塔式锅炉机组的结构与布置分析

机械化工
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塔式锅炉机组的结构与布置分析
王 东
（哈尔滨锅炉厂有限责任公司锅炉设计开发处，黑龙江 哈尔滨 150046）
摘要：随着我国社会经济的不断提高，人们生活水平的日益增长，对于电力能源的需求量也在不断的增长，为了能够为人们提供安全、稳定的电能，现今国内的发电厂多采用塔式锅炉进行燃烧发电。

与以往所用的π型锅炉相比较而言，塔式锅炉具有结构稳定、节省土地资源、受热面广、布置便捷等优点，被600MW 及以上机组大量的使用，且效果良好，受到了人们的广泛关注。

除此之外，在国家时常提倡环保节能的条件下，塔式锅炉也正在以其所具有的多种优点而得到社会认可。

基于此，本文将重点阐述一下塔式锅炉机组的结构特点，并详细的分析塔式锅炉机组的布置特点与方法，希望可以为相关从业人员提供一定的参考与借鉴。

关键词：塔式锅炉机组；结构特点；布置特点
近些年来，社会各行各业的进步都离不开对电能的应用，因而火力发电厂的锅炉机组也在朝着大容量、高参数的方向发展。

塔式锅炉机组在欧洲的应用较为广泛，且运行成绩较好，我国是在1985年引进的该锅炉机组，且在实际的应用中发现塔式锅炉机组具有燃烬率高、受热面磨损不明显等优点，当然其也具有安装检修难度大、投资高、不适用于地震地区等缺点，为此，就需要积极的了解和掌握好塔式锅炉机组的结构与布置特点，这样才能将优点全面发挥，缺点尽力避免，从而提升发电厂的发电率。

为此，本文下面就此进行了详细的论述，以供参考。

1 塔式锅炉机组的结构特点 1.1 整体结构特点概括 塔式锅炉的外形为“瘦高型”，因而其占地面积是非常小的，可以有效的节约大量土地资源，高度是相比于π型锅炉要高出20%之多，这样的结构特性使得其抗震性能并不被看好。

但是塔式锅炉炉体固有频率低，与地震频率相差甚远，故而从数据上来说其抗震性是很高的。

然而在实际的安装过程中，出于安全因素的考虑，我们并不会在地震频发地带进行选址。

塔式锅炉的结构主要为全悬吊，其具有支撑力强、结构简单的特点，且受力单一均衡，没有应力集中的现象发生。

塔式锅炉的尾部是没有后烟井的，这就促使其整个汽水系统都不会过于复杂。

1.2 受热面结构的特点论述
水冷壁吸热均匀，管间热偏差小，使得水冷壁出口的介质温度和金属温度非常均匀。

塔式炉烟气流动阻力较小，对流受热面的磨损较轻。

水平布置受热面有利于锅炉的快速启停。

同时，塔式炉受热面水平布置能实现自疏水。

自疏水的好处体现在以下方面：
（1）有效的避免了受热面超温爆管的出现。

锅炉受热面一旦受
到高温侵袭，就会促使管道上的氧化铁发生反应，形成固体颗粒。

若是不能及时的处理好这些固体颗粒，将会出现堵塞管子的情况发
生，严重时会导致爆管现象。

（2）有效的降低了受热面管子出现腐蚀的几率，并避免了固体
颗粒对汽轮机的危害，防止水塞发生。

高温受热面在停炉后会有剩
余蒸汽在管内凝结，造成管壁腐蚀；受热面下部U 形管内若是存在
积水，将有可能导致水塞，进而影响到锅炉的正常启动。

（3）塔式炉自疏水的实现，将有效降低锅炉受热面氧化皮的产
生。

当然，受热面水平布置的缺点也是很明显的。

当炉内受热面进行水平布置时，会导致管排间距变小，极易出现飞灰和挂渣现象。

一旦燃料灰份较高，就会促使炉膛上部堆积大量的飞灰，从而导致塌落，影响到燃料的燃烧。

1.3 与π型锅炉的对比分析
（1）π型锅炉：比较矮；占地面积大，资源浪费严重；以四角单切圆，墙式对冲，炉膛双切圆为主要燃烧方式；可以进行炉膛上部U 型布置，尾部卧式布置；受热面烟气流场不均匀，热偏差大；燃烬率小；启动较为较慢；施工难度低；易于安装，且受热面检修方便；抗震性能好，且投资成本较小。

（2）塔式锅炉：相对π型锅炉较高很多；占地面积小，可以节
约土地资源；主要以四角单切圆，墙式对冲为燃烧方式；可以进行
卧式布置（悬吊管和水冷壁除外）；受热面换热性能好，热偏差小；
燃烬率高；启动快速；施工难点较多；安装检修不便捷；抗震性能
不好，不可以选择地震频发带进行布置；投资成本相较于π型锅炉或高很多。

2 塔式炉机组布置特点 以某工程塔式锅炉为例，尺寸:锅炉长度(含脱硝装置)59.45m，锅炉宽度51m，远小于同类π型炉机组。

塔式炉机组与常规管道的布置与π型炉区别不大，塔式炉在煤仓间与送粉管道布置，四大管道布置上有一些显著特点。

2.1 煤仓间与送粉管道布置 煤仓间最常见的布置形式有前煤仓和侧煤仓。

侧煤仓方案是把煤仓间及其内部的设备布置在锅炉的一侧，由于电厂建设中常2台机组一起建设，煤仓间常布置在两台锅炉之间。

侧煤仓优点是主厂
房区域布置更为紧凑，主厂房占地面积减少，四大管道长度减少。

前煤仓布置就是将煤仓间顺列布置在锅炉前方。

在两台锅炉中间布置控制室和电子设备间，便于控制和维护。

前煤仓布置的缺点是四大管道的用量会有一定增加。

针对塔式锅炉的特点，如果采用侧煤仓，如图1
所示。

图1 塔式炉机组侧煤仓布置方案
针对切圆燃烧的塔式锅炉。

煤仓间的一侧贴近汽机房，仅有A、
B、C 三台磨煤机离燃烧器较近，而D、E、F 三台磨离炉膛较远，这
三台磨煤机的煤粉管道阻力将较大，且到锅炉前墙和后墙的距离差
别很大，不能保证煤粉的均匀性。

侧煤仓布置时，热风道也要相应
布置在炉侧，同样带来风量分配不均等的问题。

所以针对切圆燃烧
的塔式炉，推荐采用前煤仓方案，如图2。

六台磨关于炉中心线对
称，距离燃烧器四个角距离相当。

送粉管道较短且供粉均匀。

图2 塔式炉锅炉房前煤仓布置方案 塔式锅炉煤粉管道的布置较π型炉复杂，送粉管道大多是一台磨引出的送粉管道经同一标高穿过炉前，再经立管接到燃烧器接口，这样能尽可能避免碰撞。

由于送粉管道进燃烧器的接口位置较高， （下转第 294 页）
Electric Power Technology
294 C 站AC 线路开关光差保护动作后跳闸压板不投入未跳闸，A 站AC 线路开关经延时后重合闸动作再次光差保护跳闸，则C 站110kV 备投检测110kV 母线无压并经延时后再出口跳开C 站AC 线路开关，再经延时后合上C 站BC 线路开关，恢复对C 站全站负荷供电。

（6）若C 站中低压侧有小电源；若C 站AC 线路开关、BC 线路开关光差保护出口压板及其重合闸出口压板均不投入。

若AC 线瞬时性故障，则A 站AC 线路开关光差保护动作跳闸后，C 站AC 线路开关光差保护动作后跳闸压板不投入未跳闸，C 站解列装置动作跳开C 站内中低压侧小电源线路，A 站AC 线路开关经延时后重合闸动作，恢复对C 站全站负荷供电，最后由调度恢复C 站内中低压侧小电源线路供电。

若AC 线永久性故障，则A 站AC 线路开关光差保护动作跳闸后，C 站AC 线路开关光差保护动作后跳闸压板不投入未跳闸，C 站解列装置动作跳开C 站内中低压侧小电源线路，A 站AC 线路开关经延时后重合闸动作再次光差保护跳闸，则C 站110kV 备投检测110kV 母线无压并经延时后再出口跳开C 站AC 线路开关，再经延时后合上C 站BC 线路开关，恢复对C 站全站负荷供电，最后由调度恢复C 站内中低压侧小电源线路供电。

（7）通过以上分析，可以得知若主供线路（即AC 线路）出现瞬时性故障、永久性故障，C 站AC 线路开关、BC 线路开关的统计表分别如下：
表1 统计表
若主供线路（即AC 线路）出现瞬时性故障，C 站AC 线路开关、BC 线路开关的统计表
C 站中低压侧无小电源
C 站中低压侧有小电源
C 站AC 线路开关、BC 线路开关光差保护出口压板及其重合闸出口压板均投入
C 站AC 线路开关小计跳闸1次、合闸1次；C 站BC 线路开关小计合闸0次。

C 站AC 线路开关小计跳闸1次、合闸1次；C 站BC 线路
开关小计合闸0次。

C 站AC 线路开关、BC 线路开关光差保护出口压板投入，其重合闸出口压板不投入
C 站AC 线路开关小计跳闸1次、合闸0次；C 站BC 线路开关小计合闸1次。

C 站AC 线路开关小计跳闸1次、合闸0次；C 站BC 线路
开关小计合闸1次。

C 站AC 线路开关、BC 线路开关光差保护出口压板及其重合闸出口压板均不投入
C 站AC 线路开关小计跳闸0次、合闸0次；C 站BC 线路开关小计合闸0次。

C 站AC 线路开关小计跳闸0次、合闸0次；C 站BC 线路
开关小计合闸0次。

若主供线路（即AC 线路）出现永久性故障，C 站AC 线路开关、BC 线路开关的统计表
C 站中低压侧无小电源
C 站中低压侧有小电源
C 站AC 线路开关、BC 线路开关光差保护出口压板及其重合闸出口压板均投入
C 站AC 线路开关小计跳闸2次、合闸1次；C 站BC 线路开关小计合闸1次。

C 站AC 线路开关小计跳闸2次、合闸1次；C 站BC 线路
开关小计合闸1次。

C 站AC 线路开关、BC 线路开关光差保护出口压板投入，其重合闸出口压板不投入
C 站AC 线路开关小计跳闸1次、合闸0次；C 站BC 线路开关小计合闸1次。

C 站AC 线路开关小计跳闸1次、合闸0次；C 站BC 线路
开关小计合闸1次。

C 站AC 线路开关、BC 线路开关光差保护出口压板及其重合闸出口压板均不投入
C 站AC 线路开关小计跳闸1次、合闸0次；C 站BC 线路开关小计合闸1次。

C 站AC 线路开关小计跳闸1次、合闸0次；C 站BC 线路
开关小计合闸1次。

通过对比，无论是主供线路（即AC 线路）出现瞬时性故障还是永久性故障，在C 站AC 线路开关、BC 线路开关光差保护出口压板及其重合闸出口压板均不投入的情况下，C 站AC 线路开关、BC 线路开关的跳合闸次数，都比C 站AC 线路开关、BC 线路开关光差保护出口压板及其重合闸出口压板均投入、只投跳闸不投重合闸的情况要少。

2 解决问题的措施
对于终端变电站的进线开关，无论进线开关是否配置光差保护，都应注意与备投配合。

若在内桥接线形式终端变电站的进线开关配置光差保护的，建议投入对应进线开关的光差保护的主保护功能压板，退出跳闸出口压板、重合闸出口压板，与对应的备投装置、解列装置配合，以便减少终端变电站进线开关的跳合闸次数。

3 结语
实践证明，通过采取上述措施后的内桥接线形式终端变电站，不管终端变电站中低压侧是否有小电源，无论终端变电站高压侧进线开关是否配置光差保护，都应将终端变电站高压侧进线开关的跳闸出口压板、重合闸出口压板退出，与对应的备投装置、解列装置配合，减少终端变电站进线开关的跳合闸次数，迅速恢复终端变电站的供电，提高供电可靠性。

参考文献：
[1]DL/T 584-2007 《3kV-110kV 电网继电保护装置运行整定规程》. [2]DL/T 623-2010 《电力系统继电保护及安全自动装置运行评价规程》.
（上接第 277 页）
针对塔式炉，锅炉房内较常见的送粉的布置方式是将所有送粉管道均布置在运转层以上，减少燃烧器出口立管的长度。

2.2 四大管道布置
电厂通常将主蒸汽管道，高压给水管道，高温再热蒸汽管道，低温再热蒸汽管道称为四大管道。

因为这四种管道运行中介质温度压力较高，常需特殊定制，在安全运行中的重要性也非常高。

由于锅炉房及炉前区域有限，断面布置上，塔式锅炉送粉管道多布置在运转层以上，故四大管道需布置在皮带层或皮带层以上，以免和送粉管道碰撞。

平面布置上，由于塔式锅炉启动疏水系统常布置在炉前，四大管道经过炉前时空间较紧张，因而不同管道尽量布置在不同标高，不同支吊平面的同一水平位置，避免与钢梁和启动系统相碰。

某塔式炉机组主蒸汽管道，高温再热蒸汽管道，低温再热蒸汽管道均采用“二一二”管道连接方式，即“支管－母管－支管”，锅炉侧两根支管，汽机侧两根进气或出气管道，中间为一根母管。

这种管道连接方式既可以减少由于锅炉两侧热偏差和管道布置差异所引起的蒸汽温度和压力的偏差，有利于机组的安全运行，同时还可以选择合适的管道规格，节省管道投资。

3 结语
总而言之，与π型锅炉相比较而言，塔式锅炉的优点有很多，但缺点也很明显。

为此，我们在进行塔式锅炉机组的实际安装过程中，需要根据工程实际需求以及结构特点，在保证结构稳定的同时，降低投资成本。

与此同时，也要根据锅炉布置特点，选择合理的布置地点，从而将施工危害降低到最小，保证受热面不会因为温度过高而产生爆管问题，促使塔式锅炉能够正常的运行，为发电厂的经济效益与社会效益提高带来帮助，进而保证国内电力输送的可靠与可行。

参考文献：
[1]吴永存,高锦尧.国产火检在1000MW 机组塔式锅炉的应用研究[J].电站系统工程,2010(06).
[2]范珂,朱林阳.某电厂1000MW 超超临界塔式锅炉灰渣含碳量高原因分析[J].河南电力技术,2016(10).
[3]宋清泉,屠竞毅,郑少亮,李福东,张喜来.高钠煤在660MW 机组塔式锅炉上的燃用实践[J].锅炉技术,2017(04). （上接第 292 页） 3 结语
综上所述，结合电站以往运行数据，从温度、日类型等因素对其输出功率产生的影响等方面进行分析得出，光伏电站受温度、光照强度等因素的影响较为明显，尤其是天气情况变化速度较快的条件下，随机性较为显著。

同时，通过对光伏电站输出功率影响因素探究可知，电站输出功率大小和组件表面所受光照强度存在正比例
关系，季节变化对于电站输出功率也存在一定影响。

参考文献：
[1]朱琼.光唯鄂州唯品会35 MW 分布式光伏发电项目配套35 kV 输变电工程设计方案[J].现代建筑电气,2019(11):41-46.
[2]王丽娟,杨兴武,段善旭.多时间尺度下光伏出力爬坡事件概率建模与评估研究[J].太阳能学报,2019(11):3289-3298.。