大型电厂锅炉类型的选择直接关系到机组效率、燃料适应性及运行安全性。目前大型电厂采用的锅炉类型主要按燃料、燃烧方式、蒸汽参数和炉膛结构进行划分,其中以煤粉锅炉、循环流化床锅炉、燃气—蒸汽联合循环余热锅炉最为常见。
煤粉锅炉是大型燃煤电厂的主力炉型。其工作原理是将原煤磨制成细度较高的煤粉,通过一次风送入炉膛进行悬浮燃烧。大型煤粉锅炉通常采用四角切圆燃烧或对冲燃烧方式,炉膛截面热负荷高,燃烧效率可达99%以上。按照排渣方式又分为固态排渣炉和液态排渣炉,国内大型电厂绝大多数采用固态排渣煤粉炉。这类锅炉适配超临界、超超临界蒸汽参数,单机容量普遍在300MW至1000MW以上,主蒸汽压力可达25MPa至31MPa,温度600℃至620℃,是当前高效燃煤发电的核心设备。
循环流化床锅炉在大型电厂中主要用于燃用劣质煤、煤矸石、洗中煤或高硫煤。其特点是炉内物料处于流化状态,燃料在床料中反复循环燃烧,燃烧温度一般控制在850℃至900℃,有利于炉内脱硫和抑制氮氧化物生成。大型循环流化床锅炉已发展到300MW至600MW等级,采用超临界参数的技术也已投入商业运行。与煤粉炉相比,循环流化床锅炉燃料适应性更广,负荷调节范围宽,但受热面磨损和风机电耗是需要重点控制的问题。
燃气—蒸汽联合循环余热锅炉用于大型燃气电厂。燃气轮机排出的高温烟气进入余热锅炉,通过多级受热面产生高压、中压、低压蒸汽,驱动汽轮机做功。余热锅炉按烟气流动方向分为立式和卧式,按汽水循环方式分为自然循环和强制循环。大型联合循环机组中余热锅炉通常采用三压再热系统,以提高余热回收效率。这类锅炉没有燃料燃烧过程,结构相对紧凑,启停速度快,适合调峰运行。
此外,部分大型电厂还采用燃油锅炉或燃气锅炉作为启动锅炉或尖峰负荷锅炉,但所占比例较小。从整体趋势看,大型燃煤电厂以超超临界煤粉锅炉为主,劣质煤资源丰富地区优先选用大型循环流化床锅炉,天然气电厂则配套高效余热锅炉。锅炉类型的选择需综合考虑燃料供应、环保要求、机组容量、调峰需求及全寿命周期经济性,才能实现大型电厂安全、高效、清洁运行。