【电力圈锅炉】百万机组锅炉“Π型”和“塔式”之争

【电力圈锅炉】百万机组锅炉“Π型”和“塔式”之争
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导读
目前，世界上大容量机组的锅炉型式主要有Π型锅炉和塔式锅炉两种炉型。

这两种炉型在不同的国家都受到广泛的运用。

在日本、美国和前苏联700MW以上的超临界和超超临界机组都是采用Π型锅炉。

在德国，所建的大容量机组几乎都是塔式锅炉。

我国的300MW和600MW的亚临界和超临界机组的锅炉（包括国产和进口机组）也几乎都是Π型锅炉。

这两种炉型在日本、美国和德国都有良好的运行业绩。

1、炉型介绍
1. Π型锅炉简介
主要优点：
简单、紧凑；
排烟口在下方，故引、送风机及除尘器等设备均可布置在地面；
锅炉构架较低，可采用钢筋混凝土结构；
尾部烟道中烟气下行，便于清灰，且有自生吹灰作用；
各受热面易于布置成逆流方式，以加强对流换热；
尾部受热面检修也比较方便。

主要缺点：
烟气从燃烧室进入对流烟道要转弯，使烟气的速度场、温度场以及飞灰浓度分布不均匀，容易引起受热面的局部磨损，而且影响传热；
由于其燃烧室高度与尾部烟道高度要求近似相等，故尾部受热面布置较困难，当燃用低热值、高灰分、高水分的褐煤或其他劣质燃煤时，就会出现“布置危机”，占地也较大。

2. 塔式锅炉简介
塔式锅炉即单烟道锅炉，其对流受热面全部布置在燃烧室上方的烟道里，笔直向上发展。

由于它取消了转向室，使烟气在对流受热面中不改变流动方向，又消除了燃烧室高度和尾部烟道高度不相称的布置矛盾，所以它是燃烧褐煤或多灰分烟、贫煤锅炉的最佳炉型，此外锅炉烟道有自生通风作用，烟气阻力有所降低。

其缺点是：
空气预热器、引风机、除尘器等设备位于锅炉顶部，这将使锅炉钢架承受荷载加重，结构复杂，金属耗量大，造价高，设备安装和检修难度加大。

所以现代大型锅炉均采用改良型塔式布置。

这种布置型式只是将原塔式布置作少许变动，即把空气预热器、引风机及除尘器等分层低位布置在燃烧室后部。

用垂直烟道连通上部的省煤器和下部的空气预热器，而引风机和除尘器则布置在炉后地面上。

本文将这两种统称为塔式锅炉。

塔式布置常用于亚临界及以上压力的低循环倍率锅炉和直流锅炉。

对自然循环汽包炉或控制循环汽包炉，因其汽包笨重，给塔式布置带来极大困难，故仅用于较小容量、较低参数锅炉，目前所见到的国内、外最大容量为1000MW级机组。

2、两种炉型的对比表
项目塔式锅炉Π型锅炉
锅炉占地面积较少基本
炉膛出口烟气温度的均匀性较好基本
锅炉膨胀自由应力均匀性较好基本
锅炉防磨损性能较好基本
受热面的布置水平水平垂直
防止氧化皮堵塞爆管较好基本
避免固体颗粒侵蚀汽轮机叶片
较好基本
的性能
受热面可参与锅炉酸洗的程度较好基本
受热面疏水排放较好基本
机组启动时间较好基本
锅炉防结渣性能较好基本
锅炉受热面材料安全性较好基本
锅炉效率略高基本
基础处理难度及费用两台机组高240万元基本
钢结构费用较高基本
施工周期相当基本
主厂房四大管道材料使用量两台机组高2500～3000万元基本
脱硝设备布置相当基本
烟气阻力较低基本
锅炉初投资两台锅炉高11600万元基本
国内1000MW机组的运行业绩较少基本
国内对锅炉的熟悉程度不很熟悉基本
3、总结
（1）从锅炉以及主厂房的占地面积而言，塔式锅炉占相当优势，可降低工程占地面积。

对于1000MW等级机组，塔式锅炉的占地面积一般比Π型锅炉少30％。

（2）塔式炉在水冷壁上的温度热应力和膨胀应力都是十分均匀的。

Π型炉则不同，结构复杂膨胀不好，因此，Π型锅炉在设计上应充分考虑此因素。

（3）塔式锅炉所有的受热面水平布置，受热面内部的积水可通过疏水管完全放掉；而Π型锅炉的受热面分为水平布置和垂直布置。

（4）塔式锅炉所有受热面呈水平布置，机组启动时受热面中的氧化皮很容易被冲出去，防止氧化皮堵塞爆管和避免固体颗粒侵蚀汽轮
机叶片的性能要优于Π型锅炉。

（5）Π型锅炉水平烟道和尾部烟道的烟气流速平均约8-10m/s，局部更高，塔式锅炉烟气流速平均约6-7m/s，且无局部高流速区，塔式锅炉的防磨性能要优于Π型锅炉。

（6）塔式锅炉比Π型锅炉炉膛高，燃烧器区域壁面热负荷远低于推荐允许值，具有很好的防结渣性能。

在相同的煤粉细度情况下，塔式锅炉的燃烬率要高于其他炉型。

（7）塔式锅炉的受热面屏间和同屏的吸热偏差低于Π型锅炉，所以，对于同样的温度、同样的钢材，在材料安全裕度上塔式锅炉要大于Π型锅炉。

烟气阻力的比较相比较，塔式锅炉的性能要优于Π型锅炉。

（8）对于塔式锅炉，布置脱硝设备时，可以直接在后烟道上布置脱硝设备。

但塔式锅炉烟气进入脱硝设备前由于无水平烟道，无法设置灰斗分离粗灰，对脱硝设备的磨损程度会更严重一些。

（9）从锅炉的初投资角度比较，每台塔式锅炉要比Π型锅炉贵约5000多万元。

每台锅炉塔式炉的基础造价比Π型炉高约300万元。

塔式炉四大管道的总体使用量要高于Π型锅炉，两台炉四大管道多4000～5000万。

（10）从产品的业绩角度而言，Π型锅炉要优于塔式锅炉。

结论综上所述，从总体性能而言，塔式锅炉要优于Π型锅炉。

从设备初投资角度，Π型锅炉要优于塔式锅炉。

在技术上采用塔式锅炉或Π型锅炉均是可行的。