一種爐內受熱面全水平布置的雙煙道二次再熱直流鍋爐的製作方法

2023-05-21 14:46:46 2

專利名稱：一種爐內受熱面全水平布置的雙煙道二次再熱直流鍋爐的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種電站鍋爐，尤其涉及一種爐內受熱面全水平布置的雙煙道二次再熱超超臨界直流鍋爐。
背景技術：
我國的能源結構決定了現階段及今後相當長的一段時期仍然以燃煤火力發電為主的格局。因此，提高火力發電機組經濟性，降低汙染物排放已成為國內外高效清潔火力發電技術下一步發展中最為關鍵的問題。為了提高大容量火力發電機組的經濟性，通常可採用中間再熱的方法來提高熱力循環的平均吸熱溫度，降低熱耗；減少汽輪機低壓末級葉片排氣溼度，延長末級葉片壽命。理論上再熱級數越多熱力循環效率更高，在同等條件下，採用二次再熱比一次再熱的機組熱效率可提高I. 43 I. 6%左右。但同時二次再熱機組的主機設備和熱力系統更為複雜，投資明顯增加，運行控制也更加困難。因此，儘管從上世紀60年代起國外已經有50餘臺二次再熱超(超)臨界機組投入運行，但基於性價比等因素考慮，絕大多數的超(超)臨界機組仍都採用的是一次再熱。截止目前，國內已投運的數百臺超(超)臨界機組也全部採用的是一次再熱形式[1][2]。隨著燃料成本和環保壓力的不斷提高，近年來，國際上又開始重視對二次再熱機組的研發和應用歐盟、美國和日本的700°C及以上參數的超超臨界機組無一例外地選擇了二次再熱作為研究方向之一。而700°C及以上參數的先進超超臨界燃煤火力發電技術也已列入我國「十二五」能源發展規劃，成立了產學研用聯盟共同開展700°C高效清潔燃煤火力發電機組的基礎研發，並已啟動了超600°C二次再熱燃煤超超臨界機組的應用示範。通過檢索發現，國內的科研和製造企業也已經開始了二次再熱超超臨界鍋爐的研發工作[7]-[12]。圍繞在現有金屬材料基礎上研發超600°C二次再熱燃煤超超臨界機組和採用鎳基高溫材料的700°C先進超超臨界機組項目中，高溫材料價格對機組技術經濟性的影響以及從鍋爐結構進行改善的方法進行了研究。本發明人在引進的800 1000MW塔式燃煤直流鍋爐的設計和運行經驗基礎上，針對上述問題提出了一種新的鍋爐及受熱面布置形式，可以大大降低1000MW 1200MW大容量二次再熱塔式直流鍋爐的爐膛高度，有機結合了傳統塔式和雙煙道鍋爐的結構特點，既可以減少鍋爐出口高溫管道的長度，節省昂貴的高溫金屬材料，有利於二次再熱超超臨界鍋爐高溫氧化皮的清除，也便於實現二次再熱超超臨界鍋爐汽溫控制方式的優化。參考文獻[I]朱寶田，苗廼金，雷兆團，李續軍，張心，張亞夫.我國超超臨界機組技術參數與結構選型的研究[J]·熱力發電，2005，(7) 1-6.[2]朱寶田，周榮燦.進一步提高超超臨界機組蒸汽參數應注意的問題[J].中國電機工程學報，2009，29 (S) =95-100.[3]葉勇健，申松林·歐洲高效燃煤電廠的特點及啟示[J]·電力建設，2011，32(1) :54-58[4]Sven Kjaer，Frank Drinhaus. A modified double reheat cycle//[C]· ASME2010 Power Conference[5]徐雪元.120(MW超超臨界參數鍋爐的研製與開發[J]·電力建設，2010,31(3)60-62[6]徐炯，周一工· 700°C高效超超臨界火力發電技術發展的概述[J]·上海電氣技術，2012，5 (2) 51-54[7] 一種帶二次再熱的700°C以上參數超超臨界鍋爐[Z].中國專利，ZL201110332930.3[8] 一種蒸汽二次再熱系統[Z]·中國專利，ZL 201010575485.9[9] 一種電站鍋爐二次再熱系統[Z]·中國專利，ZL201110333681.X[10]通過採用尾部三煙道方式調節鍋爐再熱汽溫的裝置[Z].中國專利，ZL201210043936. 3[11] 二次再熱直流鍋爐-汽輪機DBC協調控制系統[Z].中國專利，ZL201210026915.O[12] 二次再熱的熱力系統[Z],中國專利，ZL201110066853. I

發明內容
本發明目的在於克服現有技術的不足和缺陷，提出一種更為適合於蒸汽初參數超600°C以及700°C以上二次再熱超超臨界機組特點的鍋爐優化結構。本發明的技術方案具體 是由以下方法實現的鍋爐爐膛(I)上部煙道內依煙氣氣流依次水平放置有高溫過熱器(21)、高溫一次再熱器(22)和高溫二次再熱器(23)，鍋爐爐膛(I)與並列布置的尾部分隔煙道(2)採用連通管(3)連接，連通管(3)內壁設計有包覆受熱面(15)，其煙道內不設置受熱面；鍋爐爐膛
(1)出口的高溫煙氣由連通管(3)從上部或水平方向進入尾部分隔煙道(2);尾部分隔煙道
(2)內分別水平放置有低溫過熱器(11)、低溫一次再熱器(12)和低溫二次再熱器(13)以及省煤器(14)。為便於鍋爐二次再熱汽溫的控制，對全滑壓運行的二次再熱超超臨界鍋爐，其鍋爐尾部分隔煙道(2)可設計分隔為兩個獨立的煙道，其中一個煙道內布置有低溫過熱器(11)和省煤器(14);另外一個煙道內布置有低溫一次再熱器(12)和低溫二次再熱器
(13);在分隔煙道出口處分別設置有調節擋板(5)，用以完成高溫一次再熱器(22)出口蒸汽溫度的調節；高溫二次再熱器(23)出口蒸汽溫度採用噴水調節。而當鍋爐設計有定壓運行方式時，尾部分隔煙道(2)可分隔為三個或四個獨立的煙道，以減少再熱噴水對機組效率的影響，其中一個煙道內布置低溫過熱器(11);另外的分隔煙道內則分別布置有低溫一次再熱器(12)和低溫二次再熱器(13)或省煤器(14);在分隔煙道出口處分別設置有調節擋板(5)，分別完成高溫一次再熱器(22)和高溫二次再熱器(23)出口蒸汽溫度的控制。鍋爐尾部分隔煙道(2)出口至連通管(3)間可設置煙氣再循環旁路(6)，該旁路安裝有可調節煙氣再循環流量的再循環風機(7)或其調節擋板，用於控制高溫一次再熱器
(22)或高溫二次再熱器(23)出口蒸汽溫度。傳統的煙氣再循環汽溫調節方式，其再循環煙氣設計為直接引入爐膛，這樣勢必造成爐膛燃燒工況的變化，而本發明由於採用了爐膛(I)和尾部分隔煙道(2)雙煙道間的連通管(3)內不設煙道蒸汽受熱面的結構，因而可以成為一種新的煙氣側汽溫調節方式，這種調溫方式也適用於一次再熱燃煤、燃油或燃氣鍋爐。當爐膛蒸發受熱面(10)及灰鬥(4)的包覆管屏(20)採用螺旋管圈受熱面結構時，可設計為省煤器(14 )出口的一部分蒸汽直接引入爐膛下部灰鬥(4)包覆管屏(20)的一部分入口集箱，另一部分蒸汽則先經過連通管(3)的包覆受熱面(15)，再引入灰鬥(4)包覆管屏(20)的另外一部分入口集箱，以調節進入蒸發受熱面的給水溫度，並消除整個爐膛蒸發受熱面(10)的入口和出口熱偏差。另外，連通管(3)的包覆受熱面(15)也可以設計作為可低溫一次再熱器(12)或低溫二次再熱器(13)受熱面的組成部分，其出口可連接至低溫一次再熱器(12)或低溫二次再熱器(13)入口或出口聯箱，以改善低負荷工況下再熱器的汽溫特性。本發明的有益效果是與現有的技術相比，通過採用雙煙道結構和鍋爐爐內受熱面全水平布置方式，解決了大容量二次再熱超超臨界直流鍋爐爐膛高度過高，以及更高溫度和壓力條件下鍋爐運行的安全性問題，既可以減少二次再熱超超臨界鍋爐出口高溫管道的長度，又有利於二次再熱超超臨界鍋爐高溫氧化皮的清除，本發明的設計也更便於實現二次再熱超超臨界鍋爐汽溫控制方式的配置和優化。


附圖I是一臺按常規方法設計的二次再熱塔式直流鍋爐的結構示意圖；附圖2是本發明的爐內受熱面全水平布置的二次再熱雙煙道直流鍋爐結構示意圖。
具體實施例方式附圖I是一臺按照現有設計方法實現的二次再熱鍋爐結構示意圖，附圖2是本發明的一個實施例示意圖，從附圖I和附圖2可以清楚地看出本發明的改進效果。本實施例在以本發明技術方案為前提下給出了具體的實施方式和系統結構，但本發明的保護範圍不限於所給出的實施例。
權利要求
1.一種爐內受熱面全水平布置的雙煙道二次再熱直流鍋爐，其特徵在於該鍋爐採用雙煙道布置形式；鍋爐爐膛(I)上部煙道內依煙氣氣流依次水平放置有高溫過熱器(21)、高溫一次再熱器(22)和高溫二次再熱器(23);鍋爐爐膛(I)與並列布置的尾部分隔煙道(2)採用連通管(3)連接，連通管(3)內壁設計有包覆受熱面(15)，其煙道內不設置受熱面；鍋爐爐膛(I)出口的高溫煙氣由連通管(3)從上部或水平方向進入尾部分隔煙道(2);尾部分隔煙道(2)內分別水平放置有低溫過熱器(11)、低溫一次再熱器(12)和低溫二次再熱器(13)以及省煤器(14);省煤器(14)出口的一部分蒸汽可直接引入爐膛下部灰鬥(4)包覆管屏(20)的入口集箱，另一部分蒸汽則先經過連通管(3)的包覆受熱面(15)，再引入灰鬥(4)包覆管屏(20)的入口集箱；尾部分隔煙道(2)出口至連通管(3)間設置有煙氣再循環旁路出)，該旁路安裝有可調節煙氣再循環流量的再循環風機(7)或其調節擋板，用於控制高溫一次再熱器(22)或高溫二次再熱器(23)出口蒸汽溫度。
2.如權利要求I所述的一種爐內受熱面全水平布置的雙煙道二次再熱直流鍋爐，其特徵在於尾部分隔煙道(2)分隔為兩個獨立的煙道，其中一個煙道內布置有低溫過熱器(11)和省煤器(14);另外一個煙道內布置有低溫一次再熱器(12)和低溫二次再熱器(13);在分隔煙道出口處設置有調節擋板(5)，用以完成高溫一次再熱器(22)出口蒸汽溫度的調節；高溫二次再熱器(23)出口蒸汽溫度由煙氣再循環旁路(6)及再循環風機(7)進行調節。
3.如權利要求I所述的一種爐內受熱面全水平布置的雙煙道二次再熱直流鍋爐，其特徵在於尾部分隔煙道(2)分隔為三個或四個獨立的分隔煙道，其中一個煙道內布置有低溫過熱器(11)和省煤器(14);另外的分隔煙道內分別布置有低溫一次再熱器(12)、低溫二次再熱器(13)或省煤器(14);在尾部分隔煙道(2)出口處分別設置有調節擋板(5)，用以完成高溫一次再熱器(22)和高溫二次再熱器(23)出口蒸汽溫度的控制，可不設置煙氣再循環旁路(6)及再循環風機(7)。
4.如權利要求I所述的一種爐內受熱面全水平布置的雙煙道二次再熱直流鍋爐，其特徵在於連通管(3)的包覆受熱面(15)出口可連接至低溫一次再熱器(12)或低溫二次再熱器(13)入口或出口聯箱，作為該受熱面的組成部分。
全文摘要
本發明公開了一種爐內受熱面全水平布置的雙煙道二次再熱直流鍋爐，該鍋爐爐膛上部豎直煙道內依煙氣氣流依次水平放置了高溫過熱器、高溫一次再熱和高溫二次再熱器，與爐膛並列的尾部煙道則水平布置有低溫過熱器、低溫一次和二次再熱器以及省煤器，而雙煙道連通管不設煙道受熱面。該設計既降低了大容量塔式直流鍋爐的布置高度，可減少鍋爐出口高溫蒸汽管道的長度，同時保留了現有塔式直流鍋爐受熱面水平布置利於疏水和去除高溫氧化皮的優點；尾部煙道多分隔擋板和再循環煙氣的靈活組合也有利於二次再熱汽溫控制方案的優化。
文檔編號F22B31/08GK102901081SQ201210450410
公開日2013年1月30日 申請日期2012年11月12日 優先權日2012年11月12日
發明者葉敏, 陳仁傑, 徐雪元, 李林, 姚丹花, 鄒海勇, 朱更 申請人:上海智申系統工程有限公司, 上海迪吉特控制系統有限公司