所谓电站锅炉,通俗来讲就是电厂用来发电的锅炉。一般容量较大,现在主力机组为600MW,目前较先进的是超超临界锅炉,容量可达1000MW。 电站锅炉主要有两类:煤粉炉和循环流化床锅炉。这两类锅炉是目前电站所用的主要类型。流化床炉和煤粉炉的最大区别是燃料的状态不同,即液体和煤块粉状。
电站锅炉又称“电厂锅炉”,是指发电厂中向汽轮机提供规定数量和质量蒸汽的中大型锅炉。火力发电厂的主要热力设备之一。常与一定容量的汽轮发电机组相配套,主要用于发电,但在某些特殊场合下也可兼作对外供热之用。一般其蒸发量较大,蒸汽参数(汽温和汽压)很高,需要有一整套的辅助设备,多需配置室燃炉膛,采用强制通风方式,可燃用多种燃料(煤粉、原油或重油、高炉煤气或炼焦炉煤气),结构较复杂,效率较高,多数可达85~93%左右,对运行管理水平、机械化程度以及自动控制技术则有相当高的要求。
主要有前墙布置、前后墙对冲布置和四角布置。按前两种方式布置时,一般采用旋流式燃烧器,其优点是煤粉管道布置较简单,但不宜用于低挥发分和高灰分的燃料。四角布置就是把直流式燃烧器布置在炉膛四角,其喷口中心线与炉膛中心的一个假想圆相切。四角布置的缺点是风道布置较复杂,但燃烧比较稳定,它适用于多种燃料(包括褐煤、烟煤和贫煤等)。
电站锅炉的本体结构类型主要取决于燃料特性、锅炉容量和蒸汽参数等因素。常见的有倒u型、塔型和箱型。
(1)倒U型适用于各种容量的锅炉和燃料,故应用广泛。锅炉的高度比其他炉型低,受热面布置较方便,风机和除尘设备都可放在地面上,但占地面积较大。
(2)塔型适用于燃用多灰烟煤和褐煤的锅炉,无转弯烟道,可减轻飞灰对受热面的局部磨损,且占地面积较小。但炉体高,安装和检修较复杂。
(3)箱型适用于容量较大的燃油和燃气锅炉。炉膛以上的烟道分为两部分:一部分直接接在炉膛出口,烟气上流;另一部分烟气下流。其优点是结构紧凑,占地面积较小,锅炉与汽轮机的连接较方便。缺点是制造工艺较复杂,检修困难。
电站锅炉蒸发系统内介质的循环有自然循环、辅助循环、直流和复合循环4种方式。
自然循环
依靠蒸发系统的下降管和上升管中工质的密度差建立循环。超高压以下的锅炉普遍采用自然循环方式。亚临界压力锅炉也可采用自然循环方式,但锅筒内压力一般限于20兆帕以下。
辅助循环
与自然循环的主要差别是在蒸发系统的下降管和上升管之间装有循环泵。循环推动力除靠工质密度差以外,还加上循环泵的压力。因此蒸发面的布置较自由,锅筒直径也可较小。这种循环方式主要用于亚临界压力的锅炉。
直流锅炉
直流锅炉中没有锅筒,给水依靠给水泵压力通过各级受热面最终全部变成过热蒸汽输出。直流锅炉广泛用于高压以上的机组,它能用到超临界压力参数。直流锅炉因没有锅筒,采用小直径的管子,锅炉中汽水和金属的蓄热量比较小,也不能靠排污去除随给水进入锅炉的盐分,所以对自动控制和水处理要求比较高。
复合循环
在直流锅炉汽水系统中增设循环泵,把直流锅炉与辅助循环二者结合起来。复合循环锅炉的汽水系统有多种布置方案。图3是一个典型的超临界压力复合循环示意图。在高负荷时,循环泵作为增压泵,系统按直流锅炉方式运行。当低于一定负荷投入再循环时,通过水冷壁的流量为给水流量与再循环流量之和。这种系统的特点是减小了高、低负荷下水冷壁中流速的差值,有利于低负荷运行,且高负荷时的流动阻力也不致太大。
流化床锅炉
循环流化床锅炉是在鼓泡床锅炉(沸腾炉)的基础上发展起来的,因此鼓泡床的一些理论和概念可以用于循环流化床锅炉。但是它们又有很大的差别。早期的循环流化床锅炉流化速度比较高,因此称作快速循环床锅炉。快速床的基本理论也可以用于循环流化床锅炉。鼓泡床和快速床的基本理论已被研究了很长时间。要了解循环流化床的原理,必须了解鼓泡床和快速床的理论以及物料在鼓泡床一湍流床一快速床各种状态下的动力特性、燃烧特性以及传热特性。
电站煤粉锅炉
室燃炉又称煤粉炉。原煤经筛选、破碎和研磨成大部分粒径小于0.1 mm的煤粉后,经燃烧器喷人炉膛作悬浮状燃烧。煤粉喷入炉膛后能很快着火,烟气能达到1 500℃左右的高温。但煤粉和周围气体问的相对运动很微弱,煤粉在较大的炉膛内停留2~3 s才能基本上烧完,故煤粉炉的炉膛容积常比同蒸发量的层燃炉炉膛大一倍。这种锅炉的优点为能燃烧各种煤且燃烧较完全,所以锅炉容量可做得很大,适用于大、中型及特大型锅炉。锅炉效率一般可达90%~92%。其缺点为附属机械多,自动化水平要求高,锅炉给水须经过处理,基建投资大。
火力发电是我国主要的发电方式,电站锅炉作为火力电站的三大主机设备之一,伴随着我国火电行业的发展而发展。
近年来,环保节能成为中国电力工业结构调整的重要方向,火电行业在“上大压小”的政策导向下积极推进产业结构优化升级,关闭大批能效低、污染重的小火电机组,在很大程度上加快了国内火电设备的更新换代。
中国的电站锅炉产业,它既不是“朝阳产业”,也不是“夕阳产业”,而是与人类共存的永恒产业。伴随我国国民经济的蓬勃发展,近年来工业锅炉制造业取得了长足的进步。其突出成效是:行业标准日益规范,技术水平逐步提高,产品品种不断增加,经济规模显著扩大。
2011年1-12月,电站锅炉及辅助设备制造业销售收入总额达到(规模以上工业企业销售收入之和)1447.276亿元,同比增长21.69%;利润总额达到113.940亿元,同比增长40.06%。2012年1-9月,锅炉及辅助设备制造业销售收入总额达到1089.477亿元,同比增长7.59%;利润总额达到73.914亿元,同比增长2.89%。
我国电站锅炉行业是一个不断发展的产业,同时锅炉行业和企业也面临着各种挑战。锅炉行业必须坚持市场导向战略,紧紧依靠科技进步,依靠科技创新,在国家能源和环保政策的引导下,调整企业结构和产品结构,制造销售符合市场需求的锅炉才能在激烈的市场竞争中占有一席之地。
“十二五”期间,火力发电在全国电力中的比例将下降4-5个百分点,然而中国煤炭丰富、电力偏紧的资源特征决定了在今后相当长的一段时间内,火力发电仍将在电力工业中占据重要地位。
虽然当前火电发展增速减慢,但长远来看,在环保技术进步、发电成本降低、电力需求增加等积极因素的推动下,火电行业未来发展前景较为乐观。由此可见,火电站用燃煤锅炉市场发展潜力巨大,其中CFB(循环流化床锅炉)锅炉、IGCC气化炉的增长潜力将更为显著。
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