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1、北京巴威锅炉技术介绍,北京巴布科克威尔科克斯有限公司 Babcock & Wilcox Beijing Co. Ltd. 二OO五年四月,定曲-page1,深层分析,技术引进方式及内容,全套技术引进 动态转让 齐全的设计标准、计算软件、专利技术 详尽的部件设计标准 采购、制造、检验、安装等规范文件,定曲-page2,深层分析,技术引进方式及内容,大型电站锅炉 RBC锅炉（RBE） W火焰锅炉 UP锅炉 工业锅炉 FM炉、PFI炉 等 脱销技术 SCR,定曲-page3,深层分析,RBC锅炉系列产品,大型燃煤自然循环电站锅炉 最高设计压力：20.5MPa 主汽出口压力：18.44MPa 最大机组
2、功率：875MW 适用煤种：烟煤、褐煤、贫煤、无烟煤,定曲-page4,深层分析,大型电站锅炉业绩,定曲-page5,深层分析,大型电站锅炉业绩,定曲-page6,深层分析,425MW-600MW锅炉业绩,定曲-page7,深层分析,425MW-600MW锅炉业绩,定曲-page8,深层分析,大型电站锅炉运行业绩,注：表中数据为“影响整机等效可用系数(%)”,定曲-page9,深层分析,B&W公司RBC锅炉业绩,总数： 400台 最大容量： 875MW (平均容量550MW） 最大蒸发量： 2778t/h 最高主汽压力： 18.44MPa 最高设计压力： 20.52MPa 最高主汽温度： 57
3、1,定曲-page10,深层分析,200MW： 6台 3个电厂 300MW: 18台 7个电厂 330MW: 10台 4个电厂 600MW: 29台 12个电厂 总数： 63台 26个电厂,北京B&W公司RBC 锅炉业绩,定曲-page11,深层分析,锅炉概况,北京B&W公司,定曲-page12,深层分析,锅炉设计指导思想,满足用户的要求 可用率高、可靠性好 经济性好，热效率高 锅炉低负荷稳燃性能好，启停调峰性能好 煤种适应范围广 NOx排放低 锅炉可控程度高,定曲-page13,深层分析,锅炉关键参数的选定,原则：符合最新设计标准，选用合理的设计裕度 基础：准确判断燃煤特性和煤灰特性 关键设
4、计参数： 炉膛尺寸、燃烧器布置、炉膛出口烟温 对流受热面布置、管径、节距、烟速、工质质量流速 尾部分烟道的优化布置 其它特殊考虑,定曲-page14,深层分析,RBC锅炉主要性能指标,1.锅炉效率 典型烟煤: 93% 典型贫煤: 92% 典型无烟煤: 91% (W型火焰锅炉) 2.最低不投油稳燃负荷 典型烟煤: 30% B-MCR 典型贫煤: 50% B-MCR 典型无烟煤: 50% B-MCR(W型火焰锅炉),定曲-page15,深层分析,RBC锅炉主要性能指标,3.主汽和再热汽温控制负荷范围 定压运行： 60100% B-MCR 滑压运行： 30100% B-MCR 4.炉膛出口两侧烟温偏
5、差50 5.锅炉参数能与任何技术的汽机参数匹配,定曲-page16,深层分析,锅炉总体布置,定曲-page17,深层分析,W型火焰锅炉总图,定曲-page18,深层分析,定曲-page19,深层分析,燃煤、煤灰特性及其判断,定曲-page20,深层分析,燃料分析,燃料着火特性的判别 B&W分析法 多种因素相关： 正因素： Vr Q 负因素： Fc Ay Mad 普华分析法 仅与Vr相关,定曲-page21,深层分析,燃料分析,煤灰特性对锅炉设计的影响： 酸性成分A=SiO2+Al2O3+TiO2 碱性成分B=Fe2O3+CaO+MgO+Na2O+K2O 煤灰指数： LF=(CaO+MgO)/F
6、e2O3 LF1.0,褐煤型灰 结焦指数： Rs=B/ASdry (2.6,严重),定曲-page22,深层分析,燃料分析,积灰指数： Rf=B/ANa2O （1.0,严重） 飞灰磨损影响因素： 原煤含灰量 灰成分：SiO2+Al2O3 不发生磨损的条件： 含灰量6.45kg/GJ SiO2+Al2O375%(飞灰重量百分比),定曲-page23,深层分析,着火稳定特性 燃烧方式、燃烧器类型、燃烧器参数的选取及炉膛配风等 燃烬特性 燃烧方式、燃烧器及炉膛尺寸的选取等 结渣特性 燃烧器的数量、布置方式、炉膛热力指标选取及受热面的布置等 磨损特性 受热面材料的选取，速度的控制等,燃料特性与锅炉设计
7、,定曲-page24,深层分析,燃煤、煤灰特性及其判断,定曲-page25,深层分析,燃煤、煤灰特性及其判断,定曲-page26,深层分析,燃煤、煤灰特性及其判断,定曲发电厂燃煤及煤灰特性分析,定曲-page27,深层分析,燃煤、煤灰特性及其判断,定曲发电厂燃煤、煤灰特性及其判断,定曲-page28,深层分析,RBC锅炉技术特点,墙式燃烧 自然循环 挡板调温,定曲-page29,深层分析,墙式燃烧技术,定曲-page30,深层分析,Pulverizer & DRB System with Compartmented Windbox,定曲-page31,深层分析,墙式燃烧技术,二次风道及风箱,定
8、曲-page32,深层分析,墙式燃烧技术,定曲-page33,深层分析,墙式燃烧技术,定曲-page34,深层分析,墙式燃烧技术,基本原则： 高效、稳燃、清洁、防结焦、防高温腐蚀 基本要求： 燃烧系统的设计要综合考虑、协调设计 优良的可调性和煤种适应性 燃烧效率高 燃烧器及其布置满足防结焦、防高温腐蚀 低NOx燃烧,定曲-page35,深层分析,双调风旋流燃烧器特点,可靠的二次风控制和调节手段 改善一次风分配均匀性的导向块和实现煤粉浓缩的锥型扩散器 单独配置点火器和火焰检测装置 燃烧器总是在接近设计工况下运行 灵活匹配制粉系统 各种煤种均有相应的技术对策,定曲-page36,深层分析,燃烧系统
9、的特点,双调风旋流燃烧器(Dual Register Burner)-内外二次风旋转气流的调节可形成满足燃烧综合要求的火焰形状和质量 良好的着火和启动特性 均匀的流场和温度场 独特的抗结焦和高温腐蚀特性 优良的煤种适应性和燃烧经济性 低NOx燃烧 有利于锅炉设计向更大容量发展,定曲-page37,深层分析,燃料特性与燃烧器,浓缩型EI-XCL燃烧器+双进双出磨煤机正压直吹系统 用于着火性能很低的半无烟煤、无烟煤 提高煤粉浓度，采用适应的一次风温度，降低燃料的着火热。 选择适宜的一次风动量延长停留时间，在短距离内将煤粉加热到着火温度 提高内二次风旋流强度增加热烟气回流与卷吸，改善着火性能 采用较
10、高的外二次风速，增强着火气流的穿透力，达到较好的炉膛充满度 运用项目：黔北300MW“W”火焰锅炉, 湖南耒阳300MW“W”火焰锅炉,定曲-page38,深层分析,燃料特性与燃烧器,浓缩型EI-XCL燃烧器+钢球磨煤机中储制系统 用于极难着火性的无烟煤 提高煤粉浓度，降低燃料的着火热 可获得比吹系统更高的一次风温度 选择适宜的一次风动量延长停留时间，在短距离内将煤粉加热到着火温度 提高内二次风旋流强度增加热烟气回流与卷吸，改善着火性能 采用较高的外二次风速，增强着火气流的穿透力，达到较好的炉膛充满度,定曲-page39,深层分析,燃料特性与燃烧器,EI-XCL燃烧器+钢球磨中仓制热风送粉 贫
11、煤、无烟煤 减小一次风率，热风送粉提高一次风温 二次风调风器燃烧器分级送风 减小一次风射流的动量延长停留时间，在短距离内将煤粉加热到着火温度 加大二次风动量和提高旋流强度增加回流，改善着火性能 运用项目：西柏坡、衡水300MW、邯郸200MW、阳泉300MW“W”火焰锅炉,定曲-page40,深层分析,燃料特性与燃烧器,XCL燃烧器配中速磨直吹制粉系统 适用于着火性能良好的烟煤，能获得较为理想的NOx排放指标。（大坝300MW、达旗330MW） EI-DRB(增强着火型)配中速磨直吹制粉系统 适用于着火性能较差的烟煤、贫煤 （台州300MW、南通350MW、北伦港600MW及秦皇岛200MW锅
12、炉等） PAX燃烧器配中速磨直吹式制粉系统 适用于贫煤、无烟煤 新海200MW、蒲城、上安350MW“W”火焰锅炉,定曲-page41,深层分析,煤粉锅炉各类型NOx的生 成量与炉膛温度的关系,定曲-page42,深层分析,墙式燃烧技术,定曲-page43,深层分析,PAX-XCL双调风旋流燃烧器,定曲-page44,深层分析,墙式燃烧技术,定曲-page45,深层分析,墙式燃烧技术,DRB双调风旋流燃烧器,定曲-page46,深层分析,墙式燃烧技术,DRB双调风旋流燃烧器,定曲-page47,深层分析,墙式燃烧技术,DRB双调风旋流燃烧器,定曲-page48,深层分析,墙式燃烧技术,定曲-p
13、age49,深层分析,DRB-XCL双调风旋流燃烧器,定曲-page50,深层分析,DRB-XCL双调风旋流燃烧器,定曲-page51,深层分析,锥形扩散器,调风盘,毕托管,一次风,高温、富燃料、挥发份析出区 还原区 NOx分解区 焦碳氧化区,可调 叶片,内二次风风箱风箱,固定叶片,分流板,外二次风,DRB-XCL双调风旋流燃烧器,定曲-page52,深层分析,EI-XCL双调风旋流燃烧器,导向器,锥形扩散器,调风盘,外二次风,固定叶片,内二次风,定曲-page53,深层分析,浓缩型EI-XCL双调风旋流燃烧器,电动执行 机构,二次风套筒,调风盘,内二次风,外二次风,毕托管,可调叶片,一次风,
14、乏气,炉 膛,煤粉浓淡 分离装置,定曲-page54,深层分析,Ultra Low NOX DRB-4Z双调风漩流超低NOX燃烧器,定曲-page55,深层分析,Ultra-Low 4Z 双调风漩流超低NOX燃烧器,定曲-page56,深层分析,Dual Air Zone OFA双调风NOX喷口,定曲-page57,深层分析,Dual Air Zone NOX PortAir flow arrangement,定曲-page58,深层分析,W.A. Parish Unit 6 - Retrofit Burnerand OFA Port Arrangement,(16) Coal-only DR
15、B-4Z burners (40) Coal-gas DRB-4Z burners (12) OFA ports 690 MW boiler unit,定曲-page59,深层分析,燃烧系统的特点,定曲-page60,深层分析,燃烧系统的特点,定曲-page61,深层分析,墙式燃烧技术,300MW600MW燃煤电站锅炉运行实绩比较 中国电力企业联合会,定曲-page62,深层分析,墙式燃烧技术,五个方面的比较： 燃烧经济性 炉膛结焦倾向性 低负荷适应性 炉膛出口烟温偏斜引起的过/再热器单管热力偏差程度 燃烧调节手段的完善性、有效性，及对再热蒸汽温度的调节性能,定曲-page63,深层分析,墙式
16、燃烧技术,结论： 燃烧经济性：在相同的Q/V条件下，对冲燃烧较四角切圆燃烧容易获得较佳的燃烧效率。 炉膛结焦倾向性：四角切圆燃烧锅炉的炉内结焦倾向都是令人担心的。在相同的Q/V条件下，四角切圆燃烧较易招致炉膛结焦的威胁。 低负荷适应性：电厂提供的都是调度最低不投油稳燃负荷，并非机组在技术上可能的最低不投油稳燃负荷，故不值褒贬评说。 炉膛出口烟温偏斜引起的过/再热器单管热力偏差程度：从反映各级过/再热器沿炉宽单管吸热不均匀的热力偏差系数的对比，即可看出对冲燃烧的热均匀性普遍优于四角切圆燃烧。 燃烧调节手段的完善性、有效性，及对再热蒸汽温度的调节性能：二种燃烧方式各有特点，均有须改进之处。,定曲-
17、page64,深层分析,燃烧器中心截面冷模烟花示踪流场,W火焰锅炉,定曲-page65,深层分析,水冷壁,三次风开孔,分级风墙开孔,各次风口的布置特点,燃烧器开孔,W火焰锅炉,定曲-page66,深层分析,燃烧器开孔,水冷壁,乏气风开孔,分级风墙开孔,大风箱框架,各次风口的布置特点,W火焰锅炉,定曲-page67,深层分析,EI-XCL 燃烧器,水冷壁,大风箱框架,各次风口的布置特点,三次风管,W火焰锅炉,分级风墙开孔,定曲-page68,深层分析,EI-XCL 燃烧器,水冷壁,三次风入口,分级风 入口,二次风 入口,各次风口的布置特点,大风箱隔板,三次风管,W火焰锅炉,分级风墙开孔,定曲-p
18、age69,深层分析,EI-XCL 燃烧器,水冷壁,分级风墙,三次风入口,一次风入口,二次风 入口,分级风 入口,各次风口的布置特点,W火焰锅炉,大风箱,三次风管,定曲-page70,深层分析,浓缩型EI-XCL双调风旋流燃烧器,电动执行 机构,二次风套筒,调风盘,内二次风,外二次风,毕托管,可调叶片,一次风,乏气,炉 膛,煤粉浓淡 分离装置,定曲-page71,深层分析,乏气管,各次风口的布置特点,EI-XCL 燃烧器,水冷壁,分级风墙,三次风入口,一次风入口,二次风 入口,分级风 入口,W火焰锅炉,大风箱,三次风管,定曲-page72,深层分析,自然循环技术,定曲-page73,深层分析,
19、自然循环技术,定曲-page74,深层分析,自然循环技术,基本原则： 确保水冷壁在各种运行工况下都能得到充分的冷却 在瞬态扰动工况下具有足够的设计裕度 基本要求： 水冷壁管内保持稳定的核态沸腾 发生传热恶化的原因 -偏离核态沸腾(DNB) 一旦发生DNB，管壁与介质的温差加剧，造成金属超温破坏,定曲-page75,深层分析,自然循环技术,水循环设计目的： 确保水冷壁管在高辐射热流密度下不过热， 防止金属超温和热应力破坏 设计准则： 防止发生传热恶化-偏离核态沸腾(DNB) 维持足够的循环倍率 控制质量含汽率,定曲-page76,深层分析,自然循环技术,B&W公司12头内螺纹管的 特点： 内螺纹
20、管形成的涡流所产生的离心力将水甩向管壁，可防止汽膜的形成，从而防止DNB的发生。,定曲-page77,深层分析,自然循环技术,定曲-page78,深层分析,循环流速百分率, %,循环倍率,负荷, %,变压运行,定压运行,定压运行,变压运行,负荷对循环倍率的影响,自然循环技术,定曲-page79,深层分析,自然循环技术,汇流箱,百叶窗分离器,旋风分离器,防旋栅格,给水管,饱和蒸汽,定曲-page80,深层分析,小容量 燃烧器 的热均 匀特性,自然循环技术,定曲-page81,深层分析,小容量燃烧器的热均匀特性,自然循环技术,定曲-page82,深层分析,自然循环技术,定曲-page83,深层分析
21、,自然循环技术,定曲-page84,深层分析,炉膛循环系统比较,型式 自然循环 内螺纹管 应用 整体循环倍率 3.1 运行特性 具有自补偿能力,非正常工况适应能力强 维修成本 无 启停灵活性 较好 风险 允许水质恶化时少量结垢(如冷凝器泄漏),定曲-page85,深层分析,自然循环技术,结论： DNB是一种局部现象,是压力、热流密度、含汽率、质量流速等运行参数综合作用的结果。所有高压力锅炉都必须留有足够的设计裕度以防DNB的发生。 “综合循环倍率” 在电力行业常用于比较和评价循环系统的安全性。它把流量不同的各个回路混为一谈，显然是不合理的。即使当循环倍率很高时，采用光管的汽包锅炉也可能存在易于
22、发生DNB的回路。 B&W公司采用内螺纹管的自然循环锅炉即使在接近临界压力时仍有很高的循环倍率，在不利的扰动工况下也能保持足够的安全裕度。,定曲-page86,深层分析,自然循环技术,B&W标准限制：(以600MW亚临界锅炉为例) 燃烧器区域最小DNBR1.50 集中下降管介质流速6.0m/s 平均吸热量时最大出口含汽率45% 最大吸热量时最大出口含汽率65% 最小饱和水压头百分比82% 循环倍率2.8,定曲-page87,深层分析,尾部烟道挡板调温技术,定曲-page88,深层分析,过热器、再热器、省煤器流程图,屏式 过热器,一级 过热器,垂直 再热器,水平 再热器,省煤器,主汽出口,再热汽
23、出口,再热汽进口,再热器分烟道,过热器分烟道,二级 过热器,一过进 口集箱,过热器连接管,尾部烟道挡板调温,定曲-page89,深层分析,尾部烟道挡板调温,传热方式 过热器-以辐射传热为主 再热器-以对流传热为主 过热器、再热器汽温随负荷变化的特性 调温过程： 负荷再热汽温再热器烟道流量再热汽温； 负荷过热汽温再热器烟道流量 过热器烟道流量 一级过热器汽温,定曲-page90,深层分析,隔墙中心线,支撑行架,支撑,灰斗,联动装置,驱动装置,支撑中心,盖板,调节挡板,后包墙中心线,烟气,调节挡板,烟气,烟气,烟气,前包墙中心线,烟温400,再热器分烟道,过热器分烟道,尾部烟道挡板调温,定曲-pa
24、ge91,深层分析,设计范围：-50 +50,尾部烟道挡板调温,定曲-page92,深层分析,尾部烟道挡板调温,采用挡板调温的优点： 过热器、再热器汽温异向调节，合理配合负荷变化，因而控制负荷范围很宽 再热器无中间集箱，系统简单，减少了再热器阻力 可提高电厂循环效率 不对燃烧造成任何影响 对排烟温度影响极小()，因此对锅炉效率没有明显影响 安装方便、运行可靠、操作简单,定曲-page93,深层分析,锅炉主要性能指标,定曲-page94,深层分析,锅炉性能及结构特点,高温受热面金属温度的计算和材料的选择： 金属温度计算的原则： 比较所有设计计算，选出最高壁温工况； 危险工况基于最高蒸汽温度和最大
25、吸热率同时发生； 主要影响因素：A.蒸汽流量偏差，B.炉膛出口平均烟温的误差，C.沿炉宽的烟温偏差， D.同管排中各管辐射吸热的差异，E.沿管长方向的烟温偏差，F.烟气流量偏差。,定曲-page95,深层分析,锅炉性能及结构特点,TAVG-炉膛出口烟温，计算平均值 TAM-壁温计算用平均烟温考虑B =TAVG+100F(55) =TAVG-50F(28) TU =TAM+100F(55) 考虑C =TAVG+200F(111) TUB=TAM+200F(111) 考虑E =TAVG+300F(167) 壁温计算以TUB为基础，综合考虑AF各项因素,定曲-page96,深层分析,屏式过热器发卡式
26、结构,定曲-page97,深层分析,锅炉性能及结构特点,顶棚穿管结构,定曲-page98,深层分析,锅炉性能及结构特点,弯头防磨结构,定曲-page99,深层分析,锅炉性能及结构特点,锅炉膨胀中心,定曲-page100,深层分析,锅炉性能及结构特点,水循环系统,集中下降管,定曲-page101,深层分析,锅炉性能及结构特点,顶棚管,包墻管流程,定曲-page102,深层分析,锅炉性能及结构特点,过热器、再热器、省煤器流程图,屏式 过热器,一级 过热器,垂直 再热器,水平 再热器,省煤器,主汽出口,再热汽出口,再热汽进口,再热器分烟道,过热器分烟道,基本原理： 蒸汽流程,二级 过热器,一过进 口
27、集箱,过热器连接管,定曲-page103,深层分析,锅炉性能及结构特点,喷水减温器结构,定曲-page104,深层分析,试验研究,现场试验研究 煤灰特性分析 炉膛受热面灰沉积的形象试验 Boiler Imaging Survey 吹灰/结渣试验 Clearing/Slagging Test 吹灰对机组的影响试验 Plant Impact Test 对高温屏式过热器和燃烧器区域扫描 Secondary Superheater, Platen and Burner Survey,定曲-page105,深层分析,主要改进项目,定曲-page106,深层分析,主要改进项目(1),延长高温集箱寿命 采用
28、SA-335P91 取消焊接吊耳板改为吊环结构 集中在下部的管接头改为周向均布 加强管接头焊缝 重要管接头内边倒圆减小应力集中,定曲-page107,深层分析,主要改进项目(2),改进前 改进后,垂直再热器管卡改进,定曲-page108,深层分析,双调风燃烧器结构改进，保证热态可调，并降低NOx 对于易着火稳燃的烟煤全部改为双轴向叶片整体推拉结构 加设内外二次风环形通道的笛形测速管，便于调整同层燃烧器风量 开发适应不同煤质要求的燃烧器,主要改进项目(3),定曲-page109,深层分析,烟气调温挡板结构改进，确保调节灵活，长期可靠 优化框架尺寸，实现厂内装配，方便运输，减少工地安装工作量、提高安装精度 将叶片联动杆置于烟道内，有利于消除胀差 增加出轴，并成套配置驱动机构,主要改进项目(4),定曲-page110,深层分析,主要改进项目(5),适应国内市场特点，考虑用户特殊需要加设 水冷壁下集箱蒸汽加热装置 定期排污 汽包紧急放水和过热器生火排汽 其它 T91代替钢102,定曲-page111,深层分析,北京B&W公司的“企业精神”,让所有用户满意 明天比今天做得更好,定曲-page112,深层分析,