CN102128443B - 适用于超高汽温的煤粉锅炉 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种适用于超高汽温的煤粉锅炉，包括炉膛，底部具有排渣口；尾部下行烟道，下部具有烟气出口；还包括连通于炉膛和尾部下行烟道之间的中间烟道，中间烟道包括：底部相互连通而上端分别与炉膛的上端和尾部下行烟道的上端连通以形成U形流通通道的上行烟道和炉膛出口下行烟道。本发明提供的煤粉锅炉通过在炉膛出口与尾部下行烟道之间设置向下延伸并能够使烟气沿U形流通通道流通的中间烟道，可以将从炉膛出来的高温烟气通过下行烟道引至较低标高处，使末级对流受热面(如高温过热器和高温再热器)布置在较低高度位置成为可能，可大大减少高温过热器和高温再热器与汽轮机之间的超高温蒸汽管道的长度，从而显著降低锅炉机组的制造成本。
Description
技术领域
本发明涉及燃烧设备领域，特别地，涉及一种适用于超高汽温的煤粉锅炉。
背景技术
煤粉锅炉发电机组作为火力发电的核心技术经历了一百多年的发展历程。从亚临界到超临界，再到超超临界，我国燃煤火电技术在近几年中更是得到了迅猛发展。大力发展超超临界燃煤火电技术，提高机组效率，是当前实现节能减排、降低二氧化碳排放的最经济有效的途径。
目前，亚临界一次再热火电机组发电效率为37％左右，超临界一次再热火电机组发电效率为41％左右，而主蒸汽和再热蒸汽温度为600℃的超超临界一次再热火电机组发电效率可以达到44％左右，倘若进一步提高蒸汽参数，机组发电效率也有望实现进一步的提高。例如，当主蒸汽和再热蒸汽温度达到700℃及以上时，一次再热火电机组发电效率有望达到48.5％以上，而二次再热火电机组发电效率更是有望达到51％以上。因此，国内外(包括欧盟、美国和日本等)均在积极开展蒸汽温度达到甚至超过700℃的先进超超临界火力发电机组技术。
开发超高蒸汽参数(主蒸汽和再热蒸汽温度达到700℃及以上)的火力发电机组，面临许多重大技术问题。其中，主要的技术难点有两个，一是开发可以满足超高汽温的超超临界火力发电机组应用要求的高温合金材料，二是实现机组系统的设计优化，降低造价。
国内外研究表明，最有可能用于超超临界火力发电机组高温部件的高温合金材料主要为镍基合金。但这些镍基合金材料的价格非常高昂，是目前常规600℃等级的铁基耐热合金钢的15倍以上。按照目前常规火电机组的系统布置方式，若采用镍基合金材料，以2×1000MW超超临界机组为例，仅就连接主蒸汽和再热蒸汽与汽轮机之间的高温“四大管道”而言，其价格将由目前的约3亿元人民币增至约25亿元。加之锅炉及汽轮机高温部件采用耐热合金导致其造价的提高，最终使700℃等级的超超临界机组整体造价大大高于常规600℃等级火电机组，限制了超高蒸汽参数火电机组的应用和推广。
此外，常规主汽和再热蒸汽温度600℃及以下的火电机组，可以采用蒸汽一次再热或二次再热。虽然二次再热可以较大幅度提高机组效率，但由于采用二次再热后，机组系统复杂性较之一次再热系统增加，投资也有较大增长，限制了二次再热系统的应用。目前我国大型火电机组均采用一次再热系统，国外也仅有少量大型火电机组采用二次再热系统。若能通过优化机组系统设计，降低采用二次再热系统的复杂性和造价，将大大提高大型火电机组采用二次再热系统的现实可行性。
因此，如何优化机组系统的设计，减少高温材料(如四大管道)耗量，对于实现超高汽温超超临界机组的应用与推广，促进蒸汽二次再热系统在大型火电机组的应用，提高机组的发电效率，起着至关重要的作用。
专利号为200720069418.3的中国专利“一种新型汽轮发电机组”公开了一种通过将汽轮发电机组高、低轴系错落布置，从而减少二次再热机组高温高压蒸汽管道的长度和成本的方法，但是由于高压缸及发电机组成的高置轴系需要布置在80米左右的高度，会导致较严重的震动等问题出现，需要解决支撑和基础等重大技术难题，该布置方式尚未得到应用。
目前，国内外煤粉锅炉普遍采用的布置形式以
型炉、塔式炉为主，少量采用“T”型炉。其中，
型炉是目前国内大中型火电机组最常采用的锅炉布置形式，如图1所示，其特点是锅炉由炉膛和一个尾部烟道构成，一部分受热面布置在水平烟道及尾部烟道竖井当中。采用
形布置锅炉，其炉膛高度相对塔式炉矮，对强烈地震地区以及大风地区有利，造价也低。但是由于烟气涡流和扰动较剧烈，烟气流动的均匀性较差，容易导致受热面受热不均，从而引起较大的温度偏差；并且燃用劣质燃料时，锅炉磨损较为严重。
而塔型炉则将所有受热面均布置在炉膛上方，尾部垂直烟道不布置受热面，如图2所示。相对
型锅炉占地面积小，适合厂区用地紧张的工程。塔式锅炉由于烟气向上流动，烟气中的粉尘在重力作用下流速减慢或者向下沉降，因此对受热面的磨损大大降低。并且烟气流动的均匀性较好，受热面及工质的温度偏差较小。另外，塔形锅炉结构简单，锅炉膨胀中心和密封设计容易处理，布置紧凑。因此，对于超超临界机组，塔式炉具有一定的优势。
“T”型炉则是将尾部烟道分成尺寸完全一样的两个对流竖井烟道，对称地布置在炉膛两侧，如图3所示，以解决
型炉尾部受热面布置困难的问题，也可使炉膛出口烟窗高度减小，减小烟气沿高度的热偏差，并且竖井内的烟气流速可降低，减少磨损。但占地面积比
型布置更大，汽水管道连接系统复杂，金属消耗量大，国内应用较少。
无论锅炉采用那种布置形式，因传热的需要，高温受热面需要布置在烟汽温度较高的区域，而高温烟气区域所在位置的标高较高(50～80米以上)，导致由高温受热面出口连箱至汽轮机之间的高温蒸汽连接管道很长(例如，对于塔式炉，单根高温蒸汽管道长度达到160～190米)，成本较大，限制了二次再热技术的应用。在蒸汽温度提高到700℃等级时，由于高温蒸汽连接管道的单位重量材料价格大幅升高(升高可达十倍以上)，因此，如何降低高温蒸汽连接管道长度，减少高温蒸汽连接管道的使用量，进而降低高温锅炉的造价成为一个需要解决的关键技术问题。
此外，将煤粉在炉膛内燃尽需要较长的停留时间，从而需要较高的炉膛高度，而锅炉高度增加意味着成本的大幅增加。如何在不增加炉膛高度的情况下，提高煤粉颗粒的燃烧时间和燃尽度，也是锅炉技术领域长期关注的技术问题。
发明内容
本发明目的在于提供一种适用于超高汽温的煤粉锅炉，以解决当超临界或超超临界机组的蒸汽温度达到较高汽温甚至超高汽温时，由于高温蒸汽连接管道过长，而造成锅炉造价过高的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种适用于超高汽温的煤粉锅炉，包括炉膛，底部具有排渣口；尾部下行烟道，下部具有烟气出口，还包括连通于炉膛和尾部下行烟道之间的中间烟道，该中间烟道包括：底部相互连通而上端分别与炉膛的上端和尾部下行烟道的上端连通以形成U形流通通道的炉膛出口下行烟道和上行烟道。
进一步地，中间烟道的下端距地面的距离为10～30米。
进一步地，中间烟道的一种布置形式，是将炉膛出口下行烟道和上行烟道布置为分体的两条独立烟道。
进一步地，中间烟道的另一种布置形式，是中间烟道包括位于炉膛和尾部下行烟道之间的竖直烟道，竖直烟道的上端分别通过第一水平烟道和第二水平烟道与炉膛的上端和尾部下行烟道的上端连通，竖直烟道内设置有从顶部向下延伸将竖直烟道分隔成炉膛出口下行烟道和上行烟道的第一分隔墙。
进一步地，中间烟道内设置有多级对流受热面，与汽轮机相连的末级对流受热面位于其余各级对流受热面的下方。
进一步地，所述末级对流受热面中的各个对流受热面位于炉膛出口下行烟道和/或上行烟道的下部，其余各级对流受热面中的各对流受热面均设置于上行烟道中。
进一步地，位于上行烟道中的对流受热面可以串联布置，也可以并联布置。
进一步地，位于上行烟道中的并联布置的对流受热面之间设置有第二分隔墙，第二分隔墙的后方设置有烟气挡板。
进一步地，对流受热面包括过热器、再热器和省煤器中的一种或几种。
进一步地，中间烟道的外侧设置有包墙受热面或护板。
进一步地，中间烟道及尾部下行烟道的下端均设置有排灰口。
进一步地，尾部下行烟道内布置有空气预热器。
进一步地，尾部下行烟道内还设置脱硝系统和/或对流受热面。
进一步地，炉膛的外周设置有水冷壁，水冷壁以上的部分布置有包墙过热器；炉膛、中间烟道以及尾部下行烟道的顶部布置有顶棚过热器；炉膛的上部设置有屏式受热面。
本发明具有以下有益效果：
1.通过在炉膛出口与尾部下行烟道之间设置向下延伸的并能够使烟气沿U形流通通道流通的中间烟道，可以将从炉膛出来的高温烟气通过下行烟道引至较低标高处，使高温过热器和高温再热器布置在较低高度位置成为可能，从而可大大减少高温过热器和高温再热器与汽轮机之间的超高温蒸汽管道的长度，从而显著降低锅炉机组的制造成本，同时降低管道的沿程阻力和散热损失、提高了机组效率，使机组采用超高温蒸汽参数(如蒸汽温度大于700℃)成为可能，也便于采用超高温蒸汽参数和较高汽温(如蒸汽温度600℃)的机组采用蒸汽二次再热系统。
2.由于在炉膛内的出口处未布置受热面，可以维持高温烟汽温度，因此，在炉膛内未燃尽的煤粉可以在与炉膛出口连通的下行烟道内进一步燃烧，燃尽性好，未完全燃烧的热损失小。
3.在炉膛内旋转流动的烟气，通过炉膛以及下行烟道的充分发展，气流更加均匀稳定，使得受热面吸热均匀，受热面及其内的工质的温度偏差减小。
4.由于多级对流受热面主要布置在上行烟道中，使得烟气中的粉尘在重力作用下流速减慢或者向下沉降，降低粉尘对受热面表面的磨损。
5.脱硝系统以及空气预热器可以系统地布置在尾部下行烟道中，从而有效解决了脱硝系统在
型锅炉中因空间限制难于布置的问题。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是现有技术的
型锅炉结构示意图；
图2是现有技术的塔型锅炉结构示意图；
图3是现有技术的“T”型锅炉结构示意图；
图4是本发明优选实施例的炉膛出口下行烟道与上行烟道为一体烟道分隔而成的煤粉锅炉的结构示意图；
图5是本发明优选实施例的炉膛出口下行烟道与上行烟道为分体独立烟道的煤粉锅炉的结构示意图；
图6是各种受热面在图4所示的中间烟道内采用第一种布置形式时煤粉锅炉的结构示意图；
图7是各种受热面在图4所示的中间烟道内采用第二种布置形式时煤粉锅炉的结构示意图；
图8是各种受热面在图4所示的中间烟道内采用第三种布置形式时煤粉锅炉的结构示意图；
图9是沿图6和图8中的B-B向观察的第一分隔墙和第二分隔墙的第一种位置关系示意图；
图10是沿图6和图8中的B-B向观察的第一分隔墙和第二分隔墙的第二种位置关系示意图；
图11是沿图6和图8中的B-B向观察的第一分隔墙和第二分隔墙的第三种位置关系示意图；
图12是各级对流受热面在图4所示的中间烟道内采用第四种布置形式时煤粉锅炉的结构示意图；
图13是各级对流受热面在图4所示的中间烟道内采用第五种布置形式时煤粉锅炉的结构示意图；
图14是各级对流受热面在图5所示的中间烟道内采用第六种布置形式时煤粉锅炉的结构示意图；
图15是螺旋管圈水冷壁的结构示意图；
图16是一次上升内螺纹垂直管水冷壁的结构示意图；
图17是挂屏式辐射受热面的结构示意图；
图18是翼屏式辐射受热面的结构示意图；以及
图19是烟气在图4所示的中间烟道内流通的流通路线示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
本发明提供了一种适用于超高汽温的煤粉锅炉，图4是炉膛出口下行烟道与上行烟道为一体烟道分隔而成的煤粉锅炉的结构示意图。如图4所示，本发明提供的适用于超高汽温的煤粉锅炉包括炉膛10和上端与炉膛10的上端连通的尾部下行烟道30，该煤粉锅炉还包括连通于炉膛10和尾部下行烟道30之间的中间烟道20，该中间烟道20包括：底部相互连通而上端分别与炉膛10的上端和尾部下行烟道30的上端连通以形成U形流通通道的炉膛出口下行烟道21和上行烟道23，炉膛10的下端设置有排渣口11。
利用U形流通通道，可以将从炉膛10的出口出来的高温烟气通过炉膛出口下行烟道引至较低标高处，使高温过热器和高温再热器布置在较低高度位置成为可能，从而可大大减少高温过热器和高温再热器与汽轮机之间的超高温蒸汽管道的长度，显著降低锅炉机组的制造成本，同时降低管道的沿程阻力和散热损失、提高了机组效率，使机组采用超高温蒸汽参数(如蒸汽温度大于700℃)成为可能，也便于采用超高温蒸汽参数和较高汽温(如蒸汽温度600℃)的机组采用蒸汽二次再热系统。
为了实现将高温烟气通过炉膛出口下行烟道引至较低标高处的目的，可以将中间烟道20的下端延伸到距地面大约10～30米的位置，也就是U形流通通道的下端距地面大约10～30米，这样，就能够将烟气引到10米左右到30米左右的位置。作为一种优选实施方式，中间烟道20的下端可以向下延伸至距地面大约20～30米的位置，那么烟气就被引到距地面20～30米左右的位置，与高温烟气进行热交换的末级对流受热面就可以设置在距地面20～30米左右的位置。这与现有技术中高温烟气通常处于60～70米以上，有时甚至达到80～90米标高的位置相比，明显地降低了高温烟气的高度，进而可以降低末级对流受热面的安装高度，减少超高温蒸汽管道70的长度。
中间烟道20可以包括位于炉膛10和尾部下行烟道30之间的竖直烟道，该竖直烟道的上端可以分别通过第一水平烟道22和第二水平烟道24与炉膛10的上端和尾部下行烟道30的上端连通，竖直烟道内设置有从顶部向下延伸将竖直烟道分隔成炉膛出口下行烟道21和上行烟道23的第一分隔墙25。也就是说，炉膛出口下行烟道21和上行烟道23可以由一个独立的竖直烟道分隔而成的。两侧的第一水平烟道22和第二水平烟道24与竖直烟道可以是一体成型的烟道，也可以是分体组合而成的相互连通的烟道。在这种结构中，竖直烟道向下延伸的延伸端就是中间烟道20的下端，即竖直烟道的延伸端距地面的距离大约为20～30米左右。第一分隔墙25两侧温差较大，不利于受热面的布置，但占地面积较小。
此外，炉膛出口下行烟道21和上行烟道23也可以是分体的两条独立烟道。图5是本发明优选实施例的炉膛出口下行烟道与上行烟道为分体独立烟道的煤粉锅炉的结构示意图。如图5所示，炉膛出口下行烟道21的上端与炉膛10的上端连通，炉膛出口下行烟道21的下端向下延伸并与上行烟道23的下端连通，上行烟道23的上端与尾部下行烟道30的上端相连，最终形成U形流通通道。在此种结构中，炉膛出口下行烟道21和上行烟道23分别作为U形流通通道的左、右两侧的烟道形成了中间烟道20，中间烟道20的下端就相当于炉膛出口下行烟道21和上行烟道23相互连通形成的U形流通通道的下端，也就是说U形流通通道的最下端距地面的距离大约为20～30米。
上行烟道23的上端与尾部下行烟道30的上端之间的连接烟道可以比炉膛出口下行烟道21的上端与炉膛10的上端之间的连接烟道的高度低一些，这样可以减少低温烟气进入尾部下行烟道30之前的流通距离，减少散热的损失。采用这种分体结构，无需采用第一分隔墙25，不存在第一分隔墙25两侧温差过大的问题，但占地面积有所增加。
无论炉膛出口下行烟道21和上行烟道23是采用何种方式形成的，都可以将炉膛出口下行烟道21的横截面面积设计得小于或等于上行烟道23的横截面的面积。作为一种优选实施方式，可以将炉膛出口下行烟道21的横截面面积设计得小于上行烟道23的横截面的面积，这样能够加快烟气在炉膛出口下行烟道21中的流速。而且，对于采用分体结构的炉膛出口下行烟道21和上行烟道23而言，将炉膛出口下行烟道21的横截面面积设计得比上行烟道23的横截面面积小还可以起到减少中间烟道20的整体占地面积的效果。
中间烟道20内可以设置有多级对流受热面，对流受热面的布置顺序可以按照对流受热面内的工质温度进行排列，为了减少高温蒸汽管路70的长度，将与汽轮机60相连的高温对流受热面，即末级对流受热面放置在中间烟道20内较低的位置，也可以说是将与汽轮机60相连的末级对流受热面布置于其余各级对流受热面的最下方。
具体地说，将末级对流受热面放置在炉膛出口下行烟道21和/或上行烟道23内的底部，而在炉膛出口下行烟道21的上部或者全部行程内不放置对流受热面，使烟气在炉膛出口下行烟道21内充分发展，进而使烟气气流更加均匀稳定，减少对流受热面及其内部工质的温度偏差。
每级对流受热面中可以包括一个或者多个串联或并联布置的对流受热面，在各个对流受热面之间还可以设置第二分隔墙48和烟气挡板49。
为了减轻烟气中的粉尘对各对流受热面的磨损，除了末级对流受热面之外，其余各级对流受热面均设置在上行烟道23中，这样，烟气在上行烟道23内的上升过程中，烟气内的粉尘在重力作用下向下沉降或速度减慢，起到了保护受热面的作用。
上述对流受热面主要包括过热器、再热器和省煤器中的一种或几种。每种对流受热面可以有选择地以并联或串联形式布置在炉膛出口下行烟道21和/或上行烟道23内。
下面结合附图介绍几种常规的对流受热面布置形式：
图6是各种受热面在图4所示的中间烟道内采用第一种布置形式时煤粉锅炉的结构示意图。如图6所示，炉膛出口下行烟道21中不布置任何管式受热面，高温过热器41和高温再热器42并联(平行)布置于上行烟道23的下部，低温过热器44和低温再热器45平行布置于上行烟道23的中部，省煤器47布置在上行烟道23的上部。在高温过热器41和高温再热器42之间以及低温过热器44和低温再热器45之间设置平行于第一分隔墙25的第二分隔墙48。在第二分隔墙48的后部即低温过热器44和低温再热器45的上方设置有用于调节烟气流量分配的烟气挡板49。高温过热器41和高温再热器42的出口集箱，分别通过各自的超高温蒸汽管道70，连至汽轮机60的高压缸和中压缸的入口。
采用这种布置形式的主要特点是：锅炉采用一次再热，炉膛出口的炉膛出口下行烟道21中不布置任何管式对流受热面，并且通过在上行烟道23中设置第二分隔墙48，使过热器和再热器并联布置，并设置烟气挡板49调节各对流受热面间吸热比例。此时与炉膛10的出口所连通的炉膛出口下行烟道21的宽度可以设计的比较窄，在减小占地面积的同时加快烟气在炉膛出口下行烟道21中的流速，上行烟道23中的第二分隔墙48的布置将便于调节烟汽温度。
图7是各种受热面在图4所示的中间烟道内采用第二种布置形式时煤粉锅炉的结构示意图。如图7所示，炉膛出口下行烟道21中不布置任何管式受热面，高温过热器41、高温再热器42、低温过热器44、低温再热器45、省煤器47，由下至上依次串联布置在上行烟道23中。高温过热器41和高温再热器42的出口集箱，分别通过各自的超高温蒸汽管道70，连至汽轮机60的高压缸和中压缸的入口。
采用这种布置形式的主要特点是：锅炉采用一次再热，炉膛出口下行烟道21中不布置任何管式对流受热面，高温过热器41、高温再热器42、低温过热器44、低温再热器45、省煤器47串联布置在上行烟道23中。此时对流受热面的悬吊、布置较容易，炉膛出口下行烟道21的宽度可以设计的比较窄。高温再热器42采用逆流布置，从而进一步降低超高温蒸汽管道70的长度，部分屏式过热器13采用翼屏式，可降低屏式受热面出口集箱至高温受热面入口集箱之间的蒸汽管道长度。
图8是各种受热面在图4所示的中间烟道内采用第三种布置形式时煤粉锅炉的结构示意图。如图8所示，高温过热器41，布置在炉膛出口下行烟道21的底部；高温再热器42，布置在上行烟道23的下部。高温再热器42可以采用逆流布置。在上行烟道23的中部，设有第二分隔墙48，两侧分别布置低温过热器44和低温再热器45，第二分隔墙48后部设有用于调节烟气流量分配的烟气挡板49。高温过热器41和高温再热器42的出口集箱，分别通过各自的超高温蒸汽管道70，连至汽轮机60的高压缸和中压缸的入口。
实际上，第二分隔墙48可以平行于第一分隔墙25，也可以垂直于第一分隔墙25。图9至图11分别是沿图6和图8中的B-B向观察的第一分隔墙和第二分隔墙的第一种、第二种、第三种位置关系示意图。如图9所示，可以不在上行烟道23中设置第二分隔墙48，而仅设置第一分隔墙25。如图10所示，第二分隔墙48也可以垂直于第一分隔墙25。如图11所示，第二分隔墙48还可以平行于第一分隔墙25。
采用这种布置形式的主要特点是：锅炉采用一次再热，炉膛出口下行烟道21的下部布置有高温过热器41，上行烟道23中设置有第二分隔墙48和烟气挡板49。此时对流受热面的布置空间比较充裕，炉膛出口下行烟道21和上行烟道23的深度可以设计的比较浅(即图中看不到的那个维度的长度，深度浅，表示占地面积小)，但是高温过热器41的悬吊、布置难度较大。
图12是各种受热面在图4所示的中间烟道内采用第四种布置形式时煤粉锅炉的结构示意图。如图12所示，高温过热器41，布置在炉膛出口下行烟道21的底部，高温再热器42、低温过热44、低温再热器45、省煤器47，由下至上顺序布置在上行烟道23中。
采用这种布置形式的主要特点是：锅炉采用一次再热，并且各个过热器、再热器沿着烟气流动方向依次布置，高温过热器41布置在炉膛出口下行烟道21的下部。此时各对流受热面的布置空间比较充裕，炉膛出口下行烟道21和上行烟道23的深度可以设计的比较浅。
图13是各种受热面在图4所示的中间烟道内采用第五种布置形式时煤粉锅炉的结构示意图。如图13所示，高温过热器41，布置在炉膛出口下行烟道21的底部，高温再热器42、高温二次再热器43、低温过热器44、低温再热器45、低温二次再热器46、省煤器47，由下至上顺序布置在上行烟道23中。高温过热器41、高温再热器42、高温二次再热器43的出口集箱，分别通过各自的超高温蒸汽管道70，连至汽轮机60的高压缸、一号中压缸和二号中压缸的入口。
采用这种布置形式的主要特点是：锅炉采用二次再热，从而可以获得更高的火电机组发电效率。
图14是各种受热面在图5所示的中间烟道内采用第六种布置形式时煤粉锅炉的结构示意图。如图14所示，在上行烟道23的下部，布置高温过热器41和高温再热器42；在上行烟道23的上部，布置省煤器47；在上行烟道的中部，设有第二分隔墙48，两侧分别布置低温过热器44和低温再热器45，第二分隔墙48后部设有用于调节烟气流量分配的烟气挡板49。
采用这种布置形式的主要特点是：锅炉采用一次再热，炉膛顶部未布置屏式受热面，炉膛出口的炉膛出口下行烟道21中不布置任何管式对流受热面，并且通过在上行烟道23中设第二分隔墙48，使过热器和再热器并联布置，并设烟气挡板49调节受热面间吸热比例。炉膛出口下行烟道21和上行烟道23分开独立布置，不存在第一分隔墙25两侧温差过大的问题。第二分隔墙48的布置便于调节汽温；上行烟道23的高度可以低于炉膛出口下行烟道21，但占地面积有所增加；炉膛出口下行烟道21和上行烟道23的外周的包墙受热面的布置更加合理。
为了吸收炉膛10内的高温火焰或烟气的热量并降低炉膛周壁的温度，对炉膛周壁起到更好的保护作用，可以在炉膛10的四周布置水冷壁，并可以在水冷壁以上部分，根据需要布置包墙受热面。图15和图16分别是螺旋管圈水冷壁和一次上升内螺纹垂直管水冷壁的结构示意图，如图15和图16所示。水冷壁可以是螺旋管圈水冷壁、内螺纹垂直管水冷壁、低质量流速内螺纹垂直管水冷壁中的一种或几种。
再如图6、图7、图8、图12以及图13所示，在炉膛10的上部还可以布置有屏式辐射受热面13，该屏式辐射受热面13可以为过热器、再热器或蒸发受热面等。图17和图18分别是挂屏式辐射受热面和翼屏式辐射受热面的结构示意图，如图17和图18所示，屏式辐射受热面13可以采用挂屏式，也可以采用翼屏式，尤其是选用翼屏式辐射受热面可以进一步降低屏式受热面出口集箱与末级对流受热面出口集箱之间的蒸汽管道的长度，进一步地降低了锅炉机组的成本。
中间烟道20，即炉膛出口下行烟道21和上行烟道23的外周可以由包墙受热面包覆形成，也可以在炉膛出口下行烟道21和上行烟道23的外周设置护板，该护板通常为金属护板。
再如图6、图7、图8、图12、图13以及图14所示，在中间烟道20的底部，以及尾部下行烟道30的底部，可以分别设置有中部排灰口27和尾部排灰口31。排灰口通常设置在烟道的最下端，在需要的时候打开进行排灰。
第一分隔墙25、包墙受热面和第二分隔墙48的冷却介质可以采用水或蒸汽。
脱硝系统35和空气预热器37可以布置在尾部下行烟道30中，从而有效解决了脱硝系统在
型炉中因空间限制难于布置的问题。而且，在上行烟道23中布置的对流受热面较多时，也可以将部分的对流受热面放置在尾部下行烟道30中。
在尾部下行烟道30的下部设置的烟气出口33通常设置在位于脱硝系统35和空气预热器37的下方的位置，以使得烟气能够流经脱硝系统35和空气预热器37。
高温烟气先后通过炉膛10、炉膛出口下行烟道21、上行烟道23、尾部下行烟道30，然后通过烟气出口33离开锅炉本体。图19是烟气在图4所示的中间烟道内流通的流通路线示意图，如图19所示，烟气在炉膛出口下行烟道21和上行烟道23内以一个整体呈U形的流通烟道进行流通。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (13)
1.一种适用于超高汽温的煤粉锅炉，包括：
炉膛（10），底部具有排渣口（11）；
尾部下行烟道（30），下部具有烟气出口（33）；
其特征在于，还包括连通于所述炉膛（10）和所述尾部下行烟道（30）之间的中间烟道（20），所述中间烟道（20）包括：
底部相互连通而上端分别与所述炉膛（10）的上端和所述尾部下行烟道（30）的上端连通以形成U形流通通道的炉膛出口下行烟道（21）和上行烟道（23），与汽轮机（60）相连的末级对流受热面（41、42、43）布置在所述中间烟道（20）的较低高度位置处。
2.根据权利要求1所述的适用于超高汽温的煤粉锅炉，其特征在于，所述中间烟道（20）的下端与地面的距离为10～30米。
3.根据权利要求1所述的适用于超高汽温的煤粉锅炉，其特征在于，所述中间烟道（20）中的炉膛出口下行烟道（21）和所述上行烟道（23）布置为分体的两条独立烟道。
4.根据权利要求1所述的适用于超高汽温的煤粉锅炉，其特征在于，所述中间烟道（20）包括位于所述炉膛（10）和所述尾部下行烟道（30）之间的竖直烟道，所述竖直烟道的上端分别通过第一水平烟道（22）和第二水平烟道（24）与所述炉膛（10）的上端和所述尾部下行烟道（30）的上端连通，所述竖直烟道内设置有从顶部向下延伸将所述竖直烟道分隔成所述炉膛出口下行烟道（21）和所述上行烟道（23）的第一分隔墙（25）。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的适用于超高汽温的煤粉锅炉，其特征在于，所述中间烟道（20）内设置有多级对流受热面，与汽轮机（60）相连的末级对流受热面（41、42、43）位于其余各级对流受热面的下方。
6.根据权利要求5所述的适用于超高汽温的煤粉锅炉，其特征在于，所述末级对流受热面（41、42、43）中的各个对流受热面位于所述炉膛出口下行烟道（21）和/或所述上行烟道（23）的下部，其余各级对流受热面中的各个对流受热面均设置于所述上行烟道（23）中。
7.根据权利要求6所述的适用于超高汽温的煤粉锅炉，其特征在于，位于所述上行烟道（23）中的并联布置的对流受热面之间设置有第二分隔墙（48），所述第二分隔墙（48）的后方设置有烟气挡板（49）。
8.根据权利要求5所述的适用于超高汽温的煤粉锅炉，其特征在于，所述对流受热面包括过热器、再热器和省煤器中的一种或几种。
9.根据权利要求1所述的适用于超高汽温的煤粉锅炉，其特征在于，所述中间烟道（20）的外侧设置有包墙受热面或护板。
10.根据权利要求1所述的适用于超高汽温的煤粉锅炉，其特征在于，所述中间烟道（20）及所述尾部下行烟道（30）的下端均设置有排灰口（27、31）。
11.根据权利要求1所述的适用于超高汽温的煤粉锅炉，其特征在于，所述尾部下行烟道（30）内布置有空气预热器（37）。
12.根据权利要求11所述的适用于超高汽温的煤粉锅炉，其特征在于，所述尾部下行烟道（30）内还设置脱硝系统（35）和/或对流受热面。
13.根据权利要求1所述的适用于超高汽温的煤粉锅炉，其特征在于，
所述炉膛（10）的外周设置有水冷壁，所述水冷壁以上的部分布置有包墙过热器；
所述炉膛（10）、所述中间烟道（20）以及所述尾部下行烟道（30）的顶部布置有顶棚过热器；
所述炉膛（10）的上部设置有屏式辐射受热面（13）。
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