电站锅炉区分

1、锅炉的种类与燃烧方式1.2 锅炉结构简介及其特点锅炉是一种生产蒸汽的设备，它是利用煤、油、天然气等燃料燃烧释放热能或其他热能，加热给水或其他介质，以获得规定参数和品质的蒸汽、热水或其他热媒。这些携带能量的热媒有时直接供给生产生活所需的热能，有时通过汽轮机转换为电能。锅炉的类型很多，可以从不同角度出发对锅炉进行分类，主要有： （1）按用途不同，可分为电站锅炉、工业锅炉、生活锅炉。在检验管理上，我国又把锅炉分为工业锅炉和电站锅炉1。工业锅炉和电站锅炉主要是从用途和额定工作压力上区分的，但实际上有些交叉，难以严格区别，所以锅炉定期检验规则中才将额定工作压力小于等于2.5Mpa的锅炉作为工业锅炉对待，

2、额定工作压力大于等于3.8Mpa的锅炉作为电站锅炉对待。这样的划分，人为痕迹较重。锅炉定期检验规则中的工业锅炉就涵盖了前面所述的生活锅炉。（2）按介质不同，可分为蒸汽锅炉、热水锅炉、有机热载体炉。（3）按结构形式，可分为锅壳锅炉和水管锅炉。前者锅壳内一般布置有其他受热面，炉胆或管板、下脚圈等元件是锅壳锅炉的标志。锅壳锅炉还常装水管或烟火管以增加受热面，根据管内流动的介质不同又有水管、火（烟）管和水火管之分，常见的DZ型锅炉就是水火管锅壳锅炉，即锅炉中既有水管又有火（烟）管。而水管锅炉汽包内不需布置其他受热面，容量可以做得更大。（4）按蒸汽压力大小，可分为低压锅炉（p2.5MPa）、中压锅炉、高

3、压锅炉、超高压锅炉、亚临界锅炉、超临界锅炉、超超临界锅炉。低压锅炉容量也比较小，20th以下居多，都属于工业锅炉的范畴。中压以上锅炉都是电站锅炉，容量越大，水冷壁的循环回路会越多，过热器系统也会越复杂。超高压以上锅炉还会增加再热器系统。（5）按燃料和提供热能的方式不同，可分为燃煤锅炉、燃油锅炉、燃气锅炉、余热锅炉、电加热锅炉、垃圾焚烧锅炉、生物质锅炉等。目前，燃煤锅炉所占比例最大。（6）按燃料在锅炉中的燃烧方式，可分为层燃炉、室燃炉、沸腾炉、循环流化床锅炉和旋风炉。沸腾炉、循环流化床锅炉和煤粉炉（属室燃炉）对燃料的颗粒尺寸都有要求，颗粒度是重要的运行指标。煤粉炉按排渣方式又可分为液态排渣炉、固

4、态排渣炉。链条炉属于层燃炉，一般不大于20t/h。煤粉炉属悬浮燃烧的室燃炉，悬浮燃烧的特点是燃料与空气接触面积大，燃烧速度快，适用于大容量锅炉。而沸腾炉呈流化状态进行燃烧，所以又叫流化床锅炉。旋风炉污染大，大多已经淘汰。（7）按炉膛出口烟气压力，可分为微正压燃烧锅炉、负压燃烧锅炉。（8）按工质在蒸发系统的流动方式，可分为自然循环锅炉和强制循环锅炉两大类。强制循环锅炉又分为控制循环锅炉（或多次循环锅炉）、直流锅炉、复合循环锅炉。（9）按安装方式，可分为整装锅炉、组装锅炉、散装锅炉。（10）在工业锅炉中，按锅筒位置，可分为立式锅炉、卧式锅炉。（11）在工业锅炉中，按燃烧室布置，可分为内燃式锅炉，外

5、燃式锅炉。（12）在电站锅炉中，习惯上把额定蒸发量小于220t/h的称为小型锅炉，220t/h670t/h为中型锅炉，大于670t/h及以上为大型锅炉。（13）在电站锅炉中，按整体布置形式，可分为型布置、塔型布置、箱型布置等。以WNS2-1.0-Y为例，它既是燃油锅炉，同时又属于锅壳锅炉（火管锅炉）、蒸汽锅炉、低压锅炉、室燃锅炉、燃油锅炉、自然循环锅炉、微正压燃烧锅炉、整装锅炉、卧式锅炉、内燃式锅炉和工业锅炉的范畴。下面将工业锅炉和电站锅炉的结构及其特点作一简要介绍。1.2.1 工业锅炉工业锅炉是指向工业生产或生活用途提供蒸汽、热水的锅炉，一般是指额定工作压力小于等于2.5MPa的锅炉2。工业

6、锅炉发展较快，一批新型炉型和新技术崭露头角。已出现的新型快装、组装锅炉，新发展的铸铁锅炉、直流锅炉、角管锅炉突破了多年的传统结构。燃油燃气锅炉上程序控制器和保护装置的应用和发展，在一定程度上缓解了最头疼的缺水问题。全自动水处理设备的广泛运用，部份缓解了水质管理薄弱单位的锅炉水垢问题。以下是几种常见的炉型：（1）水火管锅炉水火管锅炉就是水火管锅壳锅炉（也称DZ型锅炉），它结构紧凑、安装简单，是我国广大锅炉工作者数十年共同研究开发的结果。近40年来，水火管锅壳锅炉一直是我国工业锅炉中数量最多的炉型，约占我国工业锅炉的一半。这已经成为我国工业锅炉发展的重要特征。我国是以燃煤为主的国家，为便于煤炭燃烧

7、，DZ型锅炉在锅壳两侧及后部装设水冷壁，即将带有水冷壁的炉膛置于锅壳之外，遂形成“水火管锅壳锅炉”。这样也便于向较大容量发展，同时由于高效传热元件螺纹烟管的应用， DZ型锅炉容量已达到40t/h，压力可达1.6MPa 。这种炉型的受热面管有火管、水冷壁管（如图1-1所示），省煤器采用耐腐蚀的铸铁省煤器。1-火管 2-八字型水冷壁管 3-水冷壁管图1-1 DZ型锅炉水火管锅炉锅筒直径大、限制了容量的发展。在运行中也暴露出一些缺陷，事故率较高：火焰直接烧锅筒，锅筒鼓包；因烟管水平布置，对锅水含氧量较为敏感，烟管腐蚀；热胀冷缩程度不同，管板裂纹；角板撑开裂；螺纹烟管的积灰等。 经不断完善，已有多种改

8、进型。主要有以下变动：取消小烟室、湿背改干背、取消水冷壁管间的鳍片、水冷壁管进入锅筒由斜向改为径向、改进角板撑、八字型水冷壁管遮挡锅筒使锅筒底部不直接受火焰加热、螺纹烟管、单回程布置烟管、拱形管板、偏置锅筒等。（2）水管锅炉 水管锅炉的容量和压力都限制较少，有很大的想象空间，而且便于布置成各种形式，水循环也比较好。水管锅炉水汽系统主要包括锅筒、集箱、水冷壁、对流管束、省煤器、过热器等部件。目前国内生产的10 t/h20 t/h的工业水管锅炉，大多数为双锅筒横置式（见图1-2）或双锅筒纵置式锅炉，给水温度60105。在这种锅炉中，水冷壁及锅炉对流受热面管束都是蒸发受热面，如有过热器，则布置在第一

9、管束之后。1-煤斗 2-炉排 3-风室 4-老鹰铁 5-检查孔 6-空气预热器 7-下锅筒8-旁通烟道门 9-省煤器 10-上锅筒 11-对流管 12-水冷壁图1-2 SHL20-13 锅炉 近年来在国际上发展起来的新一代高效、低污染清洁燃烧技术循环流化床（CFB）锅炉，具有强化传热、燃烧效率高、燃料适应性广和排放污染物少等特点，这种炉型在 10 t/h 以上的燃煤工业锅炉中也已得到积极发展应用。但循环流化床锅炉的受热面磨损问题非常突出。水管锅炉大多是散装锅炉，安装相对复杂。与锅壳锅炉相比，对水质及运行操作水平均要求较高。（3）锅壳锅炉锅壳锅炉的基本结构多数是双层夹套结构。其外筒叫锅壳，内筒叫

10、炉胆，炉胆是燃烧室。当水汽介质有压力时，锅壳受内压，炉胆承受外压。锅壳锅炉又分立式和卧式两种，有的也会布置水管和火管。目前常用的燃油、燃气锅炉大部分是WNS型卧式内燃锅壳锅炉。锅壳锅炉有以下共同特点：盛水的“锅”和烧火的“炉”都被包含在一个壳体锅壳中， 炉胆容积小，被水包围，水冷程度大，燃烧条件差，必须烧优质燃料；锅壳壳体直径较大，开孔较多，形状不规则，内部受热部分与不受热部分连接在一起，温度和热膨胀程度不同，因而壳体安全性较差；锅炉结构系统比较简单，便于运输安装、运行管理及检查维护；受热面少，蒸发量或热功率小。（4）燃油燃气锅炉为了抑制大气环境的恶化，提高大气质量，上世纪八十年代以后我国燃油

11、燃气锅炉增长十分迅速，尤其在许多大中城市发展更快。燃油燃气锅炉燃烧强度高，炉膛容积热负荷为链条炉的1.42.6倍；对流传热烟气速度高，可为燃煤锅炉的2倍以上，以及采用微正压燃烧等，所以燃油燃气锅炉采用内燃式锅壳锅炉较多，其结构紧凑、锅炉热效率高。在燃油燃气锅炉中，由于炉膛出口烟温高，燃煤锅炉上常用的烟管胀接结构在这里一般都改为了焊接结构。小型立式水管锅炉（即贯流锅炉）一般由水管、集箱组成，这种锅炉的水容积小，蒸发强度高，汽空间小，极易造成上部管子过热。所以对水位的自动控制、联锁保护要求很高。燃油燃气锅炉的控制主要是依靠程序控制器来完成的。（5）有机热载体锅炉有机热载体炉具有热传导效率高、系统热

12、损失小，温度易控制，受热相对均匀的优点，尤其有可在相对较低的运行压力下获得较高工作温度的突出特点。近年来随着我国经济建设发展、技术水平提高，为满足生产工艺的需要，有机热载体炉的应用范围越来越广，使用数量越来越多，并呈不断快速增长趋势。目前已被大量应用在纺织、印染、化工、纸业、食品、玻纤等多种行业。有机热载体炉采用强制循环，有机热载体锅炉的受热面管多为盘管结构。（6）电加热锅炉 电加热锅炉具有清洁、可靠等优点，但电能是一种清洁的二次能源，电价较高，其运行成本是燃煤锅炉的6倍，燃油燃气的2倍，因此长期以来电加热锅炉在我国未能得到很好的发展。但随着电力建设的加快和对环保要求的严格，特别是实行峰谷电分

13、开计价后，电加热锅炉也得到了较快的发展，电加热锅炉的市场分额不断扩大且产品仍以蓄热式电锅炉为主。相对于燃煤、燃油、燃气锅炉，电加热锅炉的工作条件较好，对水质要求不高。（7）垃圾焚烧锅炉流化床燃烧技术是本世纪六十年代迅速发展起来的一种新型清洁燃烧技术。它利用炉内燃料的充分流动、混合，达到高效燃烧。我国在利用流化床燃烧技术燃用低热值燃料方面处于国际领先水平。特别是浙江大学热能工程研究所多年来进行废弃物（如城市生活垃圾等）的研究开发和应用，成功开发出异重流化床城市生活垃圾焚烧技术，可实现高效清洁燃烧。垃圾焚烧锅炉有时还用于发电供热，它解决了城市垃圾造成的污染，与填埋相比节省了大量土地，减少了二次污染

14、，同时充分利用了再生能源，达到了对垃圾处理的减容化、无害化、资源化的目的，社会效益显著。在这些工业锅炉中，可能会有的受热面管是水冷壁管、对流管、省煤器管，有的还有火（烟）管、水管、过热器管等。对以水为介质的蒸汽锅炉而言，水的预热、汽化及蒸汽过热在不同的受热面中完成，锅炉给水先进入省煤器预热，后经蒸发受热面加热为饱和蒸汽，必要时再经过热器被加热为过热蒸汽。1.2.2 电站锅炉锅炉是火力发电厂的三大主机之一。随着电力工业的进步，特别是耐热材料和自动控制等技术的开发和应用，电站锅炉正向高参数、大容量、高自动化方向发展。电站锅炉通常是指以发电或热、电联产为主要目的的锅炉，一般是指额定工作压力大于等于3

15、.8MPa的锅炉。目前，电力行业和自备电厂运行的电站锅炉，容量差异大，型号种类多，表1-1给出了电站锅炉参数系列。表1-1 电站锅炉参数系列额定蒸发量t/h 额定蒸汽压力、额定蒸汽温度 机组功率MW3.82MPa（中压） 9.8MPa（高压） 13.7MPa超高压） 16.7MPa（亚临界） 22.1MPa（超临界） 35 450 565 450 10130 450 25220 540 540 50410 540 540 100670 540 2001000 550 555 3002000 550 555 600从中压到亚临界这一区域，以自然循环为主导，燃烧方式则以煤粉炉为主，也有少量燃油、燃

16、气锅炉。但近年来循环流化床锅炉后来居上，特别是在35t/h1000t/h级区域，大有取而代之的趋势。从国产和引进的电站锅炉来看，亚临界锅炉则以强制循环为主，也有少量直流锅炉。超临界锅炉和超超临界锅炉是直流锅炉的天下。超超临界锅炉目前还没有准确定义，通常指额定蒸汽温度不低于593或额定蒸汽压力为25MPa31 MPa的锅炉。（1）SG-2008/17.5-541/541-M1煤粉锅炉 图1-3所示是一台上锅引进美国CE公司技术设计的2008t/h亚临界控制循环锅炉。额定蒸发量2008t/h，额定蒸汽压力17.5MPa，过热蒸汽温度541，再热蒸汽流量1638t/h，再热蒸汽压力（进口/出口）3.

17、81/3.61MPa，再热蒸汽温度（进口/出口）328/541，给水温度281，排烟温度126。锅炉采用传统的型布置，四角切圆燃烧。炉膛采用全焊接膜式水冷壁，炉膛宽19588mm，深16940mm，锅筒中心标高75100mm。上部炉膛布置了过热器分隔屏和后屏，在折焰角和水平烟道按烟气流程依次布置了屏式过热器、末级再热器、末级过热器。竖井内布置有低温过热器和省煤器。水冷壁为节距63.5mm的膜式结构，采用51 mm的“内螺纹管”和光管。过热器流程是：炉顶包墙管过热器（57 mm）低温过热器（57 mm）一级喷水减温器分隔屏（6大片，57 mm）后屏过热器（25片，57 mm、60 mm）二级喷水

18、减温器末级过热器（102片，57 mm）。各级过热器之间用大口径管连接，左右两侧连接管平行布置，以减少汽温偏差。再热器按蒸汽流程依次为墙式再热器（60 mm）、屏式再热器（50片，63 mm）、末级再热器（76片，63 mm）。再热蒸汽温度主要通过燃烧器喷嘴摆动角度，控制炉膛出口温度来实现。省煤器布置在竖井内，分高、低温两组，管径51 mm，顺列布置。煤粉炉需要复杂的制粉系统，在环保效果上不如循环流化床锅炉。图1-3 SG-2008/17.5-541/541-M1电站锅炉（2）YG-240/9.8-M1循环流化床锅炉流化燃烧介于层状燃烧与悬浮燃烧之间，燃料适应性广。流化燃烧是一种清洁燃烧技术，

19、可采用全面的防二次污染的措施，在不增加太多投资的前提下，可将NOX、SO2等气体排放控制在国家标准以下。流化床床料蓄热量大，因而燃烧稳定，操控方便 。流化床锅炉与煤粉炉相比，炉膛温度更低，减少了高温腐蚀的发生。循环流化床锅炉为提高热效率、减轻污染，在炉膛出口把没有燃尽的煤粒收集起来，送回燃烧室重新燃烧，解决了流化床锅炉热效率低的问题。济南锅炉厂设计制造的YG-240/9.8-M1循环流化床锅炉（见图1-4），可大幅度降低NOX、SO2排量，是一种很有发展前途的清洁炉型。其额定蒸发量240t/h，额定蒸汽压力9.8MPa，额定蒸汽温度541，给水温度215，一、二次风预热温度126，排烟温度13

20、9，脱硫效率90%，锅筒中心标高39900mm。1-膜式水冷壁 2-屏式过热器 3-顶棚包墙过热器4-高温过热器 5-低温过热器 6-省煤器图1-4 YG-240/9.8-M1循环流化床锅炉该锅炉是自然循环水管锅炉。采用膜式壁、高温旋风分离器、返料器、流化床组成的循环燃烧系统，炉膛为膜式水冷壁结构，过热器分三级布置，中间设两级喷水减温，尾部设三级省煤器和一、二次风预热器。在炉膛上部，沿炉膛宽度布置有6片屏式过热器和3片翼型水冷壁，各屏弯头部位附设耐火浇注料以防磨。水冷壁采用60mm的20G无缝管，分前后左右四个水循环回路。过热器分三级，流程是：炉顶包墙管过热器低温蛇形管过热器一级喷水减温器屏式

21、过热器二级喷水减温器高温蛇形管过热器。高、低温蛇形管过热器均采用38mm管子。省煤器布置在竖井内，三级均采用32mm管子，给水沿蛇形管自下而上，与烟气成逆向流动。循环流化床锅炉也有一些缺点或问题。其中较突出的问题是：烟-风系统阻力较高，风机用电量大，受热面磨损问题比较严重。要减少水冷壁、分离器的磨损，适当的炉膛设计，分离器的正确选型和设计很重要。在电站锅炉中，受热面由水冷壁、过热器、再热器及省煤器组成，俗称“四管”。（1）水冷壁是锅炉燃烧室的蒸发受热面，是主要的辐射受热面，是循环回路的上升管。煤粉通过燃烧器送入炉膛，在燃烧室内激烈燃烧，水冷壁外部受到高温火焰的辐射作用，内部流动着高温高压的水和

22、汽水混合物，内外都经受不同程度的腐蚀和热流分配不均等热力工况带来的不利影响。电站锅炉常采用膜式水冷壁、轻型炉墙，便于悬吊，使膨胀不受拘束、且密封性好。水冷壁一般由50mm76mm的管子组成，水冷壁在后墙布置上较为复杂，一个锅炉一个样，是检验的难点。（2）过热器和再热器都是锅炉中工作温度最高的部件，为了保证合理的传热温差，必须布置在高温烟气区域，加之过热蒸汽的冷却管子能力较差，这就使它们成为锅炉受热面中工作条件最恶劣的部件，其工作可靠性与金属的高温性能有很大关系。钢材应具有高温组织稳定性，必须确保管壁温度低于管材的抗氧化温度，并保证其高温持久强度。过热器根据布置和所处区域不同有辐射过热器、半辐射

23、过热器、对流过热器。除布置在燃烧室中心的屏式过热器外，包墙过热器也属辐射过热器范畴，包墙过热器吸热量不大，起密封作用。半辐射过热器通常悬吊在燃烧室上部，为屏式结构。对流过热器结构形式为直径30mm60mm的蛇形管束，分顺流布置、逆流布置和顺流/逆流混合布置，一般是低温段逆流，高温段顺流。再热器的作用是将汽轮机高压缸排出的蒸汽再加热，送往汽轮机中、低压缸继续作功。再热器结构与对流过热器类似，再热蒸汽压力低，对管壁的冷却能力更差，通常采用较大的管径来减少流动阻力，管径为40mm63mm。（3）省煤器是为了降低排烟温度、提高热效率而在锅炉尾部会布置的节能装置。给水通过电站汽机分厂的给水加热器加热，到

24、105170（中压锅炉）、215260（高压以上锅炉），再经过省煤器加温供给汽包。电站锅炉采用钢管省煤器，水平逆流布置居多，结构形式为蛇形管束，管径是25mm51mm。为防止锅炉升火时，省煤器管被烧坏，一般在汽包和省煤器入口之间装有再循环管。1.2.3 结构特点正如上一节所述，工业锅炉与电站锅炉结构各有特点。电站锅炉参数更高，结构更为复杂，工业锅炉中极少采用的悬吊结构、膜式壁，在电站锅炉中却广泛应用。随着工作压力的提高，锅炉汽化热所占比例减少，过热吸热增加。电站锅炉在炉膛内布置水冷壁已能满足蒸发受热面的要求，因此不再象工业锅炉那样，经常需要有蒸发对流管束，过热器则布置得更多，甚至部分过热受热面

25、都布置在炉膛内。大容量高参数锅炉还布置有再热器。对于工业锅炉与电站锅炉的同类受热面管，其工作环境会有较大不同，因此产生的损伤模式也不同。工业锅炉的省煤器管主要发生内壁氧腐蚀、外壁低温硫腐蚀，而电站锅炉的省煤器管主要发生外壁磨损。电站锅炉的水冷壁管可能产生氢脆，工业锅炉则不会。另外，工业锅炉与电站锅炉在设计、制造、检验、使用等环节要求不尽相同，遵循的法规标准也有区别。（1）设计方面由于大型锅炉的规模及复杂性，以及对安全可靠性和运行性能的高要求，因此在设计上大型锅炉比中小型锅炉复杂，电站锅炉比工业锅炉要求高。工业锅炉通常只作强度计算，设计时主要考虑水循环系统、最低安全水位、高温区T型接头、管端伸出

26、长度等方面，即从结构上来保证不造成金属过热。电站锅炉设计时，除了强度计算（含调峰负荷机组锅炉的疲劳强度校核）外，还要做热力计算、壁温计算、水循环计算、烟风阻力计算。热力计算是基础，强度计算、壁温计算、水循环计算、烟风阻力计算等都要在锅炉热力计算的基础上才能进行。对于大型锅炉而言，热力计算标准选用都可能影响到炉膛出口烟温计算值，进而使计算壁温不准。我国目前尚没有自己的热力计算标准，多采用原苏联的标准。电站锅炉高温元件，要综合考虑管壁温度、系统阻力、热偏差、调温方式和材质等因素。首先必须确保管壁温度低于钢材的抗氧化温度，并保证其高温持久强度，其次要尽量避免受热管之间的热偏差，减少受热不均、流量不均

27、。再次，再热蒸汽的对管壁的冷却能力差，要尽量减小再热器流动阻力。例如，超超临界锅炉上的蒸发系统，通常要采用专门配套的“内螺纹管”作为水冷壁管子，以保证水循环安全。（2）制造和检验方面工业锅炉由于温度、压力低，选材单一，材料都是碳素钢，20钢的可焊性好，受热面管子的对接接头不必做检查试件。电站锅炉材料多。对于工质为过热蒸汽的管子，为满足使用要求一般都采用合金耐热钢。有珠光体耐热钢，如12CrMoG、15CrMoG、12Cr1MoVG、12Cr2MoWVTiB（钢102）；还有铁素体耐热钢和奥氏体耐热钢等，如10Cr9Mo1VNb（同SA-213中的T91）和TP304H。这些材料的可焊性差，裂纹

28、倾向大。对在入厂验收、焊接和检验等方面要严格控制。对于使用温度大于等于450的耐热钢制无缝管件及所用的管材，还必须提供持久强度数据和高温性能试验数据。JB/T3375-2002锅炉用材料入厂验收规则规定，按GB5310供货的钢管，应增加金相、脱碳、冲击（厚度12 mm合金钢管）等检验项目。在蒸汽锅炉安全技术监察规程附录（焊接工艺评定）中，把合金耐热钢归为3或4类；而锅炉压力容器压力管道焊工考试与管理规则（国质检锅2002109号）把合金耐热钢归为类、奥氏体钢归为类。即从焊接工艺和焊工资格方面都对这些材料提出了比碳素钢更高的要求。制造这些受热面管子时，根据工作压力、材质、厚度不同，规定了不同的探伤方法和比例，对下料、坡口加工、焊前预热、焊