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[摘 要]超高压带再热燃气锅炉是以高炉煤气、转炉煤气、焦炉煤气为主要燃料，锅炉出口蒸汽压力为13.97MPa左右的锅炉。由于它较普通高压燃气锅炉具有更高的热效率，在钢铁等行业的附属电厂中的使用也越来越广泛。津西钢铁为解决老线高炉扩容后增加高炉煤气及原25MW煤氣发电机组退役造成的缺口问题，特投资近2亿元建立了80MW燃气发电机组。本文以该项目新建的265T/h锅炉为例，简要介绍该类型锅炉结构性能。
[关键词]超高压；汽包；点火；燃烧器
中图分类号：TE988.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）17-0244-01
一、锅炉性能及使用条件
（一）锅炉使用条件
常为滑压—定压运行方式，带基本负荷并满足调峰要求。
（二）锅炉型式
高温超高压，自然循环，平衡通风，一次再热，燃气（高炉煤气、转炉煤气）汽包锅炉。
（三）其主要参数为
锅炉最大连续蒸发量：265t/h
过热蒸汽压力：13.7MPa（g）
过热蒸汽温度：540℃
给水温度：254℃（高加停用时按165℃校核）
再热蒸汽设计流量：213.4t/h
再热器进口蒸汽压力：2.64MPa（a）
再热进口蒸汽温度：327.3℃
再热器出口蒸汽压力：2.49MPa（a）
再热器出口蒸汽温度：540℃
锅炉设计热效率：89.8%（包括烟气-煤气换热器）
二、锅炉基本结构特点
（一）燃烧系统
1、因高炉煤气热值较低不易点燃，锅炉点火采用转炉煤气，高能电火花点燃转炉煤气，然后点燃主燃烧器，高能点火枪配置气动推进装置，便于实现程控。燃烧用气采用高炉煤气、转炉煤气。锅炉共设置9支点火枪，分别对应前墙下层高煤燃烧器3支、前墙中层转煤燃烧器3支，前墙上层高煤燃烧器3支。点火枪分为气动推进装置、气枪、点火枪和高能点火器、点火就地控制柜等部分。
2、燃烧器采用双旋流煤气燃烧器，燃烧器采用前后墙对冲布置，单独使用任何一层燃烧器均能保证燃烧稳定。其中转煤燃烧器3支，高煤燃烧器12支。
3、燃烧器设计能确保在各种设计工况下稳定燃烧，并具有防止回火功能。
4、燃烧器喷嘴使用耐热合金材料，燃烧器高温部分材质采用309S（或1Cr20Ni14Si2），燃烧器与煤气接触部分材质全部采用316L，厚度大于8mm）。
5、燃烧器燃烧产生NOx的排放量小于200mg/Nm3。
6、为保证燃烧安全，每只燃烧器均配有火焰检测装置。
（二）汽包
1、汽包内径为 1600mm，汽包的外形尺寸13234mm×1780mm（长×直径），锅炉的水容积为135m3和汽容积为80m3，汽包两端有铰链型的人孔，直径不小于420mm。汽包材质采用13MnNi MoR。
2、汽包悬吊安装，汽包水位安装2只就地无盲区双色云母水位计（LED照明）、2只电接点水位计，2只智能水位计，1支平衡容器。
3、汽包上有安全阀、连排、紧急放水、化学加药、水位计、压力、温度测量、放气、取样、充氮等接口。
（三）炉膛、水冷壁
1、燃烧完全，炉内温度场均匀，炉膛出口水平烟道两侧最大烟温差不大于50℃。
2、为防止锅炉运行时产生炉墙震动及炉膛爆炸时炉膛的永久变形，炉膛设计压力按±5.8kPa、瞬态校核按±8.7kPa。
3、燃烧室采用全焊接的膜式水冷壁，以保证燃烧室的严密性。水冷壁管内的水流分配和受热合理，以保证沿燃烧室宽度均匀产汽，沿汽包全长的水位均衡，防止发生水循环不良现象。水冷壁进行传热恶化的验算，并保证不发生膜态沸腾。
4、锅炉设置膨胀中心，炉顶采用二次密封技术制造，比较难安装的金属密封件在制造厂内完成，以确保各受热面膨胀自由，金属密封件不开裂，避免炉顶漏烟。
5、水冷壁设置必要的观测孔、热工测量孔、人孔、防爆门、炉顶设有燃烧室内部检修时装设临时升降机具及脚手架用的预留孔。炉膛人孔不小于？450mm，，人孔盖采用铰接式。锅炉应设置足够面积的防爆门。
6、下降管及水冷壁联箱的最低点有定期排污装置，并配备有相应的阀门。
（四）过热器和喷水减温器
1、过热器管采用耐高温的无缝钢管。各受热面管系的金属温度在不同工况下（包括高压加热器撤出运行，低负荷运行工况），处于安全范围。减温器内部要有防止汽蚀的内衬。管道布置要使热应力达到最小。对流受热过热器进出口烟气平均流速不大于15m/s。
2、过热蒸汽采用两级喷水减温方式，减温水管路和喷水减温装置能达到减温水量的150%，并提供过热器减温水系统的全部阀门和管道等。过热器两侧汽温偏差小于5℃。管壁计算温度低于材料的许用温度，管材选用时应考虑足够的安全裕度。在锅炉安装中不出现元素差异较大的异钢种焊接。过热蒸汽联箱的安全阀采用全量型安全阀。各级过热器均有足够数量的热电偶，金属温度的测量讯号送至集控室的DCS。
3、过热器出口管道上设置水压试验堵阀。过热器及其组件，必须100%通过焊缝探伤、通球实验及水压实验合格，管束和集箱内的杂物、积水应彻底清除干净，出厂时用牢固的端盖封好。过热器管排应有可靠的固定措施，运行中不应出现晃动，固定件应耐热，满足长期运行要求。与主蒸汽管道连接的集箱等均应能承受系统管道热膨胀产生的推力和力矩。
（五）再热器和喷水减温器
再热器保证各段受热面在锅炉启动、停炉、汽温自动控制失灵、事故跳闸以及事故后恢复到额定负荷时不致超温过热。进出口烟气平均流速不大于15m/s，两侧汽温偏差小于10℃，配有足够数量的K分度热电偶。再热蒸汽联箱的安全阀采用全量型安全阀，用烟气挡板及喷水调温。喷水调温做为微调及事故减温用，并设置在再热器进口处，烟气挡板有效调节范围为0～100%。再热器进、出口管道上设置水压试验堵阀。再热器及其组件，必须100%通过焊缝探伤、通球实验及水压实验合格，管束和集箱内的杂物、积水应彻底清除干净，出厂时用牢固的端盖封好。再热器进出口管道应能承受一定的系统管道热膨胀产生的推力与力矩。
（六）省煤器
省煤器和它的循环回路避免任何严重水锤的发生，在省煤器进口设置有止回阀。省煤器是无缝鳍片管，使用气密外壳，每一区段有足够数量的检修门孔。进出口烟气平均流速不大于 14m/s，沸腾率不能超过10%，保证高温省煤器内工质流速大于1m/s。
（七）空气预热器
空气预热器采用管式空气预热器，错列布置。为防止空气预热器振动，管箱内装有防振隔板。空气预热器低温入口段采用CORTEN钢。空预器区域设置人孔、空气侧和烟气侧的测点等。人孔尺寸要方便检查、清扫和管束的更换。空预器烟风进出口用密封焊接的法兰连接。受热面固定在管板上，加以密焊。确保运行一年后，空预器漏风率不超过0.03。
（八）给水操作台
锅炉给水操作台设置三路，即主路100%容量、大旁路为50%容量、小旁路为锅炉上水用，所有阀门采用焊接连接，自密封式。再热器事故减温水从给水泵中间抽头接出，过热器减温水从给水泵出口给水管道上接出。
（九）锅炉构架及平台扶梯
锅炉采用钢构架悬吊支承。构架采用焊接连接方式。通行平台宽度一般为1000mm，扶梯宽度800mm，扶梯仰角一般为45度，在测量孔、人孔、检查孔、观察孔、点火孔等处布置平台方便运行检查。炉顶配有2t单梁吊。
三、经济效益
本锅炉于2015年3月点火，整套机组建成后日发电量190万度，按年运行340天计，年可创效3.23亿元，使津西钢铁自发电率达55%，考虑运营成本及非满负荷情况，两年内也能收回成本，对企业的发展意义重大。
作者简介
张禹，津西钢铁，天津大学硕士，经济师、统计师、工程师、高级电工、高级计算机。
注释：高压锅炉：锅炉出口蒸汽压力为9.8MPa的锅炉。
[关键词]超高压；汽包；点火；燃烧器
中图分类号：TE988.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）17-0244-01
一、锅炉性能及使用条件
（一）锅炉使用条件
常为滑压—定压运行方式，带基本负荷并满足调峰要求。
（二）锅炉型式
高温超高压，自然循环，平衡通风，一次再热，燃气（高炉煤气、转炉煤气）汽包锅炉。
（三）其主要参数为
锅炉最大连续蒸发量：265t/h
过热蒸汽压力：13.7MPa（g）
过热蒸汽温度：540℃
给水温度：254℃（高加停用时按165℃校核）
再热蒸汽设计流量：213.4t/h
再热器进口蒸汽压力：2.64MPa（a）
再热进口蒸汽温度：327.3℃
再热器出口蒸汽压力：2.49MPa（a）
再热器出口蒸汽温度：540℃
锅炉设计热效率：89.8%（包括烟气-煤气换热器）
二、锅炉基本结构特点
（一）燃烧系统
1、因高炉煤气热值较低不易点燃，锅炉点火采用转炉煤气，高能电火花点燃转炉煤气，然后点燃主燃烧器，高能点火枪配置气动推进装置，便于实现程控。燃烧用气采用高炉煤气、转炉煤气。锅炉共设置9支点火枪，分别对应前墙下层高煤燃烧器3支、前墙中层转煤燃烧器3支，前墙上层高煤燃烧器3支。点火枪分为气动推进装置、气枪、点火枪和高能点火器、点火就地控制柜等部分。
2、燃烧器采用双旋流煤气燃烧器，燃烧器采用前后墙对冲布置，单独使用任何一层燃烧器均能保证燃烧稳定。其中转煤燃烧器3支，高煤燃烧器12支。
3、燃烧器设计能确保在各种设计工况下稳定燃烧，并具有防止回火功能。
4、燃烧器喷嘴使用耐热合金材料，燃烧器高温部分材质采用309S（或1Cr20Ni14Si2），燃烧器与煤气接触部分材质全部采用316L，厚度大于8mm）。
5、燃烧器燃烧产生NOx的排放量小于200mg/Nm3。
6、为保证燃烧安全，每只燃烧器均配有火焰检测装置。
（二）汽包
1、汽包内径为 1600mm，汽包的外形尺寸13234mm×1780mm（长×直径），锅炉的水容积为135m3和汽容积为80m3，汽包两端有铰链型的人孔，直径不小于420mm。汽包材质采用13MnNi MoR。
2、汽包悬吊安装，汽包水位安装2只就地无盲区双色云母水位计（LED照明）、2只电接点水位计，2只智能水位计，1支平衡容器。
3、汽包上有安全阀、连排、紧急放水、化学加药、水位计、压力、温度测量、放气、取样、充氮等接口。
（三）炉膛、水冷壁
1、燃烧完全，炉内温度场均匀，炉膛出口水平烟道两侧最大烟温差不大于50℃。
2、为防止锅炉运行时产生炉墙震动及炉膛爆炸时炉膛的永久变形，炉膛设计压力按±5.8kPa、瞬态校核按±8.7kPa。
3、燃烧室采用全焊接的膜式水冷壁，以保证燃烧室的严密性。水冷壁管内的水流分配和受热合理，以保证沿燃烧室宽度均匀产汽，沿汽包全长的水位均衡，防止发生水循环不良现象。水冷壁进行传热恶化的验算，并保证不发生膜态沸腾。
4、锅炉设置膨胀中心，炉顶采用二次密封技术制造，比较难安装的金属密封件在制造厂内完成，以确保各受热面膨胀自由，金属密封件不开裂，避免炉顶漏烟。
5、水冷壁设置必要的观测孔、热工测量孔、人孔、防爆门、炉顶设有燃烧室内部检修时装设临时升降机具及脚手架用的预留孔。炉膛人孔不小于？450mm，，人孔盖采用铰接式。锅炉应设置足够面积的防爆门。
6、下降管及水冷壁联箱的最低点有定期排污装置，并配备有相应的阀门。
（四）过热器和喷水减温器
1、过热器管采用耐高温的无缝钢管。各受热面管系的金属温度在不同工况下（包括高压加热器撤出运行，低负荷运行工况），处于安全范围。减温器内部要有防止汽蚀的内衬。管道布置要使热应力达到最小。对流受热过热器进出口烟气平均流速不大于15m/s。
2、过热蒸汽采用两级喷水减温方式，减温水管路和喷水减温装置能达到减温水量的150%，并提供过热器减温水系统的全部阀门和管道等。过热器两侧汽温偏差小于5℃。管壁计算温度低于材料的许用温度，管材选用时应考虑足够的安全裕度。在锅炉安装中不出现元素差异较大的异钢种焊接。过热蒸汽联箱的安全阀采用全量型安全阀。各级过热器均有足够数量的热电偶，金属温度的测量讯号送至集控室的DCS。
3、过热器出口管道上设置水压试验堵阀。过热器及其组件，必须100%通过焊缝探伤、通球实验及水压实验合格，管束和集箱内的杂物、积水应彻底清除干净，出厂时用牢固的端盖封好。过热器管排应有可靠的固定措施，运行中不应出现晃动，固定件应耐热，满足长期运行要求。与主蒸汽管道连接的集箱等均应能承受系统管道热膨胀产生的推力和力矩。
（五）再热器和喷水减温器
再热器保证各段受热面在锅炉启动、停炉、汽温自动控制失灵、事故跳闸以及事故后恢复到额定负荷时不致超温过热。进出口烟气平均流速不大于15m/s，两侧汽温偏差小于10℃，配有足够数量的K分度热电偶。再热蒸汽联箱的安全阀采用全量型安全阀，用烟气挡板及喷水调温。喷水调温做为微调及事故减温用，并设置在再热器进口处，烟气挡板有效调节范围为0～100%。再热器进、出口管道上设置水压试验堵阀。再热器及其组件，必须100%通过焊缝探伤、通球实验及水压实验合格，管束和集箱内的杂物、积水应彻底清除干净，出厂时用牢固的端盖封好。再热器进出口管道应能承受一定的系统管道热膨胀产生的推力与力矩。
（六）省煤器
省煤器和它的循环回路避免任何严重水锤的发生，在省煤器进口设置有止回阀。省煤器是无缝鳍片管，使用气密外壳，每一区段有足够数量的检修门孔。进出口烟气平均流速不大于 14m/s，沸腾率不能超过10%，保证高温省煤器内工质流速大于1m/s。
（七）空气预热器
空气预热器采用管式空气预热器，错列布置。为防止空气预热器振动，管箱内装有防振隔板。空气预热器低温入口段采用CORTEN钢。空预器区域设置人孔、空气侧和烟气侧的测点等。人孔尺寸要方便检查、清扫和管束的更换。空预器烟风进出口用密封焊接的法兰连接。受热面固定在管板上，加以密焊。确保运行一年后，空预器漏风率不超过0.03。
（八）给水操作台
锅炉给水操作台设置三路，即主路100%容量、大旁路为50%容量、小旁路为锅炉上水用，所有阀门采用焊接连接，自密封式。再热器事故减温水从给水泵中间抽头接出，过热器减温水从给水泵出口给水管道上接出。
（九）锅炉构架及平台扶梯
锅炉采用钢构架悬吊支承。构架采用焊接连接方式。通行平台宽度一般为1000mm，扶梯宽度800mm，扶梯仰角一般为45度，在测量孔、人孔、检查孔、观察孔、点火孔等处布置平台方便运行检查。炉顶配有2t单梁吊。
三、经济效益
本锅炉于2015年3月点火，整套机组建成后日发电量190万度，按年运行340天计，年可创效3.23亿元，使津西钢铁自发电率达55%，考虑运营成本及非满负荷情况，两年内也能收回成本，对企业的发展意义重大。
作者简介
张禹，津西钢铁，天津大学硕士，经济师、统计师、工程师、高级电工、高级计算机。
注释：高压锅炉：锅炉出口蒸汽压力为9.8MPa的锅炉。