干熄焦锅炉的循环方式及锅炉参数 - 余热发电论坛

自然循环方式主要是依靠锅炉上升管中的汽水混合物与锅炉下降管中水的重度差形成循环。为保证稳定流动和有良好的水膜保护，防止内壁积盐和管壁超温，上升管必须有一定的循环水速和循环倍率。干熄焦锅炉的蒸汽压力和温度通过采取一定的措施，可基本保证其稳定性。但其蒸发量因随熄焦量和循环气体温度的变化而变化，因此自然循环干熄焦锅炉上升管的循环水速和循环倍率稳定性较差。为保证其稳定性，在锅炉启动、熄焦量和循环气体温度变化时用低压蒸汽调节加热, 以使循环水速和循环倍率稳定，在实际运行中要求操作水平较高。自然循环方式运行节电明显，但锅炉受热面积大、锅炉启动和干熄焦量及循环气体温度变化使运行操作复杂，启动速度慢，启动时间长，参数不稳定，汽轮机运行时间短。随着干熄焦装置的大型化和操作水平的提高，自然循环方式也在采用。

强制循环方式是利用循环水泵机械力的强制作用使锅炉水循环流动换热。锅炉水循环是通过强制循环水泵来实现动力供应的，用强制循环水泵将锅炉水送入蒸发器吸热汽化成为汽水混合物后再返回锅筒。强制循环水泵的流量和压头与锅炉的循环倍率选择及锅筒设置高度、水循环回路阻力、蒸汽压力等因素有关。在强制循环锅炉的设计中，循环倍率应根据工质情况和受热面条件计算后确定。单一的强制循环方式有结构紧凑、锅炉受热面小的优点，但因其耗电量大、运行费用高，目前国内外在干熄焦锅炉设计中尚未采用此种运行方式。

联合循环方式在干熄焦锅炉的锅筒和蒸发器之间装有强制循环水泵，一部分锅炉水由下降管至强制循环水泵，经提高循环回路的压头打入蒸发器，饱和水在蒸发器内加热汽化，汽水混合物在热压和强制循环水泵的压力作用下进入锅筒，此部分为强制循环。另一部分锅炉水由下降管进入膜式水冷壁吸热后在热压的作用下进入锅筒，此部分为自然循环。这种循环方式为强制循环和自然循环相结合的循环方式，与自然循环方式相比较，联合循环方式具有锅炉汽包容积较小、水冷壁管径小、锅炉受热面小、水循环系统重量轻、循环倍率低、水动力安全可靠、启动和停炉速度快、适应能力强、锅炉体积小等优点。其缺点是强制循环水泵需要消耗电。

干熄焦锅炉的参数

我国电站锅炉系列

中温、中压：锅炉出口蒸汽P=3.82MPa, t=450℃；汽轮机入口蒸汽P=3.43MPa, t=435℃。高温、高压：锅炉出口蒸汽P=9.81MPa, t=540℃；汽轮机入口蒸汽P=8.83MPa, t=535℃。

干熄焦锅炉参数系列的确定

干熄焦锅炉由于受工艺操作条件所限，为保证蒸汽参数稳定，在锅炉出口的主蒸汽管道处设有蒸汽调节阀，使调节阀后的蒸汽压力稳定在需要的参数。锅炉出口的蒸汽压力要考虑调节阀的阻力和蒸汽压力波动值。设计中锅炉二级过热器的出口蒸汽压力，中温、中压为4.14MPa，高温、高压为10.3MPa。这是干熄焦工程汽轮发电站建在锅炉附近的锅炉参数。在实际工程中，有些项目由于受场地位置所限，汽轮发电机组距锅炉较远，或将锅炉所产蒸汽送往冶金工厂发电站发电等，要求调节阀后蒸汽压力和温度升高，应经管网压力损失计算和温度损失计算后确定锅炉的出口蒸汽参数，如管网压力损失和温度损失大，应经技术经济比较后确定方案是否合理。

方案比较及分析

方案比较按目前常用的140t/h干熄焦装置中干熄焦锅炉循环方式及参数的3种方案。

1）中温、中压（P=3.82MPa, t=450℃）联合循环；

2）高温、高压（P=9.81 MPa , t=540℃）联合循环；

3）高温、高压（P=9.81MPa, t=540℃）自然循环。

3种方案汽轮发电机组均可配置凝汽式、抽凝式和背压式。凝汽式机组发电量最高，背压式机组发电量最低。比较是按目前工程中最常用的抽凝式汽轮发电机组，并按抽汽参数：Q =20t/h, P =0.785MPa, t=273℃进行的。

发电量比较

高温、高压锅炉的产汽量比中温、中压锅炉产汽量少的原因是高温、高压蒸汽炉比中温、中压蒸汽炉焓值高所致，发电量比较见表1。

表1 三种方案的发电量比较

项目	中温中压联合循环（方案1）	高温高压联合循环（方案2）	高温高压自然循环（方案3）	备注
锅炉产汽量，t/h	74	71	71	制定产汽量
汽轮机装机容量，kW	15000	18000	18000
小时发电量，kW	13841	16451	16451
年发电量，×108kW	1.1128	1.3227	1.3227	按8040h计
供汽量，t/h	20	20	20	0.785MPa 273℃

表2 耗电最比较 (kW)

项目	中温中压联合循环（方案1）	高温高压联合循环（方案2）	高温高压自然循环（方案3）
锅炉部分	75	170	0
除氧给水部分	315	570	570
汽轮发电机组	140	170	170
循环冷却水	450	650	650
总计	980	1560	1390

表3 热力专业投资比较 （万元)

项目	中温中压联合循环（方案1）	高温高压联合循环（方案2）	高温高压自然循环（方案3）	备注
锅炉主体	1535	1803	1950
强制循环水泵	118	435	0	引进
减温器、主汽切断阀、安全阀等	95	143	151	引进
锅炉砌筑	47	51	65