鍋爐的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供鍋爐，保持鍋爐整體的蒸汽的吸收熱量，即使適當?shù)販p少導熱面積，也有效地提高二次空氣的溫度，熱效率提高。本發(fā)明的鍋爐為了解決上述課題，與設置在由隔壁分隔從火爐排出的燃燒廢氣的下游側流道的一方的流道的熱交換器的導熱面積相比，設置在另一方的流道的熱交換器的導熱面積小，并且，從上述兩流道排出到鍋爐外的燃燒廢氣不會混合地在鍋爐下游側被導入空氣加熱器，并且，通過在該空氣加熱器中將燃燒廢氣具有的熱量供給到一次空氣及二次空氣，加熱燃燒空氣。
【專利說明】鍋爐
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及鍋爐，尤其涉及適于為了驅動汽輪機發(fā)電設備，使燃料燃燒并產(chǎn)生高溫蒸汽的火力發(fā)電用的鍋爐。
【背景技術】
[0002]在使燃料燃燒并由鍋爐產(chǎn)生蒸汽的發(fā)電設備中，為了提高熱效率，普遍為來自從鍋爐排出的燃燒廢氣的熱回收機構。
[0003]尤其在以碳為燃料的火力發(fā)電設備中，普遍使用下述方法:在鍋爐出口的煙道上設置空氣加熱器，使用燃燒廢氣的熱量加熱燃燒空氣，通過將被加熱的燃燒空氣供給到鍋爐并使燃料燃燒，提高熱效率。
[0004]例如，在專利文獻I中公開了下述方法:具備檢測一次空氣的溫度的溫度檢測器、調整一次空氣的溫度的一次空氣溫度調整機構、根據(jù)上述溫度檢測器的檢測結果以上述一次空氣成為規(guī)定溫度的方式控制上述一次空氣溫度調整機構的控制裝置，通過根據(jù)碳的品質調整燃燒空氣溫度，使碳的點燃性與燃燒性穩(wěn)定化。
[0005]另外，在專利文獻2中公開了使具有溫度差的兩系統(tǒng)的流道的氣體沒有泄漏地流動或切換流道的裝置。即，在固定流體的流動方向的兩系統(tǒng)的流道上設有由隔壁連結的兩個固定室，將該裝置用于鍋爐。并且，在從鍋爐回收的燃燒廢氣被導入下游的切換室后，在固定室中由蓄熱體加熱，之后，被向上游側引導。
[0006]根據(jù)該專利文獻2，由于能在兩系統(tǒng)的流道的相互沒有氣體泄漏，以簡單的結構高速地進行流道切換操作，因此能實現(xiàn)空氣加熱器的性能提高，能夠改進成套設備整體的熱效率。
[0007]現(xiàn)有技術文獻
[0008]專利文獻1:日本特開2008-145007號公報
[0009]專利文獻2:國際公開第94 / 002784號
[0010]參照圖1，對本發(fā)明所要解決的課題進行說明。
[0011]通常，在火力發(fā)電設備所用的現(xiàn)有的燒煤鍋爐中，為了抑制產(chǎn)生由燃燒產(chǎn)生的氮氧化物，采用二級燃燒法。
[0012]所謂該二級燃燒法是指，將投入鍋爐的空氣分為搬運燃料的一次空氣系統(tǒng)與促進燃料的燃燒的二次空氣系統(tǒng)，以比空氣比I小的量供給一次空氣，在燃料過濃側進行一次燃燒，防止由熱分解產(chǎn)生的氮化合物轉換為氮氧化物，并且由二次空氣促進殘留的未燃燒成分的燃燒結束與氮氧化物的分解。
[0013]如圖1所示，一次空氣及二次空氣利用來自鍋爐I的燃燒廢氣的熱，由設置在鍋爐I的廢氣出口的空氣加熱器2進行加熱。普遍將空氣加熱器2的入口側的燃燒廢氣的溫度設定為350°C左右，將出口側的廢氣溫度設定為130°C左右。
[0014]另外，為了使再熱蒸汽溫度為期望的值，普遍使用下游側(圖1的右側，節(jié)煤器16、一次過熱器17、一次再熱器20附近)的燃燒廢氣的流道由隔壁6分隔，在由該隔壁6分隔的各個流道的下游部設置氣門7，通過調整各流道的廢氣流量，調整一次再熱器20、最終再熱器21的吸收熱量的方法。另外，各流道的出口附近的溫度普遍設計為互相相等。
[0015]近年來，為了進一步提高發(fā)電系統(tǒng)的熱效率，嘗試了各種對策。例如，具有使二次空氣高溫化的方法。二次空氣的溫度一般設定為330°C左右，但通過使該溫度更高，能夠進一步減少未燃成分，從而能夠提高鍋爐I的熱效率。
[0016]然而，如上所述，在現(xiàn)有的鍋爐I中，出口的燃燒廢氣溫度是350°C左右，但使用空氣加熱器2的能上升的空氣溫度基本上是330°C左右。為了進一步提高該空氣溫度，需要保持鍋爐整體的蒸汽的吸收熱量，適當減少導熱面積，并且提高燃燒廢氣溫度。該導熱面積的調整普遍相對于設置在廢氣下游部的節(jié)煤器16、一次過熱器17、一次再熱器20等熱交換器進行。
[0017]但是，在減少了設置在廢氣下游部的一次過熱器17、節(jié)煤器16的場合，圖1中的隔壁6的右側的燃燒廢氣溫度上升，在廢氣溫度上產(chǎn)生較大的差。相對于隔壁6的左側的出口附近的廢氣溫度與以往相等，主蒸汽側(隔壁6的右側)的出口附近的廢氣溫度為500°C左右。
[0018]因此，當使各廢氣原樣混合時，廢氣溫度為420°C左右，在現(xiàn)有的結構中，存在無法期望二次空氣的大幅的高溫化之類的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0019]本發(fā)明鑒于上述問題，其目的在于提供保持鍋爐整體的蒸汽的吸收熱量，即使適當?shù)販p少導熱面積，也有效地提高二次空氣的溫度，熱效率提高的鍋爐。
[0020]本發(fā)明的鍋爐為了實現(xiàn)上述目的，具備燃燒固體燃料的火爐、粉碎上述固體燃料的燃料粉碎機、將上述固體燃料從該燃料粉碎機搬運到上述火爐的固體燃料供給配管、對上述固體燃料點火的燃燒嘴、向上述火爐投入空氣的空氣口、從燃燒廢氣回收熱并加熱供給到上述火爐的一次及二次空氣的空氣加熱器、將來自該空氣加熱器的上述一次空氣導入上述燃料粉碎機的一次燃燒空氣供給通道、將來自上述空氣加熱器的二次空氣導入上述燃燒嘴及空氣口的二次燃燒空氣供給通道、向上述空氣加熱器導入空氣的空氣通道、向上述空氣加熱器導入燃燒廢氣的廢氣通道、分隔從上述火爐排出的燃燒廢氣的下游側流道的隔壁、以及熱交換器，該熱交換器設在由該隔壁分隔的兩流道上，回收在該兩流道中流動的燃燒廢氣的熱量，并加熱蒸汽，與設置在由上述隔壁分隔的一方的上述流道的上述熱交換器的導熱面積相比，設置在另一方的上述流道的上述熱交換器的導熱面積小，并且，從上述兩流道排出到鍋爐外的燃燒廢氣不會混合地在鍋爐下游側被導入上述空氣加熱器，并且，通過在上述空氣加熱器中將上述燃燒廢氣具有的熱量供給到上述一次空氣及二次空氣，加熱燃燒空氣。
[0021]本發(fā)明的效果如下。
[0022]根據(jù)本發(fā)明，能夠保持鍋爐整體的蒸汽的吸收熱量，即使適當?shù)販p少導熱面積，也有效地提高二次空氣的溫度，其結果，能使未燃成分燃燒，從而能夠提高鍋爐的熱效率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1是表示現(xiàn)有的鍋爐的結構的圖。[0024]圖2是表示本發(fā)明的鍋爐的實施例一的燒煤鍋爐的結構的圖。
[0025]圖3是作為本發(fā)明的鍋爐的實施例一的空氣加熱器，示意地表示蓄熱材料旋轉式熱交換器的圖。
[0026]圖4是表示本發(fā)明的鍋爐的實施例二的燒煤鍋爐的結構的圖。
[0027]圖5是表示本發(fā)明的鍋爐的實施例三的燒煤鍋爐的結構的圖。
[0028]圖6是表示本發(fā)明的鍋爐的實施例四的燒煤鍋爐的結構的圖。
[0029]圖中:I一鍋爐，2—空氣加熱器，2a—低溫空氣加熱器，2b—高溫空氣加熱器，3al、3a2—廢氣通道，3a3—廢氣連結通道，3bl、3b2—空氣通道，3b3—空氣連結通道，4一燃燒嘴，5—空氣口，6—隔壁，7—氣門，8—一次燃燒空氣供給通道，9一二次燃燒空氣供給通道，10—煤粉碎機，I la、I lb、I Ic一空氣流量調整裝置，12—煤供給配管，13a、13b、13c—廢氣流量調整裝置，15—脫硝設備，16—節(jié)煤器，17—一次過熱器，18—二次過熱器，19 一最終過熱器，20—一次再熱器，21—最終再熱器，22—溫度控制計，23—火爐。
【具體實施方式】
[0030]下面，根據(jù)圖示的實施例說明本發(fā)明的鍋爐。另外，就符號而言，與以往相同的部件使用相同符號。
[0031]圖2表示本發(fā)明的鍋爐的實施例一的燒煤鍋爐的設備結構。
[0032]如該圖所示，本實施例的燒煤鍋爐大致包括燃燒作為固體燃料的煤的火爐23、作為粉碎煤的燃料粉碎機的煤粉碎機10、將煤從該煤粉碎機10搬運到火爐23的固體燃料供給配管即煤供給配管12、對火爐23內(nèi)的煤點火的多個燃燒嘴4、向火爐23內(nèi)投入空氣的空氣口 5、從燃燒廢氣回收熱并加熱供給到火爐23的一次及二次空氣的空氣加熱器2、將來自該空氣加熱器2的一次空氣導入煤粉碎機10的一次燃燒空氣供給通道8、將來自空氣加熱器2的二次空氣導入燃燒嘴4及空氣口 5的二次燃燒空氣供給通道9、向空氣加熱器2導入空氣的通道3bl、3b2、向空氣加熱器2導入燃燒廢氣的廢氣通道3al、3a2、分隔從火爐23排出的燃燒廢氣的下游側流道的隔壁6、以及熱交換器，該熱交換器設置在由該隔壁6分隔的兩流道，回收來自在該兩流道中流動的燃燒廢氣的熱量并加熱蒸汽，由節(jié)煤器16、一次過熱器17、二次過熱器18、最終過熱器19、一次再熱器20、最終再熱器21等構成。
[0033]并且，作為燃料的煤供給到煤粉碎機10，被粉碎為適于在鍋爐I中燃燒的粒子直徑。通過一次燃燒空氣供給通道8向煤粉碎機10供給通過空氣加熱器2加熱的空氣(一次空氣)，由該加熱空氣干燥被粉碎的煤，并且搬運到煤粉碎機10外。
[0034]并且，被粉碎的煤與一次空氣一起通過煤供給配管12被搬運到燃燒嘴4，在此被點燃并供給到鍋爐I內(nèi)。另外，在鍋爐I中，通過二次燃燒空氣供給通道9向燃燒嘴4及空氣口 5搬運來自與空氣加熱器2不同系統(tǒng)的二次空氣，并從此處供給到鍋爐I。
[0035]這樣，通過使用廢氣中由空氣加熱器2加熱的空氣使粉碎煤燃燒，在鍋爐I內(nèi)產(chǎn)生高溫的燃燒氣體。燃燒氣體所具有的熱量利用設置在鍋爐I的熱交換器組(二次過熱器18、最終過熱器19、最終再熱器21、一次過熱器17、節(jié)煤器16、一次再熱器)20傳遞到水或蒸汽，在產(chǎn)生高溫高壓的蒸汽后，通過未圖示的蒸汽配管，供給到同樣未圖示的汽輪機發(fā)電設備，將蒸汽具有的能量轉換為電能。
[0036]燃燒廢氣的下游部的流道被隔壁6分為兩個，在圖2中，在左側設置一次再熱器20，在右側設置節(jié)煤器16及一次過熱器17。使一次再熱器20為與以往相同的導熱面積，當使節(jié)煤器16或一次過熱器17、或使其兩者比以往導熱面積小(例如通過使節(jié)煤器16及/或一次過熱器17小型化，導熱管變短，相應地，導熱面積減小)時，左側流道的廢氣溫度與以往相同，但右側流道的廢氣溫度上升。當減小現(xiàn)狀的節(jié)煤器16整體的導熱面積時，右側流道的氣門7附近的廢氣為550°C左右。
[0037]并且，在本實施例中，將上述左側流道的低溫側燃燒廢氣與右側流道的高溫側燃燒廢氣分別利用不同的廢氣通道3al、3a2導入空氣加熱器2。
[0038]圖3是作為本發(fā)明的優(yōu)選的空氣加熱器2的結構例，示意地表示在燒煤鍋爐中普遍使用的蓄熱材料旋轉式熱交換器。
[0039]如該圖所示，在本實施例中，通過將燃燒廢氣側兩系統(tǒng)、空氣側兩系統(tǒng)共計四系統(tǒng)的氣體流道(通道)相對于蓄熱材料旋轉方向以圖3所示的順序配置，能進行良好的熱交換。
[0040]即，旋轉的蓄熱材料首先通過低溫側燃燒廢氣流道(廢氣通道3al )，在此由低溫廢氣加熱，之后，通過高溫側燃燒廢氣流道(廢氣流道3a2)，在此，利用高溫廢氣進一步升溫，之后，按照二次空氣的流道(空氣通道3bl)、一次空氣的流道(空氣通道3b2)的順序，釋放所蓄積的熱量。
[0041]通過采用這種本實施例的結構，能夠將二次空氣最大加熱到500°C左右，其結果，由于能夠降低煤的未燃燒成分，因此能提高鍋爐I的熱效率。
[0042]另外，通過二次空氣的高溫化，煤的燃燒效率提高，因此鍋爐I的氣體上游部的吸收熱量增加。因此，如上所述，即使使節(jié)煤器16或一次過熱器17、或其兩者比以往的導熱面積小，也能夠確保鍋爐整體的吸收熱量。為了確保吸收熱量，也可以增加二次過熱器18或最終過熱器19的導熱面積。
[0043](實施例二)
[0044]圖4表示本發(fā)明的鍋爐的實施例二的燒煤鍋爐的設備結構。
[0045]本實施例普遍為由具有與實施例一相同的作用的裝置構成的部分，因此在以下，只敘述與實施例一的不同點。以下未敘述的裝置具有與實施例一相同的作用、效果。
[0046]在本實施例中，與實施例一不同，如圖4所示，設有兩臺空氣加熱器。S卩，為與現(xiàn)有鍋爐相同程度的溫度的鍋爐下游部的左側流道的燃燒廢氣的熱量由低溫空氣加熱器2a回收并用于一次空氣的加熱，另一方面，高溫化了的右側流道的燃燒廢氣的熱量由高溫空氣加熱器2b回收，并用于二次空氣的加熱。
[0047]即使這種本實施例的結構也當然能得到與上述實施例相同的效果，通過將空氣加熱器分為低溫空氣加熱器2a與高溫空氣加熱器2b并分別設置，容易較高地維持熱交換效率，能夠使二次空氣溫度穩(wěn)定并維持為高溫。
[0048]另外，在蓄熱材料旋轉式熱交換器中，有可能在通風的氣體間產(chǎn)生一定量的泄露，但在本實施例中，由于不會產(chǎn)生低溫/高溫燃燒廢氣間及一次/ 二次空氣間的泄露，因此即使在這點也為穩(wěn)定的熱交換。
[0049](實施例三)
[0050]圖5表示本發(fā)明的鍋爐的實施例三的燒煤鍋爐的設備結構。
[0051]本實施例由于普遍為由具有與實施例二相同的作用的裝置構成的部分，因此在以下，僅敘述與實施例二的不同點。以下未敘述的裝置具有與實施例二相同的作用、效果。[0052]圖5所示的本實施例與實施例二不同點有兩個。即，一點是設置當在設有導熱面積大的熱交換器的低溫側燃燒廢氣流道(廢氣流道3al)中流動的燃燒廢氣通過低溫空氣加熱器2a前，除去廢氣中的氮氧化物的脫硝裝置15，另一點是在二次空氣經(jīng)過用于一次空氣的加熱的低溫空氣加熱器2a后，通過高溫化的排氣與高溫空氣加熱器2b加熱。
[0053]S卩，在設有導熱面積大的熱交換器的低溫側廢氣通道3al中流動的燃燒廢氣在通過低溫空氣加熱器2a前，進入除去燃燒廢氣中的氮氧化物的脫硝裝置15，并且，在二次空氣由低溫空氣加熱器2a加熱后，進入高溫空氣加熱器2b，在該高溫空氣加熱器2b中，由在設有導熱面積小的熱交換器的廢氣通道3a2中流動的廢氣加熱。
[0054]另外，在設有導熱面積小的熱交換器的廢氣通道3a2的燃燒廢氣進入高溫空氣加熱器2b并被加熱后，進入脫硝裝置15，在該脫硝裝置15中，與在設置有導熱面積大的熱交換器的廢氣通道3al中流動的燃燒氣體一起除去氮氧化物，并且進入低溫空氣加熱器2a。
[0055]本實施例的脫硝設備15以除去廢氣中所含的氮氧化物的目的設置，除去效率高的氨噴霧式氧化劑脫硝設備的最適的動作溫度大約是350°C，通常設置在空氣加熱器的上游側。
[0056]并且，如本實施例所假想的那樣，在鍋爐I的出口溫度為400°C以上的場合，本實施例的設置位置是合適的。即，通過采用本實施例的結構，當然能得到與上述實施例二相同的效果，即使應用本發(fā)明的場合，也能維持較高的氮氧化物的除去功能。
[0057](實施例四)
[0058]圖6表示本發(fā)明的鍋爐的實施例四的燒煤鍋爐的設備結構。
[0059]本實施例普遍為由具有與實施例二相同的作用的裝置構成的部分，因此在以下，僅敘述與實施例二的不同點。以下未敘述的裝置具有與實施例二及實施例三相同的作用、效果。
[0060]在該圖所示的本實施例中，兩臺低溫空氣加熱器2a與高溫空氣加熱器2b與實施例二相同，但在下述方面與實施例二不同:重新將空氣流量調整裝置Ila連接在空氣通道3bI上，將空氣流量調整裝置Ilb連接在空氣通道3b2上，將空氣流量調整裝置Ilc連接在連結空氣通道3bl與空氣通道3b2的空氣連結通道3b3上，將廢棄流量調整裝置13a連接在廢氣通道3al上，將廢氣流量調整裝置13b連接在廢氣流道3a2上，將廢氣流量調整裝置13c連接在連結廢氣通道3al與廢氣通道3a2的廢氣連結通道3a3上，將空氣溫度計22連接在一次燃燒空氣供給通道8上。
[0061]并且，在本實施例中，空氣流量調整裝置I la、I lb、I Ic與廢氣流量調整裝置13a、13b、13c具有根據(jù)空氣溫度計22的輸出，以使空氣溫度計22所示的通過一次燃燒空氣供給通道8的一次燃燒空氣的溫度為期望的溫度的方式，分別調節(jié)空氣流量與廢氣流量的功倉泛。
[0062]即使這種本實施例的結構，當然也得到與實施例二相同的效果，通過設置使一次空氣溫度為期望值的空氣流量調整裝置I la、IlbUlc與廢氣流量調整裝置13a、13b、13c及空氣溫度計22，能進行與多種煤的種類相應的適當?shù)倪\用。
[0063]另外，本發(fā)明未限定于上述實施例，包括多種變形例。例如，上述實施例為了容易明白地說明本發(fā)明，而詳細地進行了說明，但未限定于包括說明的全部的結構。另外，能將某實施例的結構的一部分置換為另一實施例的結構，并且，能在某實施例的結構上添加其他實施例的結構。另外，能對各實施例的結構的一部分進行其他結構的追加、削除、置換。
【權利要求】
1.一種鍋爐，其特征在于， 具備燃燒固體燃料的火爐、粉碎上述固體燃料的燃料粉碎機、將上述固體燃料從該燃料粉碎機搬運到上述火爐的固體燃料供給配管、對上述固體燃料點火的燃燒嘴、向上述火爐投入空氣的空氣口、從燃燒廢氣回收熱并加熱供給到上述火爐的一次及二次空氣的空氣加熱器、將來自該空氣加熱器的上述一次空氣導入上述燃料粉碎機的一次燃燒空氣供給通道、將來自上述空氣加熱器的二次空氣導入上述燃燒嘴及空氣口的二次燃燒空氣供給通道、向上述空氣加熱器導入空氣的空氣通道、向上述空氣加熱器導入燃燒廢氣的廢氣通道、分隔從上述火爐排出的燃燒廢氣的下游側流道的隔壁、以及熱交換器，該熱交換器設在由該隔壁分隔的兩流道上，回收來自在該兩流道中流動的燃燒廢氣的熱量，并加熱蒸汽， 與設置在由上述隔壁分隔的一方的上述流道的上述熱交換器的導熱面積相比，設置在另一方的上述流道的上述熱交換器的導熱面積小，并且，從上述兩流道排出到鍋爐外的燃燒廢氣不會混合地在鍋爐下游側被導入上述空氣加熱器，并且，通過在上述空氣加熱器中將上述燃燒廢氣具有的熱量供給到上述一次空氣及二次空氣，加熱燃燒空氣。
2.根據(jù)權利要求1所述的鍋爐，其特征在于， 上述空氣加熱器包括:設置在導熱面積大的一方的上述熱交換器的下游，進行上述一次空氣的加熱的低溫空氣加熱器；以及設置在導熱面積小的一方的上述熱交換器的下游，進行上述二次空氣的加熱的高溫空氣加熱器。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的鍋爐，其特征在于， 導熱面積大的上述熱交換器用于再熱蒸汽的加熱，導熱面積小的上述熱交換器用于主蒸汽的加熱。
4.根據(jù)權利要求2或3所述的鍋爐，其特征在于， 具備在設置有導熱面積大的上述熱交換器的流道中流動的燃燒廢氣在通過上述低溫空氣加熱器之前進入，并除去燃燒廢氣中的氮氧化物的脫硝裝置，并且，上述二次空氣在由上述低溫空氣加熱器加熱后進入上述高溫空氣加熱器，在該高溫空氣加熱器中，由在設置有導熱面積小的上述熱交換器的流道中流動的廢氣加熱。
5.根據(jù)權利要求4所述的鍋爐，其特征在于， 在設置有上述導熱面積小的上述熱交換器的流道中流動的燃燒廢氣在進入上述高溫空氣加熱器并被加熱后進入上述脫硝裝置，在該脫硝裝置中，與在設置有導熱面積大的上述熱交換器的流道中流動的燃燒廢氣一起被除去氮氧化物，并進入上述低溫空氣加熱器。
6.根據(jù)權利要求1?5任一項所述的鍋爐，其特征在于， 在上述空氣通道上具備空氣流量調整裝置，在上述廢氣通道上具備廢氣流量調整裝置，并且，在上述一次燃燒空氣供給通道的中途具備空氣溫度計，上述空氣流量調整裝置及廢氣流量調整裝置以下述方式進行動作:根據(jù)上述空氣溫度計的輸出，以使上述空氣溫度計表示的通過上述一次燃燒空氣供給通道的一次燃燒空氣的溫度為期望的溫度的方式分別調節(jié)空氣流量與廢氣流量。
【文檔編號】F23K3/00GK103453540SQ201310204418
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年5月28日 優(yōu)先權日:2012年5月29日
【發(fā)明者】半田雅人, 林喜治, 柴田強 申請人:株式會社日立制作所