CN102439364B - 热电锅炉 - Google Patents

Abstract

一种热电锅炉（10），包括：具有后壁（16）的炉膛（12）；连接到炉膛的烟气通道（14），所述烟气通道包括设置在炉膛后壁侧上的尾部烟道（20）；和燃烧空气预加热器（22、22’），设置有烟气入口通道（26、26’）和燃烧空气流动通道（24、24’），烟气入口通道的上部连接到尾部烟道的下部，燃烧空气流动通道设置成邻近所述烟气入口通道，用于将预加热燃烧空气引导到炉膛，其中，烟气入口通道包括两个相邻通道部分（28、28’），所述相邻通道部分连接到尾部烟道的相对侧。

Description

热电锅炉

技术领域

本发明涉及根据独立权利要求的前序部分所述的热电锅炉。因而，本发明涉及一种热电锅炉，包括：具有后壁的炉膛；连接到炉膛的烟气通道，所述烟气通道包括设置在炉膛后壁侧上的尾部烟道（back pass，或后部通路）；和燃烧空气预加热器，设置有烟气入口通道和燃烧空气流动通道，烟气入口通道的上部连接到尾部烟道的下部，燃烧空气流动通道设置成邻近所述烟气入口通道，用于将预加热燃烧空气引导到炉膛。

背景技术

存在增加热电锅炉的容量的趋势，例如通过变为越来越大的单元的循环流化床锅炉。例如，制造的最大循环流化床锅炉的容量如今是460 MWe，但是已经计划构造600 MWe和甚至800 MWe的电站。高容量热电锅炉的一个基本问题在于电站的尺寸增长非常多，这增加了构造成本且使得电站至邻域的位置更困难。

借助于烟气热量来预加热燃烧空气是改进热电锅炉容量的一种标准方法。燃烧空气预加热器可以分成蓄热和再生预加热器。在蓄热预加热器中，热量通过热表面直接从烟气传导给燃烧空气，而在再生预加热器中，烟气首先加热热存储块体，通常是金属或陶瓷蓄热池，其在第二阶段将热量排出给燃烧空气。

再生预加热器由于其相对小的尺寸而普遍，尤其是在大热电锅炉中。在最常使用的所谓旋转平面预加热器中，热存储块体缓慢地旋转，通常3-5 rpm，使得其与烟气流和燃烧空气交替地接触。在具有固定平面的燃烧空气预加热器中，存储块体保持静止，但是烟气和燃烧空气的连接管道包括旋转构件，气体借助于所述旋转构件引导，以交替地流经存储块体的不同部段。

例如，美国专利No. 5,915,340公开了具有四部段旋转平面的燃烧空气再生预加热器，其中，烟气流经一个流动部段，且主要空气以及第一和第二辅助空气流经其它三个流动部段。燃烧空气再生预加热器的旋转轴线可以是水平或竖直的，但是下文特别讨论具有竖直旋转轴线的预加热器。本发明特别涉及燃烧空气预加热器，其中，烟气和燃烧空气分别向下和向上流经预加热器。

根据现有技术，热电锅炉的炉膛、尾部烟道和燃烧空气预加热器在炉膛的后壁或侧壁的法线方向一个接一个定位，例如美国专利No. 5,915,340的图2中所公开的。尾部烟道在该连接中指的是第一烟气通道的竖直部分，通常包括热交换器，例如，过热器、再热器和供给水预加热器。

在尾部烟道的下部通常是转向通道，烟气通道从转向通道相对于炉膛的最远边缘朝向燃烧空气预加热器延伸。在转向通道的底部通常有收集烟气颗粒的灰斗。通常，烟气通道在转向通道之后首先包括水平或倾斜通道部分（远离炉膛引导），然后包括竖直通道部分（通向燃烧空气预加热器的上部）。

当大热电锅炉的炉膛、尾部烟道和燃烧空气预加热器常规地一个接一个设置时，将它们彼此连接的通道可能变得长，从而其在与炉膛有关的其它设备和部件中的设计和组装复杂化。烟气通道的每个部分和弯曲部都需要空间，其否则可用于定位其它部件，例如，燃料处理设备。

为了使得燃烧空气预加热器的不同流动部段足够宽以保持压力损失合理，要设置在大热电锅炉中的燃烧空气再生预加热器的直径可能非常大。还已知大热电锅炉的烟气通道分成两个部分，其通入两个相邻的燃烧空气预加热器，从而独立预加热器的尺寸保持合理且其组装相对容易。

当烟气通常从燃烧空气预加热器进一步引导到烟气清洁设备（例如，除尘器）时，自然将预加热器设置使得烟气的入口和出口连接件处于预加热器的最远离炉膛的部分中。从而，燃烧空气的入口和出口连接件分别在预加热器的炉膛侧。在具有旋转平面的燃烧空气再生预加热器中，烟气的入口和出口连接件自然处于预加热器的与烟气流动部段相同的部分中，燃烧空气的入口和出口连接件分别处于预加热器的与燃烧空气流动部段相同的部分中。在具有固定平面的再生预加热器中，燃烧空气和烟气的入口和出口连接件固定，但是燃烧空气和烟气的流动部段随着相应连接管道的旋转构件一起旋转。

美国专利No. 7,438,876的图1公开了根据现有技术的常规实施例，其中，具有旋转平面的燃烧空气再生预加热器从炉膛相对于尾部烟道向外设置，且预加热器中的燃烧空气流动部段处于预加热器的炉膛侧。这种设置的问题在于燃烧空气通道必须在接下来的阶段在尾部烟道下方弯曲，实践中这通常导致复杂通道结构。美国专利No. 7,438,876的图9公开了另一种可能可选方案，其中，燃烧空气预加热器的流动部段设置成远离炉膛。该设置在燃烧空气第二蓄热预加热器设置在燃烧空气再生预加热器上方且与其串联连接时是有利的，燃烧空气预加热器通过其引导到炉膛的侧面。

发明内容

本发明的目的在于提供一种热电锅炉，其中，使得现有技术的上述问题最小化。目的尤其在于提供一种大热电锅炉，其尺寸保持合理。

为了使得现有技术的上述问题最小化，提供一种热电锅炉，其特征在独立权利要求的特征部分中公开。因而，该热电锅炉的特征在于，烟气入口通道包括两个相邻通道部分，所述相邻通道部分连接到尾部烟道的相对侧。

尾部烟道的截面通常具有矩形形状，使得尾部烟道的面向炉膛的侧壁以及与其相对的侧壁比垂直于它们的侧壁更宽。尤其是在这种矩形尾部烟道认为分成炉膛侧上的前部和与其相对的后部时，根据本发明的特别有利实施例，平行通道部分中的一个连接到尾部烟道的前部，另一个连接到尾部烟道的后部。

根据本发明，烟气入口通道，换句话说，烟气入口通道的两个通道部分，连接到尾部烟道的下部。通道部分可以优选地在尾部烟道的下部中的灰斗的紧接上方连接到尾部烟道的侧壁，但是最优选地，它们在其灰斗的区域中连接到尾部烟道。从而，相邻通道部分中的一个优选连接到灰斗的前部，另一个连接到灰斗的后部。

燃烧空气预加热器可以具有任何类型，其中，预加热器连接到烟气入口通道，所述入口通道在其另一端连接到尾部烟道的下部，且具有燃烧空气流动通道，所述燃烧空气流动通道连接到预加热器且设置成邻近所述入口通道。然而，燃烧空气预加热器有利地是具有旋转平面的再生预加热器，且包括存储块体蓄热池。优选地，燃烧空气预加热器的旋转平面的旋转轴线是竖直的。

烟气入口通道的部分连接到尾部烟道的相对侧，尤其是连接到其前部和后部，使之可以将燃烧空气预加热器以紧凑和操作有效的方式对称地连接到尾部烟道。通道的部分对称地连接到尾部烟道使得尾部烟道中的烟气流及其夹带的颗粒均匀且对称，这是尾部烟道的下部可以容易地设计使得其磨损相对轻微的原因。此外，尾部烟道的下部中的灰斗可以设计成使得从至灰斗的烟气流分离颗粒特别有效。

根据常规技术的设置，其中，通向燃烧空气预加热器的烟气入口通道仅仅连接到尾部烟道的后部，几乎不可避免地导致燃烧空气预加热器相对远离炉膛。烟气和燃烧空气的通道从而变得相对长而复杂。尾部烟道的通道部分的对称设置提供了本发明这种实施例的可能性，其中，烟气入口通道优选至少部分地，更优选主要地，且最优选完全地，在尾部烟道的下方。在尾部烟道下方的烟气入口通道从而可以优选以使得其完全或至少部分地是竖直的方式实现。没有水平通道部分减少了入口通道中的灰积聚，从而通道的尺寸重量减少，且由通道引起的成本保持低。

根据本发明设置的燃烧空气预加热器能够设置成相对靠近炉膛，从而提供特别紧凑的结构，其中，烟气和燃烧空气的通道保持相对短。由于该紧凑结构，可以提供热电锅炉的相对小的建筑，从而成本保持低。

燃烧空气预加热器包括烟气入口连接件，将烟气入口通道连接到燃烧空气预加热器。根据本发明的优选实施例，燃烧空气预加热器设置成使得烟气入口连接件至少部分地，最优选完全地，在尾部烟道下方。

相应地，燃烧空气预加热器包括燃烧空气出口连接件，其将燃烧空气流动通道连接到燃烧空气预加热器。在包括多于两个的部段的燃烧空气预加热器中，实践中存在多于一个的燃烧空气出口连接件，然而，在存在多个燃烧空气出口连接件的情况下，它们也简单地称为“燃烧空气出口连接件”。

根据本发明的优选实施例，燃烧空气预加热器设置成使得燃烧空气出口连接件至少部分地，最优选完全地，在尾部烟道下方的区域之外。当燃烧空气出口连接件在尾部烟道下方的区域之外时，燃烧空气流动通道或多个流动通道可以经由最有利的路线通向炉膛。在通向炉膛的燃烧空气流动通道中不需要特别形成延伸部或特定弯曲部，即所谓的燃烧空气供给通道，以便通过尾部烟道或烟气通道。空气通道短及其简单几何形状减少通道中的压力损失，从而燃烧空气的鼓风机的功率消耗减少或者可选地空气通道的截面可以减少，从而最小化其成本。

当热电锅炉包括仅仅一个燃烧空气预加热器时，预加热器的燃烧空气出口连接件可以优选地相对于烟气入口连接件位于炉膛侧或者与炉膛相对，从而烟气入口连接件和燃烧空气出口连接件在炉膛的后壁的法线方向一个接一个设置。然而，最优选地，燃烧空气出口连接件和烟气入口连接件在炉膛的后壁的水平截面方向一个接一个设置，从而从炉膛看，燃烧空气入口通道可以优选地作为整体设置在尾部烟道旁边。藉此，燃烧空气入口通道可以朝向炉膛延伸，而不需要通过尾部烟道的弯曲部。

根据本发明的最优选实施例，热电锅炉包括两个并联连接的燃烧空气预加热器，其相对于炉膛的后壁的中心法线对称地并排设置。换句话说，热电锅炉包括两个并联连接的燃烧空气预加热器，其在炉膛的后壁的方向一个接一个设置。藉此，两个燃烧空气预加热器优选连接到独立烟气入口通道，换句话说，烟气入口通道的支路，其另一端连接到尾部烟道的下部，烟气入口通道的两个支路包括两个相邻通道部分，所述相邻通道部分中的一个连接到尾部烟道的前部，另一个连接到尾部烟道的后部。

相邻的燃烧空气预加热器优选设置成使得其两者的烟气入口连接件至少部分地，更优选主要地，且最优选完全地，在尾部烟道的下方。相应地，燃烧空气出口连接件优选至少部分地，更优选主要地，且最优选完全地，在尾部烟道下方的区域之外。从而，燃烧空气预加热器优选定向使得两个燃烧空气预加热器的燃烧空气出口连接件处于炉膛侧或者相对于烟气入口连接件与炉膛相对。然而，最优选地，燃烧空气预加热器定向为使得燃烧空气出口连接件在相反方向对称，使得燃烧空气出口连接件和烟气入口连接件在炉膛的后壁的方向一个接一个。

根据本发明的优选实施例，燃烧空气预加热器的旁路设置在烟气通道的通向相邻燃烧空气预加热器的支路之间。最优选地，燃烧空气预加热器的旁路包括热电锅炉中的供给水预加热器。

附图说明

本发明参考附图在下文更详细地描述，在附图中：

图1是根据本发明的优选实施例的热电锅炉的竖直截面的示意性侧视图；

图2是根据图1的热电锅炉的竖直截面的第二示意性侧视图；

图3是根据图1的热电锅炉的竖直截面的示意性后视图。

具体实施方式

图1-3公开了根据本发明的示例性热电锅炉10。热电锅炉10包括炉膛12和连接到炉膛的烟气通道14，所述烟气通道将烟气从炉膛引导通过尾部烟道20，尾部烟道20设置在炉膛的后壁16的侧面上且设置有热交换表面18和至两个并联连接的燃烧空气预加热器22、22’的烟气入口通道26、26’。例如，热电锅炉10可以是大的循环流化床锅炉（其电容量大于500 MWe）或者煤粉炉。

图1是热电锅炉10的竖直截面，在烟气入口通道26处垂直于炉膛12的后壁16截取。图2是在燃烧空气流动通道24的点处截取的相应竖直截面。图3相应地是在尾部烟道20处在炉膛12的后壁16的方向的竖直截面。

根据本发明，燃烧空气预加热器22、22’优选部分地设置在尾部烟道20下方。图1-3的热电锅炉10的燃烧空气预加热器22、22’是具有旋转平面的再生预加热器。然而，它们还可以是一些其它类型，例如燃烧空气蓄热预加热器，其中，将燃烧空气引导到炉膛的燃烧空气流动通道紧接着连接到燃烧空气预加热器的烟气入口通道设置。

从尾部烟道的下部引导到燃烧空气预加热器22、22’的烟气入口通道26、26’包括连接到尾部烟道的相对侧上的两个相邻通道部分28、28’。在图1-2的热电锅炉中，相邻通道部分28、28’连接到尾部烟道20的下部中的灰斗30、30’的前和后壁32、34。在一些情况下，将相邻通道部分28、28’连接到尾部烟道20中的下部的其它地方可能是有利的，例如在灰斗30的紧接上方。在一些情况下，相邻通道部分28、28’可以优选连接到尾部烟道的与尾部烟道前和后部不同的其它相对侧，例如灰斗30的侧壁36、36’。在一些情况下，连接到灰斗的侧壁是有利的，尤其是在热电锅炉包括仅仅一个燃烧空气预加热器时。

从图1和3可以看出，烟气入口通道26、26’，换句话说，烟气入口通道的两个通道部分28、28’，设置在尾部烟道20下方，从而尤其是连接到燃烧空气预加热器22、22’的烟气入口连接件38、38’设置在尾部烟道下方。相应地，从图3可以看出，燃烧空气预加热器22、22’的燃烧空气出口连接件40、40’设置在尾部烟道下方的区域之外。

在图3中可以看出，出口连接件40、40’对称设置在相反方向，从而烟气入口连接件38、38’和燃烧空气出口连接件40、40’在后壁的水平截面的方向一个接一个。

该设置使得烟气入口通道26尽可能短和简单，从而尾部烟道20和燃烧空气预加热器22、22’形成紧凑实体，且热电锅炉的尺寸保持尽可能小。当燃烧空气预加热器22、22’设置在尾部烟道20下方时，烟气入口通道至少主要地是竖直的。从而，入口通道中的灰积聚显著小于例如包括水平通道部分的现有技术入口通道。

此外，燃烧空气流动通道24、24’的路线可以尽可能有利地设计，使得其不需要包括通过尾部烟道20或烟气通道14的额外传输通道或弯曲部。从而，在燃烧空气流动通道中发生的压力损失尽可能小，这节省了燃烧空气入口通道58中的鼓风机（图1-3中未示出）的功率消耗。

图1-3中公开的示例性热电锅炉10是流化床锅炉，其中，燃烧空气流动通道24包括两个支路42、44，其分别将主要空气传送到炉膛底部和将辅助空气传输到炉膛底部上方。如果热电锅炉是煤粉炉，那么燃烧空气的流动通道的支路将主要空气引导到碎煤机且将辅助空气引导到燃烧室。实际上，要引导给不同位置的燃烧空气通常在燃烧空气预加热器之前已经分开，从而燃烧空气预加热器包括多个燃烧空气流动部段，其中每个与独立燃烧空气出口连接件连接。为了简单起见，图2公开了在每个燃烧空气预加热器22、22’中仅仅一个燃烧空气出口连接件40、40’。

燃烧空气预加热器的旁路通道46设置在烟气入口通道26、26’之间，通向燃烧空气预加热器22、22’，该旁路通道有利地包括用于热电锅炉的供给水的预加热器48。旁路通道46优选地包括用于控制引导到旁路通道的烟气量的装置，例如控制阀50。优选地，在燃烧空气预加热器22、22’中和旁通通道的供给水预加热器48中冷却的烟气，在进一步引导通过烟气出口通道54例如通过除尘器到烟囱（图1-3中未示出）之前，收集到设置在燃烧空气预加热器22、22’下方的公共转向通道52。通过将燃烧空气预加热器的旁路通道46设置在烟气入口通道26、26’之间，获得了紧凑结构。此外，在旁路通道下方的独立灰斗然后可以省去且来自于烟气的灰可以收集到公共灰斗56。

在上文参考一些示例性实施例描述了本发明，但本发明还涵盖所公开实施例的各种组合或修改。因此，本发明显然不旨在仅仅限于上文公开的实施例，而包括许多其它实施例，所述实施例仅受所附权利要求及其定义限制。

Claims (15)

1.一种热电锅炉（10），包括：具有后壁（16）的炉膛（12）；连接到炉膛的烟气通道（14），所述烟气通道包括设置在炉膛后壁侧上的竖直的尾部烟道（20）；和燃烧空气预加热器（22、22’），设置有主要是竖直的烟气入口通道（26、26’）和燃烧空气流动通道（24、24’），烟气入口通道的上部接附到尾部烟道的下部，燃烧空气流动通道设置成邻近所述烟气入口通道，用于将预加热燃烧空气引导到炉膛，其特征在于，烟气入口通道包括两个相邻通道部分（28、28’），所述相邻通道部分接附到尾部烟道的相对侧。

2.根据权利要求1所述的热电锅炉，其中，尾部烟道（20）包括在尾部烟道的炉膛侧上的前部和与其相对的后部，其特征在于，相邻通道部分（28、28’）中的一个接附到尾部烟道的前部，另一个接附到尾部烟道的后部。

3.根据权利要求1或2所述的热电锅炉，具有设置在尾部烟道（20）的下部中的灰斗（30），其特征在于，相邻通道部分（28、28’）在所述灰斗的区域中接附到尾部烟道。

4.根据权利要求1所述的热电锅炉，其特征在于，烟气入口通道（26、26’）至少部分地在尾部烟道（20）的下方。

5.根据权利要求4所述的热电锅炉，其中，燃烧空气预加热器（22、22’）包括烟气入口连接件（38、38’），所述烟气入口连接件将烟气入口通道（26、26’）连接到燃烧空气预加热器，其特征在于，烟气入口连接件设置在尾部烟道下方。

6.根据权利要求5所述的热电锅炉，其中，燃烧空气预加热器（22、22’）包括燃烧空气出口连接件（40、40’），其将燃烧空气流动通道（24、24’）连接到燃烧空气预加热器，其特征在于，燃烧空气出口连接件在尾部烟道下方的区域之外。

7.根据权利要求6所述的热电锅炉，其特征在于，烟气入口连接件（38、38’）和燃烧空气出口连接件（40、40’）在炉膛（12）的后壁（16）的水平截面方向一个接一个设置。

8.根据权利要求6所述的热电锅炉，其特征在于，烟气入口连接件（38、38’）和燃烧空气出口连接件（40、40’）在炉膛（12）的后壁（16）的法线方向一个接一个设置。

9.根据权利要求1所述的热电锅炉，其特征在于，燃烧空气预加热器（22、22’）是燃烧空气再生预加热器。

10.根据权利要求9所述的热电锅炉，其特征在于，燃烧空气预加热器（22、22’）包括设置有热存储块体的蓄热池的旋转平面。

11.根据权利要求10所述的热电锅炉，其特征在于，燃烧空气预加热器（22、22’）具有竖直旋转轴线。

12.根据权利要求1所述的热电锅炉，其特征在于，热电锅炉包括两个并联连接的燃烧空气预加热器（22、22’），其相对于炉膛（12）的后壁（16）的竖直中心法线平面对称地设置，其中，独立烟气入口通道（26、26’）将所述燃烧空气预加热器中的每个连接到尾部烟道（20）的下部，所述每个独立烟气入口通道包括两个相邻通道部分（28、28’），其中一个接附到尾部烟道的前部，另一个接附到尾部烟道的后部。

13.根据权利要求12所述的热电锅炉，其中，每个并联连接的燃烧空气预加热器（22、22’）都包括烟气入口连接件（38、38’）和燃烧空气出口连接件（40、40’），其特征在于，燃烧空气预加热器的燃烧空气出口连接件对称设置在相反方向，使得燃烧空气出口连接件和烟气入口连接件在炉膛（12）的后壁（16）的水平截面方向一个接一个。

14.根据权利要求12所述的热电锅炉，其特征在于，燃烧空气预加热器（22、22’）的旁路通道（46）设置在连接到燃烧空气预加热器的独立烟气入口通道（26、26’）之间。

15.根据权利要求14所述的热电锅炉，其特征在于，燃烧空气预加热器的旁路通道（46）包括热电锅炉的供给水预加热器（48）。