电站锅炉概况

电站锅炉概况

电站锅炉的基本特征

火力发电厂的生产过程

目前，发电厂主要是火力发电厂，水力发电厂和核能发电厂几种。此外，还有少量的风能，太阳能和潮汐发电厂。火力发电厂是利用煤，石油或天然气等燃料进行发电的，其中燃煤电厂是我国目前主力的火力发电厂。燃料在锅炉中燃烧并放出热量，加热给水，形成饱和蒸汽，经过进一步加入后成为具有一定温度和压力的过热蒸汽，过热蒸汽经蒸汽管道进入汽轮机膨胀做功，带动发电器转子旋转发电。在汽轮机中做完功德蒸汽排入凝汽器，在凝汽器中，蒸汽被冷却成凝结水，凝结水经凝结水泵升压后进入低压加热器，利用汽轮机的抽气加热后进入除氧器除氧，除氧后的凝结水连同补给水由给水泵打入高压加热器中利用汽轮机抽气进一步提高温度后，重新回到锅炉中利用。火力发电厂的生产就是不断地重复上述循环的过程。

电厂锅炉的构成

1.燃烧系统

煤粉是由原煤经过制粉系统的一系列设备制备而成的。从原煤仓落下的原煤经给煤机送入磨煤机中，同时由空气预热器出来的一部分热空气经排粉机也送入磨煤机中，将煤加热和干燥，同时热空气本身也是输送煤粉的介质。离开磨煤机的煤粉和空气混

合物经燃烧器送入炉膛中进行燃烧。

外界冷空气是经送风机升压后送往空气预热器的。冷空气在空气预热器中被烟气加热后，一部分热空气送入磨煤机，用于干燥和输送煤粉，这部分热空气称为一次风；另外一部分热空气则直接经燃烧器送入炉膛，这部分热空气称为二次风。二次风在炉膛中与已经着火的煤粉气流混合，并参加燃烧反应。

煤粉和空气经燃烧器送入炉膛后，在炉膛中进行悬浮燃烧发出热量。炉膛周围布置大量的冷壁管，炉膛上布置着顶棚过热器和屏式过热器等受热面，水冷壁和顶棚过热器等是锅炉的辐射受热面。高温火焰和烟气在炉膛中向上流动时，主要以辐射换热的方式不热量传递给水冷壁和过热器馆内的水或蒸汽，烟气自身温度也不断地降低下来。

烟气离开炉膛以后进入水平烟道，然后再向下进入垂直烟道。在锅炉本体的烟道内布置着过热器，再热器，省煤器和空气预热器的受热面。过热器和再热器布置在烟气温度较高的地方，称为高温受热面。而省煤器和空气预热器布置在烟气温度较低的尾部烟道内，称为低温受热面或稳步受热面。

烟气流经过一系列受热面是，不断放出热量而逐渐冷却下来，离开空气预热器的烟气温度已经相当的低，通常在110-160℃之间。由于煤粉锅炉的烟气中夹杂有大量的飞灰，为了防止环境污染，锅炉的排烟首先要经过除尘器，使大部分飞灰被捕捉下来。最后，比较情节的烟气通过引风机由烟囱排入大气。

以上与燃料有关的煤，风，烟系统统称为燃烧系统。锅炉的“炉”即泛指燃烧系统。燃烧系统是由燃烧设备，空气预热器，通风设备以及烟风道组成的。

2.汽水系统

锅炉的“锅”即泛指汽水系统汽水系统是指水和蒸汽流经的许多设备组成的系统，是与过热蒸汽的产生有关的系统。

锅炉给水首先要进入省煤器。省煤器是预热设备，其任务是利用烟气的热量是未饱和的给水升温。高压以上的电厂锅炉的省煤器出口水温仍未达到饱和温度。在自然循环蒸发设备中，从省煤器出来的水送入汽包，下降管，联箱和水冷壁组成的自然水循环蒸发设备中。水冷壁是锅炉的蒸发受热面，水在水冷壁中继续吸收颅内高温火焰和烟气的辐射热，进一步被加热升温成饱和水，并使部分水变成饱和水蒸气。汽水混合物向上流动又流入汽包。在汽包中通过汽水分离装置进行汽水分离，分离出来的饱和蒸汽进入过热器。过热器的任务是将饱和蒸汽加热成为一定温度和压力和过热蒸汽。有过热器出来的过热蒸汽经蒸汽管道送往汽轮机高压缸做功。

为提高锅炉-汽轮机组的循环热效率的安全性，锅炉压力在

13.7MPa以上时，大多数要用蒸汽再热即采用再热循环。这

样锅炉汽水系统中还有再热器。过热蒸汽在汽轮机高压缸做功后，又被送回到锅炉的再热器中。再热器的任务是将在汽轮机高压缸中做过功，温度已经降低的中压过热蒸汽的温度

进一步提高，然后再送入汽轮机，在低压缸中继续做功。

3.辅助系统

燃烧系统和汽水系统是锅炉的两大主要系统。锅体本身设备主要就是由这两大系统的燃烧设备，蒸发设备，过热器，

再热器，省煤器和空气预热器组成的。除此以外，锅炉还必

须有其他的一些系统和设备。主要的辅助系统有输煤系统，

制粉系统，除尘系统，除灰系统和给水系统等。

电站锅炉的主要特性

电站锅炉的主要特性有锅炉容量，锅炉的蒸汽参数，给水温度，锅炉热效率等。

(1)锅炉容量。锅炉容量是说明锅炉产气能力大小的特征数

据，一般是指锅炉每小时的最大连续蒸发量，又称为额

定蒸发量或额定容量，常用符号DN表示，单位t/h。

(2)锅炉的蒸汽参数。锅炉的蒸汽参数是说明锅炉蒸汽规范

的特性数据，一般指锅炉过热器出口的蒸汽压力和蒸汽

温度，符号分别用p,t表示，单位分别是MPa，℃。对

具有中间再热的锅炉，蒸汽参数还应包括再热蒸汽压力，

温度。

(3)给水温度。锅炉给水温度是说明锅炉给水规范的特性数

据，一般指省煤器入口处的给水温度。

(4)锅炉热效率。锅炉热效率是说明锅炉运行经济性的特性

数据，一般指锅炉有效利用热量占输入热量的百分比，

常用η表示，即η=（有效利用热量/输入热量）x100%

电站锅炉的技术状况和发展概况我国电站锅炉的发展

近几十年来，世界发达国家的电力工业得到了飞速的发展，特别是计算机和耐高温的金属材料的开发和应用，为电站锅炉向高参数，大容量，高自动化方向发展提供了强有力的技术支持。目前，在工业发达的国家中，与600MW汽轮发电机组配套的2000t/h超临界压力的大型电站锅炉已经相当的普遍。美国自1972年就已经有与1300MW配套的4400t/h超临界压力的锅炉投入运行，日本1974年已经有与1000MW汽轮发电机组配套的3180t/h超临界压力的锅炉投入使用。

此外，随着锅炉参数，容量的提高，在工质的循环方式上，除自然循环锅炉外，又发展了强制循环锅炉。在燃烧方式上，为适应劣质煤的燃烧，降低氮氧化物和二氧化硫等有害气体的污染，循环流化床锅炉也得到了较快的发展。在燃烧技术上，为适应劣质煤的燃烧，减轻污染，相继研制了低氮氧化物燃烧器，旋流燃烧器等。

与发达国家相比，我国电力工业的起步较晚。解放前，我国

还没有自己的锅炉制造业；解放后，我国先后在哈尔滨，上海，四川，北京，武汉等地建立锅炉生产基地。50年代后期设计并制造了与50MW汽轮发电机组配套的230t/h的锅炉，六七十年代，我国电力工业有了较快的发展，到70年代末，已经喜爱能吼设计并制作了与125,200,300MW汽轮机发电机组配套的容量为400,670,1000t/h高压，超高压，亚临界压力的锅炉。80年代中期，我国先后引进并制造了与300,600MW汽轮机发电机组配套的1025,2008t/h的亚临界压力的锅炉。现在，我国已经有能力自行设计并制造与60MW汽轮机发电机组配套的2000t/h的超临界两次中间加热的电站锅炉。

超超界锅炉发展概况

火力发电的主要环节是热能的传递和转换，将初参数提高到超临界状态，可以提高可用能的品味，使热能的转化率提高。超超临界压力锅炉的发展正在电力行业悄然兴起。节约一次能源，加强环境保护，减少有害气体的排放，提高火电厂效率的方法，除整体煤气化联合循环（IGCC）,增压流化床联合循环（PFBC）外，还有超超临界压力技术（USC）。我国已经把大幅度的提高发电效率，加速发展洁净煤技术的超超临界机组作为我国可持续发展，节约能源，保护环境的重要措施。

世界上第一台实验性的超临界锅炉是西门子公司根据捷克人马

克·本生1919年专利方案制造的。

目前，国际上已经投运的单机在800MW以上火电机组的国家主要有美国，日本，原苏联和德国等。美国首台1000MW机组（燃油，亚临界）于1965年在ravens wood电厂投运，大容量机组在20世纪60年代出现了飞速发展，进入70年代，由于燃料发生变化影响了机组可用率，且大容量火电机组不适应调峰等要求，其发展趋于停滞，机组设计趋于保守，主力机组为500-800MW。ALSTOM Power,https://www.360docs.net/doc/475420300.html,A（原美国燃料工程公司），1976年和1978年，为美国旺斯利电站设计并制作的两台952MW超临界锅炉分别成功的投入运行。

超超临界压力锅炉的关键因素是多方面的，在社和制造上都有高难技术，如材料的选择，水冷壁系统及其水动力安全性，受热面布置，二次受热系统气温的调控等，其中热强度性能高，工艺性好，价格低廉的钢构材料的开发在最关键的问题。超超临界压力锅炉的水冷壁系统，主要集中在螺旋管圈和由内螺旋纹组成的垂直管圈两种形式。超超临界压力锅炉要求较高的操作水平的自动控制水平。在开发超超临界压力机组是，有必要再现有的超临界压力水冷壁内沸腾传热研究的基础上，扩展实验研究的压力范围，进一步进行实验研究，防止似模态沸腾现象，确保水冷壁系统工作的安全性。在设计二次再热锅炉时，必须考虑到在基本负荷下能高效率运行，其决定于最佳的再热器受热面布置和再热蒸汽温度控制方法。超超临界压力锅炉采用了二次中间再热系统，蒸汽温度的控制要比一次再热机组复杂的多。

超超临界机组的热效率高，与常规的超临界机组相比，至少可以节约燃料4%-5%。运行实践也表明，超超临界机组的变压运行方式能较好的满足调峰的需求。新一代的大容量超超临界燃煤机组已经具备了优良的经济环保和启动调峰运行性能，并在低负荷时仍然保持较高的效率。从我国国情出发，发展超超临界机组有利于我国平均供电煤耗，有利于电网调控的稳定性和经济性，有利于保持生态环境。与同容量的亚临界机组相比，超临界机组可提高效率2%-2.5%，超超临界机组可提高效率约5%。火力发电机组采用大容量和超临界参数燃煤机组是降低发电煤耗的主要途径之一。

随着超临界直流锅炉向着高效，节能方向发展，锅炉部件的过热器和再热器材料也向着高强度，高耐腐蚀的新型热强钢和奥氏体合金钢发展。目前在600-700℃工作温度下，可选用的钢种有HR3C,SUPER304H,SA-213TP347HFG,SA-335P92，SA-376 TP347H等，上海锅炉厂子啊引进开发百万等级的超超临界直流锅炉新技术的同时，针对上述新的材料进行了焊接工艺和冷作工艺实验，已将菏泽写材料成功用于超临界锅炉等产品制造中。

超临界压力锅炉与亚临界压力汽包锅炉在自动控制方面有所不同，其实质是直流锅炉与汽包锅炉之间的差别，因为超临界锅炉必须是直流锅炉；直流锅炉与汽包锅炉在运行原理及特性上有较大的差别，因此自控设计人员要了解超临界锅炉的设计特点，在软件设计中将直流锅炉特点以量化加以贯彻。在汽包锅炉中给水流量的变化，仅仅影响汽包水位，而燃料不暗花时又仅仅改变蒸汽压力和流量，因此锅炉

给水量，燃料量，气温控制等都是相对对立的。在直流锅炉中，由于没有汽包，蒸发与过热受热面之间没有固定的分界线，当给水量或燃料量变化时都会引起蒸发量，气温和气压的同步变化，相互牵制，关系密切，这样给控制系统的设计和提哦啊正增加了灵活性，也增加了复杂性。不过，如果掌握了直流锅炉的运行特性及控制经验，对超临界锅炉的自控也就不成难题了，现有的自控设计理念和先前的装备已经做够满足需求。随着超临界机组蒸汽压力的升高，直流锅炉之间点气温（通常取启动器出口气温）温度变化惯性增加（即比热增加），时间常数和延迟时间也相对增加，在燃料或给水量扰动时，超临界压力锅炉蒸汽温度变化具有较大的惯性。在超临界机组启动和低负荷（小于最低直流负荷）运行期间，必须投入启动系统，因此也增加了锅炉启动系统对控制的要求。

从以上几点可知，超临界锅炉更难控制，情况更复杂一些。

洁净煤技术

为了减少直接烧煤产生的环境污染，世界各国都十分的重视洁净煤技术的开发和应用。我国是燃煤大国，70%以上的能源依靠煤炭，大力发展洁净煤技术具有更重要意义。洁净煤技术包括两个方面，一是直接烧煤洁净技术，二是煤转化为洁净燃料技术。

1.直接烧煤洁净技术

在直接烧煤情况下，需要采用以下技术措施：

（1）燃烧前的净化加工技术，主要是洗选，型煤加工和水煤浆技术。

（2）燃烧中的净化燃烧技术，主要是流化床燃烧技术和先进燃烧器技术。

（3）燃烧后的净化处理设计，主要是消烟除尘和脱硫脱氮技术。

2.煤转化为洁净燃料技术

煤转化为洁净燃料技术，主要有以下四种：

（1）煤的汽化技术。有常压气化和高压气化两种，它是在常压或加压的状态下，保持一定的温度，通入气化剂（空气，

氧气，蒸汽）与煤炭反应生成煤气，煤气中的主要成分是

一氧化碳，氢气，甲烷等可燃气体。

（2）煤的液化技术。有间接液化好而直接液化两种。

（3）煤气化联合发电技术。现在在研究中。

（4）燃煤磁流体发电技术。当烯煤得到高温等离子高速切割强磁场，就直接产生直流电，然后把直流电转化为交流电。

发电效率可达50%-60%。我国正在开发研究这种技术。