專利名稱：超臨界循環(huán)流化床鍋爐爐膛受熱面的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種超臨界循環(huán)流化床鍋爐。
背景技術(shù)：
隨著循環(huán)流化床鍋爐的大型化和高參數(shù)化，工質(zhì)在爐膛中的吸熱量占工質(zhì)總吸熱量的比例越來越高。在超臨界循環(huán)流化床鍋爐爐膛中，工質(zhì)總吸熱量的60～70％左右需要在爐膛內(nèi)完成，這需要在爐膛內(nèi)布置更多的受熱面。同時(shí)，相對于煤粉爐，循環(huán)流化床鍋爐爐膛燃燒溫度較低，因此爐膛內(nèi)所需的受熱面積也遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于煤粉爐。
如果僅在爐膛內(nèi)布置水冷壁，且為保證尾部對流受熱面的水動力安全性，需要使水冷壁的受熱面積能夠保證工質(zhì)在水冷壁出口時(shí)被加熱為飽和蒸汽或過熱蒸汽，這就要求爐膛尺寸，特別是爐膛的高度，大幅度增加，從而增加了鍋爐的制造難度和制造成本。
常規(guī)的循環(huán)流化床汽包鍋爐爐膛內(nèi)的屏式受熱面分為兩種，一種為水冷屏，屏入口工質(zhì)為飽和水，一種為汽冷屏，屏入口工質(zhì)為飽和蒸汽或過熱蒸汽；前者不適用于超臨界循環(huán)流化床鍋爐，后者對于減小水冷壁設(shè)計(jì)受熱面積、降低爐膛高度沒有作用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種超臨界循環(huán)流化床鍋爐爐膛受熱面，使超臨界循環(huán)流化床鍋爐爐膛在尺寸較小的情況下容納更多的受熱面，同時(shí)保證水動力的安全性。
本發(fā)明的超臨界循環(huán)流化床鍋爐爐膛受熱面技術(shù)方案是超臨界循環(huán)流化床鍋爐爐膛受熱面，包括水冷布風(fēng)板1、水冷壁2和擴(kuò)展屏3；水冷壁下集箱22為工質(zhì)進(jìn)口集箱，水冷壁上集箱21為工質(zhì)出口集箱，擴(kuò)展屏3為L形膜式屏，擴(kuò)展屏3下部敷設(shè)耐磨材料，擴(kuò)展屏下集箱32為工質(zhì)進(jìn)口集箱，擴(kuò)展屏上集箱31為工質(zhì)出口集箱，擴(kuò)展屏3位于水冷壁2內(nèi)側(cè)，水冷壁上集箱21與擴(kuò)展屏下集箱32通過連接管道23相連。
上述水冷壁2的受熱面積為在鍋爐30％負(fù)荷工況下，可將工質(zhì)加熱為干度≥80％、＜100％的濕蒸汽；擴(kuò)展屏3的受熱面積為在鍋爐30％負(fù)荷工況下，可將從水冷壁2引入的工質(zhì)加熱為過熱蒸汽。
上述水冷壁2的受熱面積至少為在鍋爐50％負(fù)荷工況下，可將工質(zhì)加熱為飽和蒸汽。
本發(fā)明的原理是減小鍋爐爐膛尺寸、降低爐膛高度的常用做法是在爐膛內(nèi)設(shè)置屏式受熱面，減小水冷壁面積，但是對于超臨界直流鍋爐，水冷壁出口不設(shè)起到汽水分離作用的汽包，若水冷壁出口工質(zhì)的干度過低，將無法均勻的進(jìn)入屏式受熱面，嚴(yán)重影響鍋爐運(yùn)行安全。特別是負(fù)荷較低時(shí)，水冷壁出口工質(zhì)溫度低于滿負(fù)荷時(shí)，工質(zhì)干度更低。
干度≥80％、＜100％的濕蒸汽流動分配性與蒸汽差別較小，能夠?qū)崿F(xiàn)工質(zhì)從水冷壁到屏式受熱面的均勻分配。同時(shí)，當(dāng)超臨界循環(huán)流化床鍋爐負(fù)荷低于30％時(shí)，受熱面內(nèi)工質(zhì)壓力較低，水動力特性不穩(wěn)定；當(dāng)鍋爐負(fù)荷超過30％后，隨著受熱面內(nèi)工質(zhì)壓力升高，蒸汽與水的比容差減少，水動力特性趨于穩(wěn)定，有利于工質(zhì)的均勻分配。
因此，本發(fā)明通過水冷壁受熱面積的設(shè)計(jì)，將鍋爐負(fù)荷30％時(shí)的水冷壁出口工質(zhì)干度控制在≥80％、＜100％，具備了在超臨界循環(huán)流化床鍋爐爐膛中設(shè)置屏式受熱面的條件。
由于循環(huán)流化床鍋爐爐膛內(nèi)有大量的流態(tài)化顆粒，爐膛內(nèi)的屏式受熱面的防磨非常重要。而煤粉鍋爐由于爐膛溫度高，且爐膛溫度分布不均勻，一般采用上端懸吊、下端自由膨脹的U形屏，由于需要采用管夾限定管距，突出的管夾附近會發(fā)生嚴(yán)重的磨損，無法在循環(huán)流化床鍋爐中采用。而L形膜式屏，上端懸吊，下端從水冷壁側(cè)面穿出，采用管間的鰭片來限定管距，同時(shí)屏下部區(qū)域敷設(shè)耐磨材料，減輕磨損，因而可以在循環(huán)流化床鍋爐中應(yīng)用。
這樣，在爐膛內(nèi)設(shè)置的擴(kuò)展屏，作為爐膛水冷壁的補(bǔ)充受熱面，繼續(xù)加熱從水冷壁引出的工質(zhì)，完成工質(zhì)在爐膛內(nèi)的吸熱過程。在低負(fù)荷時(shí)，保證水冷壁出口工質(zhì)干度不低于80％，以保證擴(kuò)展屏入口分配均勻。
本發(fā)明的方法和裝置在保證水動力安全性的前提下，在爐膛內(nèi)增加了屏式擴(kuò)展受熱面，減小了水冷壁受熱面積，使超臨界循環(huán)流化床鍋爐爐膛尺寸可以盡可能的小，特別是可以降低爐膛高度，從而降低了鍋爐造價(jià)和制造難度。


圖1為本發(fā)明的超臨界循環(huán)流化床鍋爐爐膛受熱面的示意圖。
具體實(shí)施例方式
超臨界循環(huán)流化床鍋爐爐膛受熱面，包括水冷布風(fēng)板1、水冷壁2和擴(kuò)展屏3；水冷壁下集箱22為工質(zhì)進(jìn)口集箱，水冷壁上集箱21為工質(zhì)出口集箱，擴(kuò)展屏3為L形膜式屏，擴(kuò)展屏3下部敷設(shè)耐磨材料，擴(kuò)展屏下集箱32為工質(zhì)進(jìn)口集箱，擴(kuò)展屏上集箱31為工質(zhì)出口集箱。擴(kuò)展屏3位于水冷壁2內(nèi)側(cè)；水冷壁上集箱21與擴(kuò)展屏下集箱32通過連接管道23相連。
水冷壁2的受熱面積為在鍋爐30％負(fù)荷工況下，可將工質(zhì)加熱為干度≥80％、＜100％的濕蒸汽；擴(kuò)展屏3的受熱面積為在鍋爐30％負(fù)荷工況下，可將從水冷壁2引入的工質(zhì)加熱為過熱蒸汽。
作為優(yōu)選方案，水冷壁2的受熱面積至少為在鍋爐50％負(fù)荷工況下，可將工質(zhì)加熱為飽和蒸汽；水冷壁2的受熱面積亦可大于前述的最小受熱面積，此時(shí)，在鍋爐50％負(fù)荷工況下，水冷壁2出口工質(zhì)將為過熱蒸汽。
實(shí)施例1超臨界循環(huán)流化床鍋爐爐膛受熱面，包括水冷布風(fēng)板1、水冷壁2和擴(kuò)展屏3；水冷壁下集箱22為工質(zhì)進(jìn)口集箱，水冷壁上集箱21為工質(zhì)出口集箱，擴(kuò)展屏3為L形膜式屏，擴(kuò)展屏3下部敷設(shè)耐磨材料，擴(kuò)展屏下集箱32為工質(zhì)進(jìn)口集箱，擴(kuò)展屏上集箱31為工質(zhì)出口集箱；擴(kuò)展屏3位于水冷壁2內(nèi)側(cè)；水冷壁上集箱21與擴(kuò)展屏下集箱32通過連接管道23相連。
水冷壁2的受熱面積為在鍋爐30％負(fù)荷工況下，可將工質(zhì)加熱為干度為80％的濕蒸汽，在鍋爐50％負(fù)荷工況下，可將工質(zhì)加熱為過熱蒸汽；擴(kuò)展屏3的受熱面積為在鍋爐30％負(fù)荷工況下，可將從水冷壁2引入的干度為80％的濕蒸汽加熱為過熱蒸汽。
實(shí)施例2超臨界循環(huán)流化床鍋爐爐膛受熱面，包括水冷布風(fēng)板1、水冷壁2和擴(kuò)展屏3；水冷壁下集箱22為工質(zhì)進(jìn)口集箱，水冷壁上集箱21為工質(zhì)出口集箱，擴(kuò)展屏3為L形膜式屏，擴(kuò)展屏3下部敷設(shè)耐磨材料，擴(kuò)展屏下集箱32為工質(zhì)進(jìn)口集箱，擴(kuò)展屏上集箱31為工質(zhì)出口集箱；擴(kuò)展屏3位于水冷壁2內(nèi)側(cè)；水冷壁上集箱21與擴(kuò)展屏下集箱32通過連接管道23相連。
水冷壁2的受熱面積為在鍋爐30％負(fù)荷工況下，可將工質(zhì)加熱為干度為85％的濕蒸汽，在鍋爐50％負(fù)荷工況下，可將工質(zhì)加熱為飽和蒸汽；擴(kuò)展屏3的受熱面積為在鍋爐30％負(fù)荷工況下，可將從水冷壁2引入的干度為85％的濕蒸汽加熱為過熱蒸汽。
實(shí)施例3超臨界循環(huán)流化床鍋爐爐膛受熱面，包括水冷布風(fēng)板1、水冷壁2和擴(kuò)展屏3；水冷壁下集箱22為工質(zhì)進(jìn)口集箱，水冷壁上集箱21為工質(zhì)出口集箱，擴(kuò)展屏3為L形膜式屏，擴(kuò)展屏3下部敷設(shè)耐磨材料，擴(kuò)展屏下集箱32為工質(zhì)進(jìn)口集箱，擴(kuò)展屏上集箱31為工質(zhì)出口集箱；擴(kuò)展屏3位于水冷壁2內(nèi)側(cè)；水冷壁上集箱21與擴(kuò)展屏下集箱32通過連接管道23相連。
水冷壁2的受熱面積為在鍋爐30％負(fù)荷工況下，可將工質(zhì)加熱為干度為80％的濕蒸汽，在鍋爐50％負(fù)荷工況下，可將工質(zhì)加熱為干度為95％的濕蒸汽；擴(kuò)展屏3的受熱面積為在鍋爐30％負(fù)荷工況下，可將從水冷壁2引入的干度為80％的濕蒸汽加熱為過熱蒸汽。
權(quán)利要求
1.一種超臨界循環(huán)流化床鍋爐爐膛受熱面，包括水冷布風(fēng)板(1)和水冷壁(2)，其特征在于，還包括擴(kuò)展屏(3)，擴(kuò)展屏(3)為L形膜式屏，擴(kuò)展屏(3)下部敷設(shè)耐磨材料，擴(kuò)展屏下集箱(32)為工質(zhì)進(jìn)口集箱，擴(kuò)展屏上集箱(31)為工質(zhì)出口集箱；擴(kuò)展屏(3)位于水冷壁(2)內(nèi)側(cè)；水冷壁下集箱(22)為工質(zhì)進(jìn)口集箱，水冷壁上集箱(21)為工質(zhì)出口集箱，水冷壁上集箱(21)與擴(kuò)展屏下集箱(32)通過連接管道(23)相連。
2.按權(quán)利要求1所述的超臨界循環(huán)流化床鍋爐爐膛受熱面，其特征在于，水冷壁(2)的受熱面積為在鍋爐30％負(fù)荷工況下，將工質(zhì)加熱為干度≥80％、＜100％的濕蒸汽；擴(kuò)展屏(3)的受熱面積為在鍋爐30％負(fù)荷工況下，將從水冷壁(2)引入的工質(zhì)加熱為過熱蒸汽。
3.按權(quán)利要求2所述的超臨界循環(huán)流化床鍋爐爐膛受熱面，其特征在于，水冷壁(2)的受熱面積至少為在鍋爐50％負(fù)荷工況下，將工質(zhì)加熱為飽和蒸汽。
全文摘要
本發(fā)明一種超臨界循環(huán)流化床鍋爐爐膛受熱面，包括水冷布風(fēng)板1和水冷壁2，其特征在于，還包括擴(kuò)展屏3，擴(kuò)展屏3為L形膜式屏，擴(kuò)展屏3下部敷設(shè)耐磨材料，擴(kuò)展屏下集箱32為工質(zhì)進(jìn)口集箱，擴(kuò)展屏上集箱31為工質(zhì)出口集箱；擴(kuò)展屏3位于水冷壁2內(nèi)側(cè)；水冷壁下集箱22為工質(zhì)進(jìn)口集箱，水冷壁上集箱21為工質(zhì)出口集箱，水冷壁上集箱21與擴(kuò)展屏下集箱32通過連接管道23相連。本發(fā)明的裝置在保證水動力安全性的前提下，在爐膛內(nèi)增加了屏式擴(kuò)展受熱面，減小了水冷壁受熱面積，使超臨界循環(huán)流化床鍋爐爐膛尺寸可以盡可能的小，特別是可以降低爐膛高度，從而降低了鍋爐造價(jià)和制造難度。
文檔編號F22B31/00GK101067490SQ200710100248
公開日2007年11月7日 申請日期2007年6月6日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月6日
發(fā)明者呂清剛, 孫運(yùn)凱, 包紹麟, 高鳴, 宋國良, 王東宇, 那永潔 申請人:中國科學(xué)院工程熱物理研究所