第五节 电厂锅炉的发展
一、我国电厂锅炉发展概况
我国火力发电经历了四个发展阶段。在1949～1960年的第一阶段，我国已经开始自行设计，制造了6MW、12MW、25MW、50MW中压和高压汽轮发电机组配套的锅炉。在1961～1980年的第二阶段，我国自行研制了超高压125MW、200MW和亚临界压力
300MW汽轮发电机组配套的400t/h、670t/h、1000t/h的自然循环锅炉和直流锅炉。在
1981～1990年的第三阶段，火电装机容量增加了一倍以上，并从美国引进技术制造了先
进的与300MW和600MW汽轮发电机组配套的1025t/h和2008t/h控制循环锅炉。同时
还进口了多台300～800MW亚临界压力和超临界压力锅炉，另外还建设了100MW级的燃气—蒸汽联合循环发电机组。在1991年以后的第四阶段，火力发电伴随水力发电和已起步的核能发电继续加快发展，着重于努力提高火力发电的各项技术经济指标，尽可能达到节约能源并改善环境的目的。因此，循环流化床锅炉和燃气—蒸汽联合循环发电机组得到了较快的发展。
20世纪八九十年代，我国着重发展亚临界压力300MW和600MW规模机组；进入21世纪重点发展超临界压力的600（650）MW和超超临界压力1000MW机组；同时也进口了一批超临界压力的300MW、500MW和800MW机组。在燃煤机组的建设中，600MW超临界和超超临界机组由于国产化率高，运行可靠性高，符合电网运行安全要求等优点，成为主力机型。
目前，我国还有大量的大型机组正在建设之中。人均年占有发电量与发达国家相比仍较低。全国平均供电煤耗率逐年下降，已由2005年的375g标准煤/（kW ·h）降低到2010年335g标准煤/（kW·h）。我国火电机组的年均供电煤耗比国外先进水平约高30～50g标准煤/（kW·h）左右。一次能源利用率较低，中小型机组所占比例较大，因而煤耗高，污染严重。需采取有效措施和先进技术降低煤耗，如增加高效大容量机组的比重，应逐步关闭淘汰小型机组锅炉，有条件的可改为热电联产或燃气—蒸汽联合循环。
二、锅炉技术的发展趋势
锅炉发展的趋势主要是进一步提高锅炉和电站热效率，降低锅炉和电站的单位功率的设备造价，提高锅炉机组的运行灵活性和自动化水平，发展更多锅炉品种以适应不同的燃料，提高锅炉机组及其辅助设备的运行可靠性，减少对环境的污染。
1.锅炉容量和蒸汽参数
近几十年来，世界发达国家的电力工业得到了飞速发展，特别是计算机和耐温金属材料的开发和应用，为电厂锅炉向高参数、大容量、高自动化发展提供了强有力的技术支持。单台机组容量不断增长是一个总的趋势。扩大单机容量可使发电容量迅速增长以适应社会经济发展的需要，同时可以使基建投资和设备费用降低，减少运行费用以及节约金属材料。
随着机组容量的增大和节约燃料的需要，提高电厂热效率就变得更加迫切，提高锅炉所产生蒸汽压力、温度和采用蒸汽再热是提高热电转换效率的有效方法。例如，对一个400MW的单元机组来说，采用超临界压力（24.12MPa）蒸汽参数的供电效率比采用亚
临界压力蒸汽参数高1.4%，可从37.4%提高到38.8%，虽然投资增加了2.4%～3.5%，
但经济上仍是合算的。
提高蒸汽温度可有效提高电厂循环效率，但由于汽温提高受到金属材料允许温度的限制或要使用昂贵的优质合金钢，目前世界主要工业国家选用的蒸汽温度一般限制在570℃以下，多采用540℃左右。
超高压以上机组多采用蒸汽中间再热，采用一次再热可提高循环热效率4%～6%，二次再热可再提高约2%。但采用蒸汽中间再热时，管道系统和机组运行均较为复杂。因此大机组目前一般采用一次再热。
热电联产是提高燃料能量利用率的有效方法。热电联产可以减少凝汽式电厂的凝汽损失或者根本上不存在凝汽损失，可以省去数量众多、效率较低的小锅炉房，既节省了能源，又保护了环境。粗略估计，一个工厂若采用自备热电联产电厂，要比从电网供电，由效率低的小锅炉供热节省30%～40%的燃料。
2.强化环境保护，发展洁净燃煤技术
随着工业的发展，燃煤对环境的污染日趋严重，而环境保护的要求却日益严格。这是推动锅炉发展清洁而有效燃烧技术的动力。此外，随着煤炭资源的逐渐减少，煤炭供应的紧张，促使锅炉不得不燃用劣质烟煤、难烧的贫煤、无烟煤等，因而也推动了劣质煤燃烧技术的发展。
近些年来，在常规成熟和高效的煤粉燃烧发电技术基础上，开展对燃烧污染物减排处理的研究，在解决锅炉燃烧生成的NOx和SOx的污染问题上取得了很大的进展。例如：已开发了选择性催化还原脱氮技术和低NOx燃烧器，使NOx的排放量得到了控制；采用烟气脱硫和煤粉炉中加喷石灰石粉的脱硫技术已是比较成熟的煤粉锅炉脱硫技术，在电厂中得到了日益广泛的应用。目前火电厂应用的脱硝手段有三种：低氮燃烧脱硝、选择性催化还原法（SCR）脱硝和非选择性催化还原法（SNCR）脱硝。低氮燃烧脱硝是在燃烧过程中控制NOx的产生，也称前端脱硝；SCR和SNCR是对燃烧锅炉排放的尾气脱硝，净化尾气中的氮氧化物，也称后端脱硝。国内的脱硝机组70%采用了SCR尾气脱硝技术；低氮燃烧脱硝目前在300MW以上新建机组都有应用，但由于脱除效率低，需要跟SCR系统联合使用；SNCR脱硝效率低，对温度窗口要求严格，更适合老机组改造，目前国内应用不多。
开发新的低污染的燃煤发电技术，如循环流化床燃烧技术（CFB）既能在燃烧中高效地脱硫，又能控制NOx的生成，对劣质煤还有较好的适应性。因此，受到了电力工业、锅炉制造业的重视，包括我国在内的世界许多知名锅炉厂都在努力开发这种技术。近几年来，这项燃烧技术在我国得到了广泛的应用。
目前燃煤联合循环发电技术主要有这样几种方式：整体煤气化联合循环发电（IGCC），增压流化床联合循环发电（PCFBCC），以及为城市既供电又供热，还供应煤气的所谓三联供技术。