煤粉电站锅炉

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1、前言和研究范围目前，世界上几乎40％的电是由燃煤电站生产的，各种系统中，应用最广泛的是煤粉（即粉状燃料）燃烧，在电站锅炉中用来产生蒸汽开动蒸汽轮机。20年代开始采用的煤粉燃烧技术不久便得到普遍接受，并在半个世纪中成为世界发电的支柱。目前，全世界有数千台煤粉锅炉在运行中。英国煤粉锅炉的开发和制造长期处于领先地位，并积累了很多的经验。这本小册子焦点集中在英国各种机构在煤粉锅炉和相关技术方面的专长和能力，图1表示这本小册子涉及的各个技术领域。1.煤粉锅炉技术这本小册子的范围包括制粉和给煤系统、锅炉及其主要内部构件、有关的辅助设备、锅炉

2、检测仪表和控制以及构件材料。也包括英国诸公司提供的咨询和技术服务方面的信息以及改进的锅炉系统的设计和开发工作。英国技术水平英国技术水平涉及煤粉锅炉技术方面提供产品和服务的诸公司。然而，许多公司提供了大量产品，而没有被计入各类目中，这是指一些样品，不可避免地会有遗漏。这本小册子的指南部分提供了英国各公司较全面的描述，及它们的产品和服务范围。锅炉设计与制造在典型的燃煤发电系统中，磨细的煤用空气通过燃烧器组喷入锅炉，几乎所有的碳都燃烧，释放的热用来产生高压过热蒸汽。为了做到这一点，锅炉装有换热器管，将水转变为蒸汽。并在锅炉出口安装了换

3、热管束，称为过热器、再热器和省煤器，以提高产汽效率。然后利用蒸汽驱动涡轮发电机发电。煤粉锅炉的发展经过一个渐进的过程，现代的煤粉锅炉设计代表了多年来取得的知识和操作经验的积累。主要特点是锅炉的规模逐步扩大。今天，大部分新煤粉锅炉额定容量>300MWe，香港4.1GWeCastlePeak电站的机组B就是一个例子。该机组总容量>2.7GWe，配备四台三井巴布科克（MitsuiBabcock）公司的高压辐射式锅炉，每台容量约680MWe。锅炉设计燃料为国际市场上各式各样的煤，自投产以来，平均效率达98.8%。图2.中国香港Castl

4、ePeak电站（三井－巴布科克能源有限公司特许刊登）电力工业的坚定的目标是提高电站效率。过去，主要通过不断改进建成的次临界煤粉锅炉系统（即蒸汽参数166bar,568℃/568℃）实现这一目标。包括改进燃烧室性能，改进空气过剩系数的控制，加强烟道气热量的回收利用。经过这些改进，次临界蒸汽循环的电站效率从1970年的37%左右（净效率，低热值）提高到1990年的>40%。基于上述改进，英国锅炉制造商和构件供应商取得了很多锅炉改造的经验，来提高效率，改进环境性能和提高现有发电厂的运行灵活性。改造的范围包括：燃料处理系统、磨煤设备、空

5、气预热器、锅炉燃烧系统、过热器、再热器和省煤器更换、颗粒物和气体排放控制技术以及锅炉控制和管理系统。英国电厂改进工作中取得的经验，现在正成功地应用于与英国在国外签订的锅炉改造合同中。中国中部姚孟电站的改造就是一个例子。三井－巴布科克公司的合同是设计和供应各种部件，更换燃烧室与启动系统、燃烧系统与锅炉其它受热面。由于煤粉锅炉包含各种部件和系统，所以改造服务可根据特殊应用由许多英国公司提供，例如Howden电力（HowdenPower）公司的工作包括风机和空气预热器的改造，三井－巴布科克和阿尔斯通燃烧服务（ALSTOMCombust

6、ionServices）等英国公司提供更全面的锅炉改造成套设备。过去十年中，通过将终温和压力提高到次临界条件以上，进一步大大提高了电站效率。自90年代初以来，最新的超临界锅炉已将电站效率从42%左右提高到47%。除经济效益外，循环效率的提高也带来了相当大的环境效益，减少了单位发电的CO2、SO2和NOx的排放量。未来欧洲技术发展目标是，进一步提高蒸汽参数（到约375bar,700℃/720℃），使效率达到55%。在西方，超临界锅炉技术已被普遍接受。从1995年－1999年，容量为19.4GWe的超临界燃煤电厂在经济合作与发展组织

7、国家投入生产，而相比之下，次临界电厂容量只有3.0GWe。英国在超临界技术的开发上成绩显著，英国主要电站锅炉制造商三井－巴布科克公司已经设计了40多种直流超临界锅炉机组。锅炉给料系统在一个典型的给料系统中，电站煤仓来的煤进入磨煤机制粉，制成的煤粉用压缩空气输送到燃烧室。磨煤机主要有二种：球磨机和立式锤磨机，这些磨煤机都得到广泛的应用，并根据特殊需要来选择。所有磨煤机都设计成在最佳运行条件下，保持一定的空气/燃料比，与磨煤机的空气动力学、煤干燥程度的要求和燃料在管道中的速度和燃烧器的设计相配。磨煤设备由三井－巴布科克公司提供。图3

8、.磨煤设备（三井－巴布科克能源有限公司特许刊登）从磨煤机来的煤粉在整个炉膛宽度应保持均匀分布。在大型锅炉中，采用多组磨煤机和燃烧器，这一点就显得更为关键，特别是当电厂在负荷变化的条件下运行时。一些英国公司提供适应任何特殊用途的给料分布系统。这些公司包括Clyde