300MW机组锅炉热力计算研究综述
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作者: 张艳斌
摘 要：本文分析了目前国内典型的300MW机组的热力系统特点，全面阐述了原则性热力系统简洁计算过程，通过对比计算分析，得到了标称工况下的各项热经济性指标，为分析热力系统经济性提供参考。
关键词：300MW机组； 热力系统
中图分类号：TK227 文献标识码：A 文章编号：1006-3315（2012）02-178-001
一、前言
我国是一个能源大国，有丰富的石油和煤炭等资源。但是，随着经济的发展、社会的进步，人们对能源提出越来越高的要求，电厂锅炉负荷日益增大。近十多年来，我国的电力事业取得很大的发展，自行设计生产的火电机组单机出力不断提高。但应看到，包括引进的国外300MW~600MW在内的燃煤火电机组，其锅炉在安全可靠的工作和经济运行方面，至今还有着相当部分的不尽如人意。主要原因之一是现今采用的锅炉热力计算方法存在着不足。本课题将研究300MW机组锅炉热力计算综述。
二、引进300MW机组锅炉的背景及发展
1.引进300MW机组锅炉的背景
我国的发电总量中，火力发电约占70%。电站锅炉是火力发电的重要设备，设计出燃料效率高、排出有害污染物少、节省钢材而又长期经济安全运行的电站锅炉对国民经济具有十分重要的意义，同时也符合现阶段环保和节能减排两大世界性的主题。
自20世纪70年代以来，高参数、大容量已成为火力发电机组的发展趋势。改革开放后，我国从国外引进300MW和600MW火电机组制造技术被提上议事日程，并在80年代初从美国西屋电气公司开始了这方面的技术引进。
2.我国锅炉技术的发展
五十年来，我国电力工业飞速发展，近二十年的发展更可谓突飞猛进。相应的电站锅炉不仅在数量上增加，而且技术水平也有了质的飞跃。在上世纪五十年代，主力机组仅是小容量120t/h~230t/h、低参数3.83MPa/cm、450℃的自然循环煤粉锅炉；在上世纪六七十年代主力机组为高温高压（7.8MPa~14.7MPa，535℃~540℃）的125MW和200MW再热机组，并建造了一些1000t/h的UP型直流锅炉，同时也引进了一些300MW和500MW的低循环倍率锅炉，在燃烧技术方面也发展了液态排渣炉和小型鼓泡流化床锅炉；1978年成为一个重要的历史转折点，八十年代的改革开放加快了设备和技术的引进，300MW~600MW亚临界（~18MPa、540°C）控制循环锅炉机组逐渐成为主力，设计、制造、安装和运行水平得到大幅度的提升，达到了世界先进水平；进入本世纪后，随着高速的经济发展、节约能源和环保要求的日益严格，火电机组进入了向1000MW、超临界和超超临界参数发展的新时期。
3.300MW机组锅炉在我国的应用前景
我国是一个能源大国，有丰富的石油和煤炭等资源。但是，随着经济的发展、社会的进步，人们对能源提出越来越高的要求，电厂锅炉负荷日益增大，高参数、大容量已成为火力发电机组的发展趋势。因此300MW机组锅炉在我国有着广泛的应用前景。
三、主题
锅炉热力计算是锅炉设计的重要环节，对锅炉的安全运行和性能有着直接的影响。锅炉热力计算方法分为校核热力计算和结构热力计算两种。一般来说，对锅炉的热力计算是采用校核计算的方法来进行的，即先布置好各受热面，再用校核计算去确定各部件的吸热量。对一台锅炉进行一次热力计算，过程繁琐、计算量大，需要耗费大量的人力和时间，限制了方案的优化，计算精度难以保证。而使用计算机程序作同样的计算，操作简单方便、可维护性好、计算精度高。
1.锅炉热力计算方法
锅炉热力计算分为设计计算和校核计算，设计计算一般是在设计新锅炉时运用的方法，而校核计算是在锅炉结构已定，燃料变更时进行的计算。在锅炉热力计算中，首先以燃料完全燃烧得出理论空气量、烟气成分和烟气的焓等，然后考虑燃料的化学不完全燃烧热损失和机械不完全燃烧热损失，在上述烟气焓中查出理论燃烧温度等。计算的结果有两种燃料量，即实际燃料消耗量和不考虑机械不完全燃烧热损失的计算燃料消耗量。
根据锅炉本体中传热的特点，其热力计算又可主要分为炉膛热力计算和对流受热面热力计算。对流受热面由于以对流换热为主，其传热计算容易进行，而难点在于沾污系数的选取。锅炉炉膛内的过程是异常复杂的，在其内部同时进行着流动、混合、燃烧、传热等过程，而且这些过程相互作用、相互影响。炉膛由于以辐射换热为主，且温度分布不均匀，准确的传热计算难度大。在燃煤锅炉中，飞灰含碳量有时很高，若用燃料完全燃烧方法进行设计或校核计算则有较大误差。
2.我国电站锅炉热力计算方法应用的现状
近十多年，我国的电力事业取得很大的发展，自行设计生产的火电机组单机出力由新中国初期6MW提高到现今的300MW-600MW和设计更高的900MW-1000MW，参数由4MPa增加到17.0MPa和设计25.0Mpa-27.0MPa的超临界与超超临界。但应看到，包括引进的国外300MW-600MW在内的燃煤火电机组，其锅炉安全可靠的工作和经济运行，至今还有着相当部分的不尽如人意。主要原因之一是，现今采用的锅炉热力计算方法存在着不足。锅炉热力计算是锅炉整体计算的核心，是锅炉设计、校核、运行的基本依据。锅炉水动力计算、受压元件强度计算、通风阻力计算、炉墙热力计算、管壁温度计算、制粉系统热力计算、空气动力计算等都要在锅炉热力计算的基础上才能进行。
四、总结
目前我国现用的各种热力计算方法都在不同程度上存在着不完善之处，因此非常迫切并很有必要制定出符合我国实际情况的热力计算方法，将最新的炉膛辐射传热研究成果结合到锅炉热力计算中去。另外，大力发展计算机应用技术，努力开发出相对更加完善、通用的锅炉热力计算软件，将更有助于锅炉设计，对电厂热经济性诊断及优化也将起到更加重要的作用。
参考文献：
[1]吴季兰．300MW火力发电机组丛书――汽轮机设备及系统[M]．北京，中国电力出版社，1998：3~8
[2]林万超．火力发电厂热力系统节能分析[M]．北京：水利电力出版社，1987：163~186
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