所謂電站鍋爐,通俗來講就是電廠用來發(fā)電的鍋爐。一般容量較大,現(xiàn)在主力機組為600MW,目前較先進的是超超臨界鍋爐,容量可達1000MW。 電站鍋爐主要有兩類:煤粉爐和循環(huán)流化床鍋爐。這兩類鍋爐是目前電站所用的主要類型。流化床爐和煤粉爐的最大區(qū)別是燃料的狀態(tài)不同,即液體和煤塊粉狀。
電站鍋爐又稱“電廠鍋爐”,是指發(fā)電廠中向汽輪機提供規(guī)定數(shù)量和質(zhì)量蒸汽的中大型鍋爐;鹆Πl(fā)電廠的主要熱力設(shè)備之一。常與一定容量的汽輪發(fā)電機組相配套,主要用于發(fā)電,但在某些特殊場合下也可兼作對外供熱之用。一般其蒸發(fā)量較大,蒸汽參數(shù)(汽溫和汽壓)很高,需要有一整套的輔助設(shè)備,多需配置室燃爐膛,采用強制通風(fēng)方式,可燃用多種燃料(煤粉、原油或重油、高爐煤氣或煉焦爐煤氣),結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,效率較高,多數(shù)可達85~93%左右,對運行管理水平、機械化程度以及自動控制技術(shù)則有相當(dāng)高的要求。
主要有前墻布置、前后墻對沖布置和四角布置。按前兩種方式布置時,一般采用旋流式燃燒器,其優(yōu)點是煤粉管道布置較簡單,但不宜用于低揮發(fā)分和高灰分的燃料。四角布置就是把直流式燃燒器布置在爐膛四角,其噴口中心線與爐膛中心的一個假想圓相切。四角布置的缺點是風(fēng)道布置較復(fù)雜,但燃燒比較穩(wěn)定,它適用于多種燃料(包括褐煤、煙煤和貧煤等)。
電站鍋爐的本體結(jié)構(gòu)類型主要取決于燃料特性、鍋爐容量和蒸汽參數(shù)等因素。常見的有倒u型、塔型和箱型。
(1)倒U型適用于各種容量的鍋爐和燃料,故應(yīng)用廣泛。鍋爐的高度比其他爐型低,受熱面布置較方便,風(fēng)機和除塵設(shè)備都可放在地面上,但占地面積較大。
(2)塔型適用于燃用多灰煙煤和褐煤的鍋爐,無轉(zhuǎn)彎煙道,可減輕飛灰對受熱面的局部磨損,且占地面積較小。但爐體高,安裝和檢修較復(fù)雜。
(3)箱型適用于容量較大的燃油和燃氣鍋爐。爐膛以上的煙道分為兩部分:一部分直接接在爐膛出口,煙氣上流;另一部分煙氣下流。其優(yōu)點是結(jié)構(gòu)緊湊,占地面積較小,鍋爐與汽輪機的連接較方便。缺點是制造工藝較復(fù)雜,檢修困難。
電站鍋爐蒸發(fā)系統(tǒng)內(nèi)介質(zhì)的循環(huán)有自然循環(huán)、輔助循環(huán)、直流和復(fù)合循環(huán)4種方式。
自然循環(huán)
依靠蒸發(fā)系統(tǒng)的下降管和上升管中工質(zhì)的密度差建立循環(huán)。超高壓以下的鍋爐普遍采用自然循環(huán)方式。亞臨界壓力鍋爐也可采用自然循環(huán)方式,但鍋筒內(nèi)壓力一般限于20兆帕以下。
輔助循環(huán)
與自然循環(huán)的主要差別是在蒸發(fā)系統(tǒng)的下降管和上升管之間裝有循環(huán)泵。循環(huán)推動力除靠工質(zhì)密度差以外,還加上循環(huán)泵的壓力。因此蒸發(fā)面的布置較自由,鍋筒直徑也可較小。這種循環(huán)方式主要用于亞臨界壓力的鍋爐。
直流鍋爐
直流鍋爐中沒有鍋筒,給水依靠給水泵壓力通過各級受熱面最終全部變成過熱蒸汽輸出。直流鍋爐廣泛用于高壓以上的機組,它能用到超臨界壓力參數(shù)。直流鍋爐因沒有鍋筒,采用小直徑的管子,鍋爐中汽水和金屬的蓄熱量比較小,也不能靠排污去除隨給水進入鍋爐的鹽分,所以對自動控制和水處理要求比較高。
復(fù)合循環(huán)
在直流鍋爐汽水系統(tǒng)中增設(shè)循環(huán)泵,把直流鍋爐與輔助循環(huán)二者結(jié)合起來。復(fù)合循環(huán)鍋爐的汽水系統(tǒng)有多種布置方案。圖3是一個典型的超臨界壓力復(fù)合循環(huán)示意圖。在高負荷時,循環(huán)泵作為增壓泵,系統(tǒng)按直流鍋爐方式運行。當(dāng)?shù)陀谝欢ㄘ摵赏度朐傺h(huán)時,通過水冷壁的流量為給水流量與再循環(huán)流量之和。這種系統(tǒng)的特點是減小了高、低負荷下水冷壁中流速的差值,有利于低負荷運行,且高負荷時的流動阻力也不致太大。
流化床鍋爐
循環(huán)流化床鍋爐是在鼓泡床鍋爐(沸騰爐)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,因此鼓泡床的一些理論和概念可以用于循環(huán)流化床鍋爐。但是它們又有很大的差別。早期的循環(huán)流化床鍋爐流化速度比較高,因此稱作快速循環(huán)床鍋爐。快速床的基本理論也可以用于循環(huán)流化床鍋爐。鼓泡床和快速床的基本理論已被研究了很長時間。要了解循環(huán)流化床的原理,必須了解鼓泡床和快速床的理論以及物料在鼓泡床一湍流床一快速床各種狀態(tài)下的動力特性、燃燒特性以及傳熱特性。
電站煤粉鍋爐
室燃爐又稱煤粉爐。原煤經(jīng)篩選、破碎和研磨成大部分粒徑小于0.1 mm的煤粉后,經(jīng)燃燒器噴人爐膛作懸浮狀燃燒。煤粉噴入爐膛后能很快著火,煙氣能達到1 500℃左右的高溫。但煤粉和周圍氣體問的相對運動很微弱,煤粉在較大的爐膛內(nèi)停留2~3 s才能基本上燒完,故煤粉爐的爐膛容積常比同蒸發(fā)量的層燃爐爐膛大一倍。這種鍋爐的優(yōu)點為能燃燒各種煤且燃燒較完全,所以鍋爐容量可做得很大,適用于大、中型及特大型鍋爐。鍋爐效率一般可達90%~92%。其缺點為附屬機械多,自動化水平要求高,鍋爐給水須經(jīng)過處理,基建投資大。
火力發(fā)電是我國主要的發(fā)電方式,電站鍋爐作為火力電站的三大主機設(shè)備之一,伴隨著我國火電行業(yè)的發(fā)展而發(fā)展。
近年來,環(huán)保節(jié)能成為中國電力工業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的重要方向,火電行業(yè)在“上大壓小”的政策導(dǎo)向下積極推進產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級,關(guān)閉大批能效低、污染重的小火電機組,在很大程度上加快了國內(nèi)火電設(shè)備的更新?lián)Q代。
中國的電站鍋爐產(chǎn)業(yè),它既不是“朝陽產(chǎn)業(yè)”,也不是“夕陽產(chǎn)業(yè)”,而是與人類共存的永恒產(chǎn)業(yè)。伴隨我國國民經(jīng)濟的蓬勃發(fā)展,近年來工業(yè)鍋爐制造業(yè)取得了長足的進步。其突出成效是:行業(yè)標準日益規(guī)范,技術(shù)水平逐步提高,產(chǎn)品品種不斷增加,經(jīng)濟規(guī)模顯著擴大。
2011年1-12月,電站鍋爐及輔助設(shè)備制造業(yè)銷售收入總額達到(規(guī)模以上工業(yè)企業(yè)銷售收入之和)1447.276億元,同比增長21.69%;利潤總額達到113.940億元,同比增長40.06%。2012年1-9月,鍋爐及輔助設(shè)備制造業(yè)銷售收入總額達到1089.477億元,同比增長7.59%;利潤總額達到73.914億元,同比增長2.89%。
我國電站鍋爐行業(yè)是一個不斷發(fā)展的產(chǎn)業(yè),同時鍋爐行業(yè)和企業(yè)也面臨著各種挑戰(zhàn)。鍋爐行業(yè)必須堅持市場導(dǎo)向戰(zhàn)略,緊緊依靠科技進步,依靠科技創(chuàng)新,在國家能源和環(huán)保政策的引導(dǎo)下,調(diào)整企業(yè)結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品結(jié)構(gòu),制造銷售符合市場需求的鍋爐才能在激烈的市場競爭中占有一席之地。
“十二五”期間,火力發(fā)電在全國電力中的比例將下降4-5個百分點,然而中國煤炭豐富、電力偏緊的資源特征決定了在今后相當(dāng)長的一段時間內(nèi),火力發(fā)電仍將在電力工業(yè)中占據(jù)重要地位。
雖然當(dāng)前火電發(fā)展增速減慢,但長遠來看,在環(huán)保技術(shù)進步、發(fā)電成本降低、電力需求增加等積極因素的推動下,火電行業(yè)未來發(fā)展前景較為樂觀。由此可見,火電站用燃煤鍋爐市場發(fā)展?jié)摿薮,其中CFB(循環(huán)流化床鍋爐)鍋爐、IGCC氣化爐的增長潛力將更為顯著。
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