一种1000MW级下沉塔式炉系统的制作方法

本实用新型涉及燃煤火力发电厂塔式锅炉，具体涉及一种1000MW级下沉塔式炉系统。
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：燃煤火力发电厂的设备购置费约占工程总造价的45％，而全厂设备购置中的三大主要设备锅炉、汽轮机和发电机又占据了60％以上。其中锅炉设备又是最昂贵的，其价格大大超过汽轮机和发电机的总和。目前燃煤火力发电厂一般采用先进、高效的超临界或超超临界直流锅炉。对于目前600MW～1000MW级火力发电厂大容量直流锅炉存在两种炉型或技术流派，一种称之为π型炉，另一种称之为塔式炉或塔型炉，以下均称之为塔式炉。二者整体结构布置形式不同：如图1所示常规1000MW级π型炉结构示意图，π型锅炉设计为单炉膛、后竖井“Π”形双烟道结构，炉内水平受热面布置在由包墙过热器包覆的后竖井双烟道中，而炉内立式受热面则布置在炉膛上方与出口处。锅炉炉膛出口通过90度转弯转向到后竖井，炉膛中的烟气由下到上流经受热面，而后竖井中烟气由上到下流经受热面。π型锅炉体型矮而胖，此种布置形式其主要优点是：锅炉高度相对较低，易于安装，尾部烟气向下流动、有利于吹灰。π型锅炉此种布置形式其缺点是：锅炉占地面积大，因烟气存在两次转弯，导致锅炉尾部受热面烟温偏差较大，对后部低温对流受热面局部磨损较塔式炉大；水冷壁特别是上部后水冷壁回路复杂，其热力与水力偏差较塔式炉大。如图2所示常规1000MW级塔式炉结构示意图，塔式锅炉未设计后竖井，所有的受热面全部水平布置在由水冷壁包覆的炉膛上方，炉膛出口为烟道，其内未布置受热面，烟气自下而上流过炉内受热面。塔式锅炉体型瘦而高，其主要优点是：占地面积小，只有同等容量的π型炉的60％左右，且：(1)水冷壁回路简单，不仅炉膛各墙水冷壁间热力与水动力偏差小，而且后水冷壁回路也特别简单；(2)无烟气转向问题，烟气阻力小，温度和流速分布相比π型炉更为均匀，烟温偏差可大大减小，并且能减轻对流受热面的结渣和烟侧磨损，另外利于减小各级受热面烟气侧的热偏差，从而受热面蒸汽温度偏差也相对较小。塔式锅炉主要缺点是：锅炉布置较高，对于1000MW级锅炉约128m，钢材耗量较大，造价偏高。单台1000MW级塔式锅炉比π型炉造价高约2000万元。在目前节能、环保的要求越来越高的情况下，燃煤火力发电厂的蒸汽参数不断提高，温度从566℃，提高到600℃、610℃、620℃并向更高的温度迈进，以获得更高的发电效率，降低煤耗和污染物排放。受高温钢材研发的限制，蒸汽的温度越来越接近锅炉受热面钢材能够耐受温度的极限，因此，温度偏差控制和防止高温氧化物颗粒侵蚀SPE就显得格外重要。因而塔式炉的竞争优势凸显。但塔式炉锅炉钢架高，造价偏高，限制了一些用户的选择使用。因此，需对现有塔式炉锅炉整体结构进行技术改进。中国发明专利号为CN102767817B公开了一种沉降式塔式电站锅炉系统，将塔式炉下沉50～100m布置，几乎将整个锅炉藏于地下，极大地缩短了高温蒸汽管道的布置长度。然而，这种方案存在如下不足：(1)下沉50～100m布置不表示锅炉钢架缩短同样高度，锅炉支撑钢架必需同样存在，没有节省任何钢材。锅炉燃烧器位于地下较深的位置，相应锅炉制粉系统必需与锅炉一同深埋布置，否则送粉管道过长，阻力过大，有关风机的压头无法达到或需要重新设计；(2)锅炉下沉50～100m布置，需将锅炉基础区域进行大开挖施工，如此深度的基坑，一般地质条件会达到基岩层。施工过程中的护坡、地下水等问题不好解决。综上两点，若下沉布置深度选择50～100m，整个原有锅炉本体与配套辅机需要重新设计制造，无法利用现有设备制造体系。同时基坑施工难度大，造价高昂，运行维护不便。同时，机、炉间高温蒸汽管道的参数越高，管道布置需要的自然热补偿的长度就越长，高温管道的短、直布置也有一个极限，不是越短越好，否则管道热应力及管道对设备的推力和力矩无法满足要求。技术实现要素：本实用新型的目的在于克服上述
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的不足，而提供一种可以保持现有塔式锅炉占地面积小、烟温偏差小、水动力偏差小的一种1000MW级下沉塔式炉系统，可以适应更高蒸汽参数的优势的同时，解决塔式锅炉高度偏高、锅炉钢架钢材耗量大的问题，降低塔式锅炉的高度，达到节能降耗，减少锅炉、汽机间垂直蒸汽管道长度、降低工程造价和运行损失的目的。为实现上述目的，本实用新型所设计的一种1000MW级下沉塔式炉系统，包括锅炉钢架、悬挂在锅炉钢架上的锅炉炉膛、烟气脱硝装置、以及空预器，所述锅炉炉膛顶部的烟气出口与烟气脱硝装置的烟气进口连接，所述烟气脱硝装置烟气出口与空预器的烟气进口连接，所述空预器的烟气出口通过烟囱管道与大气连接，其特殊之处在于：所述锅炉炉膛的炉膛中心线下方开挖有地下捞渣区，所述地下捞渣区内设置有捞渣系统；所述捞渣系统由捞渣机、捞渣机输送带和渣仓组成，所述捞渣机输送带的进料口与捞渣机的出料口连接，所述捞渣机输送带的出料口与渣仓的进料口连接。上述技术方案中，所述地下捞渣区的开挖深度为地面以下4～5m。优选地，所述地下捞渣区的开挖深度为地面以下4.5m，其开挖范围仅限于捞渣机区域，约占整个锅炉钢架区域的1/4～1/3。上述技术方案中，所述锅炉炉膛的底部设置有下联箱，所述下联箱与地面处在同一个水平面上。上述技术方案中，所述锅炉钢架的高度为119～121m。优选地，优选地，所述锅炉钢架的高度为120.5m。这样，与现有1000MW级塔式炉高度128m相比，锅炉钢架高度整体降低了6.9～8.6m，约占整体高度的1/16。上述技术方案中，所述捞渣机为湿式刮板式捞渣机。所述捞渣机输送带为链式输送带。这样，地下捞渣区内设置有优化后的湿式刮板捞渣机系统，包括湿式刮板捞渣机和渣仓，炉渣不经过常规设置于锅炉排渣口下方的备用渣井和液动闸板门直接进入刮板捞渣机输送带进入渣仓。与现有技术相比，本实用新型的具有如下优点：其一，本实用新型的下沉区域仅限于捞渣区局部开挖，仅占锅炉钢架区域的1/4～1/3，捞渣机下沉4～5m布置，而不是
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中整个锅炉钢架所覆盖的区域全部下沉；本实用新型锅炉系统将现有的锅炉钢架截短6.9～8.6m，并在捞渣区局部开挖，下挖深度远少于锅炉钢柱截短的高度6.9～8.6m，仅为4～5m，由于锅炉钢架基础柱脚埋深本身就超过4～5m，基坑开挖费用少，降低了工程造价。其二，本实用新型的1000MW级塔式炉的锅炉钢架的高度为119～121m，与现有的常规设计1000MW级塔式炉的128米相比，下降的高度为6.9～8.6m，仅占约1/16，与
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中下沉高度占据塔式炉高度1/2～2/3的50～100m相比，本实用新型锅炉系统的下沉高度是利用锅炉下联箱底部的现有净空，是在维持现有塔式炉所有受热面，制粉、燃烧系统基本不变的前提下的最优选择，仅通过对锅炉辅助系统之一的除渣系统的优化，节省了炉底的空间，降低了塔式炉的整体高度和高温蒸汽管道在垂直方向上的长度，达到了减少塔式炉钢架钢材耗量同时降低了昂贵的高温蒸汽管道的工程量的目的。其三，本实用新型优化了现有锅炉除渣系统设备组成，由于除渣系统可靠性的提高，取消传统中的备用渣井及液压闸板门，充分利用其节省出来的空间，并将刮板捞渣机区域局部开挖4.50m地下布置于锅炉炉膛下部，下联箱布置标高可由现有的7.5m左右可下降至0.00m，塔式锅炉可整体降低7.5m高度。其四，本实用新型的捞渣系统下沉布置后，其他系统均布置于地面及以上，与常规电厂无异，下沉布置后，锅炉运转层标高降至与汽机房中间层标高平齐，运行维护方便顺畅。附图说明图1为
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中常规1000MW级π型炉结构示意图；图2为
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中常规1000MW级塔式炉结构示意图；图3为本实用新型的1000MW级塔式炉下沉布置的结构示意图；图4为图3中捞渣系统的侧视放大结构示意图；其中，1-锅炉炉膛、2-烟气脱硝装置、3-空预器、4-炉膛中心线、5-地下捞渣区、6-捞渣机、7-捞渣机输送带、8-渣仓、9-下联箱、10-锅炉钢架、11-备用渣井、12-液动闸板门。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。如图1和图2所示为
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中常规1000MW级π型炉和塔式炉的布置结构示意图，已在
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中作了详细说明，于此不再赘述。参考图3及图4，本实用新型的一种1000MW级下沉塔式炉系统，包括锅炉钢架10、悬挂在锅炉钢架10上的锅炉炉膛1、烟气脱硝装置2、以及空预器3，锅炉炉膛1顶部的烟气出口与烟气脱硝装置2的烟气进口连接，烟气脱硝装置2烟气出口与空预器3的烟气进口连接，空预器3的烟气出口通过烟囱管道与大气连接，锅炉炉膛1的炉膛中心线4下方开挖有地下捞渣区5，地下捞渣区5内设置有捞渣系统；捞渣系统由捞渣机6、捞渣机输送带7和渣仓8组成，捞渣机输送带7的进料口与捞渣机6的出料口连接，捞渣机输送带7的出料口与渣仓8的进料口连接。燃料在锅炉炉膛1内燃烧后产生的烟气向上流动，加热锅炉受热面，产生发电所需要的蒸汽，烟气从锅炉炉膛1顶部折返，沿着不布置任何受热面的烟道向下依次流经烟气脱硝装置2去除烟气中的氮氧化物，再流经空气预热器3加热燃烧所需空气后经除尘、脱硫等进一步净化后从烟囱管道排出，锅炉系统燃烧所产生的灰渣从锅炉炉膛1下部的锥形排渣口直接落入捞渣机6的捞渣机输送带7上，被输送至渣仓8保存并运走。锅炉炉膛1的底部设置有下联箱9，下联箱9与地面处在同一个水平面上。地下捞渣区5的开挖深度为地面以下4～5m。优选地，地下捞渣区5的开挖深度为地面以下4.5m。锅炉钢架10的高度为119～121m，优选地锅炉钢架10的高度为120.5m。与现有的常规设计1000MW级塔式炉的128米相比，下降的高度为6.9～8.6m，仅占约1/16，与
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中下沉高度占据塔式炉高度1/2～2/3的50～100m相比，本实用新型锅炉系统的下沉高度是利用锅炉下联箱底部的现有净空，是在维持现有塔式炉所有受热面，制粉、燃烧系统基本不变的前提下的最优选择，仅通过对锅炉辅助系统之一的除渣系统的优化，节省了炉底的空间，降低了塔式炉的整体高度和高温蒸汽管道在垂直方向上的长度，达到了减少塔式炉钢架钢材耗量同时降低了昂贵的高温蒸汽管道的工程量的目的。本实用新型的捞渣机6采用湿式刮板式捞渣机，捞渣机输送带7为链式输送带，连续排渣直接提升至单渣仓储存，湿式刮板捞渣机冷却水系统为维持水位的自冷式系统，利用捞渣机本体及渣水系统自身向外辐射、渣水的蒸发带走高温炉渣的热量，仅需补充蒸发及湿渣带走的水量。湿式除渣系统相对于风冷干式除渣机输送系统密封性能更好，可保证锅炉的效率不降低；捞渣机6由于采用水冷，对煤质的适应能力更强，捞渣机的设备造价比风冷输渣机更低，节约投资。本实用新型优化了现有锅炉除渣系统设备组成，由于除渣系统可靠性的提高，取消传统中的备用渣井11及液压闸板门12，充分利用其节省出来的空间，并将刮板捞渣机区域局部开挖4.50m地下布置于锅炉炉膛下部，下联箱9布置标高可由现有的7.5m左右可下降至0.00m，塔式锅炉可整体降低7.5m高度。锅炉排渣时，炉渣直接从锅炉排渣口落入捞渣机6，通过捞渣机输送带7将炉渣送至渣仓8。刮板捞渣机下沉布置后，锅炉其他辅助系统均布置于地面及以上，与常规电厂无异。锅炉整体下沉布置后，锅炉运转层标高可与汽机房中间层标高平齐，即锅炉上的运转层与临近的汽机房的中间层在同一水平面上，这样运行维护方便顺畅。本实施例是基于塔式炉自身的结构特点，即塔式锅炉燃烧器的位置较高，在整体降低6.9～8.6m后有关烟风煤粉管道仍然有足够的布置空间；而π型炉由于燃烧器位置较低，送粉管道原本就布置于运转层以下，若采用同样的局部下沉方案，燃烧器位置进一步降低，制粉系统的有关送粉管道、风道就没有足够的布置空间，因此，此实用新型系统仅适用于塔式炉。现有的1000MW级锅炉的钢架为128m典型值，不同生产厂家略有不同，常规设计的塔式锅炉采用全钢架悬吊结构，整体全部布置于主厂房零米地坪以上，锅炉底部锥形排渣口的下方至地面以上的空间布置了锅炉湿式或干式机械除渣系统。经过造价计算，本实施例将锅炉整体降低7.5m高度以后，锅炉钢架费用降低430万元，主要蒸汽管道费用降低1300万元，扣除开挖及基坑支护等增加的费用后，总体降低了工程造价超过1000万元。与此同时，锅炉高度降低后蒸汽管道垂直方向长度减短，在管道上的能量损失也降低，投资和运行费用双降，经济效益明显。详见“表1塔式锅炉整体下沉方案与常规方案造价比较”。表1塔式锅炉整体下沉方案与常规方案造价比较(全厂，万元)常规塔式炉塔式炉整体下沉7.5m锅炉钢架费用万元基准-430四大管道费用全厂万元基准-1321除灰设备费用全厂万元基准+30开挖及基坑支护费用万元基准+620烟风煤粉管道费用万元基准+25合计全厂基准-1076本实用新型的塔式炉技术方案，具有缩短锅炉、汽机间昂贵的高温蒸汽合金钢管长度，降低工程造价，节能降耗，减少管道上的压降和温降以及散热损失，可以带来较大的经济效益，适用于燃煤火力发电厂1000MW级塔式锅炉系统。以上所述，仅是本实用新型针对1000MW级塔式炉的较佳实施例而已，并非对本实用新型所选择的下沉高度做任何形式上的限制。凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型的技术方案的范围内。当前第1页1 2 3