具有水冷柱加強結構的循環流化床鍋爐的製作方法
2023-10-08 09:59:49 2
專利名稱：具有水冷柱加強結構的循環流化床鍋爐的製作方法
技術領域：
本發明涉及大型循環流化床鍋爐技術領域，特別是循環流化床鍋爐爐膛水冷柱的加強結構。
背景技術：
大型化是循環流化床鍋爐發展的必然趨勢，隨著循環流化床鍋爐容量的增大，爐膛的放熱容積較爐內蒸發受熱面增加得更快，放熱和吸熱的不平衡增長導致受熱面的布置問題。同時，爐膛深度增加，二次風穿透深度難以同步增加，也是大型化中的一大難題。為同時解決循環流化床鍋爐大型化過程中受熱面的布置問題與二次風的穿透問題，中國專利ZL200710151813.0公開了一種設置在爐膛中的水冷柱，不僅作為擴展受熱面大大增加了爐膛受熱面積，還兼具向爐膛中心區域提供二次風的功能。由於水冷柱與爐膛高度相同，對於大型循環流化床鍋爐，水冷柱高度可能達到50米以上；水冷柱的橫截面尺寸相對其高度而言比例懸殊，因此水冷柱沿高度方向易扭曲變形，必須對水冷柱結構進行加固。現有技術的解決方式是在水冷柱內設置剛性梁來提高水冷柱的強度，但如果柱內同時還要布置二次風道，則布置空間緊張，往往不得不增大水冷柱的橫截面尺寸。然而，水冷柱截面尺寸放大卻不利於爐膛內的物料摻混。中國專利01227149.7公開了一種鍋爐用的高強度膜式水冷壁，在主膜式水冷壁的受熱面側增加一排或多排水冷管，水冷管連續布置或間斷布置。但由於水冷管管壁溫度遠低於爐膛平均溫度，未增加這些水冷管之前只是貼近水冷壁的一薄層區域溫度較低；增加這些水冷管後，冷卻壁面過於集中，溫度較低的區域範圍大大擴大，燃料進入這些區域後容易因溫度驟降而無法繼續維持燃燒，這將導致鍋爐燃燒效率降低。
發明內容
本發明的目的是克服現有技術缺陷，提供一種增加循環流化床水冷柱強度的結構，該結構不佔用柱內空間，同時增加了爐膛水冷柱的強度，保證水冷柱的運行安全，而且儘量減少了對爐膛燃料的燃燒的不利影響。為達到上述目的，本發明的技術解決方案如下:根據本發明，提出了一種循環流化床鍋爐，包括:爐膛；水冷柱，所述水冷柱設置在爐膛中且由多片柱用膜式水冷壁構成圍合而成，相鄰柱用膜式水冷壁之間形成角度，其中:在所述多個柱用膜式水冷壁的相鄰柱用膜式水冷壁相接的角部在所述水冷柱的外側設置有在所述水冷柱的整個高度上延伸的至少一個由水冷管形成的加強壁，所述加強壁從所述水冷柱朝向所述爐膛內突出。可選地，所述加強壁包括單片加強用膜式水冷壁，所述加強用膜式水冷壁利用在水冷柱的高度方向上延伸的鰭片與在水冷柱角部的水冷管彼此連接。有利地，所述加強用膜式水冷壁包括1-4根水冷管。有利地，所述加強壁的水冷管的直徑大於所述水冷柱的不位於角部的水冷管的直徑。進一步地，所述水冷柱角部的水冷管的直徑和壁厚均大於水冷柱的不位於角部的水冷管的直徑和壁厚。可選地，在所述水冷柱的角部，相鄰柱用膜式水冷壁之間利用在水冷柱的整個高度上延伸的第一鰭片彼此相連；所述加強壁包括兩個平行布置的加強用膜式水冷壁，一個加強用膜式水冷壁的一側與所述相鄰柱用膜式水冷壁中的一個的與所述第一鰭片相接的水冷管利用在水冷柱的整個高度上延伸的第二鰭片彼此相接，且另一個加強用膜式水冷壁的一側與所述相鄰柱用膜式水冷壁中的另一個的與所述第一鰭片相接的水冷管利用在水冷柱的整個高度上延伸的第三鰭片彼此相接；兩個所述加強用膜式水冷壁的另一側利用在水冷柱的整個高度上延伸的第四鰭片彼此相接；且所述第一鰭片上設置有將所述加強壁的內部空間與所述水冷柱的內部空間相通的多個開口。在上述的循環流化床鍋爐中，有利地，每一個加強用膜式水冷壁和與其連接的柱用膜式水冷壁之間的角度大於90度。有利地，在垂直於爐膛中心線的一個爐膛橫截面中，所述加強壁關於所述爐膛中心線與所述爐膛橫截面的交點對稱布置。進一步地，所述爐膛橫截面為正方形、長方形、正六邊形或正八邊形。有利地，在作為多邊形的爐膛橫截面的每一個角上都設置有一個加強壁。進一步有利地，所有加強用膜式水冷壁和與其連接的對應柱用膜式水冷壁之間的角度相同。本發明通過在水冷柱的角部設置加強壁，提高了水冷柱的強度，保證水冷柱在運行過程中的安全性與可靠性。而在所設加強壁與其它冷卻壁面間距離適當的情況下，不會造成局部低溫區域、降低燃燒效率。另外，由於加強壁由水冷管構成，進一步增加了爐內受熱面積，有利於大型循環流化床鍋爐的爐膛溫度控制和熱力分配設計。而且，在加強壁與水冷柱壁面的交界面角度大於90°的情況下，也不會造成物料集中、導致角部水冷壁管磨損。通過下文中參照附圖對本發明所作的描述，本發明的其它目的和優點將顯而易見，並可幫助對本發明有全面的理解。
本發明將參照附圖來進一步詳細說明，其中:圖1為根據本發明的一個實施例的循環流化床鍋爐的爐膛的正視示意圖；圖2為根據本發明的一個實施例的循環流化床鍋爐的爐膛的俯視示意圖；圖3為根據本發明的一個實施例的循環流化床鍋爐的爐膛中的矩形水冷柱的俯視放大示意圖；圖4為根據本發明的另一個實施例的循環流化床鍋爐的爐膛中的六邊形水冷柱的俯視放大示意圖；圖5為根據本發明的再一個實施例的循環流化床鍋爐的爐膛中的八邊形水冷柱的俯視放大示意圖；圖6為根據本發明的又一個實施例的循環流化床鍋爐的爐膛中的正方形水冷柱的俯視放大示意圖。
具體實施例方式雖然將參照含有本發明的較佳實施例的附圖充分描述本發明，但在此描述之前應了解本領域的普通技術人員可修改本文中所描述的發明，同時獲得本發明的技術效果。因此，須了解以上的描述對本領域的普通技術人員而言為一廣泛的揭示，且其內容不在於限制本發明所描述的示例性實施例。本發明用於爐膛布風板、頂棚之間設有一個或多個豎直的水冷柱的循環流化床鍋爐。水冷柱為柱狀，由柱用膜式水冷壁圍合而成，橫截面為多邊形，如正方形、矩形、正六邊形、正八邊形等。如圖1-5中所示，循環流化床鍋爐爐膛由前牆2、後牆5、左側牆7、右側牆4、頂棚9與布風板8圍合而成，六個旋風分離器I對稱布置在爐膛的前後牆外側；同時在爐膛頂棚9與布風板8之間，沿爐膛寬度方向(爐膛左右側牆之間的距離為寬度)對稱布置有兩個豎直的水冷柱3，水冷柱3是由膜式水冷壁11圍合而成的四方柱，橫截面為矩形；在水冷柱3的四角上通過鰭片與4片亦由膜式水冷壁構成的加強壁6焊接固定，每片加強壁6包括3根水冷管，加強壁6與水冷柱3高度相同，且加強壁6朝向爐膛燃燒空間，加強壁6與相鄰水冷柱3側邊的夾角β均為135°。加強壁6的水冷管管徑d3大於水冷柱3角部水冷管的管徑d2，水冷柱3角部水冷管的管徑d2等於或大於水冷柱3非角部的水冷管管徑dl，水冷柱3角部水冷管的壁厚大於水冷柱3的水冷管壁厚。加強壁6下部、水冷柱3下部與爐膛下部水冷壁敷設高度同樣的耐火材料12。根據本發明的循環流化床鍋爐包括:爐膛；水冷柱3，所述水冷柱設置在爐膛中且由多片柱用膜式水冷壁構成圍合而成，相鄰柱用膜式水冷壁之間形成角度，如圖2-6中所示，其中:在所述多個柱用膜式水冷壁的相鄰柱用膜式水冷壁相接的角部在所述水冷柱的外側設置有在所述水冷柱的整個高度上延伸的至少一個由水冷管形成的加強壁6，所述加強壁從所述水冷柱朝向所述爐膛內突出。如圖3-5中所示，所述加強壁6包括單片加強用膜式水冷壁，所述加強用膜式水冷壁利用在水冷柱3的高度方向上延伸的鰭片13與在水冷柱角部的水冷管彼此連接。在水冷柱3的角部的水冷管上、朝向爐膛燃燒空間的方向、通過鰭片焊接與水冷柱高度相同的加強壁6。由於加強壁6的水冷管數量若過多則會影響到爐內氣固兩相的流動與摻混，故每片加強壁6的水冷管數量優選為I至4根。由於水冷柱角部的水冷管三面受熱，且需要在其上焊接加強壁，優選的，將角部水冷管的管徑和壁厚均適當增大，使之大於水冷柱非角部的水冷管，增加管徑以增加管內工質流量，增加水冷管壁厚以增加強度。對於加強壁6，由於其水冷管雙面受熱，因此優選的，加強壁6的水冷管的管徑也適當增大，大於水冷柱的非角部的水冷管的管徑。或者，如圖6中所示，水冷柱3的角部不設水冷管，相鄰的兩片膜式水冷壁通過鰭片31相連；加強壁6為豎直、與水冷柱高度相同的雙層膜式水冷壁，設置在水冷柱角部，分別與構成角部的兩片柱用膜式水冷壁的把邊的水冷管通過鰭片焊接，每層水冷壁均由I 4根水冷管及其管間鰭片組成。這樣使加強壁的水冷管僅單面朝向爐膛燃燒空間，受熱狀況與水冷柱、爐膛側壁水冷壁相近 ，可提高水動力安全性。加強壁的兩層水冷壁遠端(遠離水冷柱)的水冷管之間以鰭片61封閉，使水冷壁背火面空間不與爐膛燃燒空間相通，以免燃料進入此空間時，因溫度驟降而滅火，導致燃燒不充分。為避免加強壁水冷壁背火面空間成為封閉空間，連接相鄰的兩片水冷柱膜式水冷壁的鰭片上開有通孔，使加強壁水冷壁背火面空間與水冷柱內側空間相通；或者在與加強壁水冷壁背火面空間相對應的爐膛頂棚和/或布風板上的相應位置上開有與外界相通的開口。加強壁水冷管與水冷柱水冷管可選用相同管徑。由上可知，可選地，在本發明的循環流化床鍋爐中，在所述水冷柱3的角部，相鄰柱用膜式水冷壁之間利用在水冷柱的整個高度上延伸的第一鰭片(對應於上文中的鰭片31)彼此相連；所述加強壁6包括兩個平行布置的加強用膜式水冷壁，一個加強用膜式水冷壁的一側與所述相鄰柱用膜式水冷壁中的一個的與所述第一鰭片相接的水冷管利用在水冷柱的整個高度上延伸的第二鰭片(對應於上文中提及的鰭片13)彼此相接，且另一個加強用膜式水冷壁的一側與所述相鄰柱用膜式水冷壁中的另一個的與所述第一鰭片相接的水冷管利用在水冷柱的整個高度上延伸的第三鰭片(同樣對應於上文中提及的鰭片13)彼此相接；兩個所述加強用膜式水冷壁的另一側利用在水冷柱的整個高度上延伸的第四鰭片(對應於上文中提及的鰭片61)彼此相接；且所述第一鰭片上設置有將所述加強壁的內部空間與所述水冷柱的內部空間相通的多個開口。在以上的循環流化床鍋爐中，每一個加強用膜式水冷壁和與其連接的柱用膜式水冷壁之間的角度大於90度。夾角越大，角部物料集中的現象越輕微，可避免角部水冷管的磨損。有利地，在垂直於爐膛中心線的一個爐膛橫截面中，所述加強壁關於所述爐膛中心線與所述爐膛橫截面的交點對稱布置。有利地，所述爐膛橫截面為正方形、長方形、正六邊形或正八邊形。在作為多邊形的爐膛橫截面的每一個角上都設置有一個加強壁。進一步地，所有加強用膜式水冷壁和與其連接的對應柱用膜式水冷壁之間的角度相同。這種結構更加穩定，且這種布置方式對燃燒效率不會造成不良影響，避免了加強壁之間區域由於冷卻壁面過於集中、導致溫度驟降、造成該區域燃燒不充分的情況。在詳細說明本發明的較佳實施例之後，熟悉本領域的技術人員可清楚的了解，在不脫離隨附權利要求的保護範圍與精神下可進行各種變化與改變，且本發明亦不受限於說明書中所舉示例性實施例的實施方式。應注意，措詞「包括」不排除其它元件或步驟，措詞「一」或「一個」不排除多個。另外，權利要求的任何元件標號不應理解為限制本發明的範圍。
權利要求
1.一種循環流化床鍋爐，包括: 爐膛； 水冷柱，所述水冷柱設置在爐膛中且由多片柱用膜式水冷壁構成圍合而成，相鄰柱用膜式水冷壁之間形成角度， 其中: 在所述多個柱用膜式水冷壁的相鄰柱用膜式水冷壁相接的角部在所述水冷柱的外側設置有在所述水冷柱的整個高度上延伸的至少一個由水冷管形成的加強壁，所述加強壁從所述水冷柱朝向所述爐膛內突出。
2.根據權利要求1所述的循環流化床鍋爐，其中: 所述加強壁包括單片加強用膜式水冷壁，所述加強用膜式水冷壁利用在水冷柱的高度方向上延伸的鰭片與在水冷柱角部的水冷管彼此連接。
3.根據權利要求2所述的循環流化床鍋爐，其中: 所述加強用膜式水冷壁包括1-4根水冷管。
4.根據權利要求2所述的循環流化床鍋爐，其中: 所述加強壁的水冷管的直徑大於所述水冷柱的不位於角部的水冷管的直徑。
5.根據權利要求2所述的循環流化床鍋爐，其中: 所述水冷柱角部的水冷管的直徑和壁厚均大於水冷柱的不位於角部的水冷管的直徑和壁厚。
6.根據權利要求1所述的循環流化床鍋爐，其中: 在所述水冷柱的角部，相鄰柱用膜式水冷壁之間利用在水冷柱的整個高度上延伸的第一鰭片彼此相連； 所述加強壁包括兩個平行布置的加強用膜式水冷壁，一個加強用膜式水冷壁的一側與所述相鄰柱用膜式水冷壁中的一個的與所述第一鰭片相接的水冷管利用在水冷柱的整個高度上延伸的第二鰭片彼此相接，且另一個加強用膜式水冷壁的一側與所述相鄰柱用膜式水冷壁中的另一個的與所述第一鰭片相接的水冷管利用在水冷柱的整個高度上延伸的第三鰭片彼此相接；且 兩個所述加強用膜式水冷壁的另一側利用在水冷柱的整個高度上延伸的第四鰭片彼此相接。
7.根據權利要求6所述的循環流化床鍋爐，其中: 所述第一鰭片上設置有將所述加強壁的內部空間與所述水冷柱的內部空間相通的多個開口。
8.根據權利要求6所述的循環流化床鍋爐，其中: 所述每個加強用膜式水冷壁包括1-4根水冷管。
9.根據權利要求1-8中任一項所述的循環流化床鍋爐，其中: 每一個加強用膜式水冷壁和與其連接的柱用膜式水冷壁之間的角度大於90度。
10.根據權利要求9所述的循環流化床鍋爐，其中: 在垂直於爐膛中心線的一個爐膛橫截面中，所述加強壁關於所述爐膛中心線與所述爐膛橫截面的交點對稱布置。
11.根據權利要求10所述的循環流化床鍋爐，其中:所述爐膛橫截面為正方形、長方形、正六邊形或正八邊形。
12.根據權利要求11所述的循環流化床鍋爐，其中:在作為多邊形的爐膛橫截面的每一個角上都設置有一個加強壁。
13.根據權利要求11所述的循環流化床鍋爐，其中:所有加強用膜式水冷 壁和與其連接的對應柱用膜式水冷壁之間的角度相同。
全文摘要
本發明提出了一種循環流化床鍋爐，包括爐膛；水冷柱，所述水冷柱設置在爐膛中且由多片柱用膜式水冷壁構成圍合而成，相鄰柱用膜式水冷壁之間形成角度，其中在所述多個柱用膜式水冷壁的相鄰柱用膜式水冷壁相接的角部在所述水冷柱的外側設置有在所述水冷柱的整個高度上延伸的至少一個由水冷管形成的加強壁，所述加強壁從所述水冷柱朝向所述爐膛內突出。利用本發明的技術方案，提供了一種增加循環流化床水冷柱強度的結構，該結構不佔用柱內空間，同時增加了爐膛水冷柱的強度，保證水冷柱的運行安全，而且儘量減少了對爐膛燃料的燃燒的不利影響。
文檔編號F23C10/18GK103216822SQ20121001775
公開日2013年7月24日 申請日期2012年1月19日 優先權日2012年1月19日
發明者呂清剛, 高鳴, 宋國良, 孫運凱, 張縵, 王小芳, 周託 申請人:中國科學院工程熱物理研究所