專利名稱：一種循環(huán)流化床鍋爐各級(jí)過(guò)熱器的布置結(jié)構(gòu)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，尤其涉及一種循環(huán)流化床鍋爐各級(jí)過(guò)熱器的布置結(jié) 構(gòu)。
背景技術(shù)：
循環(huán)流化床燃燒技術(shù)最早來(lái)源于化工工業(yè)的催化裂化，其目的是控制燃燒溫度， 使催化劑在最佳的反應(yīng)溫度區(qū)間，提高催化劑的利用率，德國(guó)魯奇(Lurgi )公司最先把該技 術(shù)使用到燃煤鍋爐，開(kāi)發(fā)出了工業(yè)上廣泛運(yùn)用的循環(huán)流化床鍋爐燃燒技術(shù)。循環(huán)流化床鍋爐的主要特點(diǎn)是鍋爐爐膛內(nèi)含有大量的物料，在燃燒過(guò)程中大量的 物料被煙氣攜帶到爐膛上部，經(jīng)過(guò)布置在爐膛出口的分離器，將物料與煙氣分開(kāi)，并經(jīng)過(guò)非 機(jī)械式回送閥將物料回送至爐膛燃燒室，在向燃燒室源源不斷加入燃料的同時(shí)加入脫硫劑 (如石灰石等)，由于燃料和脫硫劑在爐膛燃燒室、分離器組成的循環(huán)回路內(nèi)多次循環(huán)燃燒， 通?？刂蒲h(huán)流化床鍋爐燃燒室溫度在840°C 900°C這樣一個(gè)最有利于脫硫劑反應(yīng)的溫 度區(qū)間，使得該裝置具有較高的燃燒效率和較高的脫硫劑利用率。從燃燒意義上定義循環(huán)流化床燃燒技術(shù)屬于中溫或低溫的空間燃燒，與我們通常 提到的煤粉鍋爐燃燒技術(shù)(PC爐)有較大的差別，煤粉鍋爐燃燒溫度要比循環(huán)流化床高得 多，一般在1300°c以上，另外循環(huán)流化床燃燒室內(nèi)物料濃度要比煤粉鍋爐高得多，因此燃燒 方式和燃燒溫度的差別決定了循環(huán)流化床鍋爐爐膛以及布置在爐內(nèi)的受熱面、尾部對(duì)流受 熱面的傳熱特性與煤粉鍋爐也存在非常大的差異。因此在流化床鍋爐過(guò)熱器受熱面的布置 上，爐膛過(guò)熱器和尾部過(guò)熱器吸熱份額的分配對(duì)CFB鍋爐各級(jí)過(guò)熱器汽溫和管壁溫度特性 的影響非常大，而目前大多數(shù)的循環(huán)流化床鍋爐在設(shè)計(jì)對(duì)循環(huán)流化床鍋爐在負(fù)荷變化過(guò)程 中動(dòng)態(tài)傳熱特性的掌握程度不夠，造成CFB鍋爐在變負(fù)荷運(yùn)行過(guò)程中經(jīng)常發(fā)生過(guò)熱器系統(tǒng) 管子超溫或噴水量過(guò)大的現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了鍋爐安全穩(wěn)定運(yùn)行。鍋爐受熱面的熱量傳遞大部分通過(guò)對(duì)流和輻射傳熱，按照對(duì)流和輻射的原理，影 響對(duì)流傳熱的主要因素是介質(zhì)的流速，對(duì)鍋爐設(shè)備主要是燃料燃燒所產(chǎn)生的煙氣在流過(guò)受 熱面時(shí)的流速，輻射傳熱主要與介質(zhì)溫度有關(guān)。鍋爐受熱面的布置根據(jù)煙氣的流程的不同， 傳熱的特性也不同，通常布置在爐膛等高溫區(qū)的受熱面，熱量主要通過(guò)輻射的方式進(jìn)行熱 量傳遞，而布置在鍋爐尾部對(duì)流煙道的受熱面，由于煙氣溫度低，熱量傳遞主要是以對(duì)流傳 熱為主。鍋爐在運(yùn)行中，各部位的煙氣溫度隨著鍋爐負(fù)荷的變化而變化，因此沿著煙氣流 程上的各級(jí)受熱面?zhèn)鳠崽匦砸矊㈦S著鍋爐負(fù)荷的變化發(fā)生較大的變化，一般地，在鍋爐受 熱面中以輻射傳熱的熱量隨鍋爐負(fù)荷變化比較緩慢，而對(duì)流傳熱隨負(fù)荷變化比較顯著。因 此研究CFB鍋爐各級(jí)過(guò)熱器受熱面?zhèn)鳠犭S著負(fù)荷的變化而變化的特性，可以通過(guò)合理布置 CFB鍋爐各級(jí)過(guò)熱器受熱面沿?zé)煔饬鞒痰奈恢靡约拔鼰岱蓊~(每級(jí)過(guò)熱器吸熱量占整個(gè)過(guò) 熱器吸熱量的比例)，利用輻射傳熱與對(duì)流傳熱隨鍋爐負(fù)荷變化而不同的特性來(lái)改善鍋爐各級(jí)過(guò)熱器受熱面的汽溫和管壁溫度特性。過(guò)熱器分級(jí)的定義對(duì)于鍋爐過(guò)熱器分級(jí)布置的定義，從通常意義上來(lái)說(shuō)如果級(jí) 過(guò)熱器受熱面進(jìn)出口蒸汽溫度不連續(xù)，之間有汽溫控制的裝置或調(diào)節(jié)措施，認(rèn)為是分級(jí)的， 如高溫級(jí)過(guò)熱器和中溫級(jí)過(guò)熱器之間有噴水減溫器來(lái)調(diào)節(jié)溫度，如果沒(méi)有可以認(rèn)為是一級(jí) 過(guò)熱器。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供的一種循環(huán)流化床鍋爐各級(jí)過(guò)熱器的布置結(jié)構(gòu)，使鍋爐各級(jí)過(guò)熱器在 各種負(fù)荷下的汽溫和壁溫特性得到大大改善，提高了鍋爐運(yùn)行的安全性和使用壽命。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明一種循環(huán)流化床鍋爐各級(jí)過(guò)熱器的布置結(jié)構(gòu)，包含布 置在鍋爐尾部對(duì)流煙道內(nèi)的省煤器、管路連接所述省煤器的汽包(或者汽水分離器)、以及 管路連接所述汽包(或者汽水分離器)的爐膛水冷壁。所述的循環(huán)流化床鍋爐各級(jí)過(guò)熱器的布置結(jié)構(gòu)還包含若干通過(guò)管路連接組成密 閉回路的尾部包復(fù)過(guò)熱器、低溫過(guò)熱器、高溫級(jí)過(guò)熱器。所述的高溫級(jí)過(guò)熱器可以單級(jí)布置，也可以多級(jí)布置。所述的多級(jí)布置的高溫級(jí)過(guò)熱器包含管路連接的中溫過(guò)熱器和高溫過(guò)熱器(又稱 末級(jí)過(guò)熱器)。所述的循環(huán)流化床鍋爐各級(jí)過(guò)熱器的布置結(jié)構(gòu)還包含再熱器系統(tǒng)，該再熱器系統(tǒng) 包含若干通過(guò)管路連接組成密閉回路的低溫再熱器、高溫再熱器(又稱末級(jí)再熱器)。所述的高溫級(jí)過(guò)熱器布置在鍋爐的爐膛內(nèi)，所述的低溫過(guò)熱器布置在鍋爐的尾部 煙道內(nèi)。所述的高溫再熱器布置在在鍋爐的爐膛內(nèi)，所述的低溫再熱器布置在鍋爐的尾部 煙道內(nèi)。本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)
1、循環(huán)流化床鍋爐過(guò)熱器高溫級(jí)過(guò)熱器布置在爐膛內(nèi)，布置在爐膛燃燒室內(nèi)的高溫級(jí) 過(guò)熱器受熱面吸熱量占整個(gè)過(guò)熱器系統(tǒng)的吸熱量在48-58%的份額范圍內(nèi)，可以得到良好 的汽溫特性，各級(jí)過(guò)熱器受熱面管子的壁溫也得到大大的改善，只要鍋爐在設(shè)計(jì)中滿足滿 負(fù)荷各級(jí)過(guò)熱器受熱面不超溫，低負(fù)荷時(shí)也不會(huì)超溫，提高鍋爐低負(fù)荷運(yùn)行的安全性。2、對(duì)于循環(huán)流化床鍋爐，爐內(nèi)布置高溫級(jí)過(guò)熱器，增加了傳熱溫壓，同時(shí)使鍋爐受 熱面布置簡(jiǎn)單，從循環(huán)流化床鍋爐發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，超臨界，超超臨界循環(huán)流化床鍋爐由于過(guò) 熱(再熱)蒸汽溫度的提高，必須要求高溫級(jí)受熱器具有一定的傳熱溫壓，循環(huán)流化床鍋爐 的燃燒特性是低溫燃燒，要在鍋爐各種負(fù)荷下獲得盡量高的傳熱溫壓，減少過(guò)熱器受熱面。3、鍋爐過(guò)熱器輻射和對(duì)流特性良好的匹配，鍋爐在各種負(fù)荷下具有好的汽溫特 性，使過(guò)熱器各級(jí)減溫器噴水變化小，在設(shè)計(jì)中可以減少減溫器噴水量的設(shè)計(jì)。4、各級(jí)過(guò)熱器的汽溫、壁溫變化平穩(wěn)且變化幅度小，有利于減少受熱面管子的交 變應(yīng)力，提高受熱面的安全性和使用壽命。


圖1是本發(fā)明提供的循環(huán)流化床鍋爐各級(jí)過(guò)熱器的布置結(jié)構(gòu)的第一實(shí)施例的結(jié) 構(gòu)示意圖2是本發(fā)明提供的循環(huán)流化床鍋爐各級(jí)過(guò)熱器的布置結(jié)構(gòu)的第二實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示 意圖3是本發(fā)明提供的循環(huán)流化床鍋爐各級(jí)過(guò)熱器的布置結(jié)構(gòu)的第三實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示 意圖4是采用本發(fā)明后循環(huán)流化床鍋爐各級(jí)過(guò)熱器蒸汽溫度與負(fù)荷的變化曲線。
具體實(shí)施例方式以下根據(jù)圖1 圖4，具體說(shuō)明本發(fā)明的較佳實(shí)施例
如圖1所示，是本發(fā)明提供的循環(huán)流化床鍋爐各級(jí)過(guò)熱器的布置結(jié)構(gòu)的第一實(shí)施例的 結(jié)構(gòu)示意圖，鍋爐給水通過(guò)給水管道1進(jìn)入布置在尾部對(duì)流煙道內(nèi)的省煤器10，加熱后通 過(guò)省煤器至鍋爐汽包連接管道11進(jìn)入汽包20，汽包內(nèi)的水通過(guò)下降管21進(jìn)入水冷壁下集 箱2，水在爐膛水冷壁3 (3a、3b、3c、3d為膜式水冷壁的四個(gè)墻)中加熱后形成汽水混合物 由爐膛至汽包連接管道22進(jìn)入汽包20，汽包20把水冷壁3中形成的汽水混合物進(jìn)行汽水 分離，水進(jìn)入下降管21，飽和蒸汽通過(guò)汽包至尾部包復(fù)過(guò)熱器連接管道29把蒸汽引入到尾 部包復(fù)過(guò)熱器30，加熱后的蒸汽進(jìn)入布置在尾部對(duì)流煙道中的低溫過(guò)熱器31，經(jīng)過(guò)一級(jí)噴 水減溫器32后，過(guò)熱蒸汽進(jìn)入布置在鍋爐爐膛內(nèi)的中溫過(guò)熱器35，然后再經(jīng)過(guò)二級(jí)噴水減 溫器38進(jìn)入布置在鍋爐爐膛內(nèi)的高溫過(guò)熱器40，合格的蒸汽從鍋爐引出至汽輪發(fā)電機(jī)，本 實(shí)例中，沿蒸汽流程的高溫級(jí)過(guò)熱器中的中溫過(guò)熱器35和高溫過(guò)熱器40布置在爐膛內(nèi)，并 且吸熱量占整個(gè)過(guò)熱器系統(tǒng)的吸熱量份額48-58%，各級(jí)過(guò)熱器都具有良好的汽溫和壁溫特 性。如圖2所示，是本發(fā)明提供的循環(huán)流化床鍋爐各級(jí)過(guò)熱器的布置結(jié)構(gòu)的第二實(shí)施 例的結(jié)構(gòu)示意圖，鍋爐給水進(jìn)入布置在尾部對(duì)流煙道內(nèi)的低溫省煤器10，加熱后進(jìn)入高溫 省煤器12，然后由鍋爐汽包連接管道11進(jìn)入汽包20，汽包內(nèi)的水通過(guò)下降管21進(jìn)入水冷 壁下集箱2，水在爐膛水冷壁3(3a、3b、3c、3d為膜式水冷壁的四個(gè)墻)中加熱后形成汽水混 合物由爐膛至汽包連接管道22進(jìn)入汽包20，汽包20把水冷壁3中形成的汽水混合物進(jìn)行 汽水分離，水進(jìn)入下降管21，飽和蒸汽通過(guò)汽包至尾部包復(fù)過(guò)熱器連接管道29把蒸汽引入 到尾部包復(fù)過(guò)熱器30，本實(shí)例中，尾部包復(fù)為雙煙道的布置，加熱后的蒸汽進(jìn)入布置在尾部 對(duì)流雙煙道中的低溫過(guò)熱器31，經(jīng)過(guò)一級(jí)噴水減溫器32后，過(guò)熱蒸汽進(jìn)入布置在鍋爐爐膛 內(nèi)的中溫過(guò)熱器35，然后再經(jīng)過(guò)二級(jí)噴水減溫器38進(jìn)入布置在鍋爐爐膛內(nèi)的高溫過(guò)熱器 40，合格的蒸汽從鍋爐引出至汽輪發(fā)電機(jī)，再熱蒸汽首先進(jìn)入尾部低溫再熱器51，低溫再熱 器51布置在尾部對(duì)流雙煙道中的另外一個(gè)煙道中，然后經(jīng)過(guò)再熱器噴水減溫器53進(jìn)入布 置在爐膛內(nèi)的高溫再熱器55，合格的再熱蒸汽引出鍋爐進(jìn)入汽輪發(fā)電機(jī)。本實(shí)例中，沿蒸汽 流程的高溫級(jí)過(guò)熱器中的中溫過(guò)熱器35和高溫過(guò)熱器40布置在爐膛內(nèi)，并且吸熱量占整 個(gè)過(guò)熱器系統(tǒng)的吸熱量份額48-58%的范圍內(nèi)，各級(jí)過(guò)熱器受熱面具有良好的汽溫和壁溫 特性。
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如圖3所示，是本發(fā)明提供的循環(huán)流化床鍋爐各級(jí)過(guò)熱器的布置結(jié)構(gòu)的第三實(shí)施 例的結(jié)構(gòu)示意圖，鍋爐給水進(jìn)入布置在尾部對(duì)流煙道內(nèi)的低溫省煤器10，加熱后進(jìn)入高溫 省煤器12，然后由連接管道11進(jìn)入爐膛水冷壁下集箱，水在爐膛水冷壁3(3a、3b、3c、3d為 膜式水冷壁的四個(gè)墻)中加熱后形成汽水混合物或過(guò)熱蒸汽后由爐膛至汽包連接管道22進(jìn) 入汽水分離器20，汽水分離器20把水冷壁3中形成的汽水混合物進(jìn)行汽水分離(在鍋爐啟 動(dòng)階段或低負(fù)荷時(shí))，水進(jìn)入啟動(dòng)系統(tǒng)，蒸汽通過(guò)汽包至尾部包復(fù)過(guò)熱器連接管道29把蒸汽 引入到尾部包復(fù)過(guò)熱器30，本實(shí)例中，尾部包復(fù)為雙煙道的布置，加熱后的蒸汽進(jìn)入布置在 尾部對(duì)流雙煙道中的低溫過(guò)熱器31，經(jīng)過(guò)一級(jí)噴水減溫器32后，過(guò)熱蒸汽進(jìn)入布置在鍋爐 爐膛內(nèi)的中溫過(guò)熱器35，然后再經(jīng)過(guò)二級(jí)噴水減溫器38進(jìn)入布置在鍋爐爐膛內(nèi)的高溫過(guò) 熱器40，合格的蒸汽從鍋爐引出至汽輪發(fā)電機(jī)，再熱蒸汽首先進(jìn)入尾部低溫再熱器51，低 溫再熱器布置在尾部對(duì)流雙煙道中的另外一個(gè)煙道中，然后經(jīng)過(guò)再熱器噴水減溫器53進(jìn) 入布置在爐膛內(nèi)的高溫再熱器55，合格的再熱蒸汽引出鍋爐進(jìn)入汽輪發(fā)電機(jī)。本實(shí)例中，沿 蒸汽流程的高溫級(jí)過(guò)熱器中的中溫過(guò)熱器35和高溫過(guò)熱器40布置在爐膛內(nèi)，并且吸熱量 占整個(gè)過(guò)熱器系統(tǒng)的吸熱量份額48-58%的范圍內(nèi)，各級(jí)過(guò)熱器受熱面具有良好的汽溫和 壁溫特性。如圖4所示，是采用本發(fā)明后循環(huán)流化床鍋爐各級(jí)過(guò)熱器蒸汽溫度與負(fù)荷的變化 曲線，從圖4可以看出，由于布置在爐膛內(nèi)的過(guò)熱器具有良好的輻射特性，高溫過(guò)熱器出口 溫度按照常規(guī)意義的鍋爐蒸汽發(fā)生裝置的要求是控制在某一恒定值(本案例為540°C)，隨 著負(fù)荷的降低，高溫過(guò)熱器進(jìn)口的溫度隨著負(fù)荷的降低而降低，沿著蒸汽的流程，中溫過(guò)熱 器進(jìn)出口的溫度也隨著負(fù)荷的降低而降低，這就說(shuō)明鍋爐在變負(fù)荷運(yùn)行過(guò)程中，各級(jí)過(guò)熱 器進(jìn)出溫度都比滿負(fù)荷(BMCR)時(shí)低，因此在鍋爐設(shè)計(jì)中只要滿足鍋爐滿負(fù)荷時(shí)各級(jí)受熱面 的安全性，鍋爐在其它低負(fù)荷時(shí)安全，不會(huì)發(fā)生era鍋爐在低負(fù)荷超溫爆管的現(xiàn)象。在鍋爐整個(gè)過(guò)熱器蒸汽流程中，蒸汽溫度最高，在布置中通常使用耐高溫性能好 的材料(如SA213T91、SUS304、SA213TP347等)，往往溫度波動(dòng)會(huì)造成材料的疲勞損壞。本發(fā) 明強(qiáng)調(diào)循環(huán)流化床鍋爐最末級(jí)高溫過(guò)熱器布置在爐膛內(nèi)，因?yàn)槠鋵?duì)于循環(huán)流化床鍋爐爐膛 燃燒溫度隨負(fù)荷的變化比較緩慢，而末級(jí)過(guò)熱器出口的蒸汽溫度是可以通過(guò)減溫噴水或其 它燃燒調(diào)整手段來(lái)進(jìn)行控制的，因此在鍋爐負(fù)荷變化過(guò)程中，高溫過(guò)熱器的壁溫比較穩(wěn)定， 壁溫波動(dòng)小，提高了高溫級(jí)過(guò)熱器受熱面的安全性。盡管本發(fā)明的內(nèi)容已經(jīng)通過(guò)上述優(yōu)選實(shí)施例作了詳細(xì)介紹，但應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到上述的 描述不應(yīng)被認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明的限制。在本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀了上述內(nèi)容后，對(duì)于本發(fā)明的 多種修改和替代都將是顯而易見(jiàn)的。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)由所附的權(quán)利要求來(lái)限定。
權(quán)利要求
一種循環(huán)流化床鍋爐各級(jí)過(guò)熱器的布置結(jié)構(gòu)，包含布置在鍋爐尾部對(duì)流煙道內(nèi)的省煤器、管路連接所述省煤器的汽包、以及管路連接所述汽包的爐膛水冷壁，還包含若干通過(guò)管路連接組成密閉回路的尾部包復(fù)過(guò)熱器、低溫過(guò)熱器、高溫級(jí)過(guò)熱器，其特征在于，所述的高溫級(jí)過(guò)熱器布置在鍋爐的爐膛內(nèi)。
2.如權(quán)利要求1所述的循環(huán)流化床鍋爐各級(jí)過(guò)熱器的布置結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的 高溫級(jí)過(guò)熱器的吸熱量占整個(gè)過(guò)熱器系統(tǒng)的吸熱量份額的48-58%。
3.如權(quán)利要求1所述的循環(huán)流化床鍋爐各級(jí)過(guò)熱器的布置結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的 低溫過(guò)熱器布置在鍋爐的尾部煙道內(nèi)。
4.如權(quán)利要求1所述的循環(huán)流化床鍋爐各級(jí)過(guò)熱器的布置結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的 高溫級(jí)過(guò)熱器單級(jí)布置，或者多級(jí)布置。
5.如權(quán)利要求4所述的循環(huán)流化床鍋爐各級(jí)過(guò)熱器的布置結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的 多級(jí)布置的高溫級(jí)過(guò)熱器包含管路連接的中溫過(guò)熱器和高溫過(guò)熱器。
6.如權(quán)利要求1所述的循環(huán)流化床鍋爐各級(jí)過(guò)熱器的布置結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的 循環(huán)流化床鍋爐各級(jí)過(guò)熱器的布置結(jié)構(gòu)還包含再熱器系統(tǒng)。
7.如權(quán)利要求6所述的循環(huán)流化床鍋爐各級(jí)過(guò)熱器的布置結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的 再熱器系統(tǒng)包含若干通過(guò)管路連接組成密閉回路的低溫再熱器、高溫再熱器。
8.如權(quán)利要求7所述的循環(huán)流化床鍋爐各級(jí)過(guò)熱器的布置結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的 高溫再熱器布置在在鍋爐的爐膛內(nèi)。
9.如權(quán)利要求7所述的循環(huán)流化床鍋爐各級(jí)過(guò)熱器的布置結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的 低溫再熱器布置在鍋爐的尾部煙道內(nèi)。
全文摘要
一種循環(huán)流化床鍋爐各級(jí)過(guò)熱器的布置結(jié)構(gòu)，包含布置在鍋爐尾部對(duì)流煙道內(nèi)的省煤器、管路連接所述省煤器的汽包、以及管路連接所述汽包的爐膛水冷壁，還包含若干通過(guò)管路連接組成密閉回路的尾部包復(fù)過(guò)熱器、低溫過(guò)熱器、高溫級(jí)過(guò)熱器，所述的高溫級(jí)過(guò)熱器布置在鍋爐的爐膛內(nèi)，高溫級(jí)過(guò)熱器的吸熱量占整個(gè)過(guò)熱器系統(tǒng)的吸熱量份額的48-58%。本發(fā)明使鍋爐各級(jí)過(guò)熱器在各種負(fù)荷下的汽溫和壁溫特性得到大大改善，提高了鍋爐運(yùn)行的安全性和使用壽命。
文檔編號(hào)F22G7/00GK101986024SQ20101054925
公開(kāi)日2011年3月16日 申請(qǐng)日期2010年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月18日
發(fā)明者李炳順, 王冬福, 肖峰, 黃建榮 申請(qǐng)人:上海鍋爐廠有限公司