CN101821550A - 再热锅炉及再热锅炉的气体温度控制方法 - Google Patents

再热锅炉及再热锅炉的气体温度控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种再热锅炉，其具有：主锅炉，其构成为使由燃烧器燃烧产生的燃烧气体从火炉(102)通过过热器、蒸发管组而流动；再热炉(108)，其在蒸发管组的下游侧具备再热燃烧器(107)；再热器(109)，其位于该再热炉(108)的上部侧，其中，在再热炉(108)内与再热燃烧器(107)对置的位置具有将燃烧用空气的一部分作为燃烧用空气(11b)供给的燃烧用空气供给部(12)。通过燃烧气体(107a)和燃烧用空气(11b)的对置碰撞，促进燃烧气体(107a)与燃烧用空气(11b)的混合，使燃烧气体的流动形式改变，降低再热炉(108)的出口的燃烧气体(107a)的温度不平衡。

Description

再热锅炉及再热锅炉的气体温度控制方法
技术领域
本发明涉及一种在蒸发管组的下游侧设置再热炉、再热器，并降低在再热炉的出口附近的燃烧气体的气体温度的不平衡的再热锅炉(boiler)及再热锅炉的气体温度控制方法。
背景技术
作为目前使用的船用锅炉，采用具备过热器的锅炉(专利文献1)。另外，使用在目前的船用锅炉的燃烧气体下游侧具备再热炉和再热器的再热锅炉。
图6表示目前的船用再热锅炉的构成的一例。图6是简单表示目前的再热锅炉的构成的简图。如图6所示，目前的再热锅炉100包括：以燃烧器101、火炉102、前贮存管103、过热器(Super Heater：SH)104、蒸发管组(后贮存管)105构成的主锅炉106、在蒸发管组105的下游侧具备再热燃烧器107的再热炉108、设置在废气出口侧的再热器109。由燃烧器101的燃烧而产生的燃烧气体从火炉102流过前贮存管103、过热器104及蒸发管组105，在再热炉108与再热燃烧器107的燃烧气体混合，一边与再热器109进行热交换一边流动，通过从气体出口110流出，进行高效率运转。
在图6中，111表示水罐、112表示蒸汽罐、113、114表示集管件、115表示壁管。
专利文献1：日本特开2002-243106号公报
发明内容
在目前的船用再热锅炉100中，再热燃烧器107只设置在再热炉108的前壁侧，再热炉108的后壁侧没有设置。因此，如图7所示，具有在再热炉108的出口侧(图6中符号B部分)中，在再热炉108的前壁(图7中，X)侧和后壁(图7中，Y)侧燃烧气体温度产生大的不平衡这样的问题。
再热炉108的出口侧(即，再热器109的入口侧)的燃烧气体温度的不平衡存在使再热炉108及再热器109的传热性能降低，并且，可能会导致再热器109的再热管的高温腐蚀及支承材料的强度降低这样的问题。另外，图7中符号A表示再热燃烧器的部分，符号C表示再热器109的出口部分。
本发明是鉴于上述课题而创立的，其课题在于提供了一种通过使再热燃烧器的气体的流动形式改变，实现在再热炉的出口侧的燃烧气体的气体温度的不平衡的降低的再热锅炉及再热锅炉的气体温度控制方法。
为解决所述课题，本发明第一方面提供一种再热锅炉，其具有：主锅炉，其构成为使由燃烧器燃烧产生的燃烧气体从火炉通过过热器、蒸发管组而流动；再热炉，其在所述蒸发管组的下游侧具备再热燃烧器；再热器，其位于该再热炉的上部侧，所述再热锅炉的特征在于，在所述再热炉内与所述再热燃烧器对置的位置具有供给燃烧用空气的一部分的燃烧用空气供给部。
第二方面在第一方面的基础上，提供再热锅炉，其特征在于，所述燃烧用空气供给部在所述再热炉内的高度方向上至少设置两级以上。
第三方面在第一方面的基础上，提供再热锅炉，其特征在于，在所述燃烧用空气供给部以50％以下的比例投入所述燃烧用空气的一部分。
第四方面在第一方面的基础上，提供再热锅炉，其特征在于，所述燃烧用空气供给部在所述再热炉内的高度方向上至少设置两级以上，并且，在每一燃烧用空气供给部供给不同量的所述燃烧用空气的一部分。
第五方面提供一种第一～第四方面中任一项所述的再热锅炉的气体温度控制方法，其特征在于，将燃烧用空气的一部分从与所述再热燃烧器对置的位置供给到所述再热炉内，降低所述再热炉的出口侧的燃烧气体的气体温度的不平衡。
根据本发明，通过由设置在再热炉内与再热燃烧器对置的位置的燃烧用空气供给部将燃烧用空气的一部分供给到再热炉内，由此可以改变从所述再热燃烧器喷出的气体的流动形式，因此，可以实现降低所述再热炉的出口侧的燃烧气体的气体温度的不平衡。
附图说明
图1-1是示意地表示本发明实施例1的再热锅炉的再热炉和再热器的构成的简图；
图1-2是从与图1-1中的再热炉的铅垂方向正交的方向观察的剖面图；
图2是示意地表示本发明实施例1的再热锅炉的构成的简图；
图3是表示再热炉的出口附近的燃烧气体的温度分布的说明图；
图4是示意地表示本发明仅实施例2的再热锅炉的再热炉和再热器的局部结构的图；
图5是表示再热炉的出口附近的燃烧气体的温度分布的说明图；
图6是示意地表示目前的再热锅炉的构成的一例的简图；
图7是表示目前的再热炉的出口附近的温度分布的说明图。
符号说明
10A、10B再热锅炉
11、11b-1～11b-3燃烧用空气
12、12-1～12-3燃烧用空气供给部
101燃烧器
102火炉
103前贮存管
104过热器(SH)
105蒸发管组(后贮存管)
106主锅炉
107再热燃烧器
108再热炉
109再热器
110气体出口
111水罐
112蒸汽罐
113、114集管件
115壁管
具体实施方式
以下，参照附图对本发明进行详细说明。另外，该发明不受该实施例限定。另外，在下述实施例的构成要件中，包含本领域技术人员能够容易想到的或实质上相同的要件。
实施例1
参照附图对本实施例的再热锅炉进行说明。
本实施例的再热锅炉与如图6所示的目前的再热锅炉的结构相同，对再热炉设置空气供给部，因此相同的部件表示相同的符号，省略重复的说明。
图1-1是示意地表示本发明实施例1的再热锅炉的再热炉和再热器的构成的简图，是图2的I-I剖面图。图1-2是从与图1-1中的再热炉的铅垂方向正交的方向观察的剖面图，图2是示意地表示本发明实施例1的再热锅炉的构成的简图。
另外，在图1-1及图1-2中，符号X为再热炉的前壁侧，符号Y为再热炉的后壁侧。
如图1-1、图1-2及图2所示，本实施例的再热锅炉10A与如图6所示的目前的再热锅炉的结构相同，具有：以由燃烧器101的燃烧而产生的燃烧气体从火炉102通过过热器104、蒸发管组105的方式构成的主锅炉106；使燃烧气体在再热燃烧器107再燃的再热炉108；该再热锅炉10A是以再燃的燃烧气体通过再热器109的方式构成的再热锅炉，并且，如图1-1及图1-2所示，在再热炉108内与再热燃烧器107对置的位置具有将供给到再热燃烧器107的燃烧用空气11a的一部分作为燃烧用空气11b供给的燃烧用空气供给部12。
另外，在本发明中，将燃烧用空气11中供给到再热燃烧器107的燃烧用空气称作燃烧用空气11a，将燃烧用空气11中供给到再热燃烧器107后剩余的空气即在燃烧用空气供给部12供给的燃烧用空气称作燃烧用空气11b。
通过在再热炉108内与再热燃烧器107对置的位置设置燃烧用空气供给部12，从再热燃烧器107喷出的燃烧气体107a和从该燃烧用空气供给部12供给的燃烧用空气11b对置碰撞，促进了燃烧气体107a与燃烧用空气11b的混合，因此，可以降低在再热炉108的出口的燃烧气体107a的温度的不平衡。
另外，图3是表示图1-1所示的再热炉的出口的燃烧气体的温度分布的说明图。如图3所示，在再热炉108内与再热燃烧器107对置的位置设置燃烧用空气供给部12，通过将燃烧用空气11b供给到再热炉108内，在再热炉108出口附近(图1-1、图2中，符号B)的燃烧气体107a的温度分布的幅度为例如600～800℃，比图7所示的目前的再热锅炉100的再热炉108的出口附近(图6、图7中，符号B)的燃烧气体107a的温度分布狭窄，平均可以维持在约700℃程度。
因此，通过从与再热燃烧器107对置的位置将燃烧用空气11向再热炉108供给，与图7所示的目前的再热锅炉的再热炉108的出口附近(图6、图7中，符号B)的燃烧气体107a的温度相比，可以抑制再热炉108的出口附近的温度的不平衡。
另外，在本实施例的再热锅炉10A中，优选将燃烧用空气11中除去供给到再热燃烧器107的燃烧用空气11a的燃烧用空气11b以50％以下的比例在燃烧用空气供给部12进行供给。其原因在于，当在燃烧用空气11中，对燃烧用空气11b过多使用时，燃料在再热燃烧器107中不能充分燃烧。
另外，在本实施例的再热锅炉10A中，在燃烧气体107a与供给到再热燃烧器107的燃烧用空气11a燃烧后，与在燃烧用空气供给部12供给的燃烧用空气11b燃烧，以形成阶段性投入。因此，通过将燃烧气体107a与燃烧用空气11a、11b在两阶段燃烧，可以抑制NOx的产生。
另外，在本实施例的再热锅炉10A中，在燃烧用空气供给部12供给的燃烧用空气11b的空气量例如通过调节风门等空气量调节装置进行调节。
因此，根据本实施例的再热锅炉10A，通过从在再热炉108内与再热燃烧器107对置的位置设置的燃烧用空气供给部12将燃烧用空气11b供给到再热炉108内，可以使从再热燃烧器107喷出的燃烧气体107a的流动形式改变，因此，可以降低再热炉108的出口侧的燃烧气体107a的气体温度的不平衡。由此，可以防止再热炉108及再热器109的传热性能的降低，并且，可以防止再热器109的再热管的高温腐蚀及支承材料的强度降低。
实施例2
参照图4、5对本发明的实施例2的再热锅炉进行说明。
图4是示意地表示本发明的仅实施例2的再热锅炉的再热炉和再热器的局部结构的图。
本实施例的再热锅炉由于与实施例1的再热锅炉的结构相同，对相同的部件标注相同的符号，省略重复的说明。
如图4所示，本实施例的再热锅炉10B为在再热炉108的高度方向上错开再热炉108的再热燃烧器107的对置位置的三级燃烧用空气供给部12-1～12-3的锅炉。
通过由空气供给部12-1～12-3将燃烧用空气11b-1～11b-3供给到再热炉108，对燃烧气体的与燃烧用空气11b-1～11b-3的混合度进行任意调节，可以控制再热炉108的出口附近的燃烧气体的温度分布。
另外，在实施例的锅炉10B中，通过空气供给部12-1～12-3对分别供给的燃烧用空气11b-1～11b-3的流量进行调节。通过将供给到再热炉108的燃烧用空气11b-1～11b-3的流量进行调节，对燃烧气体107a与燃烧用空气11b-1～11b-3的混合度进行调节，可以控制再热炉108的出口附近的温度分布。例如，将燃烧用空气11b-1的空气量设为较多，通过使燃烧用空气11b-2、11b-3的空气量均等，可以使再热炉108的出口附近的温度分布均等。
另外，图5是表示图4所示的再热炉的出口附近的燃烧气体的温度分布的说明图。如图4所示，通过对在燃烧用空气供给部12-1～12-3供给的燃烧用空气11b-1～11b-3的流量进行调节，如图5所示，可以降低再热炉108的出口侧的燃烧气体107a的气体温度的不平衡。
这样，通过将燃烧用空气11b分为多级而供给到再热炉108内，再热炉108的出口附近(图4中，符号B)的燃烧气体107a的温度分布的幅度成为例如620～780℃，比图7所示的目前的再热锅炉100的再热炉108的出口附近(图6中，符号B)的燃烧气体107a的温度分布狭窄，平均可以维持在约700℃程度。
另外，与如图3所示实施例1的再热锅炉10A的再热炉108的出口附近(图2中、符号B)的燃烧气体107a的温度分布相比，可以设定为更均匀。
因此，从与再热燃烧器107对置的位置将燃烧用空气11b-1～11b-3供给到再热炉108，通过对燃烧用空气11b-2、11b-3的空气量进行微调节，可以抑制再热炉108的出口附近的温度的不平衡。
另外，通过对燃烧用空气11b-1～11b-3的流量进行微调节，可以对温度、滞留时间这样的还原域条件进行调节，因此，可以抑制NOx的产生。例如，通过减少燃烧用空气11b-1的流量，增加燃烧用空气11b-3的流量，使再热炉108内处于空气不足的状态，由此可以抑制NOx的产生。
因此，根据本实施例的再热锅炉10B，从在高度方向上错开再热炉108的再热燃烧器107的对置位置而设置的多个燃烧用空气供给部12-1～12-3输送燃烧用空气11b-1～11b-3，对供给到再热炉108的燃烧用空气11b-1～11b-3的流量进行微调节，由此，可以使再热燃烧器107的气体流动形式改变，因此，可以进-步降低再热炉108出口侧的燃烧气体107a的气体温度的不平衡。由此，可以防止再热炉108及再热器109的传热性能降低，并且可以防止再热器109的再热管的高温腐蚀及支承材料的强度降低。
另外，通过对燃烧气体107a与燃烧用空气11b-1～11b-3的混合度进行微调节，可以控制再热炉108的出口部分的温度分布。进而，对燃烧用空气11b-1～11b-3的空气量进行微调节，可以对再热炉108的还原域条件进行调节，因此，可以抑制NOx的产生。
另外，在本实施例的再热锅炉10B中，将燃烧用空气供给部12-1～12-3在再热炉108内的高度方向上错开位置设置为三级，但本发明不限于此，也可以将空气供给部12设置为三级以上。
另外，本发明的再热锅炉10A、10B，通过从在再热炉108内与再热燃烧器107对置的位置将燃烧用空气的一部分11b供给到再热炉108内，可以使燃烧气体的流动形式改变，可以实现再热炉108的出口侧的燃烧气体的气体温度的不平衡的降低，因此，能够作为船用锅炉使用，但本发明不限于此。
工业上的可利用性
如上所述，在本发明的再热锅炉及再热锅炉的气体温度控制方法中，通过从在再热炉内与再热燃烧器对置的位置在再热炉内的高度方向上错开设置的至少一个以上的燃烧用空气供给部将燃烧用空气的一部分供给到再热炉内，能够使燃烧气体的流动形式改变，因此，适用于谋求再热炉的出口侧的燃烧气体的气体温度的不平衡的降低的船用的再热锅炉。

Claims (5)

1.一种再热锅炉，其具有：
主锅炉，其构成为使由燃烧器燃烧产生的燃烧气体从火炉通过过热器、蒸发管组而流动；
再热炉，其在所述蒸发管组的下游侧具备再热燃烧器；
再热器，其位于该再热炉的上部侧，
所述再热锅炉的特征在于，
在所述再热炉内与所述再热燃烧器对置的位置具有供给燃烧用空气的一部分的燃烧用空气供给部。
2.如权利要求1所述的再热锅炉，其特征在于，
所述燃烧用空气供给部在所述再热炉内的高度方向上至少设置两级以上。
3.如权利要求1所述的再热锅炉，其特征在于，
在所述燃烧用空气供给部以50％以下的比例投入所述燃烧用空气的一部分。
4.如权利要求1所述的再热锅炉，其特征在于，
所述燃烧用空气供给部在所述再热炉内的高度方向上至少设置两级以上，并且，在每一燃烧用空气供给部供给不同量的所述燃烧用空气的一部分。
5.一种权利要求1～4中任一项所述的再热锅炉的气体温度控制方法，其特征在于，
将燃烧用空气的一部分从与所述再热燃烧器对置的位置供给到所述再热炉内，降低所述再热炉的出口侧的燃烧气体的气体温度的不平衡。
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