大型锅炉设备检修基础

600MW机组将成为今后的主力发电机组。我省600MW锅炉机组的锅炉主要有亚临界压力参数自然循环，前后墙对冲燃烧方式锅炉；亚临界参数控制循环，四角切圆燃烧方式锅炉；以及超临界参数，四角切圆燃烧方式直流锅炉。

第一章 亚临界参数自然循环 前后墙对冲燃烧方式锅炉本体简介

亚临界参数自然循环，前后墙对冲燃烧方式，一次再热，单炉膛平衡通风，固态排渣，半露天布置，全钢构架，全悬吊结构“”型600MW汽包锅炉，以嘉兴发电厂3#、4#两台600MW锅炉为例，设计煤种为神木烟煤,采用中速磨正压直吹式制粉系统,并配置B&W标准的DRB-XCL低NOx双调风旋流燃烧器.炉膛由膜式水冷壁构成,炉膛上部布置屏式过热器,炉膛折焰角上方有二级高温过热器.在水平烟道布置了垂直再热器.尾部竖井分割成前后两个烟道.前面布置了水平再热器和省煤器,后面布置了一级过热器和省煤器。在分烟道底部设置了烟气调节挡板装置,用来分流烟气量,以保证控制负荷范围内的再热蒸汽出口温度.烟气通过调节挡板后又汇合在一起经两个尾部烟道引入左右各一的回转式空气预热器.

一、锅炉主要设计参数 1． 锅炉型号及主要参数

锅炉型号：B&WB—2020/17.3—M 主要参数规范：

锅炉最大连续蒸发量(B-MCR) 过热器出口蒸汽压力 过热器出口蒸汽温度 再热蒸汽流量 再热器进口蒸汽压力 再热器出口蒸汽压力 t/h MPa(g) ℃ t/h MPa(g) MPa(g) 第 1 页 共 66 页

BMCR(VWO) 2019 17.3 541 1711 3.95 3.79 BECR(THA) 1758.3 17.3 541 1503 3.47 3.33 再热器进口蒸汽温度 再热器出口蒸汽温度 省煤器进口给水温度 减温水温度（高加进口）

二、锅炉总体布置

℃ ℃ ℃ ℃ 332 541 279 187.4 319 541 270 181.9 1、 锅炉本体是由汽包、水冷壁、辐射式屏式过热器、对流式一级过热器、对流式高温过热器、对流式再热器、省煤器、回转式空气预热器及钢架组成。

图1 亚临界自然循环前后墙对冲燃烧方式锅炉

锅炉主要尺寸：

锅炉深度 51950㎜ 锅炉宽度 41000㎜ 锅炉顶梁标高 78630㎜ 锅筒中心线标高 71300㎜

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顶棚标高 67600㎜ 水冷壁下级箱标高 7000㎜ 炉膛宽度 20100㎜ 炉膛深度 17400㎜

为了使锅炉运行时能按预定的三向膨胀位移运动,本锅炉设有膨胀中心,其位置是左右方向位于对称中心上,前后位置为后水冷壁中心线向前2000㎜处其轴线与顶板下沿交汇处为膨胀中心。标高为720㎜。

排渣方式：固态连续排渣。采用刮板捞渣机。

2 水循环系统

2.1 本锅炉采用单汽包：汽包内径1775㎜,壁厚185㎜,筒身直段长25850㎜,材料采用SA-299。汽包设计压力19.65MPa,汽包最高工作压力18.57MPa,汽包中心标高71.33m,汽包水容量68.5×10kg。

2.2锅炉采用自然循环方式,水循环采用集中供水,分散引入、引出方式。根据炉膛热负荷分布和结构布置特点,划分成28个回路。炉膛采用全焊接式的膜式水冷壁。采用膜式水冷壁具有炉膛严密性好、水冷壁管采用光管和内螺纹管,采用内螺纹管时,工质在管内流动时,发生强烈的扰动,强迫汽泡脱离壁面并被水带走,能有效防止水冷壁发生膜态沸腾引起传热恶化,确保水循环具有高度的可靠性。内螺纹管布置在热负荷较高的区域。前墙: EL.20至EL.53.8m、后墙: EL.20至EL.55.9m、两侧墙: EL.20至EL.53.8m、EL.20 至EL.52。为改善炉内高温烟气的充满度,在炉膛出口处由后水冷壁弯成折焰角,深入炉膛近1/3(5486㎜)。

水冷壁管共有996根。管径为φ60㎜。水冷壁受热面积为3635㎡。在后水冷壁上部折焰角处分为两路,一路由横向节距为225㎜的管子组成垂直向上进入后水冷壁上集箱,另一路由集距为112.5㎜的管子组成的水平烟道膜式壁包覆到尾部烟道人口处,向上延伸成水平烟道后部悬吊管,集距为225㎜,进入水冷壁后上集箱。水冷壁在冷灰斗、折焰角等易受灰粒冲刷的部分相对较厚,近炉膛上部工作压力较小不易被灰粒冲刷的部位相对较薄。

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2.3 锅水由两根φ660.4×60和两根φ558.8×50㎜大直径下降管引至标高为7m水冷壁下集箱位置,经118根φ133×12㎜的供水管分配到每个水冷壁。通过水冷壁受热后的汽水混合物进入水冷壁上集箱,再经186根φ133×12㎜的引出管导入汽包内。最低循环倍率(B-MCR)为3。

2.4 布置在前后墙上的分隔仓大风箱与水冷壁密封焊接，并随水冷壁一起膨胀。水冷壁及其上面的炉墙与刚性梁,均通过水冷壁吊挂装置吊在顶板上,可以按设定的膨胀方向膨胀。

3、 燃烧设备

本锅炉燃烧系统采用冷一次风机、中速磨煤机、正压直吹式制粉系统并配用B&W公司DRB-XCL型双调风旋流燃烧器,每台锅炉配置6台中速磨煤机,其中一台备用。在前、后墙各布置三层燃烧器,每层前、后墙各6台燃烧器,共36台燃烧器,每层燃烧器由同一台磨煤机供给煤粉,构成RBC锅炉所特有的对冲燃烧方式。

3.1燃烧器的布置

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燃烧器区域热负荷的大小与燃烧器在炉膛高度方向上的布置方式相关。燃烧器喷口布置愈疏散，则燃烧器区域热负荷值小，对改善燃烧区域的结焦和降低Nox有利。折焰角的下平面是一个易与烟气产生碰撞，易产生结渣的地方。将最上排燃烧器与折焰角的距离由19.37M增加至21.26M，减少了该部位的结焦机会。

36个双调节旋流式燃烧器以前后墙各3层，每层6个燃烧器的方式分别布置在标高31．900m、27．025m和22.150m的位置，各燃烧器宽度方向间距由中心向两侧均为2.775m，燃烧器至边墙距离为3.113m。同墙面同标高的6个燃烧器共有一个二次风室，同墙面同一层燃烧器通过6根煤粉管道与同一台磨煤机连接，即同层燃烧器与同一个煤粉子系统相应。6个同层燃烧器投则同投、停则同停，各燃烧器的负荷也要求相同。前后墙各层二次风道在两侧墙与二次风总风道相通。同层风道与总风道之间有百叶窗式调节挡板和机翼型流量计。风箱可使风量的调节满足燃烧的要求，与磨煤机提供的煤粉量相匹配。在锅炉燃用设计煤种、按最大连续出力运行时，5层燃烧器投运已可满足，一台磨煤机是备用的，这时的磨煤机出力还只是额定出力的80％，整台锅炉共36只燃烧器，其中18只燃烧器按照顺时针方向旋转，另18只按照逆时方向旋转。相邻的燃烧器旋转方向总是相反的。前后墙布置的各燃烧器出口气流的旋转方向，如图3所示。 图3 前后墙布置的各燃烧器出口气流的旋转方向 前墙和后墙的各个相邻的燃烧器旋转方向相反，这种布置方法有利于各燃烧器自身旋流强度的保持和气流的发展，相邻侧两者之间的速度梯度较小，动量的输和质的交换较小，互不干扰如图所示。燃烧器采用对称燃烧布置。其水平方向和垂直方向、与侧水冷壁的距离、上排一次风喷第 5 页 共 66 页 嘴中心线到屏式过热器底部、下排一次风喷嘴中心线到冷灰斗弯管处均有足够的距离。靠近侧墙的燃烧器与侧墙有足够的距离，以免侧墙结焦及发生高温腐蚀。燃烧器组高度为9.75m,最上排燃烧器中心到屏下端的距离为21.26m, 最下层燃烧器中心距主灰斗上沿尺寸为3.202m。灰斗上沿标高为18.948m, 灰斗的排渣口标高为7.0m。 3.2 燃烧器的结构 锥形扩散器 导向器挡块 调风盘 内二次风旋流 外二次风旋流 图4 DRB-XCL燃烧器其结构图 锅炉燃烧系统由燃烧器、高能点火器、油、大风箱等组成。DRB-XCL燃烧器其结构如图4所示，在燃烧器的轴心线上是一个断面为圆形，类同文丘利管的煤粉气流通道，煤粉气流是以直流射流的形式入炉的。来自煤粉管道的煤粉气流从下方经90。的弯头进入燃烧器。首先在通道的上部与被称为导向器的挡块相碰撞。由于气流转向、流经管道弯曲半径较大处的气流煤粉浓度高，能借助于挡块的撞碰而使之均匀化。如果气流因煤粉水份较高而存在粘结成团的粉粒也能由此而打碎，此外也起遏制管道磨蚀的作用。其后流经的是位于通道轴心线上的圆锥形扩散器。通过它与沿通道长度上的直径变化，使通道具有文丘利管的形式，并在圆锥形扩散器位置上构成一个缩口段。其作用除与导向器相同(进一步使粉浓度分布均匀)外，也同时具有对同层6个燃烧器起均匀煤粉气流流量的作用。

燃烧器上配有双层强化着火的调风机构，从大风箱来的二次风经过二次风调门分两股进入到内层和外层调风器，少量的内二次风作为引燃煤粉用，而大量的外二次风用来补充燃烧煤粉燃烬

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所需的空气，并使之完全燃烧。内外二次风具有相同的旋转方向，二次风的漩流强度可以改变，其旋转气流将炉膛内的高温烟气卷吸到煤粉着火区，使煤粉得到稳定燃烧，采用这种分级送风的方式，一方面有利用煤粉的着火和稳然，另一方面有利于控制NOX生成。

内层二次风通过调风器内套进入燃烧器，并通过操作装在盖板上的两个驱动装置控制滑环沿轴向移动来调节，轴向叶片和滑环之间通过曲柄和连杆连接，套筒内装有16个叶片，当旋转装置使拉杆向外移动时，叶片开度减小，向里移动时，叶片开度增加。通过改变轴向叶片的角度可以改变内层二次风的漩流强度，由于内二次风的作用，产生一个局部的回流，卷吸高温烟气，形成稳定的着火前沿。内二次风轴向叶片的最大开度60。（与燃烧器成轴向夹角成30。），最小开度20。（夹角成70。）。

大量的二次风通过外层调风器进入燃烧器，外调风器可使外二次风产生很强漩流强度，它同样有16叶片组成，其传动机构与内调风器相同，外二次风轴向叶片的最大开度80。（与燃烧器成轴向夹角成20），最小开度40（夹角成50）。

风粉分配的均匀性无论对提高燃烧效率，防止结渣和高温腐蚀还是减少NOX的生成都有重要意义。本燃烧器采用了控风和测风装置，以维持各燃烧器之间风量的平衡和单只燃烧器的内、外二次风的合理分配。每个燃烧器都有测风装置，位于内外二次风的入口处，它是环形毕托管，该装置用于调试时调平各燃烧器的空气流量以及内外二次风的风量的配比，

燃烧器的入口弯头采用陶瓷复合材料。位于燃烧器出口段承受高温的零件采用不锈钢1Gr20Ni14Si2或1Gr18Ni9Ti,一次风喷口采用了ZG8Gr26Ni4Mn3N高Gr优质耐热铸钢材料。

3.3.高能点火装置

本锅炉每台燃烧器均配备有点火器和火焰检测器。36支油的总出力达到20％B-MCR以上。点火方式为 高能电火花-轻油-煤粉。

每只燃烧器配置一套高能点火装置，可对燃烧器进行自动点火，高能点火器由点火激励器、点火杆、点火电缆、火花塞、点火油及推进装置等组成，推进装置配置有Ø40和Ø60的气缸各一个，分别带动点火和油进退，气缸工作压力0.59MPa，行程为500mm，用单向节流控制阀控制活塞的进退速度，点火油和点火杆进退到位分别由接近开关输出信号。

每套高能点火装置装有一支油，油采用机械雾化方式。 油的技术数据如下：

出力：750Kg/h 油压：3.0MPa 36支油约占总锅炉出力的20％。

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。

。

。

3.4 双调风旋流燃烧器控制NOx排放特性

双调风低NOx旋流燃烧器是通过控制煤粉和空气的混合，使燃烧在燃烧器的出口开始，并且可以调节完全燃烧区处于炉膛内的不同位置，这种延迟燃烧的方法降低了燃烧强度和每只燃烧器处的火焰峰值温度，从而使炉膛内的火焰峰值温度也降低了，所以，减少了热力型NOx的排放量。此外，通过控制燃料与空气的混合，使燃烧过程中的氧浓度减少到最少值，从而也就减少了燃料型NOx的数量。

由试验表明投上几层燃烧器时NOx排放量较高，但飞灰可燃物含量却较低；投运下几层燃

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烧器时，最上层停运燃烧器的冷却风实际上起到了炉内分级燃烧的效果，因此，NOx排放量降低，飞灰可燃物增加。

4 过热器

过热器由顶棚、包墙、一级过热器、屏式过热器及两级过热器组成。 4.1 顶棚管和包墙管

顶棚管处于炉膛和水平烟道上部,由φ76管和扁销钉焊成,节距为150㎜。包墙管大部分制成膜式结构。顶棚过热器受热面积为349.7㎡, 包墙过热器受热面积为2650㎡。 顶棚管和包墙管的蒸汽流程为:锅筒顶部引出的饱和蒸汽分成两路进入过热器:

水平烟道B侧墙来水平烟道A侧墙来顶棚管来尾部竖井前墙上集箱尾部竖井B侧包覆上集箱尾部竖井A侧包覆上集箱尾部竖井中隔墙上集箱尾部竖井中隔墙下集箱尾部竖井前墙下集箱尾部竖井中隔墙中集箱去低温过热器进口尾部竖井A侧包覆下集箱尾部竖井后包覆中集箱尾部竖井B侧包覆下集箱尾部竖井后包覆下集箱

其中一路流程为:锅筒→饱和蒸汽连接管→水平烟道侧墙下集箱→水平烟道侧包墙→水平烟道侧墙上集箱→连接管引入尾部竖井前墙上集箱。

另一路流程为: 锅筒→饱和蒸汽连接管→顶棚管入口集箱→顶棚管→尾部竖井前墙上级箱。至此,由锅筒引出的两路饱和蒸汽在尾部竖井前墙上集箱汇合,并成为尾部竖井包墙的流程起点,分四路流经整个尾部竖井,最后汇集到两个一级过热器入口集箱。

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4.2 一级过热器位于尾部竖井后部，由水平的进口管组和悬垂的出口管组组成，水平管组由外径Φ51壁厚5.5-6㎜钢管的二个管束组成。横向节柜112.5㎜，四管圈并绕，沿炉宽有178片，由省煤器引出管悬吊。出口管组由Φ51×6㎜钢管组成，横向节距225㎜六管圈并绕，沿炉宽有片。

屏式过热器位于炉膛上部，由外径Φ51㎜，壁厚5.5-8㎜的钢管组成，横向节距1350㎜，34管圈并绕分前后两束，沿炉宽布置13片。在屏式过热器出口集箱上装有自用蒸汽接口供吹灰用蒸汽。

二级热器位于折焰角上方，由入口和出口管组组成。入口管组由管径Φ51㎜，壁厚6-8㎜的钢管组成。入口管组系18管圈并绕，横向节距600㎜，沿炉宽有33片。出口管组由外径Φ51㎜，壁厚6-9㎜钢管组成，横向节距30㎜，10管圈并绕，并使出口管束夹在中间，以减少烟气辐射热，保护高温的出口管束。出口管组沿炉宽共有66片。

分隔屏过热器受热面积为1393㎡, 后屏过热器受热面积为24㎡, 末级过热器受热面积2496㎡。各级过热器出口汽温(B-MCR)( 低过、分隔屏、后屏、末过)为383/418/491/541℃。

从一级过热器出口集箱经左右两根导管进入一级喷水减温器，然后经两根导管引入屏式过热器进口集箱，经屏式过热器受热面管子汇集到屏过出口集箱。经两根管道将屏过出口集箱与二级过热器进口集箱相连。该管道布置上使蒸汽沿炉宽左右交叉，并在管道上设置二级喷水减温器。经交叉和减温后的蒸汽进入二级过热器进口集箱。经33根分集箱将蒸汽引进二过入口管组，然后再通过33根分集箱导入二过出口管组，最后主蒸汽汇集到过热器出口集箱，由两端引出与主蒸汽管道相连。

根据管道材料,各级过热器所能允许的最高壁温为: 低过/分隔屏/后屏/末过分别为520/585/590/610℃。

5 再热器

再热蒸汽流程为：从高压缸排出的蒸汽经由两根再热蒸汽管道引入再热器进口集箱，先通过布置在尾部竖井前部的3个水平管组，然后经过渡管组进入垂直管组最后汇集到再热器出口集箱。由两端引出与再热蒸汽管道相连。 再热器管组

三个水平管组由Φ60×4.5㎜钢管组成，横向节距112.5㎜，6管圈并绕，沿炉宽布置178片，每个管组的管片下端焊有上支承，架在位于相应的前包墙和隔墙的下支承上，全部重量通过包墙管、隔墙管传递到前包墙、隔墙的上集箱。过渡管组由Φ51×4.5㎜钢管组成，横向节距225

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㎜，12管圈并绕，沿炉宽有片，与垂直管组相对应。位于水平烟道的垂直管组，由外径Φ51㎜，壁厚为4—5.5㎜钢管组成，横向节距225㎜，12管圈并绕，沿炉宽布置片。垂直管组分为入口段和出口段，入口段由吊挂管圈支重，出口管段由集箱承重。在两侧出口管道上各装有一只水压试验用堵板。

低温再热器受热面积10591㎡, 末级再热器受热面积6382㎡, 各级再热器出口汽温(B-MCR)（低再、末级）397/541℃

再热汽温调节:再热蒸汽温度调节主要通过位于尾部竖井底部的烟气调节挡板，由逻辑系统自动调整挡板到适当位置，以保证控制负荷范围内的再热汽温保持在541℃，在稳态情况下，再热器出口集箱两端汽温偏差将不超过10℃。为适应过渡或事故工况的需要，在再热蒸汽入口管道上装设左、右各一的事故喷水减温器，减温器本体包括筒体、喷嘴装置和直套筒等。采用喷水减温时，其喷水后的蒸汽温度至少应高于相应的饱和温度15℃。

根据管道材料,各级再热器所能允许的最高壁温为低温再热器/末级再热器分别为500/625℃。

过热器、再热器系统中所用的大口径三通和弯头采用锻造件，其内壁打磨光滑，圆滑过渡，减小阻力。

处于吹灰器有效范围内的过热器、再热器的管束设有耐高温的防磨护板，以防吹损管子。 6 省煤器

省煤器位于尾部竖井前后烟道下部的低烟温区，由与烟气成逆流布置的水平管组和悬吊一级过热水平管组的引出管组成。水平管组由Φ51×5.5㎜钢管组成，横向节距112.5㎜，二管圈并绕，沿炉宽布置178片，由水平管组向上延伸成垂直的前后二排悬吊管（Φ60×9㎜），横向节距225㎜，穿过顶棚分别进入省煤器出口前、后上集箱。

给水由给水管道从锅炉右侧引入省煤器下集箱，经水平管组、悬吊管后进入省煤器前后上集箱。通过90º弯头和T形接头使两根上集箱出口连到一起，经由左右两根Φ245×25㎜导管引入锅筒。

根据本锅炉设计燃煤灰磨损性较轻，省煤器设计平均烟速8-10m/s。此外，保留有利于减轻磨损的大管径顺列布置，在管束弯头的上下方均设有防止形成烟气走廊（即局部烟速和灰浓度均高的部位）的防磨衬板和挡板装置。在吹灰器有效范围内，省煤器设有防磨护板，以防止吹坏管子在下降管和省煤器进口给水管道之间布置了Φ135×16㎜的再循环管。 7 空气预热器

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锅炉配用两台容克式空气预热器，型号为32VI（T）—1778MOD，转子内径13500㎜，立式，三分仓结构，烟气向下流动，冷端受热面采用1.2㎜厚的耐腐蚀“考登”钢板制造。

每台空气预热器配有辅助气动马达，该马达带有电磁空气阀操作的离合器，能自动受控或自动操作。

每台空气预热器装有伸缩式吹灰器和固定式水冲洗和灭火装置，还配有红外线探测装置。 空气预热器采用了良好的密封系统，并配备了自动密封调节装置。在减少一、二次风漏风方面采取了如下措施：

1）采用双道密封设计，减少直接漏风； 2）设径向、轴向、环向和中心密封装置； 3）扇形板，轴向密封板与外壳板之间设静密封； 4）改善各向密封板调节装置的调节作用； 5）加强密封装置制造精度的质量控制，

空预器漏风率在B—MCR工况下投产第一年内不高于6%，运行一年后不高于8%。

8 安全门

本锅炉共配有16只弹簧式安全门。其中汽包处安装了6只安全门,总排放量为84.2%B-MCR。两级过热器出口安装了2只安全门，过热器和汽包安全门总排放量为101.8%B-MCR。再热器进口管道上安装了6只安全门，总排放量为再热器最大蒸汽流量的101.9%，再热器出口管道上安装了2只安全门，总排放量为再热器最大蒸汽流量的17.8%。另外在主蒸汽管道上还安装了2只型号为3537W的动力控制泄放阀，排放量为每台114×10 kg/h。安全门的回座压力为97%起座压力。

三、对冲燃烧与四角切圆燃烧特点

对于四角切圆燃烧来说，其优势在于煤粉在炉内行程长，停留时间长。受邻角高温烟气的直接冲刷，强化了燃烧。而对冲燃烧锅炉采用旋流燃烧器，最大的优点在于：一二次风混合早且强烈，保障了煤粉及时充分的燃尽，旋流燃烧器的内二次风对高温烟气的吸卷率高，

在降低NOx排放方面，四角切圆燃烧呈现整体的特征，结构布置上有利于抑制NOx排放，切圆燃烧时一、二次风射流基本平行进入炉膛，其早期混合并不强烈，煤粉火焰是一种边燃烧边同二次风混合的扩散火焰，因此形成了一种较长的火焰结构。这种燃烧与空气混合的方式符合分级燃烧理论。300MW机组锅炉运行方式上也保证了对NOx排放量的控制。如燃烬风的线性控制，燃烧器风量分段配置及各台燃烧器负荷的平均分配都起到了降低热力型Nox排放的目的。600MW对

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冲燃烧器为双风道低NOx旋流燃烧器，在设计上就采用分级燃烧技术，保证NOx排放量的控制。巴威锅炉保证600MW对冲燃烧器Nox排放在450 mg／m3。

在低负荷稳燃方面，因四角切圆燃烧锅炉的特点是各角间相互引燃，相互作用。而对冲燃烧器是自己能支持本燃烧器煤粉的着火、燃烬的全过程的自稳燃特性，使对冲燃烧锅炉的低负荷稳燃能力明显优于四角切圆燃烧锅炉。巴威锅炉保证600MW对冲燃烧器最低稳燃负荷在30%，据资料介绍对冲燃烧器锅炉最低稳燃负荷可达到20%。

四角切圆燃烧，炉膛出口烟气的残余旋转所造成的烟气偏差与磨损是无法消除的。且随机组容量的增大，炉膛尺寸随之增大，这样要维持炉膛内整体燃烧，保证气流的刚度 (较对冲式需高的一次风速)。对冲燃烧锅炉采用旋流燃烧器，最大的优点在于炉膛沿宽度方向热负荷均匀，炉膛出口及水平烟道的烟温偏差很小且易控制。只要保证各燃烧器的二次风流量偏差在正常范围内。锅炉的两侧烟温偏差及氧量偏差均可维持在正常内。

在汽温调节方面，切圆燃烧采用摆动式燃烧器调节汽温。一般以燃烧器摆动喷嘴辅以减温水控制再热汽温，而过热器则完全由减温水控制。这种方法的优点在于对流受热面布置较容易，制造成本低，汽温调节范围较大，控制灵敏。其缺点在于摆动喷嘴对汽温的控制不够精确，经常需要再热器减温水的帮助。对冲炉广泛采用过热、再热烟气挡板来控制汽温。再热器减温水只作为事故喷水使用。

采用过热、再热烟气挡板来控制汽温的主要优点是：在调节再热汽温时，对炉膛燃烧工况影响小，且调温幅度大，其缺点是：调温迟滞时间长，档板开得较大时易引起磨损，关得较小时又易引起积灰。相对于四角切圆燃烧器摆动喷嘴对主汽温与再热汽温的同向控制，对冲炉烟道挡板对主汽温与再热汽温是反向控制的，在用烟道挡板对再热汽温调节时，必须考虑过热汽温的影响。

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第二章 亚临界参数控制循环 四角切圆燃烧方式锅炉本体简介

以上海锅炉厂制造的锅炉为例，600MW亚临界参数控制循环四角切圆燃烧锅炉的典型布置如图2-1。

图2-1 600MW控制循环锅炉总图

１—汽包； 2－下降管； 3－循环泵；4－水冷壁； 5－下水包；6－墙式再热器； 7－分隔屏过热器；

8－后屏过热器；9－屏式再热器；10－末级再热器； 11－末级对流过热器； 12－省煤器悬吊管； 13－尾部烟道后墙包覆管；14－低温对流过器；15－省煤器；16－回转式空气预热器；17－燃烧器； 18－除渣装置

其受热面的布置特点是再热器由墙式、屏式和末级对流式三组组成。辐射式的墙式再热器布

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置在炉膛上部的前墙和两侧墙上，靠近水冷壁管，将这两部分水冷壁管遮挡住。在后屏过热器之后，炉膛后墙折焰角之上布置了３０排屏式再热器，其横向节距为４５６mm，纵向节距为７３mm。６０排末级对流再热器则布置在水平烟道内，它们由３０排屏式再热器直接连接而成，中间没有集箱。

一、燃烧器结构与特点

上海锅炉设计的锅炉使用宽调节比燃烧器，实际上是一种浓、淡型煤粉燃烧器。这种燃烧器的主要性能是在低负荷下不投油仍然能稳定燃烧。故其对锅炉负荷变化时的燃烧调节范围比较宽。

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燃烧器结构的基本特点是一次风和二次风相间布置如图2-2。其一次风燃烧器喷口出口处装有扩流器。三角形扩流锥可以增加一次风气流和回流烟气的接触面；扩锥出口的翻边对增加高温烟气的回流作用很大。有的试验表明，这种燃烧器可在20%负荷下不投油稳定燃烧。

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在一次风入口部位连接一个弯头，作为煤粉浓缩器。一次风管内设置一块隔板，把一次风管分为上、下两部分。一次风喷口分为上、下两个可调角度的喷口。当煤粉气流通过弯头时，一次风管隔板上部的通道中形成浓煤粉气流，而在隔板下部的通道中形成淡煤粉气流，这两股煤粉气流经过上、下两个喷口射入炉膛。一次风喷口的工作原理如图2-3。一次风喷嘴如图2-4。

图2-3宽调节比燃烧器

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二、水循环系统

１ 循环系统及其工质流程

控制循环锅炉的水循环系统由汽包、大直径下降管、循环泵、环形下水集箱、水冷壁、水冷壁出口集箱和汽水混合物引出管等组成。

图2－5 600MW控制循环锅炉水循环系统图

1－汽包； ２－下降管； ３－引入集箱； ４－循环泵； ５－引入短管； ６－出口阀； ７－出口管； ８－前墙上部集箱； ９－炉膛前墙水冷壁管； １０－前墙下环形下集箱； １１－侧墙下环形下集箱； １２－后墙下环形下集箱； １３－炉膛侧墙水冷壁管； １４－炉膛后墙水冷壁管； １５－后墙悬吊管； １６－炉膛延伸侧墙包覆管； １７－侧墙上部集箱； １８－省煤器蛇形管； １９－侧墙引出管； ２０－省煤器进口集箱； ２１－再循环管阀门； ２２－省煤器再循环管； ２３－折焰角底管； ２４－屏管； ２５－后墙悬吊管出口集箱； ２６－前墙引出管； ２７－侧墙下环形集箱； ２８－省煤器出口集箱； ２９－省煤器出口管道； ３０－后墙上部集箱； ３１－后墙悬吊管出口集箱引出管； ３２－后墙上集箱引出管

水由锅炉右侧单路经过止回阀和电动闸阀进入省煤器进口集箱，流经省煤器管组、中间连接

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集箱和悬吊管，然后汇合在省煤器出口集箱，再由３根Ø219×25mm的锅筒给水管道从省煤器出口集箱引入锅筒，并与锅筒炉水混合，混合后的水沿锅筒底度方向布置的4根大直径下降管流至汇合集箱。随后由连接管分别引入循环泵，每台循环泵出口有二只出口阀，循环泵将来自汇合集箱的水增压后打出，经过出口阀及出口管道进入下水包。下水包为四周相连通的大型集箱，直径为914×100mm，水在下水包经过滤网及节流孔板进入炉膛四周的侧水冷壁，前水冷壁、后水冷壁及延伸水冷壁，形成数十个平行回路。水在水冷壁内吸热形成汽水混合物，汇集至水冷壁上部集箱，通过汽水引出管进入锅筒，在锅筒内进行汽水分离。分离后的饱和蒸汽引至过热器，饱和水则与省煤器来的给水混合后继续循环。

这种水循环系统是控制循环锅炉的典型布置和连接方式。 2、水循环系统特点

该锅炉采用CC＋循环系统即“低压头循环泵＋内螺纹管”，称为改良型控制循环。下降管系统中布置了低压头循环泵，以保证水冷壁内介质循环安全可靠。水冷壁四周采用了内螺纹管，可以使水冷壁中的质量流速降低，流量减少，使循环倍率从过去的4降低到2。系统内布置了三台循环泵，其中二台投运可以带MCR负荷，另一台备用，为了避免二泵运行时，一台泵突然故障，而备用泵一时又难以启动，会影响到锅炉负荷的变化，故CE推荐在正常工况下投运三台为好。

在下水包内的每根水冷壁的入口处装有不同孔径的节流孔板，以控制每根水冷壁管的流量，使在炉膛运行工况变化时循环仍均匀可靠。炉室后水包与省煤器进口管道之间设有一根省煤器再循环管，其管径为Ø76×11mm。管道上配有一只省煤器再循环阀（Dg65电动截止阀）。在锅炉启动时，再循环阀打开，下水包提供一部分水，约4%MCR流量，经过省煤器再循环管，送至省煤器，以防止省煤器汽化。直至建立一定的给水量该阀才关闭。

2）水冷壁工作的可靠性

A：为防止水冷壁产生过大的热偏差，采取如下措施：

 在环形下水包内水冷壁管入口装节流圈。  水冷壁内采用较高的质量流速。  炉膛热负荷力求均匀。

B：水冷壁为一次垂直上升管屏，重位压头影响很大，而且工作压力高，工质的平均比容变

化较小，因此水冷壁管内不会产生多值性的水动力特性。另外，水冷壁入口均装有节流圈，使水动力特性更加稳定。

C：由于以下原因，水冷壁不易出现管间脉动现象：

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 水冷壁管入口处装有节流圈，增大了热水段与蒸发段的阻力比值。  采用的水冷壁管径较小，保持较高的工质质量流速。  工作压力高，汽水密度差小。 D：防止水冷壁管传热恶化的主要措施：

 水冷壁采用内螺纹管，破坏汽膜，增加传热，降低壁温。

 水冷壁管入口装节流圈，以保证热负荷高的管子有较大的流量，即保证有较高的

质量流速。

 采用燃烧四角布置切圆燃烧，使炉膛内热负荷分布较均匀降低局部热负荷的峰值。

三、过热蒸汽系统 1．过热蒸汽系统流程概述

控制循环锅炉的过热器是由顶棚过热器、包覆管过热器、低温对流过热器、分隔屏过热器以及末级高温对流过热器等组成的辐射—对流式多级过热器。

图2-6 600MW控制循环锅炉的过热蒸汽系统流程图

１－汽包； ２－顶棚过热器进口集箱； ３－顶棚过热器管； ４－顶棚过热器出口集箱； ５－进口集箱； ６－尾部烟道两侧包覆管； ７－尾部烟道两侧包覆管出口集箱； ８－低温

对流过热器进口集箱； ９－低温对流过热器管； １０－低温对流过热器出口集箱； １１－喷水减温器； １２－饱和蒸汽旁通管； １３－尾部烟道前墙包覆管进口集箱； １４－水平烟道两侧包覆管进口集箱； １５－水平烟道两侧包覆管；１６－水平烟道两侧包覆管出口集箱；

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１７－尾部烟道前墙包覆管； １８－尾部烟道前墙包覆管出口集箱； １９－尾部烟道后墙包覆管； ２０－分隔屏过热器进口集箱；２１－分隔屏； ２２－分隔屏出口集箱； ２３－后分隔屏过热器进口集箱； ２４－后分隔屏过热器管； ２５－后分隔屏过热器出口集箱； ２６－末级高温过热器进口集箱； ２７－末级高温过热器管； ２８－末级高温过热器出口集箱； ２９－过热蒸汽引出管

600MW机组控制循环锅炉的过热蒸汽系统流程如图2-3所示。汽包送出的饱和蒸汽由连接管引至顶棚过热器进口集箱，经此集箱引出的饱和蒸汽分成两部分，其中约34%的蒸汽由旁通管引到尾部烟道两侧包覆管过热器进口集箱，其余66 %经顶棚过热器管后进入出口集箱。尾部烟道两侧墙包覆管的进、出集箱内均有隔板，由炉顶棚过热器出口集箱送至尾部烟道两侧墙包覆管进口集箱的蒸汽分别经尾部烟道两侧的侧前和侧后的管系加热后进入出口集箱。

尾部烟道两侧墙包覆管前半部管的蒸汽经出口集箱的前部进入尾部烟道前墙包覆管的进口集箱，蒸汽在此被分成两部分，一部分经连接管进入水平烟道两侧包覆管的进口集箱，再经水平烟道两侧包覆管，加热后的蒸汽由连接管送至水平烟道两侧包覆管的出口集箱，进入尾部烟道出口集箱；另一部分进入尾部烟道前墙包覆管，然后进入尾部烟道前墙包覆管的出口集箱。在此尾部烟道前墙包覆管出口集箱中集中的蒸汽，经尾部烟道的炉顶过热器，再经尾部烟道后墙上部包覆管进入低温对流过热器的进口集箱。尾部烟道两侧包覆管的后半部管子的蒸汽则经尾部烟道两侧包覆管出口集箱，也送至低温对流过热器的进口集箱。汇合在低温对流过热器进口集箱的蒸汽，进入低温对流过热器管系，经垂直管段进入低温对流过热器出口集箱。

在低温对流过热器和炉膛分隔屏过热器之间布置喷水减温器，经喷水减温调节后的蒸汽送至分隔屏进口集箱，经分隔屏加热后送至分割屏出口集箱,经连接管送至后屏过热器的进口集箱。经后屏过热器管系加热后送至后屏出口集箱，再经连接管将蒸汽送至末节高温对流过热器进口集箱。在末节高温对流过热器管系将蒸汽加热到额定温度，并由出口集箱经过热蒸汽引出管送出去。

2 过热蒸汽系统流程特点

从锅筒顶部引出的饱和蒸汽进入炉顶过热器，为避免汽阻力增大，有一部分蒸汽被旁通直接进入后烟井包覆上集箱。从炉顶过热器出口集箱引出的蒸汽经过后烟井包覆、后烟井延伸侧墙，在汇总至低温过热器进口集箱，依次流经低温过热器、分隔屏、屏式过热器和末级过热器，再由末级过热器出口集箱上引出至主蒸汽管道，单路通向汽机高压缸，在低温过热器和分隔屏之间的连接管道上布置了一级喷水减温器，在屏过和末过之间的连接管道上布置二级喷水减温器。

各级过热器之间均采用大直径管及三通连接，这使介质能充分混合，减少热偏差，并简化布置。包覆过热器布置成几个平行回路，其目的是为了降低系统的蒸汽阻力。

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蒸汽冷却定位管由分隔屏进口集箱引出，通过分隔屏、后屏、再引人后屏出口集箱，将分隔屏定位夹紧，防止屏偏斜。

3 过热器结构特点

过热器采用辐射、对流组合式，除水平低温过热器外，均布置于烟气高温区，且为顺列布置。在过热器各级受热面之间利用集中大管道及三通管连接，增加了充分混合条件并简化了布置。各级受热面的选材，都经过大量的壁温计算，既保证安全又考虑了材料的合理使用。本锅炉的过热器采用了少量不锈钢，以满足壁温的需要。

过热器由五级组成，即炉顶延伸侧墙及尾部包覆过热器 低温过热器 分隔屏 后屏 末级过热器。

炉顶管前部构成炉膛顶部，后部构成后烟井的顶部，前炉顶共122根，外径Φ51㎜合金钢管（15CrMo），节距114㎜，采用分段鳍片散装管，后炉顶共100根外径Φ51㎜的碳钢管（20G），节距140㎜，采用管子焊扁钢的膜式成排焊。

延伸侧墙及尾部包覆过热器包括水平烟道的两延伸侧墙及底部，后烟井的前，后及两侧墙。除后烟井前墙为光管外，其余均为扁钢膜式成排焊。延伸侧墙管子外径Φ51㎜，节距102㎜，后烟井两侧墙管子外径Φ51㎜，节距114㎜，后烟井的炉顶及后墙上部管子外径Φ51㎜，节距140㎜，后烟井前墙管子外径为Φ45㎜，节距152㎜，后烟井后墙下部管子外径Φ38㎜，节距为145㎜，全部蒸汽包覆壁管子材料均为碳钢（20G），具体管子排列规格，材料如下表：

包覆过热器部位 延伸侧墙及底部 后烟井两侧墙 后烟井前墙 后烟井后墙上部 后烟井后墙下部 管子规格㎜ 51×6.5 51×6 45×6 51×6 38×5.5 管子根数 60 152 92 100 96 节距㎜ 102 114 152 140 145 管子材料 20G 20G 20G 20G 20G 低温水平过热器全部布置于后烟井内，共分三组水平蛇形管，全部由水冷悬吊管承重支吊，水平蛇形管每组为99排，最后垂挂部分的垂直段从炉顶引出。每排蛇形管由5根并联管套弯，管子外径为Φ51㎜，横向节距140㎜。在水平蛇形管最下面一组的入口端，采用了分叉管结构，水平过热器管子材料，下部管组全部碳钢（20G）中部管组为碳钢（20G）及合金钢（15CrMo），上部管组为合金钢（15CrMo），垂直出口段为合金钢（12Cr1MoV）。

分隔屏共4片，布置于炉膛出口上部，每片有六组每组各9根并联套管组成，管子外径均为

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Φ51㎜，材料除最外圈底部用合金钢SA213—T91外，其余均为12Cr1MoV和15CrMo合金钢。

后屏共20片，置于分隔屏之后，每片由14根并联套管组成。最外圈管子外径为Φ60㎜，其余内圈为54㎜，横向节距684㎜，材料除外圈底部及最内圈饶管的底部不锈钢（SA213，TP—347H），其余为12Cr1MoV和钢研102（12Cr2MoWVTiB）合金钢。

末级对流过热器共81排，位于水平烟道中，每排由4根并联蛇形管套弯，管子外径为Φ51㎜，横向节距为171㎜，材料均为钢研102（12Cr2MoWVTiB）合金钢。

此外，在上部炉膛区域内的过热器分隔屏及后屏还采用了蒸汽冷却定位管，使分隔屏及后屏受热面管子得到夹持和定位，定位管内的冷却蒸汽由分隔屏入口集箱引出，通过上部炉膛对管屏进行定位和夹持，受热后的蒸汽再引出到后屏出口集箱，定位管由于受到高温烟气的冲刷辐射，金属壁温较高，为了确保运行的安全，管内必须保证有足够的蒸汽流量，冷却定位在进行了严密的计算以后，根据计算结果，在最高壁温区采用了部分SA213，TP—347H不锈钢材。

四、再热蒸汽系统

控制循环锅炉的再热器系统由墙式再热器、屏式再热器和末级对流再热器等三级组成。

图2-7 600MW控制循环锅炉的再热蒸汽系统流程图

１－喷水减温器；２－墙式再热器进口集箱；３－墙式再热器管；４－墙式再热器出口集箱；５－屏式再热器进口集箱；６－屏式再热器管；７－末级对流再热器管；８－末级对流再热器管出口集箱

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1、再热蒸汽系统流程

自汽机高压缸排出的蒸汽分成二路引入墙式辐射再热器进口集箱，经过墙式辐射再热器，再由炉顶上部的出口集箱引出，通过４根连接管引至屏式再热器进口集箱。依次经过屏式再热器和末级再热器，然后由末级再热器出口集箱上引至再热器蒸汽管道，分二路进入汽机中压缸。在墙式再热器进口管道布置有事故喷水减温器。其流程见图2-7。

各级再热器间都采用大直径管道及三通连接，以便增加充分混合的条件。并在屏再和末再之间通过连接管道进行左右侧烟文偏差而引出的再热蒸汽温度偏差。

2、再热器结构特点

再热器因采用摆动燃烧器喷嘴调温，故基本上为辐射受热面，布置在烟气高温区，和过热器布置相似均为顺列布置，再热器受热面之间利用集中的大管道急三通管联接，使各根受热面管子的蒸汽汇集后得到充分混合，并使布置简化。再热器由墙式辐射再热器，屏式再热器和末级再热器三级组成。

 墙式辐射再热器布置于炉膛上部的前墙和两侧墙前部，并将部分水冷壁遮盖，前墙共布置212根管子，两侧墙各布置93根管子，管子规格为Φ54×5㎜，材料为15CrMo合金钢。

 屏式再热器与末级对流再热器依次位于后屏过热器之后。屏再和末再之间采用中间集箱，三通和两根大口径管道联接并左右大交叉。减小左右侧再热汽汽温偏差，屏式再热器共有30片，每片有14管子并联套弯，横向节距456㎜，管子外径Φ63㎜，材料为15CrMo，12Cr1MoV和钢研102（12Cr2MoWVTiB），SA—213，T—91，根据壁温使用在不同位置。

 末级对流再热器为60排，每排有7根管子并联套弯，横向节距228㎜，管子外径为63㎜，材料为12Cr1MoV，钢研102（12Cr2MoWVTiB），SA—213，T—91，根据壁温使用在不同位置。

五、调温系统 １．过热器调温

过热器调温受燃烧器喷嘴摆动外，主要靠喷水调温，共布置二级喷水减温器，第一级在分隔屏进口管道上，用以控制进入分隔屏的蒸汽温度，作为过热器蒸汽的主要调节，第二级在末级过热器进口管道上，用以控制高温过热器的出口汽温，作微调。喷水系统来自给泵出口给水管道，经过喷水总管隔绝阀后分二路，分别经过一、二级喷水管路后进入减温器，管路中布置有电动闸阀（或电动截止阀）与电动调节阀，电动调节阀属ＣＣＳ控制，调节阀前的电动闸阀（或电动截止阀）与调节阀联锁，锅炉运行时，一般调节阀后的闸阀（或截止阀）为常开，当调节阀有故障

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检修时才关闭该阀。

一级减温器设计的最大喷水量为１０２t／h，喷水管路外径为１５９mm，二级减温器设计的最大喷水量为１５t／h，喷水管路外径为７６mm，在ＭＣＲ负荷时各级减温器的喷水量基本为０t。减温器喷嘴均采用多孔笛形管结构。

２．再热蒸汽调温

再热蒸汽调温主要采用摆动燃烧器喷嘴角度来改变火焰中心高度，从而改变炉膛出口高温烟气区域，对摆动喷嘴的调温具有较大的敏感性，当负荷低于一定值后，尚可改变过量空气系数来进行调温。

此外在再热器进口设有二只事故喷水减温器，喷嘴为莫诺克喷嘴，在紧急事故状态下用来控制再热蒸汽进口汽温。减温器布置在墙式再热器进口管道上，其最大设计喷水量为４２t／h ，喷水由给泵抽头过来，喷水总管外径为７６mm，经过隔绝阀后分二路，分别经过电动调节阀和手动截止阀进入减温器，支管外径为６０mm，调节阀属ＣＣＳ控制（隔绝阀于调节阀连锁）。

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第三章 超临界压力直流锅炉简介

目前，国内正在运行有8台超临界机组，特别是上海石洞口二厂2台600 MW超临界机组显示了良好的高可靠性、低煤耗、高环保性能。下表说明了国内超临界机组的现状。

美国于1957 年投运的第一台125 MW超临界机组的参数为31 MPa/ 621 ℃/ 566 ℃/ 560 ℃, 1985 年投运的325 MW机组的参数为34. 4 MPa/ 9 ℃/ 566℃/ 566 ℃, 是迄今最高参数的超超临界机组。

目前世界上运行的超临界及以上参数机组大约有600台，其中美国170台，日本、欧洲各60台，俄罗斯及原东欧国家280余台；有10台1000MW级的超超临界机组已投入运行。

原苏联是世界上拥有超临界机组最多的国家, 共有224 台, 总容量达79300 MW, 凝汽式汽轮机中, 超临界机组的容量占48. 7 %。300 MW以上的机组全部采用超临界参数。

日本在1967 年第一台超临界的600 MW机组是从美国引进的, 在费崎电厂投运。此后, 日本的超临界压力火力发电得到了迅速的发展。截止19年3 月, 日本各大电力公司的48 个主要火电厂的总装机容量75870 MW中, 超临界压力的为49350 MW, 占总装机量的65 %

一、超临界机组的经济性分析

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一般主汽压力由16.5MPa提高到24.0MPa，热耗减少2.0％，主汽温度由538℃提高到566℃时，热耗减少1.0％，采用二次再热，热耗可减少1.5～2.0％。

由亚临界火电机组发展到超临界火电机组, 整个火电机组价格增加2 %～3 %。当把16. 7 MPa/ 538℃/ 538 ℃的亚临界参数机组改为24. 2 MPa/ 538 ℃/538 ℃的超临界机组时, 电站的投资费用将增大2. 0 %左右, 相应的供电效率可提高1. 8～2 个百分点, 一般6～7 年时间能使所节省的煤量折价与投资费用的增量相抵消, 也就是说, 在煤价较高的地区使用超临界参数机组是比较有利的。 下表是蒸汽参数与火电厂效率、供电煤耗的关系表。

2002年以来，国内各锅炉厂从国外引进超临界锅炉设计制造技术，共承接了100多台超临界锅炉和4台1000 MW超超临界锅炉的设计制造，其中上锅正在按从美国ALSTOM—CE公司引进的(600～l000)MW超(超)临界锅炉设计制造技术，设计制造(600～1000)MW超(超)临界锅炉。

超临界和超超临界锅炉有采用螺旋管圈水冷壁和采用新型的垂直管圈水冷壁两种形式。采用内螺纹管垂直管圈、变压运行的超超临界锅炉，在技术上代表了当前高效超临界锅炉的最新水平。世界上已投运的超超临界锅炉的水冷壁大多数为下炉膛采用螺旋管圈，上炉膛采用垂直管圈。其优点是水冷壁沿炉膛四周热偏差较小，对煤种和燃烧方式变化的敏感性较小也不需采用内螺纹管和节流孔圈。主要缺点是水冷壁阻力较大，但各锅炉制造商为了降低厂用电耗，近年来采用了所谓低阻力的螺旋管圈水冷壁，即适当加大螺旋倾角，在保证运行可靠的前提下，适当降低质量流速。

二、600MW超临界变压运行直流锅炉结构

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乐清电厂安装4台600MW燃煤汽轮发电机组，锅炉为超临界参数变压运行螺旋管圈直流炉，其布置简图如图3-1。下面以乐清电厂600MW超临界锅炉为例介绍。

图1 600MW超临界变压运行直流锅炉简图

1.炉膛冷灰斗 2.螺旋水冷壁 3.中间分配集箱 4.垂直水冷壁 5.折烟角及后墙水冷壁悬吊管 6.延伸侧墙 7.尾部烟道及管屏 8.炉顶管 9.省煤器 10.后屏过热器 11.末级过热器 12.一级再热器 13.前屏过热器 14.末级再热器 15.汽水分离器 16.集

箱 17.连接导管

锅炉为单炉膛、一次中间再热、采用四角切圆燃烧方式、平衡通风、固态排渣、全钢悬吊结构Π型锅炉、露天布置燃煤锅炉。 炉膛宽度18816mm，炉膛深度17696mm，水冷壁下集箱标高约为8300mm， 炉顶管中心标高约为71850mm。炉膛由膜式水冷壁组成。从炉膛冷灰斗进口（标高

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8300mm）到标高49670mm处炉膛四周采用螺旋管圈，在此上方为垂直管圈。尾部烟道下方设置两台转子直径为13494mm三分仓容克式空气预热器。

炉底排渣系统采用机械除渣方式。

锅炉设有膨胀中心及零位保证系统，炉顶采用大罩壳热密封，炉顶管采用全金属密封，炉墙为轻型结构带梯型金属外护板，屋顶为轻型金属屋盖。

三、锅炉主要技术参数

乐清电厂600MW超临界锅炉BMCR工况： 过热蒸汽流量 1913 t/h 过热蒸汽压力25.4Mpa 过热蒸汽温度571℃ 再热蒸汽流量 1614 t/h

再热器进/出口压力 4.6/4.4 Mpa 再热器进/出口温度317/569℃ 给水温度282℃ 锅炉效率93.56%

四、 锅炉启动系统

锅炉的启动系统采用容量为30%BMCR、内置式分离器不带再循环泵的启动系统；系统主要由分离器、贮水箱、大气式扩容器、集水箱及水位控制阀等组成。

在汽水系统中，分离器与水冷壁和分离器与过热器之间不设隔离阀门，分离器作为系统内的一员，始终串联在锅炉汽水系统中运行。为了防止内置式分离器直径、壁厚和高度过于庞大，本工程采用组合式，采用2只外径为813mm高度为19.6m的分离器。在锅炉启动时，分离器水位容器建立水位，此时压力为0，点火后，炉水被加热并逐渐开始蒸发产汽，分离器内开始建立压力，此时汽压通过汽机旁路门开度来维持和控制，水位由分离器排水阀控制。由于立式内置式分离器（或水位容器）的高度很高，主要是由于满足水位的较大波动和便于控制，因为立式容器横断面积很小，单位长度储水量不大，所以水位波动往往很大，有时波动量达±5m，甚至更大一些，特别是在炉水开始蒸发的阶段，由于水冷壁系统产生汽水膨胀现象，瞬间有大大多于给水流量的水涌往分离器，使其水位产生剧烈波动，分离器水位的控制是依靠其排水系统的阀门，为便于水位控制，以及将排水通往不同的地方，设置3只口径不同的排水阀门，这些阀门在启动阶段将依

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照程序自动投入，并根据水位及时调整。当机组启动并网后，并且锅炉已达到最低直流运行工况30%BMCR时，调节煤水比，使分离器内的进水量逐渐减少，直至达到全饱和蒸汽状态，水位自动消失，排水阀门全部关闭，分离器处在“干态”下运行，这样便完成了整个启动过程，此后，锅炉负荷不断增加，进入分离器的介质由饱和汽状态开始变为微过热状态，分离器本身仅仅作为一个连接水冷壁和过热器的通道。本工程的启动系统流程如图3-2。 至过热器至大气汽水分离器NWL阀除氧器HWL阀HWL阀至锅炉给水泵大气式扩容器集水箱至冷凝器图3-2 启动系统流程简图

图中HWL、NWL阀运行条件：

当启动分离器压力达到50bar，HWL阀自动开始关小，之后随着压力上升阀门开度减小，直至关闭。

当除氧器水箱压力约12bar，NWL阀开度自动减小，直至除氧器水箱压力达到其设计值约15bar时，NWL阀全关。此时，分离器疏水由HWL阀承担。

根据锅炉厂提供的最低直流负荷30%BMCR计算，启动初期分离器疏水量约为574t/h，汽水

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膨胀时的瞬时疏水量约为984t/h；锅炉启动疏水排至凝汽器。

锅炉炉前沿宽度方向垂直布置2只外径/壁厚为Φ813/87.1mm的汽水分离器，其进出口分别与水冷壁和炉顶过热器相连接。每个分离器筒身上方切向布置4根不同內径的进口管接头、2根內径为228.6mm至炉顶过热器管接头和一个內径为231.8mm疏水管接头。

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分离器进行汽水分离，蒸汽通过分离器上部管接头进入炉顶过热器，而水则通过疏水管道引至储水箱，每台锅炉设置一个储水箱，储水箱下方设有两根管道分别通至除氧器和大气式扩容器，每根管道上均设有调节阀，可根据不同状况控制分离器水位和对工质和热量的回收。在大气扩容器中，蒸汽通过管道在炉顶上方排向大气，水则进入冷凝器储水箱。

锅炉负荷大于最低直流负荷30%BMCR时，水冷壁出口的介质全部为过热蒸汽，汽水分离器只作为汽水连通管路，蒸汽全部通过分离器上部管接头进入炉顶过热器，分离器下部疏水阀门全部关闭。

五、汽水流程

给水经过省煤器加热后进入炉底水冷壁进口集箱。给水经水冷壁加热蒸发后进入汽水分离器。

蒸汽经过炉顶过热器、尾部烟道前后包墙过热器、尾部烟道左右包墙过热器（水平烟道包墙过热器）、前屏过热器、后屏过热器、高温过热器进入主蒸汽管道。

一级减温器布置在前屏和后屏过热器之间。二级减温器布置在后屏过热器和高温过热器之间。

高压缸排气首先进入尾部烟道，在低温再热器加热。加热后的再热蒸汽进入水平烟道中的高温再热器继续加热。再热器调温燃烧器喷口摆动调节，再热器进口连接管道上设置事故喷水，事故喷水作为事故备用。

过热器汽温通过煤水比调节和两级喷水来控制。

主、再热蒸汽加热过程中左右侧换位一次。滑压运行时，过热汽温在35－100％，再热汽温50－100％B-MCR范围内维持额定值。

炉膛上部布置有前屏过热器和后屏过热器。水平烟道依次布置高温再热器和高温过热器。尾部烟道内部从上到下布置有低温再热器和省煤器。炉膛由水冷壁构成，水平烟道和尾部烟道包墙由过热器构成。超临界直流锅炉启动的要求是：保证从启动到BMCR全过程的安全性，防止亚临

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界压力下的膜态和超临界压力下管壁超温以及沿炉膛宽度方向上的热偏差。启动特点： 要有一定的启动流量和启动压力。一开始升压就必须不间断地向锅炉进水，足够的工质流速和压力使受热面得以冷却。但如果选择过大，启动热损失大，要求分离器容量亦大。所以原则上在可靠冷却前提下尽量选得小些。 本工程锅炉的启动系统采用容量为30%BMCR、内置式分离器不带再循环泵的启动系统；系统主要由分离器、贮水箱、大气式扩容器、集水箱及水位控制阀等组成。在锅炉启动阶段和低于最低直流运行工况时，启动系统投入运行，将从水冷壁出来的汽水混合物进行汽水分离，使蒸汽通向过热器，水则通过调节进入除氧器或大气式扩容器至冷凝器等地方，进行工质和热量的回收。一旦锅炉启动结束，该系统就失去作用，仅作连接水冷壁与过热器之间的汽水通道。

启动系统中最主要的部件是汽水分离器，它起到类似汽包的作用，将汽水混合物进行分离，并建立水位，防止炉水冲入过热器系统，也防止蒸汽带到水侧的系统中去。

启动分离器布置在炉膛水冷壁的出口。分离器入口介质在BMCR工况下为428℃，微过热54℃，而在最低直流工况30%BMCR运行时，进入分离器的介质，可以达到干饱和状态，使分离器从有水位（湿态）切换到无水位（干态）运行。

六、锅炉燃烧系统

燃烧系统采用从ALSTOM USA公司引进的摆动式四角切圆燃烧技术及带同心切圆燃烧方式的多隔仓辅助风设计。每个角布置6个一次风煤粉燃烧器、3个油燃烧器、8个二次风燃烧器（包括油燃烧器及上下防渣风）。油燃烧器分别布置在A/B,C/D,E/F燃烧器之间，最大出力满足30％BMCR工况的热负荷。

上部防渣风反切运行，减弱烟气的残余旋转动量，减少炉膛转向室两侧烟温偏差和避免结渣。热态运行时，一次风、二次风喷口均可上下摆动。一次风喷口摆角为±20°，二次风摆角为±30。四角同步摆动，气动机构执行。采用可水平摆动的SOFA喷嘴设计控制炉膛出口烟温偏差及NOX含量。每个角在主燃烧器上方布置5个SOFA喷嘴，通过对燃烧区域的过量空气系数的控制来降低炉内NOX生成量，炉膛出口NOx含量不大于400mg/Nm3。同时通过水平摆动来控制炉膛出口的烟温偏差。

燃油系统：锅炉点火及助燃用油采用#0轻柴油。锅炉点火采用高能电弧点火装置，二级点火系统，由高能电火花点燃轻柴油，然后点燃煤粉。每台锅炉分三层装设12根油，每根油最

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大出力为3.50 t/h，总输入热量按30%B-MCR考虑，所有油均采用蒸汽雾化方式，要求的雾化蒸汽压力为0.6-0.9MPa，锅炉炉前进油油压为1.8 MPa。

考虑锅炉容量、台数、煤种、燃油耗量及来油方式等因素。设置2只2000m3油罐，以满足4台锅炉点火、助燃及启动锅炉的用油。

当燃用设计煤种时，锅炉不投油最低稳定燃烧负荷为30%BMCR。

七、锅炉辅机配置 7．1 磨煤机及煤粉分配器

制粉系统采用中速磨煤机正压直吹冷一次风机制粉系统。中速磨机是上海重型机器厂按引进美国燃烧公司CE技术生产的HP1003型磨煤机。磨煤机采用外置式煤粉分配器。每台炉设6台中速磨，其中一台备用。每台磨煤机引出4根煤粉管道连接到锅炉四角同一层燃烧器。

煤粉管道采用#20优质碳素钢，煤粉管道弯头采用耐磨弯头；磨煤机出口采用外置式双可调煤粉分配器（如图3-3），通过对分配器出口管内煤粉浓、稀相及气流的调节，可以达到煤粉均匀分配和平衡阻力的目的。

图3-3 外置式双可调煤粉分配器

中速磨石子煤处理方式：每台中速磨产生的石子煤最大排放量约0.47t/h，石子煤排放至布置于零米的0.8m3的石子煤斗中，定期通过水力喷射泵排入锅炉底部的刮板捞渣机中，随底渣一

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起捞至渣仓。水力输送的出力约12.0 t/h。

燃用设计煤种时， 5 台磨运行， 1 台磨备用。 5 台磨的总出力(考虑10%出力降低系数)不小于锅炉B-MCR工况燃煤量的 110 %。保证出力59.85吨。燃用校核煤种时，6 台磨运行。6 台磨的总出力(考虑10%出力降低系数)不应小于锅炉B-MCR工况燃煤量的 100 %。保证出力51.66吨。磨煤机出口介质温度：77 ℃ ，进口热风温度240－250 ℃ 。安全连续运行的单台磨煤机最小出力为最大出力下25%，其连续运行的单台最小出力为16.6t/h。密封风采用集中供风、与一次风串联设计。正常运行工况下，一用一备，单台出力能保证所有磨煤机运行时的密封风量的要求，与一次风压差大于200Pa。磨辊采用弹簧加载，离心式分离器，可以空载和满载启动。减速机采用螺旋伞齿轮加行星齿轮减速箱。磨煤机采用外置式双可调煤粉分配器、取代目前常规配置的HP磨煤粉分配器（文丘利管加出口多孔板 ）及后续煤粉管路上的可调缩孔。工作原理：首先通过煤粉浓缩装置，将煤粉气流为两股气流，一股为高浓度小流量气流，另一股为大流量低浓度气流，再分别对这两股气流进行分配调节，重新分配后的浓、淡两股气流再相汇合，实现对各煤粉管道的煤粉和空气流量进行调整和控制的目的。不管下游煤粉管道的阻力是否在设计过程中已得到均衡，在需要粉、风均匀分配的场合，通过对该煤粉分配器的调节，理论上可以实现煤粉和空气的均匀分配，并且管道的煤粉流量和空气流量可以分别调节，相互基本不干扰。也就是说，对某一管道的煤粉流量调大（调小）的同时，对该管道的空气流量可以调小（调大）（两者反向调节）。当然必要时可以对煤粉和空气流量也可进行同向调节。

7．2给煤机

6台给煤机型号为GM-BSC22-26，生产厂家上海大和衡器有限公司。给煤机技术特点：计量式皮带给煤机；具备断煤、堵煤及上煤不足等监测报警功能 ；下机体设有清扫链条同步运转清扫装置 ；堵煤故障时，具有反转卸煤功能 ；主机采用变频控制。计量精度：±0.5% ；链码计量校验标定精度：±0.25% ；控制精度：±1% 。落煤管处设置由密封风，防止磨煤机热风倒灌。

7．3 送风机、一次风机

每台炉配2台动叶可调轴流式一次风机。 每台炉配2台动叶可调轴流式送风机。

送风机型号为ASN-2875/1250，一次风机型号为AST-1792/1120。生产厂家沈阳鼓风机厂（引进丹麦诺文科公司技术），风机形式为动叶可调单级（双级）轴流风机。空预器进口二次风采用热风再循环加热。

送风机、一次风机参数（THA工况）：

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送风机

质量流量：241.6 kg/s 全压升 ：2695 Pa

风机转速：990r/min 风机轴功率 ：630KW 电机功率：1250KW 全压效率：86.5％ 叶片数：22

图3-4 送风机外形图

一次风机

质量流量：86.6 kg/s 全压升 ：8359 Pa 风机转速：1490r/min 风机轴功率 ：699KW 电机功率：1800KW

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全压效率：87％

叶片数：2X19送风机、一次风机技术特点：流量范围广、运行效率高、节能效果明显，检修及维护方便。国内唯一采用锻造铝合金叶片的动调风机送风机轴承组不须强制油润滑（自润滑、自然冷却）。

图3-5 一次风机外形图

7．4 引风机

每台炉配2台动叶或静叶可调轴流式吸风机。

引风机型号为AN35e6，生产厂家成都电力机械厂（引进德国KKK公司技术）。风机形式是静叶可调单级轴流风机、强制风冷、油脂润滑。

质量流量：337 kg/s 全压升 ：3491 Pa

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风机转速：595r/min 风机轴功率 ：1517KW 电机功率：3100KW 全压效率：84.1％ 叶片数：19 引风机技术特点：

效率相对较高，运行稳定。系统简单，调试和检修方便。整个系统无油站及冷却水。风机采用油脂润滑、强制风冷的滚动轴承，电机采用自润滑、自冷却的滑动轴承。转速较低，钢制叶片防磨效果好，寿命长。

7．5捞渣机

捞渣机形式为单级刮板捞渣机直接进渣仓，生产厂家是德国德西尼布公司。其技术特点：单级布置，灰渣直接进入渣仓，系统简单；液压驱动、液压涨紧、调节和过载能力强，运转平稳；整机可以横向移动，便于检修；有较大的渣槽容积，捞渣机短期故障停运时可以保证锅炉正常运行；石子煤系统直接接入捞渣机，便于石子煤系统布置。

捞渣机技术参数：

正常出力：1.7 - 13.7 t/h 最大出力42t/h 水平长度：28米 斜坡长度：26米 倾斜角度：35 渣槽水容积：150 m3 渣仓容积：80m3

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第四章 HP磨煤机的结构及其特性

北仑电厂600MW锅炉(1号炉)采用6台HP983型中速磨煤机，石洞口二厂600MW的超临界压力锅炉采用6台HP943型中速磨煤机。型号HP983，个位上的数表示磨辊的个数为“3”个磨辊；十位上的数为奇数时表示深碗磨，为偶数时表示浅碗磨，百位上的数和十位上的数联合组成的数表示磨碗的名义直径，HP—983表示浅碗磨，其磨碗直径为98英寸(2497mm)。一台600MW锅炉都采用6台磨煤机相配套，分别与锅炉的6层煤粉燃烧器相对应。磨煤机的制粉能力按在锅炉最大连续出力下为5台磨煤机工作，1台作备用。每台磨煤机的制粉量为按锅炉设计煤种计算制粉能力的80％，尚有20％的制粉能力的裕量。

图4-1 HP磨煤机结构总图

图4-1为HP磨煤机的结构图，它是一种上部带有分离器的浅碗磨，磨煤机主要由下部磨煤

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机的机体和上部煤粉分离器两部分组成。磨煤机的机体部件主要有传动装置、磨碗、风环、磨辊

和落煤管等。煤粉分离器的部件主要有分离器外壳、内锥体、折向门和出粉管阀门等。 该磨煤机的工作原理是，给煤机将煤从磨煤机中心落煤管进入，煤落到旋转的磨碗上，在离心力的作用下向磨碗的周缘移动。三个的弹簧加载磨辊按相隔120。分布安装于磨碗上部，磨辊与磨碗之间保持一定的间隙，两者并无直接的接触。磨辊利用弹簧加压装置施以必要的研磨压力，当煤通过磨碗与磨辊之间时，煤就被磨制成煤粉。这种磨煤机主要是利用磨辊与磨碗对它们之间的煤的压碎和碾磨两种方法来实现磨煤的。磨制出煤粉由于离心力作用继续向外移动，最后沿磨碗周缘溢出。

磨煤干燥用的热空气由磨碗周缘的风环进入磨煤机的磨煤空间。热空气携带煤粉上升，较重的粗粉颗粒脱离气流，返回磨碗重磨，这是煤粉的第l级分离（如图4-2）。煤粉气流继续上升，在分离器顶部进入折向门装置，由于碰撞在分离器顶部壳体上和转弯处的离心力作用，又有一部分粗粉颗粒返回磨碗重磨，这是煤粉的第2级分离。较细的煤粉气流通过折向门进入内锥体，折向门叶片使风粉混合物在内锥体内产生旋转，由于离心力的作用，煤粉进一步分离，这是煤粉的第3级分离，如图2所示。折向叶片的角度决定旋流的速度，从而决定煤粉的最终细度。细度不合格的煤粉沿着内锥体内壁从旋流中分离出来，返回磨碗重磨，而细度合格的煤粉经由出口文丘里管和出粉管阀门离开磨煤机进入煤粉管道系统。

图4-2 煤粉的分离过程

混杂在煤中石子、煤歼石和钦块等杂质从磨碗边缘溢出后，由于较重而从风环处落下。在磨

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碗下部的热风室内装有可转动(随主轴转动)的石子煤刮板，它把上述杂物刮人石子煤排出口，进入石子煤箱中。石子煤排出口装有阀门，在磨煤机正常运行情况下，阀门保持开启，只有在清理石子煤箱时(石子煤箱出石子煤)，才关闭该阀门。平时切记不要关闭此阀门，否则杂物留在机内，被刮板支架和刮板研磨，会造成部件的额外磨损，甚至会使石子煤刮 板断裂，并存在潜在的着火隐患。

如果有煤排入石子煤箱，则表明给煤量过多，或磨辊压力过小，或一次风流量太小，或磨煤机出口温度过低。磨煤机部件磨损过多或调整不当也会造成煤的排出。煤的过量溢出表明磨煤机运行不正常，应立即采取措施，加以调整。

磨煤机是在正压下运行，密封空气系统向动静间隙提供清洁空气，用以防止热空气和煤粉逸出而污染传动部件。也向磨煤机磨辊耳轴提供密封空气以免煤粉进入磨辊轴承。

一、 HP磨煤机主要部件的结构与特点 1 驱动部分

驱动部分由电动机通过联轴节、位于磨煤机下部的减速齿轮箱与磨碗轴相连接。传动系统的减速比为30：1，使磨碗以32.8r／min的恒转速旋转。电动机功率为450kW，983r／min(HP—983)。驱动部分具有自身的润滑油强制循环和冷却系统，分别由油箱、油泵和冷却器所组成。润滑系统的最大流量为12m3A，温升40.5℃／43℃，最大进口油压1MPa。困磨煤机处于正压的工作条件下，为防止煤粉随同气体通过转动着的磨碗轴与静止部件间的间隙漏人驱动部分，在驱动部分设有密封空气的入口，使这一部分的压力高于上方碾磨区域。此密封空气来自密封空气系统。 2．磨辊

磨辊是磨煤机的磨煤部件之一，它依靠压碎和碾磨两种作用将煤粉碎。煤落在磨碗的中间，煤受到磨婉转动而产生离心力，进入磨辊与磨碗之间。磨碗带动煤层，煤层通过摩擦力带动磨辊轴转动，磨辊碾压煤的压力一部分靠辊子本身的重量，但主要是依靠作用在磨辊上的碾磨弹簧的紧力。

磨辊与弹簧加载装置如图4-3 所示。

磨辊由磨辊轴、上下轴承、磨辊辊套、耳轴和壳体(辊体)等组成。耳轴的作用是在装卸磨辊时，用作翻转磨辊的支点，同时也使磨辊能在检修时通过磨辊装卸门，将磨辊翻出到磨煤机的机壳之外，可以很方便地对磨辊进行安装与检修。

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图4-3 磨辊与弹簧加载装置

弹簧加载装置施加给磨辊一定的碾磨压力，通过调节顶载压力螺栓，可以调节磨辊对煤层的碾磨压力的大小。通过调节磨辊的定位螺栓，可以调整磨辊与磨碗的间隙，该间隙在磨煤机检修后进行调整，一般间隙控制在4—5mm。该间隙过大，启动投煤时，石子煤量会增多；间隙过小，会发生磨辊与磨碗衬板碰擦声。

磨辊轴承的润滑及密封如下图4-4。

轴承润滑油由磨辊中方管接头处输入；轴承密封空气通过耳轴中心孔输入，密封空气的作用是防止磨煤机内的煤粉对磨辊轴承的污染。 3. 磨碗

磨碗是磨煤机的磨煤部件之一，它有两个作用，其一是磨碗与磨辊一起对煤层进行碾 磨；其二是磨碗将磨出的煤粉送离磨碗进入一次风气流中。电动机带动磨碗旋转，在离心力 作用下，磨出的煤粉被抛向磨碗周缘的风环处。

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图4-4 磨辊轴承的润滑及密封

磨碗装在磨碗毅上，磨碗部件由磨碗和衬板等组成，如图4—5所示，图上零件号码的名称和数量列于表中。

衬板是直接磨煤的零件，它可以方便地装卸，有利于磨损后的更换。该磨煤机内共有42块衬板，其中有7块衬板表面带有凹筋，这种凹筋作用是提高煤层与衬板间的摩擦力，有助于延长衬板的使用寿命。衬板由耐磨合金铸件制成。

采用碗式(HP、RP)磨煤机的一大特点是磨煤机的粉碎能力较高，这是因为磨碗的碾磨区是向上倾斜的，煤的重力产生的沿倾斜面的分力抵消了部分离心力的作用，使煤向磨碗周缘移动的速度变慢，增加了煤在磨碗上的停留时间。

磨蚀同时发生于衬板及磨辊的辊套工作面上，磨蚀速度决定于它们的材质和煤种(主要 是煤中的分离石英砂量和黄铁矿量)。目前衬板采用高铬铸铁和硒土耐磨钢，而磨辊也可以采用堆焊方法进行修补。

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4．煤粉分离器

煤粉分离器是将磨煤机磨出的煤粉按粗细进行分离的装置，分离出来的粗粉返回到磨碗重新磨制，合格的煤粉送往燃烧器的喷嘴。中速磨煤机的分离器布置在磨煤机的上部，与磨煤机构成一体，因此中速磨煤机的制粉系统的结构比较紧凑。

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图2-1-6所示为分离器部件，它由分离器本体名称及数量列于表2-1-2中。折向门和内锥体等组成，图上零件号码煤粉气流经折向门叶片后，在内锥体内产生旋转气流，由于离心力的作用，粗

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粉被分离出来；沿内锥体壁返回磨碗上重磨，而合格的煤粉丘里管分配，被送往四根一次风煤粉管道。改变折向门叶片的角度，可以调节煤粉空气的旋流强度，从而调节煤粉细度。内锥体壁面衬有陶瓷衬片，因此这种分离器耐磨性能好。 5．落煤管与文丘里管

中心落煤管的作用是将给煤机输送的原煤送往磨碗处磨制，它由上下两段落煤管组成。文丘里管的作用是将磨制好的煤粉分配给四根出粉管，送往一层四个角的燃烧器喷嘴使用。分配煤粉

的任务是依靠文丘里管四块隔板来完成的。

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落煤管与文丘里管的结构如图2-l-7所示。图上零件号的名称列于表2-l-3中。在出粉管和文丘里管等磨损厉害的部件上都加装了防磨衬板。

6．出粉管阀门

出粉管阀门的作用是在检修或事故工况时，将磨煤机与煤粉管道(一次风管道)隔绝。 出粉管阀门由阀体、气控圆筒、阀门操纵扦、阀门圆盖和限位开关等组成。

仪用空气系统来的压缩空气控制阀门的圆筒活塞作上下运动，从而带动阀门操纵杆作旋转运动，再通过阀杆和阀门圆盖摇臂而控制阀门圆盖的开与关，阀门行程由两个限位开关控制，全程为阀门行程螺栓从一个限位开关操作柄走到另一个限位开关操作柄的路程。

二、 磨煤机的调整

磨煤机投运之后，需要对其进行调整。通常需要调整的量有：磨辊与磨碗的间隙，磨辊弹簧的压力、煤粉细度和磨煤出力等。 1．磨辊与磨碗间隙的调整

当磨辊与磨碗间的间隙过大时，粉碎煤的能力降低，石子煤收集箱中含煤量增加，磨煤机的出力减小。当磨辊与磨碗衬板的间隙过小时，磨辊与磨碗之间会发生冲击振动，这对碾磨件、轴承、齿轮和电动机等的寿命有不利影响。

间隙调整的原则是在不相碰的前提下间隙愈小愈好。间隙的调整是用磨辊定位螺栓(又称顶丝)来完成的。磨辊辊套和磨碗衬板的磨损也会增大间隙，当间隙无法用定位螺栓调整到所需数值时，则说明磨辊辊套和磨碗衬板需要调换。 2．磨辊弹簧压力的调整

弹簧的压力与弹簧的压缩量成正比，通过调节压力调节螺栓可以调节弹簧的压力。弹簧压力的调整与煤质有关，必须在调试时通过试验来确定。

3．煤粉细度的调整

煤粉细度的调整主要是通过改变分离器折向门叶片的开度来完成的，折向门叶片开度从大到小，则煤粉细度由粗变细。当用折向门叶片开度调节煤粉细度时，折向门开度达最大(半径方向)时，煤粉仍很细，则就需要减少磨辊弹簧的压力；反之，折向门开度达最小时，煤粉仍很粗，则就需要加大磨辊弹簧压力，以增加磨辊对煤层的碾磨紧力。 4．磨煤出力的调整

一般当磨煤机出力低于50％额定出力以下时，由于煤粉燃烧器出口煤粉浓度过低，对煤粉着

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火稳定性不利。另外磨煤机出力过低，对制粉系统不经济，单位电耗会增加。反之，当磨煤机出力超过额定值太多，将会导致磨煤机的运行不稳定。

磨煤机出力的调整是根据机组负荷的变化，通过调节给煤机的给煤量(给煤机转速)来完成的。通常磨煤出力调整数据要通过调整试验来确定。

HP型磨煤机，其检修主要是更换磨煤机内部磨损严重的研磨套。检修时将需更换磨辊的弹簧加载装置移出，利用翻转机构将磨辊从磨煤机内部翻出后至垂直的维修位置，然后利用磨煤机上方的过轨行车将磨辊吊运到检修场地或大门处用汽车运走。对于齿轮传动装置的检修，只需将齿轮传动装置从磨煤机下面移出即可检修。

煤仓间内设有零米层、给煤机层和皮带层。给煤机层标高主要是由磨煤机本体高度、煤粉管道布置、检修用行车吊钩极限位置、给煤机出口煤闸口高度等因素所确定。

为了满足设备的检修，设置了一些必要的起吊设施。

送风机、一次风机、引风机及电动机上方设置电动起吊装置，其设计原则为满足起吊相应的叶轮、电机等重量，并有相应的裕度。

锅炉配备一套可拆卸式炉内检修平台，以满足炉内检修维护的需要。

为满足磨煤机大件检修，每台炉在煤仓间考虑一挡（10米）作为磨煤机的检修场地。 考虑磨煤机检修大件的拖出，在煤仓间靠除氧间一侧，设有约3.5米通道作为运输检修通道，也兼作运行维护人员的联络通道。

根据新型电厂新管理办法，修配车间、金属试验室面积及车间维修设备、实验仪器的配备按部颁定额标准、Ⅲ类地区考虑。

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第五章 600MW机组锅炉给煤机设备简介

下面以嘉兴发电二期600MW机组锅炉给煤机设备为例，介绍给煤机的结构组成，设备各组件的结构特点和工作原理以及给煤机控制系统的工作原理和操作原则。

一、 给煤机结构说明

给煤机结构简图如图5-1所示

机内照明支承跨距辊负荷传感器断煤信号装置挡板称重托辊机内超温报警驱动滚筒给煤机电机皮带清洁刮板给煤机进口张紧滚筒皮带张紧螺杆堵煤信号装置挡板密封空气进口张紧链轮清洁刮板链张力滚筒承重校重块清扫链电机给煤机出口图5-1 给煤机结构简图

1 机体入煤口

在机体的进煤口皮带上部后端及两侧均装有裙板，使煤不能散落在皮带的外面。入煤口前端的整形板对煤流进行修整以形成均匀的煤流截面，在称重跨距上保持一致的煤层容积，最大限度的提高称重精度。

限高挡板高度：7-1/8 in 煤层宽度： 24 in 2 皮带及驱动装置

皮带为铰接式皮带，防止皮带跑偏是通过被动滚筒中间隆起实现的。所有的皮带滚筒和辊子

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都是开槽的.用于和皮带背面的V型凸台导轨相啮合，这样，在隆起的滚筒上转动的皮带将会自动对中到皮带轮的中心。

皮带中部返程皮带上装有张紧辊，以恒定的重力张紧皮带，它与被动滚筒轮的调整螺栓配合，形成最佳张紧机构，以提高称重精度。

皮带回转侧装有柔性刮削器，可连续清扫皮带。

给煤机皮带机构的驱动电机采用全封闭型风冷式电磁调速电动机。驱动交流电机由变频驱动转速控制器控制转速，交流无级变速调节。转速的反馈信号是由连接于驱动电机的60-齿轮阻抗测速传感器提供的。系统能在较广的范围内进行平滑的无级调速。

3 称重机构

称重机构由3个托辊和一对负荷传感器构成。两个称重跨距辊固定在机壳上，构成一个固定的称重跨距，它们精确定义了称重煤流的皮带给定长度。另一个称重托辊悬挂在一对负荷传感器上，位于称重跨距辊中间，每个负荷传感器支撑了称重跨距上25%的煤流重量，（前跨距辊到称重托辊的距离上左右两侧各一半的煤流重量）使称重托辊称出称重跨距内一半煤的重量。

在负荷传感器及托辊下方，装有称重校准重块，它是两块40磅的校准砝码，给煤机工作时，称重校准砝码支撑在称重臂和偏心环上，与称重托辊脱开。当需要需要校准时，转动校重杆手柄，使偏心盘转动，将称重校准重块挂在负荷传感器上，检查重量信号是否正确。

因为有称重方式和容积方式两种计量方式，所以在控制面板上有两种校准方式。 4 断煤信号装置

安装在皮带上的旋叶报警器（LSFB）用来检查皮带上是否有煤，由一个安装在一水平轴端上的不锈钢挡板和套在另一端上的微动开关构成。如图5-2示：

旋叶报警器 当皮带上无煤时，煤层厚度下降，挡板向左摆动，使右侧的凸轮跟着转动，触动限位开关，导致LSFB触电闭和，发断煤信号，停给煤机,同时防止煤量累加操作。并且能够在给煤机停用而皮带上有煤时防止校准操作。

堵煤信号装置安装在给煤机出口处，结构与断煤信号装置相同。当煤流堵塞至出煤口时，

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限位开关动作，停给煤机运行并报警。

5 给煤机清扫链

清扫链伴随磨煤机启动（程控中），并保持连续运转以保持给煤机底板清洁。当清扫链传动机构过载，传动的蜗轮和蜗轮轴间的剪切销被剪断，蜗轮和蜗轮轴脱开，同时带动限位开关，停清扫链电机并报警。

给煤机清扫链电机在就地控制柜上的控制开关是二位开关，有“ON”和“OFF”位置，可在就地控制给煤机清扫链启停。

6 密封空气系统

在给煤机进口端两侧进气，气源为冷一次风，手动门调节风量，电动门开关。由于采用正压直吹式制粉系统，磨煤机内处于正压下工作，所以给煤机的密封风压力应略大于磨煤机进口处的热空气压力。密封空气量为通过落煤管泄漏至原煤斗的空气量以及形成给煤机和磨煤机进口之间压力差所需的空气量之和。

机体入煤口，皮带的张紧，称重跨距长度的标定都在不同程度上影响着给煤机的称量精度，因此在安装时必须要有较高的要求。

7 皮带运行监视器

监视了在皮带可被识别不动之前从运动监视磁性拾波器收到的脉冲之间以秒计的时间间隔。这一间隔是在给煤机处在最低设计给煤率运行时确定的，它等于带有传感器的轮或辊转动完整的一周所需要的时间除以二，再加上10%。因此，安装在张紧辊上或安装在皮带张紧轮上的皮带运行监视器的时间间隔要比安装在称重跨距辊上的传感器的时间长的多。动作跳给煤机。

8 AE煤流监测器

在煤仓至给煤机进口间下煤管安装有AE煤流监测器，能够监测到下煤管的断煤，延时后跳给煤机。

9 机内超温报警 报警温度设为70℃，动作跳给煤机。

二、 给煤机称重计量方式原理 1 称重体积的标定

这个体积是指称重跨距上煤流的体积。它是通过对：限高挡板的高度、煤流的宽度、切角尺寸和称重跨距长度的确定来标定的。

体积=[（挡板高×煤流宽度）—（切角的高度×宽度）]×称重跨距长度

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注：煤流为梯形立方体，两切角合并为矩形立方体。 限高挡板高度： 7-1/8 in 煤流宽度： 24 in 称重跨距长度： 36 in 切角尺寸： 2-7/8*5 in 2 称重原理

悬挂在负荷传感器上的称重托辊称出称重跨距内皮带上一半煤的重量，经过已经校准好的负荷传感器处理，输出的信号是每单位长度上的煤的重量，（实际上相当于煤的密度）再乘以皮带运动速度，就得到了此时的给煤率。

称重计量方式是按照给煤量指令信号大小来输送不断变化着的煤量，它包括了煤流密度变化的影响，如果皮带上的煤的密度发生变化，电机转速也相应随着改变，保证了输出煤量的要求。

经标定的给煤率信号，经过转换和综合产生一个累计信号，送入总煤量显示器，显示了给煤的累计总重量。

3 信号流程

从二个负荷传感器输出的给煤率信号，分别进入CPU进行处理，将其转换为数字信号，同CPU内ROM的校验参数进行比较，验证其有效性。如确认无效，给煤机转向容积方式进行计量，控制器使用ROM中存储的密度平均值所产生的模拟负荷传感器输出。如信号有效，两支负荷传感器信号累加并扣除皮重，该结果乘以校准系数以获得单位长度皮带上的煤流重量（G），获得的结果存储在ROM中。

皮带的速度由连接在电机轴上的交流测速器的输出频率来确定，获得一个每秒皮带的行进速度的数值（V）。G×V就得到了给煤率。同用户命令的给煤率进行比较，确定误差，输出信号并操作转速控制器。

4 给煤机容积计量方式原理

给煤机容积计量方式是在给煤机称重计量方式处于故障时给煤机的计量方式。其基准是给煤机称重计量方式故障前的煤流平均密度，同电机速度相乘来确定给煤机的给煤率。

容积计量方式对精度没有保证，当煤流密度不一致时会有较大的误差。 在给煤机校准时，也以此方式运行。

注：给煤机称重计量方式是测量变化着的煤流密度的累计积分，能够保证精度，适应煤种的变化。容积计量方式以固定的煤流密度计算给煤率，当煤种变化或煤流密度不一致时，误差较大。

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但称重计量方式在煤流较湿时（下雨天气）因为密度的增大而减小了电机转速，间接的减少了燃料量，同时因为燃料中水份的增大使炉膛吸热量增加，炉膛出口烟温下降，造成了机组出力不足。运行结果是加大燃料量，而燃料中水份的增大又造成对流过热面吸热增加，对烟温的控制不利，在运行控制中应加以注意。

三、 给煤机调速控制流程

给煤机调速控制装置包括给煤机微处理控制器、电源板（包括输入信号转换卡，频率/电流转换卡）、一个键盘/显示器总成和一个电机转速控制器组成。组态图如5-3所示：

键盘和显示屏指令信号触点信号20mA系列通信信号20mA系列通信信号CPU微处理器和存储器电源板和数字接口电路I/O反馈信号继电器输出电机转速控制装置称重传感器1称重传感器2电动机转速传感器图5-3 电机转速控制器

1 电源板

1．1电源板将交流电转换为操作系统所要求的直流低压电，向CPU、显示器、转换卡、负荷传感器、放大器、光偶输入和校准探头提供电源。

1．2输入信号转换卡

输入信号经输入信号转换卡转换为0-10MHz的频率信号和电机的转速反馈信号进入电源板，所有信号驱动发光二极管，发光二极管的亮度与输入信号成正比。发光二极管输出的光偶合到光电三极管的基极，光电三极管的集电极引线从微处理控制器吸收电流通向地，输入/输出信号是电气绝缘的。使输入信号在电源板内经光电隔离，输出至CPU。

输入信号包括用户指令信号，皮带转速信号，20mA串行通讯信号和一个模拟命令信号，逻辑

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信号等。

1．3频率/电流转换卡

从CPU输出的信号同样驱动发光二极管和光偶合器。但是半导体发射极吸收电流向继电器线圈通电，而继电器触点提供了输出信号。输出信号进入频率/电流转换卡使用户收到一个模拟的电流控制信号。

输出信号包括至用户的模拟信号，至转速控制器的转速偏差信号，20mA串行通讯信号，逻辑信号等。

2 CPU板

2．1 CPU板实现了对系统的控制，CPU将负荷传感器的信号放大并转换为数字形式的模拟信号。输入/输出的所有数字I/O界面都是由电源板上的光电偶合器隔离的。从外部模拟设备进入微处理器的信号首先必须进行模拟数字转换（转换为二进制数），使系统有极佳的抗干扰性。

CPU板的直接输入信号只有外部键盘信号和负荷传感器的煤重信号，其输出信号以频率的形式送到频率/电流转换卡和速度控制器。

2．2在CPU控制器内设置了电源中断保护电路，一旦探测到供电故障就会存储所有输入输出的数据和运行参数，，恢复供电后CPU保留了原有的设置参数，使给煤机以一种有序的的方式得到恢复，并保持了CPU系统的运行。

3转速控制器

变频驱动式转速控制器 4给煤机的自动调速过程

燃烧调节系统根据需要向给煤机自动调节装置的比较器输入一个经光电隔离的给煤量的指令频率信号，同比较器中的实际给煤量信号（负荷传感器来）比较，得到一个差值信号，差值信号输出至驱动电机的速度控制器，从而改变皮带驱动电机的速度，使给煤量能符合系统出力的要求。

5 给煤机就地控制柜

给煤机就地控制柜安装在给煤机机体上，装有电子称重控制和专用测速系统以及显示器，和指示灯等。由于控制元件装在给煤机上，克服了负荷传感器输出信号弱而输送距离长的缺点，同时也减少了外界的电磁干扰对负荷传感器输出导线的影响，提高了系统的可靠性。就地控制柜面板如下图所示，说明如下：

1 方式选择键

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带有指示灯（LED）的三个白色按键

5．1．1 远控 允许给煤机通过用户许可的继电器和命令信号进行控制。 5．1．2 关闭 关闭给煤机。

5．1．3 近控 在就地以选定的速度控制方式操作给煤机。 显示器显示皮带转速。

在近控方式启动给煤机时，旋叶报警器发现皮带上有煤时，发出报警并在2秒后跳给煤机。

2 操作选择键 八个蓝色按键

2．1累加选择 计量方式的显示选择。

包括 称重计量方式，容积计量方式和总重量累计的选择。

2． 2 信息选择 按下并保持时循环显示了给煤机的给煤率，密度和皮带速度。 2．3 自检

显示屏校准校准1校准2方式远控关闭近控编程设置整理操作累加选择自检累加复位F1信息选择错误信息调用状态运行给煤容积报警断路741-8520963退出慢速操作F2确认清除 2．4 错误信息调用 当给煤机出现了报警或跳闸时，按下后可查阅CPU内存储的故障根源

2．5 累加复位 三种计量方式的记数器的清零。

2．6 慢速操作 在近控方式下，给煤机停运后，按下并保持可在保持时间使皮带驱动电机运

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动。一般用于检查电机运转和缓慢移动皮带。

3 状态显示灯LED

3．1 运行 皮带电机带电时运行灯亮（绿色）

3．2 给煤 皮带电机带电并且旋叶报警器有煤开关闭和，给煤灯亮（绿色）。 3．3容积 称重系统或电气存在故障使给煤机不能在称重方式下运行（红 色）。 3．4 报警 给煤机存在着需要注意的问题，但没有严重到立即停止给煤机的运行（红色）。 包括：负荷传感器故障；给煤率错误（一般在皮带空载或给煤机入煤口局部堵塞引起给煤率命令未能够满足，以实际给煤率和命令给煤率偏差大于5%为准，小于5%时复位）；转速调节频率输出中断；A/D输出至CPU的信号丢失等。

3．5 跳闸 给煤机存在着严重的问题，而且已经停止了给煤机的运行（红色）。

包括：测速器反馈丢失；给煤机断煤；给煤机出口堵煤；LOCAL或校准时皮带上有煤；转速偏差大（偏差大于给定转速的1%，系统跳闸）；皮带转动监视器超时；AE煤流监视器报警；给煤机内部超温；电机故障等。

4编程按键

可对CPU内设置的参数进行校验和修改。

CPU内设置的参数在任何方式下都可查阅，但只能在给煤机停运时才能修改。

给煤机的编程功能具有键盘自锁特性，这种自锁闭和了“校准1”，“”“校准2”和“累加复位”按键，同时所有的数据输入都被挡住。只能在“设置”和“整理”状态下查阅数据。

给煤机作为锅炉的主要辅机，在电厂是故障发生较多的部件。了解其结构和工作原理并依此作为运行维护和判断故障的根据，是十分必要和重要的。

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第二部分 锅炉用金属材料

锅炉设备检修常用材料主要包括金属材料、密封材料、耐热及保温材料、常用油脂、常用清洗剂、涂料、磨料等。

锅炉检修中最常用的金属材料是钢和铸铁，其次是有色金属合金。

第六章 承压部件用钢

锅炉承压部件用钢从使用温度来分，可分为高温用钢和中温用钢；从钢材型式来分，可分为管材和板材两大类，管材用于各类受热面、集箱和管道，板材主要用于汽包。 承压部件用钢选用时主要考虑以下几个方面：

(1)强度符合要求，严防错用或使用质量不合格的钢材。 (2)在高温条件下长期使用的组织结构稳定性良好。

(3)工艺性能良好，包括热加工、冷加工，尤其是焊接性能。 (4)抗氧化和抗腐蚀性能良好。

(5)价格、成本合理，符合我国合金元素资源情况及其使用等。

一、管材

受热面用的管材直径较小，一般在Φ60以下，最大约为Φ108。由于热流的存在，壁温总高于工质温度。安装在炉外、不受热的集箱和管道的壁温则等于工质温度，但其直径却较大，壁厚也较厚，因而其内储能量较大，损坏的后果也严重得多。因此，对集箱或管道用钢管的要求要严格，通常这类钢管的最高使用温度比相同钢号的受热面管子要低30~50℃。

锅炉承压部件大致分为两部分：省煤器、水冷壁及其管道，过热器、再热器及其管道。前者一般在中温范围内工作，后者一般在高温范围内工作。

(1)省煤器和水冷壁用钢管。这两种承压部件的工质温度最高为水的临界温度374℃，壁温一般不很高，属中温范围。最常用的是优质碳素钢。这类钢在此温度范围强度不太低，组织稳定，有一定的抗腐蚀能力，冷、热加工性能和焊接性能均好，得到广泛地应用。当锅炉压力大于15MPa时，尤其是高热负荷的蒸发受热面，可采用温度和强度都较高的低合金钢，如波兰制造的BP-1025

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亚临界压力的锅炉，水冷壁采用15Mo3、13CrMo44钢；上海锅炉厂制造的SG-1000／170直流锅炉，水冷壁采用15CrMo钢。

(2)过热器和再热器用钢管。过热器是锅炉的重要高温部件，由于运行时过热器管子外部受高温烟气的作用，内部流动着高压蒸汽，壁温一般在高温范围，其钢管金属处在高温应力的条件下，即在产生蠕变的条件下运行，工作条件较为恶劣。再热器虽然其内部流通的蒸汽压力低，但蒸汽比容大，密度小，放热系数比过热蒸汽小得多，对管壁的冷却能力差。同时受热力系统经济性的。为控制再热器的阻力，再热器中的蒸汽流速不能太高；由于这些因素，使得再热器的工作条件比过热器更差。因此，为了保证热力设备安全可靠地运行，对管道用钢提出以下要求： 1)足够高的蠕变极限、持久强度和良好的持久塑性。在进行过热器管和蒸汽管道的强度计算时，常以持久强度作为计算依据，然后按照蠕变极限进行校核。

2)高的抗氧化性能和耐腐蚀性能。一般要求在工作温度下氧化深度应小于0.1mm／年。 3)足够的组织稳定性。

4)良好的工艺性能，特别是焊接性能好。

上述要求在某种程度上是矛盾的。要保证热强性和组织稳定性，需要加入一定的合金元素，但这往往会使工艺性能变坏。在这种情况下，一般优先考虑使用性能要求，对焊接性能则可采用焊前预热和焊后热处理来补救。

我国应用于不同壁温的过热器、再热器及联箱用钢的常用钢号有10、 20、 20g， 12CrMog、 15CrMog、 12CrlMoVg、 12Cr2MogWVTiB、 12Cr2MoVSiTiB等，它们的使用温限见表6-1。

表6-1 过热器、再热器及联箱管道常用钢材及允许温度

钢的种类 碳素钢 碳素钢 钢 号 10，20 20g 12CrMog 15CrMog 合金钢 12CrlMoVg 12Cr2MogWVTiB 12Cr2MoVSiTiB

影响超临界锅炉发展的一个关键因素是材料问题。对于超临界锅炉的难度主要在于：厚壁蒸

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标准编号 GB3087 GB5310 GB5310 GB5310 GB5310 使用范围 用途 受热面管子 联箱、蒸汽管道 受热面管子 联箱、蒸汽管道 受热面管子 联箱、蒸汽管道 受热面管子 联箱、蒸汽管道 受热面管子 工作压力（Mpa） 壁温（℃） ≤5.9 不限 不限 不限 不限 ≤450 ≤425 ≤450 ≤425 ≤560 ≤550 ≤580 ≤565 ≤600 ≤600 汽联箱、过热器和水冷壁管束等的选材和制造工艺。对于超临界机组材质性能有如下要求:(1)高温强度高;(2)抗高温烟气氧化腐蚀;(3)抗高温汽水介质腐蚀;(4)良好的可焊性、工艺性。

目前使用的13CrMo44、TPFG347H、P91和P92材料已能完全满足锅炉的运行要求。现在已经有水冷壁材料HCM12，更高质量的新材料的开发正在进行之中。新型高温材料的成功改进和开发已经促进了超临界机组和超超临界机组的新发展。最近15～20年新型铁素体-马氏体的9%～12%Cr钢研制开发成功，允许主蒸汽温度提高至610℃，压力达到30MPa。表6-2、表6-3、表6-4是超临界锅炉的主要材料。

表6-2 超临界锅炉受压件采用的主要材料

受热面管子材料及规格

位 置 省煤器管 螺旋水冷壁管 垂直水冷壁管 顶棚管 包墙管 低温过热器管 屏式过热器管 高温过热器管 低温再热器管 高温再热器管 材 料 SA210C SA-213T2（内螺纹管） SA-213T12 SA-213T2 SA-213T12 SA-213T2 SA-213T2 SA-213T22 Super 304H HR3C Super 304H HR3C SA-213T22 SA-209T1a Super 304H HR3C Φ50.8 / Φ57 Φ50.8 Φ38.1 / Φ45/ Φ54 Φ50.8 / Φ57 Φ50.8 / Φ45 Φ50.8 / Φ45 Φ63.5 / Φ57 规 格 Φ50.8 Φ38.1 Φ31.8 / Φ70

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表6-3 超临界锅炉集箱及管道材料汇总 表6-4 超临界锅炉管子材料

汇总

二、板材

锅炉用钢板主要用以制造汽包。汽包的工作温度处于中温范围，由于汽包所处的工作条件及加工工艺的要求，对汽包所用锅炉钢板的性能要求有下列几方面：

（1）强度高。汽包虽然工作温度不太高，但工作压力较高，因此要求汽包用锅炉钢板强度高。这样，于同样的温度和压力，汽包所需壁厚减小一些，这对于制造、安装和运行都会有很大的好处。

(2)塑性、韧性和冷弯性能好。在加工汽包卷板时，钢板不易出现裂纹 。

(3)时效敏感性低。由于汽包钢板在冷加工后，其运行温度正好在时效过程进行得较为强烈的范围内。发生时效过程会使钢板的冲击韧性降低。在相同时间内，冲击韧性下降得多则称为时效敏感性高，反之则时敏感性低。

(4)钢板的缺口敏感性低。由于汽包上开孔较多，钢板的缺口敏感性低，则对应力集中不敏感。

(5)焊接性能好。

(6)非金属夹杂、气孔、疏松、分层等制造缺陷尽量少，并且不允许钢板中有白点和裂纹。 汽包的直径大，壁厚，内存大量的饱和水，如发生爆裂，释放能量很大，后果非常严重。再加汽包制造工艺复杂，成本高，所以锅炉用钢板的质量应当引起高度重视，我国有专门的国家标准来规定它的技术条件(GB713《制造锅炉用碳素钢及普通低合金钢钢板技术条件》)。锅炉钢板的钢号后标以“锅”字或标以下脚“g”。相同牌号的锅炉用钢板和普通用途的热轧钢板在化学成

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集箱及管道材料汇总 1 2 3 4 5 SA-106C SA-335F12 SA-335P12 SA-335P91 HCM12A 1 2 3 4 5 6 7 管子材料汇总 SA-210C SA-213T2 SA-213T12 SA-213T22 SA-209T1a Super 304H HR3C 分和普通机械性能上几乎没有差别，但锅炉用钢板保证冲击值和时效冲击值，而一般用途钢板却不保证。常用的锅炉钢板及应用范围如表6-5所示。

表6-5 锅炉钢板及应用范围

钢的种类 碳素钢 合金钢 钢 号 20R ① 20g 22g 12Mng，16Mng 16MnR ① 标准编号 GB6654 GB713 GB713 GB6654 适 用 范 围 工作压力(MPa) ≤5．9 ≤5．9 ≤5．9 ≤5．9 壁温(℃) ≤450 ≤400 ≤400 ①应补做时效冲击试验合格。

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第七章 锅炉辅机检修常用金属材料

及管阀用钢

一、锅炉辅机检修常用金属材料

锅炉辅机设备零部件主要包括轴、键、销、齿轮、蜗轮、蜗杆、带轮、链轮、轴承、风烟道等。

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锅炉辅机设备零部件常用的金属材料可根据零部件的使用要求和加工性能从金属材料标准中选用。主要零件的常用材料见表7-1。

二、管阀用钢

(一)锅炉一般管道常用材料

锅炉一般管道指的是工作压力可以很高，但工作温度在450℃以下的各种汽水管道，如高压给水管道、锅炉本体的疏排水管道、一些常温低压的冷却水、冲灰渣水、压缩空气等管道。这些管道共同的特点是不属于高温管道，因此，可选用碳钢管。常温中低压管道可选择一般用途的碳钢无缝钢管、中低压锅炉专用无缝碳钢管，高压管道可选用锅炉用高压无缝碳钢管，因为碳钢管价格低廉，具有良好的焊接性能和冷加工性能，且强度也可满足要求。在锅炉高压管道的选材中，

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也采用低合金钢，如15Mo3、13CrMo44、15NiCuMoNb5等。这些低合金钢的共同特点是合金含量低，工艺性和可焊性较好，由于加入了合金成分，使得强度和耐热性大大提高。

因此，对必须采用大管径及厚壁的管道及附件，可降低管壁厚度，使得制造、焊接、热处理等工艺性能好一些。

(二)锅炉高温高压管道常用材料

由于高温高压管道长期在高温高压下运行，故均采用耐热钢。耐热钢在高温状态下能够保持化学稳定性(耐腐蚀、不氧化)和足够的强度，即具有热稳定性和热强性，耐热钢可分为珠光体耐热钢、马氏体耐热钢、铁素体耐热钢和奥氏体耐热钢。高温高压管道常使用珠光体和马氏体耐热铜。

(1)珠光体耐热钢。火电厂中常用的有代表性的珠光体耐热钢种性能及适用范围见表7-2。

表7-2 耐热钢性能及适用范围

钢 号 性 能 适用范围 在5l0℃以下组织稳定性良好，在520℃时还 用于蒸汽参数为 510℃ 具有较高的持久强度，并有良好的抗氧化性能。的高中压蒸汽导管以及管 15CrMo 温度超过550时，蠕变极限明显下降。长期在壁温度为550℃的锅炉受 500—550下工作，会产生球化现象 热面 热强性和持久塑性比15CrMo钢好，工艺性能 用于壁温低于580℃的良好，在500—700℃回火时有回火脆性现象，高压、超高压锅炉的过热 12CrlMoV 在570℃条件下长期运行，会产生球化现象 器管以及蒸汽参数为 570℃的过热器联箱及蒸汽管道 西德钢种，焊接性能良好，但蠕变极限和持用于蒸汽温度小于或久强度比12Cr1MoV钢低，具有良好的持久塑等于540℃ 的蒸汽管道，10CrMo910 性，常用温度较12CrlMov低，热处理方便，在壁温小于或等于590℃的长期高温运行中会发生珠光体球化，碳化物析过热器管 出 具有良好的综合机械性能、工艺性能和相当12CrMoWVTiB (钢102) 用于600—620℃的过高的持久强度，有较好的组织稳定性及良好的热器和再热器管道，也可抗氧化性，经600℃、620℃，5000h时效试验用于蒸汽管道，但实际中后，机械性能无显著变化。但易受烟气的腐蚀，采用较少 壁厚减薄较快 具有较高的热强性和组织稳定性，长期时效用于600—620℃的过12Cr3MoVSi试验表明，在工作温度下无热脆倾向，有良好热器和再热器管，也可用TiB（Ⅱ11） 的抗氧化能力，在600—620℃下有较高的热强于蒸汽管道，但实际中采性 用较少

(2)马氏体耐热钢。当金属使用温度进一步提高时，常采用马氏体耐热钢或马氏体——半铁

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素体耐热钢。这些钢号的合金元素含量介于珠光体耐热钢和奥氏体耐热钢之间，适用于制造高参数和超高参数机组的过热器管。X20CrMoWVl21(F11)、X20CrMoVl21(F12)钢是西德生产的马氏体耐热钢，具有良好的耐热性能，在空气和蒸汽中抗氧化能力可达700℃。F11钢现已停止生产，而生产不含钨、性能与F11差不多的F12钢。 (三)高温紧固件常用材料

螺栓作为紧固件，被广泛地应用于火力发电厂锅炉阀门结合面以及管道法兰等部件上，制作高温螺栓材料有以下要求：

(1)抗松弛性好，屈服强度高。保证在一个大修期间，螺栓的压紧应力不小于要求密封的最小应力。材料性能的好坏，决定螺栓设计的尺寸，在某些空间有限的条件下，螺栓的尺寸不容许大于某个数值。 (2)缺口敏感性低。

(3)具有一定的抗腐蚀能力。 （4）热脆性倾向小。

(5)螺栓和螺母不应有相互“咬死”倾向、为了避免这一倾向并保护螺栓螺纹不被磨坏，要求一套螺栓、螺母不能用同样的材料，而且螺母材料的硬度应比螺栓材料低20—40HB。 (6)紧固件与被紧固件材料的导热系数、线膨胀系数不要相差悬殊，以免引起相当大的附加应力，或者减弱了压紧应力。 紧固件常用材料如表7-3所示。

表7-3 常用紧固件材料

钢的种类 碳 素 钢 钢 号 25 35 20CrMo 35CrlMo 25Gr2MoV 合 金 钢 25Cr2Mo1V 20CrlMo1V1 20CrlMo1VNbTiB 20CrlMo1VTiB 20Crl2NiMoWV 标准编号 GB699 DL439 DL439 DL439 DL439 DL439 DL439 DL439 DL439 DL439 最高使用温度(℃) 350 400 480 480 510 550 550 570 570 570 注 用作螺母时，可比表列温度高30~50℃，硬度比螺栓低HB20~50。

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目前在高参数火力发电厂中，25Cr2MoV和25Cr2Mo1V钢是使用较广泛的高温螺栓用钢。但是这两种钢在高温使用后，有较严重的热脆性出现，可以通过恢复热处理，使脆化的螺栓消除脆性。 (四)阀门常用材料

阀门在火力发电厂中使用广泛，在300MW机组的锅炉设备上，就有各种汽水阀门近500只，其中有低压、中压、高压阀门，有常温、中温、高温阀门，工作介质有汽、水、油、灰及气。为了使众多的阀门都有良好的性能，要求阀门在选材上既可以满足各种工况、各种介质的运行，又不造成过大的浪费，既实用又经济。阀门材料应根据介质的种类、压力、温度等参数及材料的性能选用。阀体、阀盖是阀门的主要受压零件，并承受介质的高温与腐蚀、管道与阀杆的附加作用力的影响，选用的钢材应有足够的强度和韧性、良好的工艺性及耐腐蚀性。常用钢材如表7-4所示。

表7-4 阀门阀体、阀盖常用材料

钢 材 牌 号 QT400-18 ZG25Ⅱ 12CrlMoV 15CrPMo1V ZGl5CrlMo1V lCrl8Ni9Ti ZGlCrl8Ni9Ti

密封面是保证阀门严密性能的关键部件，在介质的压力与温度的作用下，要有一定的强度及耐腐蚀性，并且工艺性能要好。对于密封面有相对运动的阀类，还要求有较好的耐磨性。常用的密封面材料见表7-5。

表7-5 阀门常用密封面材料的适用范围

钢 材 牌 号 1Crl8Ni9Ti 1Crl8Ni2Mo2Ti 38CrMoA1A(氮化)

阀杆是重要的运动件及受力件，且常与密封填料摩擦，处于介质的浸泡中。因此要求阀杆有足够的强度和韧性，能耐介质、大气及填料的腐蚀，耐磨耐热，工艺性能良好。常用的阀杆材料

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常 用 工 况 PN(MPa) t（℃） ≤4 16 p5714 ≤350 ≤450 ≤570 适 用 介 质 水、蒸汽、油类 水、蒸汽、油类 蒸 汽 ≤6.4 ≤600 高温蒸汽 常 用 工 况 PN(MPa) ≤6.4 ≤32 p5410 t（℃） ≤100 ≤450 540 适用阀类 不锈钢阀 调节阀 电厂用阀 见表7-6。

表7-6 阀门常用阀杆材料的适用范围

常 用 工 况 钢 材 牌 号 38CrMoA1A(氮化) 20CriMo1V1A(氮化) 2Crl3(表面镀铬或高温淬火等强化处理)

关断阀、调节阀、保护阀、分流阀。

PN(MPa) p5410 p5714 ≤32 t（℃） 540 570 ≤450 适用阀类 电厂用钢 高、中压阀门 第 66 页 共 66 页