燃煤电站π型炉与塔式炉的深度剖析

岁月如清曲 2025-04-22 20:21:25

在燃煤电站中,锅炉作为核心设备,其选型至关重要,而 π 型炉与塔式炉是两种常见的锅炉类型。它们在结构、优缺点、造价等方面各有不同,以下是详细介绍:

结构设计

π 型炉:整体结构呈 π 字形,单炉膛后竖井双烟道布置。炉内水平受热面布置在由包墙过热器包覆的后竖井双烟道中,竖井烟道内烟气由上向下流动,尾部受热面较多且烟气需多次转向流动。

塔式炉:整体布置形似塔状,单炉膛单烟道布置,所有的受热面全部水平布置在由水冷壁包覆的炉膛上方,烟气自下而上流过炉内受热面,未设计后竖井,尾部烟道内无受热面。

燃烧与热效率

π 型炉:常采用四角切圆燃烧方式,这种方式能保证较好的燃烧稳定性,使煤粉与空气混合充分,燃烧较为完全,热效率较高。

塔式炉:一般采用单切圆燃烧方式或四角切圆燃烧方式,其水冷壁出口温度分布均匀,有利于超临界锅炉设计,且在对流受热面中,烟气流向没有 90° 急转弯,烟气流场均匀,局部磨损大大降低,同时灰粒的运动特点也有利于燃尽,在相同的煤粉细度情况下,燃烬率相对较高,热效率也较为可观。

优点

π 型炉:锅炉高度相对较低,易于安装,尾部烟气向下流动,有利于吹灰;炉膛内部受热面为立式布置,空间较大,检修较方便;其水冷壁采用垂直管圈或螺旋管圈形式,结构相对简单,制造和安装难度较低。

塔式炉:水冷壁回路简单,炉膛各墙水冷壁间热力与水动力偏差小;无烟气转向问题,烟气温度和流速分布均匀,烟温偏差可大大减小,能减轻对流受热面的结渣和烟侧磨损,利于减小各级受热面烟气侧的热偏差;占地面积小,仅为同等容量 π 型炉的 61% 左右,有利于电厂的总体布置,尤其适用于布置空间紧张的电厂;受热面全部水平布置,可顺利疏水,所有受热面可全部参加酸洗、停炉保养和启动时蒸汽通畅流动,可提高对流受热面的使用寿命;水平布置的受热面垂直管段较短,高温受热面运行中产生的氧化皮脱落时不会集中堆积,且可对炉内受热面进行水冲洗,将脱落的氧化皮冲洗干净。

缺点

π 型炉:占地面积大;烟气有两次转弯,导致锅炉尾部受热面烟温偏差较大,对后部低温对流受热面局部磨损较塔式炉大;水冷壁特别是上部后水冷壁回路复杂,热力与水力偏差较塔式炉大。

塔式炉:锅炉布置较高,增加了锅炉房地基费用,锅炉安装相对较困难;内部受热面全部为水平布置,管排间距离较小,检修困难;受热面的支撑结构复杂,需要设计可靠的悬吊系统来支撑水平布置的受热面,对结构的稳定性和强度要求较高;一般只适用于超临界压力参数的锅炉,对于亚临界压力参数的锅炉,其技术优势和经济性可能并不明显。

造价成本

π 型炉:基础造价相对较低,每台锅炉塔式炉的基础造价比 π 型炉高约 300 万元,两台炉四大管道多 4000~5000 万。

塔式炉:由于其结构特殊性,如主钢架由 4 根箱型立柱、柱间箱型横梁和箱型斜支撑组成,且立柱和大板梁的截面尺寸较大、重量较重,导致其土建和安装费用较高。

应用场景

π 型炉:适用于对场地要求相对宽松、安装维护较为便捷的情况,在亚临界及超临界参数机组中均有广泛应用,是我国目前大中型火力发电厂的主流锅炉类型之一。

塔式炉:更适合于土地资源稀缺、对电厂整体布局紧凑性要求高的地区,尤其在超超临界机组中,塔式炉的优势更加明显,能更好地满足高参数、大容量机组的运行需求,目前国内已有多台超超临界 1000MW 机组采用了塔式炉。

总之,π 型炉和塔式炉在燃煤电站中各有优势和局限性。在实际应用中,应根据电站的具体需求、场地条件、投资预算等因素综合考虑,选择最适合的锅炉类型,以实现电站的高效、经济、稳定运行。

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