600MW等级超临界压力煤粉锅炉初步设计计算

摘要：在各种新能源开发利用的今天，火力发电仍是我国发电的主要形式，我国虽然能源储量大，但其利用水平较低，有很大的节能潜能，因此改进燃煤锅炉及其辅助设备，以提高能源的利用率，节约资源，这是锅炉研究的重要意义所在。为了推进资源节约，环境友好的发展策略，小型锅炉已经被淘汰，研究大型锅炉的发展尤为重要。锅炉未来的发展将进一步提高锅炉和电站热效率；降低锅炉和电站的单位功率的设备造价；提高锅炉机组的运行灵活性和自动化水平；发展更多锅炉品种以适应不同的燃料；提高锅炉机组及其辅助设备的运行可靠性；减少对环境的污染。所以，对电站锅炉的优化设计是每个科研人员都应重视的问题，通过对燃煤电站锅炉进行优化设计的研究，可以对未来我国电站锅炉的发展规定基本方向，进一步提高锅炉效率。

关键词：电站锅炉；节能；优化设计

引言

在以节能环保为发展理念的今天，我国燃煤电厂已被提出全新的要求，不仅要注重燃烧技术、燃烧设备的优化完善，而且要最大化提高能源利用价值。锅炉是燃煤电厂不可或缺的关键性设备，它的能耗量的多少直接关系到电站的经济效益，而我国对资源环境日益严格要求的今天和煤炭资源的供应逐步紧张，必须从多角度优化锅炉运行调试。在电厂锅炉运行中应用先进有效的节能降耗技术，明晰节能降耗技术在电厂锅炉中应用的重要意义，并探讨电厂锅炉运行中存在的问题，进行节能降耗技术的应用，提升电厂锅炉运行的节能降耗空间，实现对环境的保护、资源的节约对燃煤电站锅炉进行优化设计的研究尤为重要，同时，在现有的能源利用过程中，还存在极大的能源浪费和耗损现象，为此，在电厂锅炉中应用节能降耗技术，就成为极其关键的重大任务^[1]。

1 我国燃煤电站锅炉的利用现状

我国燃煤电站锅炉发展迅速，从最开始的进口外国设备，到自主研制开发火电机组，不仅促进了电力工业在装备、运行和管理方面等跃上新的台阶，现已发展到设计制造600MW等级超临界压力机组；电站锅炉、汽轮机的蒸汽参数从中压、高压发展到超高压、亚临界压力等；冷却方式已掌握了双水内冷、水氢氢冷等技术。近10年来我国新建火电机组容量也发展到以300～600MW为主^[2]。根据《2014年国民经济和社会发展统计公报》显示，2014年末我国发电装机容量136019万千瓦，比上年末增长8.7%。其中火电装机容量91569万千瓦，增长5.9%^[3]。我国总装机容量和总用电量均超过美国跃居世界第一，但是人均发电装机和人均年用电量仍然偏低，人均发电装机仅有1 千瓦，人均年用电量仅4038 千瓦时，目前发达国家人均装机容量2千瓦左右，其中美国已经超过3千瓦，在人均用电量方面我国接近世界平均水平，其中美国是我们的3.5倍，日本、法国等国家接近我国的2倍^[4]。人均装机容量是评价电力供应能力的一个重要指标，人均用电量是反映了一个国家经济发展的重要指标。在总装机容量中，火电装机容量9.16 亿千瓦，其中煤电8.3亿千瓦，占90%，年发电4.2 万亿千瓦时，其中，装机容量占全部装机容量的67.4%，发电量占总发电量的75.2%。由此看出，我国火电发电量在我国发电结构中具有绝对优势地位^[4]。我国锅炉的设计和制造水平取得了长足的发展，特别是近几年燃油燃气锅炉，由于一开始的设计定型就参考了国外成熟的经验，锅炉基本实现了全自动控制，与国外同类产品的差距明显缩小。然而，就燃煤锅炉而言，以链条炉排、层燃燃烧为主，日常使用中存在运行效率低，炉渣含碳量高，过量空气系数大，排烟温度过高等问题^[5]，与世界先进国家相比有较大差距，也说明工业锅炉存在很大的节能提升空间。因此，开展锅炉节能技术的研究及相关产品的开发，具有重要的意义。

2 国外燃煤电站锅炉的利用现状

国外发达国家的锅炉主要集中发展容量大、参数高，且其自动化水平高、能耗小、污染低。美国的燃煤锅炉主要为层燃锅炉，最常见的层燃锅炉是抛煤机炉，链条炉、移动炉排、水冷式振动炉排锅炉比较少见。美国正在应用的工业层燃锅炉主要有抛煤机炉和横向给料锅炉，锅炉效率在80～82%。美国针对不同锅炉有不同的燃煤质量要求，用煤指标除硫分外，还有灰分、干基挥发分、粒度等。欧洲一些国家使用的层燃锅炉是对原煤进行筛选或洗煤获取合适的燃料，有的也使用型煤，这种方法燃料成本较高，但可以解决煤的高效燃烧问题，降低烟尘排放。国外的新型燃烧器采用一种简单的工艺，即通过简单的向前向后的切换实现在不同燃料间的转换，使用时，如首选的燃料中断，要求该装置能够使用一种或其他两种不同燃料。