多次强制循环电站锅炉也称为控制循环锅炉或辅助循环锅炉,它与自然循环电站锅炉一样,具有锅筒,但与自然循环电站锅炉的不同点是:在锅炉循环回路的下降管和上升管之间加装循环泵,以提高循环回路的流动压头。由于工质做强制流动,因而,可以采用直径较小的锅筒、上升管和下降管,蒸发受热面布置比较自由,锅炉的起停时间比自然循环电站锅炉短,负荷调节范围增大。但由于有了循环泵,使锅炉的自用电耗增加了,而且循环泵长期在高压高温的条件下工作,不但需要特殊结构,相应也会影响整台锅炉运行的可靠性。循环泵的压头一般为0.25~0.35Mpa,消耗的功率相对于锅炉效率的0.3%~0.4%。控制循环锅炉的循环倍率一般控制在3~5。控制循环多用于亚临界压力,但也有用于超高压锅炉的。
图5-14问哦1025t/h亚临界一次中间再热的改进型控制循环锅炉结构示意。锅炉MCR工况下的过热蒸汽流量为1025t/h。锅炉额定工况下的过热蒸汽流量为931.8t/h,过热蒸汽出口压力为17.3Mpa,过热蒸汽出口温度为541℃,再热蒸汽流量为762t/h,再热蒸汽进口压力为3.84Mpa,再热蒸汽出口压力为3.31Mpa,再热蒸汽进口温度为319℃,再热蒸汽出口温度为541℃,给水温度为275℃,。
锅炉采用单炉膛、“倒U”形、露天布置、高强度螺栓全钢架悬吊结构。按东盛-神木煤设计,采用正压直吹式制粉系统和燃烧器四角布置,同心反切燃烧方式,炉前布置5台RPB-863雷蒙型碗式中速磨煤机,每台有4根出口煤粉管道,接至同一层四角布置的煤粉燃烧器,
5台磨煤机分别接至5层煤粉燃烧器,燃烧器可向上、向下各摆动30°。
炉膛宽度为14022㎜,深度为12330㎜,炉顶管中心线标高为56900㎜,锅筒中心线标高为57820㎜,炉顶大板梁标高为65500㎜,炉顶采用全密封结构,并设置大罩壳。炉膛采用气密式膜式水冷壁,炉底密封采用水封结构。
水冷壁由炉膛四周及折焰角延伸侧墙组成。过热器由炉顶管、尾部包覆管、延伸墙包覆管、低温过热器、分隔屏、后屏及末级过热器组成。分隔屏与后屏布置在炉膛上部出口处,末级过热器布置在延伸斜烟道上,低温过热器布置在尾部烟道内。再热器由墙式辐射再热器、屏式再热器和末级再热器组成,墙式辐射再热器布置在炉膛上部前墙和两侧墙前部,在折焰角及延伸墙斜烟道上依次布置了屏式再热器和末级再热器。省煤器为单级,布置在低温过热器下部。两台∮10330㎜的三分仓转子回转式空气预热器布置在尾部烟道出口处。
锅筒采用SA-299碳钢材料,内径为∮1778㎜,筒身直段全长13106㎜,两端采用球形封头,筒身采用上下壁不等厚结构,上半部壁厚201.6㎜,下半部壁厚166.7㎜,锅筒内部采用环形夹层结构,以使上下壁温均匀,加快启、停速度。
水冷壁为外径∮44.5㎜的光管和内螺纹管,节距为57㎜,管间用扁钢焊接形成完全气密封炉膛。折焰角是外径∮51㎜的内螺纹,节距为63.33㎜管间用扁钢焊接。炉膛延伸侧墙采用外径∮51㎜的光管,节距为114㎜,采用扁钢焊接。水冷壁冷灰斗炉底全部由外径∮44.5㎜的光管组成,节距为57㎜,管间用扁钢焊接。水冷壁全部材料为碳钢。后水冷壁通过23根外径为∮63.5㎜的内螺纹管作为悬吊管承载,所有变管径部位均采用锻压缩颈,在直径大的管端锻压成形,再与直径小的管端相焊接。
炉顶管前部构成炉膛顶部,后部构成后烟井顶部。前炉顶共122根,外径为∮51㎜的合金钢管(15CrMo),节距为114㎜,采用分段鳍片散装管,后炉顶共100根,外径为∮51㎜,材料为20G,节距为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,除后烟井前墙上部为光管外其余均为扁钢膜式成排焊。低温水平过热器全部布置在后烟井内,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,最后由垂挂部分的垂直段从炉顶引出,每排蛇形管由5根并联管圈套弯,管子外径为∮51㎜,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,下部管组全部为20G中部管组为20G及15CrMo,上部管组及垂直出口段均为15CrMo。分隔屏共4片,布置在炉膛出口上部,每片有6组,每组各8根,并联套管组成,管子外径为∮51㎜,材料除最外圈底部用合金钢SA-213、T91外,其余均为12Cr1MoV和15CrMo。后屏共20片,每片由14根并联套管组成,最外圈管子外径为∮60㎜,其余内圈管外径为∮54㎜,横向节距为684㎜,材料除最外圈底部及最内圈管绕的底部用不锈钢(SA-213、TP347H)外,其余为12Cr1MoV和钢研102。末级对流过热器共81排,每排由4根并联蛇形管套弯,管的外径为∮51㎜,材料均为钢研102。
墙式辐射再热器布置在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210根管,两侧墙各布置98根管,管径为∮54㎜×5㎜,材料均为15CrMo。屏式再热器与末级对流再热器为串联布置,两级间无集箱,采用管子在炉外直接相连,此连接管的管径和长度各不相同,可作为调节同屏管子间的流量偏差,屏式再热器共有30片,每片有14根管子并联套弯,管子外径为∮51㎜,材料为15CrMo、12Cr1MoV和钢研102、SA-213、T91,根据壁温使用在不同部位。末级对流再热器为60排,每排有7根管子并联套弯,管子外径为∮63㎜和∮52㎜,材料为12Cr1MoV、钢研102及SA-213、T91,各自使用在不同部位,屏式再热器与末级再热器两级间的炉外连接管及进、出口接集箱的连接管的外径有∮63㎜、∮51㎜、∮57㎜和∮70㎜等,变管径均采用缩颈过渡连接。
给水由锅炉右侧单路流入省煤器进口集箱,经省煤器管组、中间连接集箱和悬吊管后,汇合在省煤器出口集箱,再由3根∮219㎜×25㎜的锅筒给水管道从省煤器出口集箱引入锅筒,混合后的水沿锅筒底部长度方向布置的4根大直径下降管流至汇合集箱,然后由连接管分别引入循环泵,每台循环泵出口有两只出口阀,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四周相连通的、管径为∮914㎜×100㎜(材料为SA-299)的环形集箱,水在环形集箱内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。
锅炉采用CC+循环系统,即“低压头循环泵+内螺纹管”,称为改进型控制循环,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,可允许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,其中投运两台就可以带MCR负荷,另一台为备用。
在循环集箱的每根水冷壁管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。环形集箱后部与省煤器进口管道之间设有一根省煤器在循环管,其管径∮76㎜×11㎜,管道上装有再循环阀,锅炉启动时,再循环阀打开,环形集箱提供一部分水。约40%MCR流量,经再循环管送至省煤器,以防止省煤器汽化。
为了避免阻力增大,并非全部饱和蒸汽进入炉顶管过热器,而是有一部分被旁通,直接进入后烟井包覆管上集箱。从炉顶管过热器出口集箱引出的蒸汽经过后烟井包覆管、后烟井延伸侧墙,在汇总至低温过热器进口集箱,依次流过低温过热器、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引出至主蒸汽管道。
汽轮机高压缸排出的蒸汽分两路引入墙式辐射再热器进口集箱,经过墙式辐射再热器,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,依次流经屏式再热器和末级再热器,由末级再热器出口集箱引出至再热蒸汽出口管道。
图5-15为某一1096t/h亚临界压力控制循环锅炉。锅炉为单锅筒、单炉膛、整体呈“倒U”形、中间一次再热、W形火焰、固态排渣、露天布置。额定工况下,蒸汽压力为18.4MPa,蒸汽温度为534℃,再热蒸汽压力为4MPa,再热蒸汽温度为538℃,排烟温度为151℃。锅炉按松藻高硫无烟煤设计。
炉的炉膛分上、下两部分,下炉膛(燃烧室)宽17.34m,深17.70m,上炉膛(燃烬室)宽17.34m,深度对称收缩为9.078m。在收缩过渡段的斜坡上,前、后各布置向下射流的18只缝隙式煤粉燃烧器。燃烧器区域及其附近的水冷壁管上敷设有卫燃带。锅筒中心线标高为59.025m,锅筒内径为∮1175㎜,筒体壁厚为144㎜,封头壁厚为134㎜直段长约
15m,总长17.5m,材料为15MDV4.05,内部沿长度方向设有内夹套及旋风分离器等。
配有三台由KSB、HAYWARD TYLER FUJI制造的炉水循环泵,每台泵的体积流量为2710㎡/h,
电机功率为330kW,两台泵运行可带满负荷,循环倍率为2.9。
图5-16为某一配500MW汽轮发电机组的亚临界压力控制循环锅炉示意。锅炉额定压力为16.95MPa,过热蒸汽温度为569℃,再热蒸汽温度为538℃,额定蒸发量为1740t/h,给水温度为275℃。锅炉由两台“倒U”形布置的锅炉组成,两个炉膛均呈正方形,尺寸为12200㎜×12200㎜,炉膛高度为43.2m。
炉膛出口处布置有屏式过热器,前墙上布置有辐射式再热器。
炉膛出口烟温取为1090℃,40个转动式燃烧器布置在两个炉膛的四角锅筒,直径为1820㎜。