超临界及超超临界锅炉的总体结构概述

对于超临界、超超临界锅炉来说，依据所采用燃料特性的不同、锅炉运行方式及习惯的不同、所处地域自然环境的不同，可选用的锅炉结构形式有很多。而国内的发电设备制造厂家，在引进、消化、吸收国外超临界、超超临界锅炉技术的基础上，又经过多年的实践，已经进入到改造再创新的阶段，但由于当初引进技术源的不同，也使得在锅炉结构形式上出现了多种多样的变化。一般来说，由于煤种、选用磨煤机形式的不同，使得锅炉的燃烧方式、燃烧器的布置、炉膛及烟道的结构尺寸与形式都发生变化。锅炉的整体布置结构形式按照炉膛及烟道的布置方式，或者说按照烟气的走向大体上分为两种，即塔式炉和П型炉，在这两种炉型的基础上，依据燃烧器布置方式的不同，又可分为以下几种：

1.墙式切圆燃烧塔式炉 燃烧器布置在炉膛的四面墙上，共八只，形成八角单切圆火焰，一般采用水平浓淡分离式煤粉燃烧器，燃烧器的上部配有高位燃烬风口，下部炉膛水冷壁为螺旋管圈式结构，上部炉膛水冷壁为垂直管圈式结构，高温受热面及省煤器沿塔式烟道内纵向依次布置，并且均为水平悬吊结构。

2.四角切圆燃烧塔式炉 燃烧器布置在炉膛的四个角部，共四只，形成四角单切圆火焰，也采用水平浓淡分离式煤粉燃烧器，并在燃烧器上配有高位燃烬风口，其他受压部件的布置方式与墙式切圆塔式炉布置的一致。

3.前后墙对冲燃烧П型炉 燃烧器布置在炉膛的前后墙，一般采用旋流式煤粉燃烧器，数量在单台炉30只至36只之间不等，炉膛四周配有高位燃烬风口，下部炉膛水冷壁为螺旋管圈式结构，上部炉膛水冷壁为垂直管圈式结构，中间采用混合集箱过渡，水冷壁下集箱采用缩径管孔，高温过热器、再热器布置在水平烟道内，为垂直悬吊结构；低温过热器、再热器及省煤器布置的尾部垂直烟道内，为水平悬吊结构；尾部烟道为双竖井结构。

4.墙式切圆燃烧П型炉 燃烧器布置在炉膛的四面墙上，采用水平浓淡分离式煤粉燃烧器，并配有高位燃烬燃烧器，火焰切圆有四角单切圆、八角双切圆之分，双切圆一般应用于百万等级的超超临界锅炉，炉膛为双炉膛；炉膛水冷壁有的全部采用垂直管圈，有的采用螺旋管圈加垂直管圈，水冷壁下集箱入口管接头内加装节流孔圈，以提高流量调节能力；高温过热器、再热器布置在水平烟道内，为垂直悬吊结构；低温过热器、再热器及省煤器布置的尾部垂直烟道内，为水平悬吊结构；尾部烟道为双竖井结构。

5.四角切圆燃烧П型炉 锅炉外形结构与亚临界锅炉相似，燃烧器布置在炉膛的四个角部，共四只，单切圆火焰，采用水平浓淡分离式煤粉燃烧器，并配有高位燃烬燃烧器，炉膛下部水冷壁采用螺旋管圈式结构，上部水冷壁为垂直管圈式结构，其余布置方式与墙式切圆燃烧П型炉一致。

6.“W”型火焰燃烧П型炉 燃烧器布置在炉膛前后墙水冷壁的肩部炉拱上，使火焰在炉膛内成“W”型，炉膛水冷壁采用垂直管圈，受热面在水平及尾部烟道的布置方式与其他П型炉基本一致。

另外，近几年国内高参数、大容量的循环流化床锅炉发展较快，国内已有多台300MW和600MW等级的超临界循环流化床锅炉在建或即将投运，其锅炉整体布置形式与上述超（超超）临界的煤粉炉有较大区别，其中600MW等级超临界循环流化床锅炉采用H型布置，单炉膛双布风板，中间水冷隔墙，炉膛内布置屏式过热器，炉膛周围布置大型旋风分离器、冷渣器及外置式换热器等流化床锅炉特有的部件；低温过热器、再热器及省煤器布置的尾部垂直烟道内，为水平悬吊结构。

当然，对于国内几家发电设备制造厂家来说，在超临界、超超临界锅炉的整体布置方式上都各有各的特点，由于引进技术流派的不同，所适应的煤种也不同，在选取炉型上就各有侧重。但基本上都是在塔式炉、Π型炉这两类布置方式上再配以燃烧方式的不同加以变化。由于炉型众多，以下就超临界锅炉中比较典型的前后墙对冲燃烧Π型布置方式的整体结构做实例介绍。

采用Π型布置方式的超临界及超超临界锅炉与亚临界锅炉相比，在锅炉整体结构上基本相似，大多数同类受压元件也基本相同，例如垂直水冷壁、绝大部分的过热器、再热器、集箱及管道等受压件，在结构上均没有太大的差别，只是在材料的选用等级上有所不同，高强度等级的耐热钢、不锈钢等材料选用较多。但由于设计流派的不同，在某些受压元件的具体结构上差异很大，同时也出现了一些新型结构的受压元件。例如，由于没有明显的汽水分界面，超临界锅炉中没有锅筒，而在锅炉前部上方布置汽水分离器，在锅炉起动时代替锅筒的功能；虽然炉膛水冷壁均为膜式水冷壁，但下部水冷壁及灰斗采用螺旋管圈，螺旋管圈的倾角约为18°，上部水冷壁为垂直管屏，以利于采用悬吊结构；在折焰角附近布置了环绕炉膛四周的中间混合集箱，螺旋管圈通过此集箱与垂直管屏相连。下面仅对启动汽水分离器、贮水箱和螺旋管圈水冷壁作一介绍。图1-9所示为某台国产600MW等级的超临界参数变压运行直流锅炉的结构简图，锅炉整体布置为单炉膛、一次再热、全悬吊结构Π型布置、全钢架、燃烧器前后墙布置对冲燃烧，炉膛尾部烟道为双烟道，采用挡板调温。

（一）启动汽水分离器和贮水箱

启动汽水分离器为立式筒体，共4只，布置在锅炉前部的上方，分离器外径为ϕ610mm，壁厚为65mm，高度约为9500mm，材料为WB36钢。从水平烟道出口集箱出来的介质由6根下倾15°的切向引入管引入分离器内。在分离器的底端轴向布置有1根出口导管，将分离出来的水引至贮水箱；在分离器的上端轴向也布置有1根出口导管，将蒸汽引至顶棚过热器入口集箱，如图1-10所示。贮水箱的数量为1只，结构也为立式筒体，外径、壁厚及材质与分离器相同，高度约为11000mm，在其下部共有4根径向导管分两层引入4只分离器的疏水，如图1-11所示。通过水位控制阀的控制，储水箱内保持一定的水位，为分离器提供稳定的工作条件。贮水箱悬吊于锅炉顶部框架上，下部装有导向装置，以防其晃动。

（二）螺旋管圈水冷壁

此台超临界锅炉的炉膛水冷壁采用焊接膜式壁，炉膛断面尺寸为22187mm×15632mm。给水经省煤器加热后进入外径为ϕ219mm、材料为SA-106C钢的水冷壁下集箱，经水冷壁下集箱进入冷灰斗的水冷壁，冷灰斗的角度为55°，炉膛的冷灰斗及下部水冷壁均为螺旋管圈，由下集箱引出的436根直径ϕ38mm、壁厚为6.5mm、节距53mm、材料为T12的管子组成两个管带，沿炉膛四壁盘旋围绕上升，经过冷灰斗拐点后，管圈以约18°的倾角继续盘旋上升，直至标高约44m处通过直径为ϕ219mm、材料为P12的中间混合集箱转换成垂直管屏，垂直管屏由1312根ϕ31.8mm×5.6mm、节距57.5mm、材料为T12的管子组成。螺旋管屏的螺旋方式如图1-12所示。(www.xing528.com)

图1-9 1950t/h燃煤超临界锅炉结构简图

1—LNASB燃烧器 2—燃烬风口 3—螺旋管圈 4—中间混合集箱 5—垂直管屏 6—屏式过热器 7—末级过热器 8—顶棚管 9—启动汽水分离器 10—高温再热器 11—立式低温再热器 12—立式低温过热器 13—尾部烟道及包墙过热器 14—水平低温再热器 15—水平低温过热器 16—省煤器 17—空气预热器 18—除渣系统

图1-10 启动汽水分离器

1—蒸汽出口管 2—半球形封头 3—切向引入管 4—固定支架 5—筒体 6—平衡管接头 7—圆弧板 8—水位计 9—检查管 10—水出口管

图1-11 贮水箱

1—放气管接头 2—半球形封头 3—平衡管接头 4—支撑耳板 5—筒体 6—给水管接头 7—圆弧板 8—溢流管 9—过渡管

图1-12 螺旋管屏

1—螺旋管圈 2—围绕而成的炉膛