一種1000MW級下沉塔式爐系統的製作方法

2023-05-22 03:21:56

本實用新型涉及燃煤火力發電廠塔式鍋爐，具體涉及一種1000MW級下沉塔式爐系統。
背景技術：
：燃煤火力發電廠的設備購置費約佔工程總造價的45％，而全廠設備購置中的三大主要設備鍋爐、汽輪機和發電機又佔據了60％以上。其中鍋爐設備又是最昂貴的，其價格大大超過汽輪機和發電機的總和。目前燃煤火力發電廠一般採用先進、高效的超臨界或超超臨界直流鍋爐。對於目前600MW～1000MW級火力發電廠大容量直流鍋爐存在兩種爐型或技術流派，一種稱之為π型爐，另一種稱之為塔式爐或塔型爐，以下均稱之為塔式爐。二者整體結構布置形式不同：如圖1所示常規1000MW級π型爐結構示意圖，π型鍋爐設計為單爐膛、後豎井「Π」形雙煙道結構，爐內水平受熱面布置在由包牆過熱器包覆的後豎井雙煙道中，而爐內立式受熱面則布置在爐膛上方與出口處。鍋爐爐膛出口通過90度轉彎轉向到後豎井，爐膛中的煙氣由下到上流經受熱面，而後豎井中煙氣由上到下流經受熱面。π型鍋爐體型矮而胖，此種布置形式其主要優點是：鍋爐高度相對較低，易於安裝，尾部煙氣向下流動、有利於吹灰。π型鍋爐此種布置形式其缺點是：鍋爐佔地面積大，因煙氣存在兩次轉彎，導致鍋爐尾部受熱面煙溫偏差較大，對後部低溫對流受熱面局部磨損較塔式爐大；水冷壁特別是上部後水冷壁迴路複雜，其熱力與水力偏差較塔式爐大。如圖2所示常規1000MW級塔式爐結構示意圖，塔式鍋爐未設計後豎井，所有的受熱面全部水平布置在由水冷壁包覆的爐膛上方，爐膛出口為煙道，其內未布置受熱面，煙氣自下而上流過爐內受熱面。塔式鍋爐體型瘦而高，其主要優點是：佔地面積小，只有同等容量的π型爐的60％左右，且：(1)水冷壁迴路簡單，不僅爐膛各牆水冷壁間熱力與水動力偏差小，而且後水冷壁迴路也特別簡單；(2)無煙氣轉向問題，煙氣阻力小，溫度和流速分布相比π型爐更為均勻，煙溫偏差可大大減小，並且能減輕對流受熱面的結渣和煙側磨損，另外利於減小各級受熱面煙氣側的熱偏差，從而受熱面蒸汽溫度偏差也相對較小。塔式鍋爐主要缺點是：鍋爐布置較高，對於1000MW級鍋爐約128m，鋼材耗量較大，造價偏高。單臺1000MW級塔式鍋爐比π型爐造價高約2000萬元。在目前節能、環保的要求越來越高的情況下，燃煤火力發電廠的蒸汽參數不斷提高，溫度從566℃，提高到600℃、610℃、620℃並向更高的溫度邁進，以獲得更高的發電效率，降低煤耗和汙染物排放。受高溫鋼材研發的限制，蒸汽的溫度越來越接近鍋爐受熱面鋼材能夠耐受溫度的極限，因此，溫度偏差控制和防止高溫氧化物顆粒侵蝕SPE就顯得格外重要。因而塔式爐的競爭優勢凸顯。但塔式爐鍋爐鋼架高，造價偏高，限制了一些用戶的選擇使用。因此，需對現有塔式爐鍋爐整體結構進行技術改進。中國發明專利號為CN102767817B公開了一種沉降式塔式電站鍋爐系統，將塔式爐下沉50～100m布置，幾乎將整個鍋爐藏於地下，極大地縮短了高溫蒸汽管道的布置長度。然而，這種方案存在如下不足：(1)下沉50～100m布置不表示鍋爐鋼架縮短同樣高度，鍋爐支撐鋼架必需同樣存在，沒有節省任何鋼材。鍋爐燃燒器位於地下較深的位置，相應鍋爐制粉系統必需與鍋爐一同深埋布置，否則送粉管道過長，阻力過大，有關風機的壓頭無法達到或需要重新設計；(2)鍋爐下沉50～100m布置，需將鍋爐基礎區域進行大開挖施工，如此深度的基坑，一般地質條件會達到基巖層。施工過程中的護坡、地下水等問題不好解決。綜上兩點，若下沉布置深度選擇50～100m，整個原有鍋爐本體與配套輔機需要重新設計製造，無法利用現有設備製造體系。同時基坑施工難度大，造價高昂，運行維護不便。同時，機、爐間高溫蒸汽管道的參數越高，管道布置需要的自然熱補償的長度就越長，高溫管道的短、直布置也有一個極限，不是越短越好，否則管道熱應力及管道對設備的推力和力矩無法滿足要求。技術實現要素：本實用新型的目的在於克服上述
背景技術：
的不足，而提供一種可以保持現有塔式鍋爐佔地面積小、煙溫偏差小、水動力偏差小的一種1000MW級下沉塔式爐系統，可以適應更高蒸汽參數的優勢的同時，解決塔式鍋爐高度偏高、鍋爐鋼架鋼材耗量大的問題，降低塔式鍋爐的高度，達到節能降耗，減少鍋爐、汽機間垂直蒸汽管道長度、降低工程造價和運行損失的目的。為實現上述目的，本實用新型所設計的一種1000MW級下沉塔式爐系統，包括鍋爐鋼架、懸掛在鍋爐鋼架上的鍋爐爐膛、煙氣脫硝裝置、以及空預器，所述鍋爐爐膛頂部的煙氣出口與煙氣脫硝裝置的煙氣進口連接，所述煙氣脫硝裝置煙氣出口與空預器的煙氣進口連接，所述空預器的煙氣出口通過煙囪管道與大氣連接，其特殊之處在於：所述鍋爐爐膛的爐膛中心線下方開挖有地下撈渣區，所述地下撈渣區內設置有撈渣系統；所述撈渣系統由撈渣機、撈渣機輸送帶和渣倉組成，所述撈渣機輸送帶的進料口與撈渣機的出料口連接，所述撈渣機輸送帶的出料口與渣倉的進料口連接。上述技術方案中，所述地下撈渣區的開挖深度為地面以下4～5m。優選地，所述地下撈渣區的開挖深度為地面以下4.5m，其開挖範圍僅限於撈渣機區域，約佔整個鍋爐鋼架區域的1/4～1/3。上述技術方案中，所述鍋爐爐膛的底部設置有下聯箱，所述下聯箱與地面處在同一個水平面上。上述技術方案中，所述鍋爐鋼架的高度為119～121m。優選地，優選地，所述鍋爐鋼架的高度為120.5m。這樣，與現有1000MW級塔式爐高度128m相比，鍋爐鋼架高度整體降低了6.9～8.6m，約佔整體高度的1/16。上述技術方案中，所述撈渣機為溼式刮板式撈渣機。所述撈渣機輸送帶為鏈式輸送帶。這樣，地下撈渣區內設置有優化後的溼式刮板撈渣機系統，包括溼式刮板撈渣機和渣倉，爐渣不經過常規設置於鍋爐排渣口下方的備用渣井和液動閘板門直接進入刮板撈渣機輸送帶進入渣倉。與現有技術相比，本實用新型的具有如下優點：其一，本實用新型的下沉區域僅限於撈渣區局部開挖，僅佔鍋爐鋼架區域的1/4～1/3，撈渣機下沉4～5m布置，而不是
背景技術：
中整個鍋爐鋼架所覆蓋的區域全部下沉；本實用新型鍋爐系統將現有的鍋爐鋼架截短6.9～8.6m，並在撈渣區局部開挖，下挖深度遠少於鍋爐鋼柱截短的高度6.9～8.6m，僅為4～5m，由於鍋爐鋼架基礎柱腳埋深本身就超過4～5m，基坑開挖費用少，降低了工程造價。其二，本實用新型的1000MW級塔式爐的鍋爐鋼架的高度為119～121m，與現有的常規設計1000MW級塔式爐的128米相比，下降的高度為6.9～8.6m，僅佔約1/16，與
背景技術：
中下沉高度佔據塔式爐高度1/2～2/3的50～100m相比，本實用新型鍋爐系統的下沉高度是利用鍋爐下聯箱底部的現有淨空，是在維持現有塔式爐所有受熱面，制粉、燃燒系統基本不變的前提下的最優選擇，僅通過對鍋爐輔助系統之一的除渣系統的優化，節省了爐底的空間，降低了塔式爐的整體高度和高溫蒸汽管道在垂直方向上的長度，達到了減少塔式爐鋼架鋼材耗量同時降低了昂貴的高溫蒸汽管道的工程量的目的。其三，本實用新型優化了現有鍋爐除渣系統設備組成，由於除渣系統可靠性的提高，取消傳統中的備用渣井及液壓閘板門，充分利用其節省出來的空間，並將刮板撈渣機區域局部開挖4.50m地下布置於鍋爐爐膛下部，下聯箱布置標高可由現有的7.5m左右可下降至0.00m，塔式鍋爐可整體降低7.5m高度。其四，本實用新型的撈渣系統下沉布置後，其他系統均布置於地面及以上，與常規電廠無異，下沉布置後，鍋爐運轉層標高降至與汽機房中間層標高平齊，運行維護方便順暢。附圖說明圖1為
背景技術：
中常規1000MW級π型爐結構示意圖；圖2為
背景技術：
中常規1000MW級塔式爐結構示意圖；圖3為本實用新型的1000MW級塔式爐下沉布置的結構示意圖；圖4為圖3中撈渣系統的側視放大結構示意圖；其中，1-鍋爐爐膛、2-煙氣脫硝裝置、3-空預器、4-爐膛中心線、5-地下撈渣區、6-撈渣機、7-撈渣機輸送帶、8-渣倉、9-下聯箱、10-鍋爐鋼架、11-備用渣井、12-液動閘板門。具體實施方式下面結合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步的詳細說明。如圖1和圖2所示為
背景技術：
中常規1000MW級π型爐和塔式爐的布置結構示意圖，已在
背景技術：
中作了詳細說明，於此不再贅述。參考圖3及圖4，本實用新型的一種1000MW級下沉塔式爐系統，包括鍋爐鋼架10、懸掛在鍋爐鋼架10上的鍋爐爐膛1、煙氣脫硝裝置2、以及空預器3，鍋爐爐膛1頂部的煙氣出口與煙氣脫硝裝置2的煙氣進口連接，煙氣脫硝裝置2煙氣出口與空預器3的煙氣進口連接，空預器3的煙氣出口通過煙囪管道與大氣連接，鍋爐爐膛1的爐膛中心線4下方開挖有地下撈渣區5，地下撈渣區5內設置有撈渣系統；撈渣系統由撈渣機6、撈渣機輸送帶7和渣倉8組成，撈渣機輸送帶7的進料口與撈渣機6的出料口連接，撈渣機輸送帶7的出料口與渣倉8的進料口連接。燃料在鍋爐爐膛1內燃燒後產生的煙氣向上流動，加熱鍋爐受熱面，產生發電所需要的蒸汽，煙氣從鍋爐爐膛1頂部折返，沿著不布置任何受熱面的煙道向下依次流經煙氣脫硝裝置2去除煙氣中的氮氧化物，再流經空氣預熱器3加熱燃燒所需空氣後經除塵、脫硫等進一步淨化後從煙囪管道排出，鍋爐系統燃燒所產生的灰渣從鍋爐爐膛1下部的錐形排渣口直接落入撈渣機6的撈渣機輸送帶7上，被輸送至渣倉8保存並運走。鍋爐爐膛1的底部設置有下聯箱9，下聯箱9與地面處在同一個水平面上。地下撈渣區5的開挖深度為地面以下4～5m。優選地，地下撈渣區5的開挖深度為地面以下4.5m。鍋爐鋼架10的高度為119～121m，優選地鍋爐鋼架10的高度為120.5m。與現有的常規設計1000MW級塔式爐的128米相比，下降的高度為6.9～8.6m，僅佔約1/16，與
背景技術：
中下沉高度佔據塔式爐高度1/2～2/3的50～100m相比，本實用新型鍋爐系統的下沉高度是利用鍋爐下聯箱底部的現有淨空，是在維持現有塔式爐所有受熱面，制粉、燃燒系統基本不變的前提下的最優選擇，僅通過對鍋爐輔助系統之一的除渣系統的優化，節省了爐底的空間，降低了塔式爐的整體高度和高溫蒸汽管道在垂直方向上的長度，達到了減少塔式爐鋼架鋼材耗量同時降低了昂貴的高溫蒸汽管道的工程量的目的。本實用新型的撈渣機6採用溼式刮板式撈渣機，撈渣機輸送帶7為鏈式輸送帶，連續排渣直接提升至單渣倉儲存，溼式刮板撈渣機冷卻水系統為維持水位的自冷式系統，利用撈渣機本體及渣水系統自身向外輻射、渣水的蒸髮帶走高溫爐渣的熱量，僅需補充蒸發及溼渣帶走的水量。溼式除渣系統相對於風冷乾式除渣機輸送系統密封性能更好，可保證鍋爐的效率不降低；撈渣機6由於採用水冷，對煤質的適應能力更強，撈渣機的設備造價比風冷輸渣機更低，節約投資。本實用新型優化了現有鍋爐除渣系統設備組成，由於除渣系統可靠性的提高，取消傳統中的備用渣井11及液壓閘板門12，充分利用其節省出來的空間，並將刮板撈渣機區域局部開挖4.50m地下布置於鍋爐爐膛下部，下聯箱9布置標高可由現有的7.5m左右可下降至0.00m，塔式鍋爐可整體降低7.5m高度。鍋爐排渣時，爐渣直接從鍋爐排渣口落入撈渣機6，通過撈渣機輸送帶7將爐渣送至渣倉8。刮板撈渣機下沉布置後，鍋爐其他輔助系統均布置於地面及以上，與常規電廠無異。鍋爐整體下沉布置後，鍋爐運轉層標高可與汽機房中間層標高平齊，即鍋爐上的運轉層與臨近的汽機房的中間層在同一水平面上，這樣運行維護方便順暢。本實施例是基於塔式爐自身的結構特點，即塔式鍋爐燃燒器的位置較高，在整體降低6.9～8.6m後有關煙風煤粉管道仍然有足夠的布置空間；而π型爐由於燃燒器位置較低，送粉管道原本就布置於運轉層以下，若採用同樣的局部下沉方案，燃燒器位置進一步降低，制粉系統的有關送粉管道、風道就沒有足夠的布置空間，因此，此實用新型系統僅適用於塔式爐。現有的1000MW級鍋爐的鋼架為128m典型值，不同生產廠家略有不同，常規設計的塔式鍋爐採用全鋼架懸吊結構，整體全部布置於主廠房零米地坪以上，鍋爐底部錐形排渣口的下方至地面以上的空間布置了鍋爐溼式或乾式機械除渣系統。經過造價計算，本實施例將鍋爐整體降低7.5m高度以後，鍋爐鋼架費用降低430萬元，主要蒸汽管道費用降低1300萬元，扣除開挖及基坑支護等增加的費用後，總體降低了工程造價超過1000萬元。與此同時，鍋爐高度降低後蒸汽管道垂直方向長度減短，在管道上的能量損失也降低，投資和運行費用雙降，經濟效益明顯。詳見「表1塔式鍋爐整體下沉方案與常規方案造價比較」。表1塔式鍋爐整體下沉方案與常規方案造價比較(全廠，萬元)常規塔式爐塔式爐整體下沉7.5m鍋爐鋼架費用萬元基準-430四大管道費用全廠萬元基準-1321除灰設備費用全廠萬元基準+30開挖及基坑支護費用萬元基準+620煙風煤粉管道費用萬元基準+25合計全廠基準-1076本實用新型的塔式爐技術方案，具有縮短鍋爐、汽機間昂貴的高溫蒸汽合金鋼管長度，降低工程造價，節能降耗，減少管道上的壓降和溫降以及散熱損失，可以帶來較大的經濟效益，適用於燃煤火力發電廠1000MW級塔式鍋爐系統。以上所述，僅是本實用新型針對1000MW級塔式爐的較佳實施例而已，並非對本實用新型所選擇的下沉高度做任何形式上的限制。凡是依據本實用新型的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬於本實用新型的技術方案的範圍內。當前第1頁1&nbsp2&nbsp3&nbsp