屏式再熱器以及循環流化床鍋爐的製作方法

2023-05-01 10:49:26 1

本實用新型涉及循環流化床鍋爐領域，具體地，涉及一種屏式再熱器以及循環流化床鍋爐。

背景技術：

循環流化床鍋爐技術是十幾年來迅速發展起來的一項高效低汙染清潔燃燒技術，與煤粉爐相比具有燃料適用性廣、高效脫硫、負荷調節範圍大、汙染物排放低、易於實現灰渣綜合利用等優點。

在現有的循環流化床鍋爐例如兩臺發電量為135MW的機組(2×135MW)且型號為UG-480/13.7-M的循環流化床鍋爐中，包括懸吊在全膜式爐膛中的L型屏式再熱器、屏式過熱器、水冷屏及M型回料器等，屏式再熱器能夠把做過功的低壓蒸汽再進行加熱並達到一定壓力、溫度，從而進一步到中壓缸做功提高電廠循環的熱效率。由於屏式再熱器未設旁路，循環流化床鍋爐運行後，屏式再熱器變形嚴重、晶間裂紋不斷，從而無法執行正常檢修工作，同時不利於循環流化床鍋爐運行調整以及機組長時間運行。

在現有技術中，採用了將爐膛內的屏式再熱器的數量由6片改為4片，增大單管尺寸(例如單管由∮51改為∮60)以及單管由SA213-TP304不鏽鋼管改為SA213-TP347H不鏽鋼管等措施提高屏式再熱器的抗變形能力，但是循環流化床鍋爐運行後變形依然嚴重。

技術實現要素：

本實用新型的目的是提供一種屏式再熱器，該屏式再熱器在循環流化床鍋爐運行時基本不變形。

為了實現上述目的，本實用新型提供一種屏式再熱器，包括多個並排的單管和散熱片，所述散熱片連接所述多個並排的單管形成管屏，所述管屏的兩端分別為入口和出口並包括位於爐膛內且靠近爐膛中心的中心區域，所述屏式再熱器還包括隔熱單元，所述隔熱單元包括包覆在位於所述中心區域中的所述單管的外部的第一隔熱層。

優選地，所述隔熱單元整體包覆在所述單管的外部。

優選地，所述中心區域包括1～6個所述單管。

優選地，所述隔熱單元包括第二隔熱層，所述第二隔熱層包覆在所述中心區域以外的所述單管的外部。

優選地，所述第二隔熱層的敷設高度比所述第一隔熱層的高度低1-6m。

優選地，所述屏式再熱器包括位於所述第一隔熱層和/或所述第二隔熱層中的加強體，所述加強體固定在所述散熱片上。

優選地，所述加強體呈網格體，所述網格體設置為三維網格結構。

優選地，在所述第一隔熱層和所述單管之間、在所述第二隔熱層和所述單管之間、在所述第一隔熱層和所述加強體之間以及在所述第二隔熱層和所述加強體之間的至少一處設置有用於減小膨脹差的過渡層。

優選地，所述第一隔熱層朝向所述出口的端面和/或所述第二隔熱層朝向所述出口的端面設置有用於積存落下的爐灰的凹陷部。

本實用新型還提供了一種循環流化床鍋爐，包括由爐膛壁圍合形成的所述爐膛，所述循環流化床鍋爐還包括本實用新型提供的屏式再熱器，其中，所述屏式再熱器懸掛在所述爐膛中，所述入口和出口均位於所述爐膛壁的外部。

通過上述技術方案，在位於所述爐膛內且靠近所述爐膛中心的至少一個所述單管的外部包覆所述隔熱單元，降低了位於所述爐膛中的不同區域內的所述單管之間的溫度差，大大提高了所述屏式再熱器的抗變形能力，同時由於所述屏式再熱器基本不再變形，便於平時的檢修作業，並且加大了循環流化床鍋爐的運行周期以及提高了安全性能。

由於循環流化床鍋爐包括了本實用新型提供的屏式再熱器，在循環流化床鍋爐運行期間，降低了所述屏式再熱器中靠近所述爐膛中心的所述單管的溫度，同時降低了位於所述爐膛中不同區域中的所述單管之間的溫度差，由於所述屏式再熱器的抗變形能力得到了有效的提高，相應地也大大提高了循環流化床鍋爐的運行周期以及使用壽命，同時降低了維修成本。

本實用新型的其它特徵和優點將在隨後的具體實施方式部分予以詳細說明。

附圖說明

附圖是用來提供對本實用新型的進一步理解，並且構成說明書的一部分，與下面的具體實施方式一起用於解釋本實用新型，但並不構成對本實用新型的限制。在附圖中：

圖1是根據本實用新型優選實施方式提供的屏式再熱器的整體結構示意圖；

圖2是根據本實用新型優選實施方式提供的屏式再熱器的所述管屏的局部放大示意圖；

圖3是根據本實用新型優選實施方式提供的屏式再熱器的所述中心區域的俯視結構示意圖；

圖4是根據本實用新型優選實施方式提供的屏式再熱器的側視結構示意圖。

附圖標記說明

10 管屏 131 第一隔熱層

100 單管 14 爐膛

101 散熱片 140 爐膛中心

11 入口 15 加強體

12 出口 17 凹陷部

13 隔熱單元 18 爐膛壁

130 第二隔熱層

具體實施方式

以下結合附圖對本實用新型的具體實施方式進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的具體實施方式僅用於說明和解釋本實用新型，並不用於限制本實用新型。

本實用新型提供了一種屏式再熱器，如圖1、圖2和圖3中所示，該屏式再熱器包括多個並排的單管100和散熱片101，散熱片101連接多個並排的單管100形成管屏10，管屏10的兩端分別為入口11和出口12並包括位於爐膛14內且靠近爐膛中心140的中心區域，所述屏式再熱器還包括隔熱單元13，隔熱單元13包括包覆在位於所述中心區域中的單管100的外部的第一隔熱層131。由於在位於所述中心區域中的單管100的外部包覆有第一隔熱層131，降低了靠近爐膛中心140的單管100受熱溫度，減小了所述屏式再熱器中的位於不同區域的單管100之間的溫度差，從而大大減少了所述屏式再熱器的變形，提高了屏式再熱器的使用壽命以及安全性能，並且由於所述屏式再熱器基本無變形，因此便於平時的檢修作業。尤其是將本實用新型提供的屏式再熱器懸掛在循環流化床鍋爐中長期運行後，例如運行180天後，本實用新型提供的屏式再熱器基本不變形，而在相同條件下，將常規的屏式再熱器懸掛在循環流化床鍋爐中運行180天後，常規的屏式再熱器變形嚴重，導致無法進行正常的檢修作業。

在上述實施方式中，散熱片101可以為鰭片。另外，散熱片101可沿單管100的軸線方向延伸且相鄰的兩個散熱片101相互連接。

優選地，隔熱單元13可整體包覆在單管100的外部，由於採用整體包覆的方式，不僅便於施工，而且能夠提高隔熱單元13的整體強度以及整個屏式再熱器的抗變形能力，此外，還使得隔熱單元13不易於串風，相應的提高了隔熱單元13的耐磨損性能。

為了兼顧降低位於靠近爐膛中心140的單管100的溫度以及進一步有效降低單管100之間的溫度差，尤其位於所述中心區域中的單管100與位於所述中心區域以外的單管100之間的溫度差，第一隔熱層131包覆的單管100的個數可為1～6個，也就是說所述中心區域包括1～6個單管100。特別的，所述中心區域包括4個單管100。

另外，還可第二隔熱層130，第二隔熱層130包覆在所述中心區域以外的單管100的外部。由於設置了第二隔熱層130，能夠有效降低位於爐膛14中的單管100的溫度，防止其長期處於高溫下快速老化，並且還能夠提高整個屏式再熱器的抗變形能力，使得該屏式再熱器得到更好的保護。

在具體設置第一隔熱層131和第二隔熱層130的時候，優選使得第二隔熱層130的敷設高度比第一隔熱層131的高度低1-6m，特別地，第二隔熱層130的敷設高度比第一隔熱層131的高度低3m。採用上述方式使得第一隔熱層131和第二隔熱層130之間存在高度差，能夠有效降低靠近爐膛中心140的單管100的溫度，且更加有利於使得位於爐膛14內的不同區域的單管100之間的溫度相接近。

在上述實施方式中，可根據實際情況選用第一隔熱層131和第二隔熱層130的材料，其中對澆築在單管100的外部的澆注料並沒有特別的限制，只要能夠起到耐磨、隔熱作用即可，例如可選用耐火耐磨材料。在製備澆築料的過程中，所選用的水的溫度需根據材料及環境溫度進行控制，澆注料的黏度保證施工成型要求即可。另外，澆築在單管100的外部的建築料，也就是包覆在單管100的外部的第一隔熱層131和第二隔熱層130的厚度優選為5～10mm，進一步優選地，厚度為7mm。

為了能夠使得第一隔熱層131和第二隔熱層130更加牢固的包覆在單管100的外部，還可設置加強體15，加強體15固定在散熱片101上，且位於第一隔熱層131和/或第二隔熱層130中。

優選地，加強體15呈網格體，所述網格體設置為三維網格結構，其中網格體中的網格的尺寸可根據實際需求進行設置，例如網格的尺寸為長6mm，寬6mm。在實際應用的過程中，該網格體可通過以下方式獲得：在散熱片101上焊接並排並列且呈V型的抓釘，每一個抓釘均垂直於散熱片101，V型的抓釘還可在三維空間內根據實際需求進行擴展，然後選用耐熱鋼筋焊接在抓釘遠離散熱片101的一端處，從而形成網格體。需要提到的是，抓釘最好能夠焊接在散熱片101上，儘量避免焊接在單管100上以免損傷單管100。

由於第一隔熱層131和第二隔熱層130與單管100在相同的溫度下存在較大的膨脹差，因此，還可在第一隔熱層131和單管100之間、在第二隔熱層130和單管100之間、在第一隔熱層131和加強體15之間以及在第二隔熱層130和加強體15之間的至少一處設置有用於減小膨脹差的過渡層。其中，所述過渡層可由瀝青形成，所述過渡層厚度優選1～1.5mm。

由於在爐膛14中會不停的落下的爐灰，從而造成對第一隔熱層131和第二隔熱層130的磨損，如圖4中所示，可在第一隔熱層131朝向所述出口12的端面和/或第二隔熱層130朝向出口12的端面設置有用於積存落下的爐料的凹陷部17。由於在凹陷部17中能夠積存落下的爐灰，當爐灰填滿凹陷部17後，繼續下落的爐灰可直接作用在已積存的爐灰上，從而起到一定緩衝作用，尤其是減少了爐灰對第一隔熱層131和第二隔熱層130端面的磨損。為了便於施工以及降低成本，在實際應用中，可將第一隔熱層131和第二隔熱層130的端面設置為傾斜狀，使得端面與單管100的軸線之間呈一定的夾角(該夾角記為α)，其中α可為30°。

本實用新型還提供了一種循環流化床鍋爐，包括由爐膛壁18圍合形成的爐膛14，所述循環流化床鍋爐還包括上述屏式再熱器，其中，所述屏式再熱器懸掛在爐膛14中，入口11和出口12均位於爐膛壁18的外部。由於循環流化床鍋爐包括了上述屏式再熱器，使得循環流化床鍋爐在運行期間，降低屏式再熱器中靠近爐膛中心140的單管100的溫度，同時降低了位於爐膛14中不同區域中的單管100之間的溫度差，有效提高了所述屏式再熱器的抗變形能力，相應地大大提高了循環流化床鍋爐的運行周期以及使用壽命，同時降低了維修成本。

還需要指出的是，在實際應用中，在入口11和出口12處分別設置有入口集箱和出口集箱，為了降低屏式再熱器變形，可在位於所述入口集箱的管排外圈管口安裝節流圈來均化介質流量。

為了進一步說明本實用新型提供的屏式再熱器的效果，下面給出對比結果。

將本實用新型提供的屏式再熱器(記為屏再1)和常規的屏式再熱器(記為屏再1*)均進行下述試驗：

選取屏式再熱器8片，每一片屏式再熱器包括36根單管，每4片為一組，分別懸掛在兩臺發電量為135MW的機組且型號為UG-480/13.7-M的循環流化床鍋爐中。然後啟動循環流化床鍋爐，連續運行8天。其中，常規的屏式再熱器是指其上未設置所述隔熱單元，更具體地講，是指未將澆注料澆築在所述單管的外部。

8天後，在100MW相同的工況下以及在減溫水流量均為5.82T/h的條件下，選取對應機組中且位於循環流化床鍋爐中的位置相對應的屏再1和屏再1*中的部分單管的壁溫度進行測試，結果如下表1和表2中所示：

表1

表2

註：在上述表1和表2中，從靠近爐膛中心的單管開始記錄單管的根數，第2片和第3片相比以第1片和第2片更靠近爐膛中心。

從上述表1和表2中的數據可以得知，相比起屏再1*，在屏再1中，單管的壁溫均呈下降趨勢，各片的屏再1的第一根單管的平均壁溫下降了54.15℃，其中第二片屏再1的第一根單管的壁溫下降了66.79℃，最為明顯，則第五根單管的壁溫下降了49.38℃，第三片屏再1的第一根單管和第五根單管的壁溫則相應的下降了50.8℃、70.57℃，溫度下降趨勢也較為明顯，同時，相比起第二片屏再1*中第一與第五根單管之間的壁溫，第二片屏再1中第一與第五根單管之間的壁溫差減小了17.41℃。

另外，通過檢測還可以得知，平均每個機組中的4片屏再1的總受熱面積為419.72㎡，而屏再1*的總受熱面積為425㎡。

以上結合附圖詳細描述了本實用新型的優選實施方式，但是，本實用新型並不限於上述實施方式中的具體細節，在本實用新型的技術構思範圍內，可以對本實用新型的技術方案進行多種簡單變型，這些簡單變型均屬於本實用新型的保護範圍。

另外需要說明的是，在上述具體實施方式中所描述的各個具體技術特徵，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進行組合。為了避免不必要的重複，本實用新型對各種可能的組合方式不再另行說明。

此外，本實用新型的各種不同的實施方式之間也可以進行任意組合，只要其不違背本實用新型的思想，其同樣應當視為本實用新型所公開的內容。