(yùn)行負(fù)壓、送/

49、引風(fēng)機(jī)事故跳閘因素引起爐內(nèi)壓力變化損壞受壓管墻，防止燃燒振蕩及煙氣壓力脈動(dòng)引起爐墻低頻震動(dòng)，造成管墻管子附加低頻彎曲疲勞而降低使用壽命。2） 建立鍋爐整體膨脹中心、死點(diǎn)機(jī)構(gòu)和補(bǔ)償裝置，使管墻各部位按設(shè)計(jì)確定的方向有規(guī)律的膨脹，以便進(jìn)行鍋爐管道整體應(yīng)力分析，避免因膨脹不暢產(chǎn)生附加應(yīng)力超限而拉裂管墻，影響安全運(yùn)行。3） 建立外荷載有序傳遞導(dǎo)向。鍋爐本體周圍管道及其他附件所施加的荷載，地震力及露天布置鍋爐所受的風(fēng)力等能通過導(dǎo)向節(jié)點(diǎn)正確傳遞到鋼架上，全部懸吊管墻設(shè)置合理導(dǎo)向和支承裝置，保持平穩(wěn)無晃動(dòng)，膨脹時(shí)不受阻。本鍋爐上爐膛的垂直水冷壁布置了10層水平剛性梁。螺旋水冷壁和冷灰斗共布置了11層水平剛性

50、梁。尾部煙道包墻和豎井煙道共設(shè)置10層水平剛性梁。水平剛性梁的層間布置有校平裝置，此外，在與水平煙道連接的后水兩側(cè)和后煙道前包墻的兩側(cè)都設(shè)置了垂直剛性梁。1.5.2.2 水平剛性梁裝配形式單獨(dú)梁：剛性梁為固定連接，它只承受此剛性梁和與之相連的校平裝置的自重及所有外加垂直荷載，它隨管墻一起向下膨脹。與之相鄰的剛性梁屬于另一組，不與之一起向下膨脹，故與之相連的校平裝置連接端為固定連接，另一端為滑動(dòng)連接。兩根梁：一根剛性梁為固定連接，另一個(gè)剛性梁為自由連接。自由連接的剛性梁隨固定連接的剛性梁(按固定剛性梁的膨脹量)一起向下膨脹。固定連接的剛性梁同時(shí)承受兩個(gè)剛性梁和校平裝置的自重和所有外加垂直荷載，故

51、校平裝置兩端均為固定連接。三根梁：三根剛性梁中有一根為固定連接，另外兩根剛性梁為自由連接。自由連接的剛性梁隨固定剛性梁一起按固定剛性梁的膨脹量向下膨脹。固定連接的剛性梁同時(shí)承受此三根剛性梁和與之相連的校平裝置的自重和所有外加垂直荷載，故兩根校平裝置與剛性梁連接均為固定連接。1.5.2.3 垂直管屏水平剛性梁結(jié)構(gòu)內(nèi)綁帶通過內(nèi)綁帶固定夾中的銷與管墻連接起來。內(nèi)綁帶固定夾通常只與鰭片相焊，不與管子相焊。內(nèi)綁帶通過立板用剛性梁固定夾將剛性梁與立板連接起來，剛性梁內(nèi)翼緣與剛性梁固定夾內(nèi)翼緣留有1.6mm的間隙，以保證剛性梁與管墻可以相對(duì)滑動(dòng)。內(nèi)綁帶固定夾與內(nèi)綁帶邊緣之間留13mm間隙，銷在內(nèi)綁帶固定夾內(nèi)

52、允許垂直方向移動(dòng)。剛性梁固定夾與剛性梁邊緣要留有一定的間隙以滿足不同的垂直膨脹量。剛性梁固定夾與剛性梁內(nèi)翼緣之間有一定的間隙用臨時(shí)墊片在廠內(nèi)固定在膨脹間隙的位置，在安裝過程中保留，這些臨時(shí)墊片在安裝保溫之前撤掉。角部用一短內(nèi)綁帶與主內(nèi)綁帶交迭相焊,再通過銷軸、連接板與焊在短內(nèi)綁帶上的角部支撐板連接起來，使其形成一個(gè)完整的剛性梁體系。短內(nèi)綁帶寬度比主內(nèi)綁帶小50mm。連接處有一個(gè)偏移量，其為膨脹量的一半。水平剛性梁固定形式有如下三種：剛性梁/內(nèi)綁帶和內(nèi)綁帶/管墻：用于零膨脹點(diǎn)處，即內(nèi)綁帶與襯墊焊接，通過固定鋼板將水平力傳到剛性梁上，通過擋塊作為約束。這種固定既傳遞了水平力又限制了剛性梁的膨脹。剛

53、性梁/管墻：用于后煙道側(cè)墻，固定鋼板與襯墊相焊，通過固定鋼板將水平力傳到剛性梁上。通過擋塊為約束，由于剛性梁不與內(nèi)綁帶連接，故只傳遞水平力，膨脹不受約束。內(nèi)綁帶/管墻：用于小梁的零膨脹點(diǎn)處。1.5.2.4 螺旋管屏剛性梁結(jié)構(gòu)螺旋管屏與垂直管屏的水平剛性梁裝配形式相同(即分三種)，但其附件及傳遞荷載原理不同。螺旋管圈承受垂直荷載的能力較差，所以必須加強(qiáng)螺旋管圈的強(qiáng)度，采用焊接張力板來加強(qiáng)，使螺旋管屏和焊在鰭片上的墊塊及張力板形成一體，共同將垂直荷載傳遞到爐膛上部的垂直管屏上。爐膛壓力通過大、小連接傳至校平裝置上，再由校平裝置傳到水平剛性梁上，剛性梁不直接承受爐膛壓力。大連接：一端與校平裝置相焊，

54、另一端用水平放置的”L”耳板與塊及張力板相連，以傳遞爐膛壓力，中間用二個(gè)連接板與之相連，連接板中兩銷軸偏移量為該點(diǎn)的膨脹量的一半。在大連接下端用兩塊垂直放置的”L” 耳板與張力板相連，以承受垂直荷載。小連接：一端與校平裝置相焊，另一端用水平放置的”L” 耳板與塊及張力板相連，以傳遞爐膛壓力，中間用二個(gè)連接板與之相連，連接板中兩銷軸偏移量為該點(diǎn)的膨脹量的一半。在小連接下端沒有垂直”L” 耳板，故小連接只承受爐膛壓力，不承受垂直荷載。角部結(jié)構(gòu)：角部用手指板與角部塊和角部支撐板相連，再通過銷軸將連接板與角部支撐板連接起來，使其形成一個(gè)完整的剛性梁體系。水平剛性梁固定形式：在零膨脹點(diǎn)處放置一特殊的固定

55、結(jié)構(gòu)，使其將水平力傳到剛性梁上，通過擋塊作為約束,即傳遞了水平力又限制了剛性梁的膨脹。1.5.2.5 校平裝置的作用垂直管屏的校平裝置：剛性梁設(shè)在管墻外側(cè)，剛性梁重心遠(yuǎn)離管墻中心線，必然對(duì)管墻產(chǎn)生附加彎矩，而增加管子的彎曲應(yīng)力，為了抵消此附加彎矩，故在各層剛性梁之間設(shè)有校平裝置，使剛性梁保持水平，同時(shí)起到剛性梁的側(cè)向支撐作用。螺旋管圈的校平裝置：與垂直管屏校平裝置的作用相同。它與大、小連接相連，爐膛壓力首先通過大、小連接作用到校平裝置上，再由校平裝置傳遞到上、下層剛性梁上。1.5.2.6 校平裝置結(jié)構(gòu)滑動(dòng)連接：校平裝置端部用兩個(gè)角鋼和螺栓與剛性梁連接，角鋼長(zhǎng)度方向與校平裝置內(nèi)翼緣每邊留有2mm

56、間隙，兩角鋼背靠背留有45mm間隙，校平裝置的端部與其連接板，留有18mm間隙。角鋼與校平裝置腹板有一安裝用定位螺栓，待校平裝置安裝完畢后，將螺栓拆掉。因爐膛壓力是通過大、小連接傳至校平裝置上，再由校平裝置傳到水平剛性梁上，水平剛性梁不直接承受爐膛壓力。1.5.2.7 零膨脹點(diǎn)的設(shè)置鍋爐本體采用全懸吊結(jié)構(gòu)，使鍋爐本體的每個(gè)部分能夠比較充分的熱膨脹，大大地減少了由于熱膨脹受阻而產(chǎn)生的熱應(yīng)力。鍋爐的自然熱膨脹中心除了與鍋爐的幾何尺寸有關(guān)之外，還與溫度的分布有關(guān)。而鍋爐在啟動(dòng)低負(fù)荷、滿負(fù)荷和停爐工況下溫度的分布是不一樣的。因此，鍋爐的自然熱膨脹中心是隨著工況的變化而變化的。為了進(jìn)行比較精確的熱膨脹位移計(jì)算，以便進(jìn)行系統(tǒng)的應(yīng)力分析和密封設(shè)計(jì)，需要有一個(gè)在各種工況下都保持不變的膨脹中心，作為熱膨脹位移計(jì)算的零點(diǎn)。這個(gè)膨脹中心就是所謂的人為的膨脹中心，通過一定的結(jié)構(gòu)措施就能實(shí)現(xiàn)它。如前所述，本鍋爐某些層剛性梁的內(nèi)綁帶與襯墊焊接，通過固定鋼板將水平力傳到剛性梁上，通過擋塊作為約束來實(shí)現(xiàn)零膨脹點(diǎn)。同時(shí)，利用與剛性梁和冷鋼結(jié)構(gòu)相鉸接的剛性梁導(dǎo)向裝置，將剛性梁上的水平荷載傳遞到剛結(jié)構(gòu)上。爐膛水冷壁共設(shè)置了4層導(dǎo)向裝置，尾部煙道設(shè)置了2層導(dǎo)向裝置。爐膛前、后墻及后煙道前、后墻的膨脹中心設(shè)置在鍋爐對(duì)稱中心線；螺旋水冷壁側(cè)墻