CN102597620B - 热电锅炉 - Google Patents

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Abstract

热电锅炉(10)，包括被两个短侧壁(24)和两个长侧壁围封的炉膛(12)、在上述的炉膛上方的烟气通道(14)、后烟道(16)和支撑结构，其中该支撑结构包括从下方被支撑的固定承载结构，所述承载结构包括多个立柱(20)和由立柱支撑的平行主支撑横梁(22)，以及悬挂结构(18)，借助于该悬挂结构，炉膛(12)悬吊于承载结构，其中主支撑横梁(22)和在炉膛(12)的上方布置的烟气通道(14)彼此平行并且与短侧壁(24)平行，并且其中主支撑横梁(22)优选地布置成至少部分地位于在炉膛的顶部(26)上方延伸的烟气通道(14)之间。

Description

热电锅炉
本发明涉及一种根据独立权利要求的前述部分的热电锅炉设备。因此本发明涉及一种热电锅炉设备，包括由两个短侧壁和两个长侧壁围封的炉膛、布置在所述炉膛上方的多个烟气通道、后烟道和支撑结构，该支撑结构包括从下面被支撑的固定承载结构，所述承载结构包括多个立柱和由所述立柱支撑的主支撑横梁，以及悬挂结构，借助于悬挂结构所述炉膛悬吊于承载结构。 
存在一种通过向越来越大的机组改变来提高热电锅炉，例如循环流化床锅炉的能力的趋势。现在最大制造的循环流化床锅炉的能力是430兆瓦(WMe)，但是，已经有建设600兆瓦甚至800兆瓦的设备的计划。随着锅炉结构的装备，例如炉膛、烟气通道和后烟道的增加，支撑结构的立柱和横梁的长度和横截面积也必须增加。 
当增加所述支撑结构的外部尺寸时，锅炉建筑物的风荷载和所述支撑结构的重量载荷也增加。结果是所述支撑结构的强度也必须进一步增加，这再一次导致所述支撑结构的重量的进一步增加。所述支撑结构的重量和大小的增加提高了材料成本并使所述的设备装配的复杂化。因此，找到抑制由于所述热电锅炉设备的大小的增加所引起的支撑结构的增加的解决方案是重要的。 
在现代热电锅炉中的炉膛壁通常是相对轻的水管壁，其具有高拉伸强度，但是它们不承受太多的压缩或弯曲。因此，大的热电锅炉通常是从上面支撑，其意味着所述锅炉的炉膛已被悬挂成借助于附接到所述炉膛的侧墙上部的吊杆悬吊于围绕所述炉膛的固定承载结构。 
承载结构的主要元件通常由立柱和支撑在所述立柱顶部上或其上部的水平主支承横梁组成，承载结构的其它支撑横梁和炉膛的悬挂结构由这些主要元件支撑。在一些热电锅炉设备中，所述主支撑横梁在所述锅炉结构上方构成格网，其包括相对于所述炉膛纵向和横向的多个主支撑横梁。然而，本发明涉及一种热电设备，其具有支撑锅炉结构的平行的主支撑横梁。所述主支撑横梁通常是2-6米高的钢梁，例如：工字钢梁，其长度甚至可能大于30米并且其重量经常超 过100吨。所述主支撑横梁通常与其它水平支撑横梁连接，不过其他水平支撑横梁大小比所述主支撑横梁小。 
存在其它的锅炉结构，这些结构与所述锅炉的炉膛形成一体，尤其是包括热交换面的后烟道和用于将来自所述炉膛的烟气导引到后烟道的通道。依照现有技术，该后烟道和通向该后烟道的烟气通道可以悬挂成与炉膛一起悬吊于共同的支撑结构。热电锅炉的支撑结构一般是基本上直矩形棱柱，并且尺寸设置为使至少炉膛、烟气通道和后烟道能被置于其中。因此，所述支撑结构的大小依赖于所述锅炉结构的大小和它的部件的相互位置。 
现代大型热电设备的高度是几十米，通常至少大约50米。增加根据现有技术的热电设备高度的一个因素是，由于炉膛水平热膨胀从而使得炉膛的所述吊杆需要有足够的长度。 
本发明尤其涉及一种具有布置在炉膛上方的烟气通道的热电锅炉设备。根据现有技术，布置在炉膛上方的烟气通道被悬挂成悬吊于主支撑横梁，因此这样的热电锅炉设备的高度特别高。烟气通道布置在所述炉膛上方的一个结果是，它们也导致了根据现有技术的炉膛的悬挂结构的吊杆变长。 
长的吊杆存在问题，特别是因为安装在炉膛上部的吊杆的温度在一定程度上紧随炉膛壁的温度，这导致了吊杆的相对高的热膨胀。因此，支撑结构的设计不得不使得支撑横梁的热膨胀不会导致锅炉结构的任何破坏。 
由于炉膛壁不能经受大的局部力，所以用于将炉膛从支撑结构支撑的吊杆间的距离不得不足够小。然而，密集布置的吊杆，使得使用炉膛上方空间更为困难，例如：在炉膛上方布置烟气通道时。替换地，也可以说在炉膛上方的烟气通道妨碍了将吊杆相互之间尽量靠近的布置。 
本发明的一个目的是提供一种热电锅炉设备，其中减少了上述现有技术的问题。目的尤其是提供一种大型热电锅炉设备，其支撑结构比现有技术的热电锅炉设备的支撑结构尺寸更小而且更轻。 
为了解决上述提到的现有技术的问题，提供一种热电锅炉设备，其特征已在独立权利要求的特征部分公开。因此，本热电锅炉设备的典型之处在于，布置在炉膛上方的主支撑横梁和烟气通道彼此平行并与短侧壁对齐。 
当布置在炉膛上方的烟气通道和主支撑横梁平行时，能将它们在垂直方向上彼此靠近地布置，由此与烟气通道明显与主支撑横梁处于不同高度的设备相 比，该热电锅炉设备可以保持较小的高度。如果烟气通道和主支撑横梁相互之间不平行，那么烟气通道不得不要么高于要么低于主支撑横梁。将主支撑横梁和布置在炉膛上方的烟气通道布置成与短侧壁对齐，产生了该设备的紧凑的结构，其中所述后烟道优选布置在炉膛的长侧壁的一侧上。 
根据本发明的尤其有利的实施例，所述主支撑横梁以这样一种方式布置，即从侧面看，它们至少部分位于布置在炉膛上方的烟气通道之间。这意味着该烟气通道的上表面比主支撑横梁的下表面高。当主支撑横梁和烟气通道两者的高度均可能是几米时，将它们布置成至少部分间插可以将设备的高度减少几米。 
布置在炉膛上方的烟气通道的至少一部分优选支撑在从主支撑横梁悬吊的副支撑横梁的顶部上。所述副支撑横梁同时还在组装时作为组装和起吊梁。该副支撑横梁可以直接从主支撑横梁悬吊，但是根据特别优选的实施例，该副支撑横梁悬吊于支撑在主支撑横梁的顶部上的上部支撑横梁。 
在循环流化床锅炉中，颗粒分离器的涡流室的顶部通常与炉膛的顶部位于近乎相同的高度。依照常规的技术，在颗粒分离器中清洁后的烟气被从颗粒分离器移出并向上通过出口通道，这导致烟气通道通常高于炉膛。由于通向后烟道的烟气通道通常至少是基本水平的，所以后烟道的顶部通常高于炉膛的顶部。 
所述支撑炉膛的主支撑横梁可以优选布置成至少部分地与烟气通道间插，由此该主支撑横梁可以优选与后烟道的顶部大致高度相同。因此，根据特别优选的实施例，热电锅炉设备的承载结构包括布置在后烟道上方的主支撑横梁，所述主支撑横梁布置成高于布置在炉膛顶部上的主支撑横梁。因此，在炉膛上方形成了无阻碍空间，其可以被优选地，例如用于放置过热蒸汽的安全阀。 
在顶部上方延伸的烟气通道优选彼此相同直到布置在炉膛的长侧壁的一侧上的后烟道的侧壁为止。当根据本发明将所述主支撑横梁布置成与在顶部上方延伸的烟气通道平行时，能优选地把将主支撑横梁支撑到热电锅炉设备的基础上的立柱的至少一部分布置这些烟气通道或其延伸部之间。 
根据本发明的优选实施例，所述悬挂结构包括悬吊于主支撑横梁的上部吊杆、悬吊于所述上部吊杆的中间支撑横梁和附接到炉膛的上部并悬吊于中间支撑横梁的下部吊杆。一部分上部吊杆可以直接悬吊于该主支撑横梁，但是优选地该承载结构包括支撑在该主支撑横梁顶部上的上部支撑横梁、和至少一部分 上部吊杆悬挂成悬吊于上部支撑横梁，由此至少一部分中间支撑横梁借助于上部吊杆悬吊于上部支撑横梁。 
由于主支撑横梁直接安装到立柱的上部，所以其位置自然依赖于立柱的位置。相反，上部支撑横梁可在所述主支撑横梁的顶部上相当自由地布置，并且因此悬吊于所述上部支撑横梁的中间支撑横梁的长度和位置可以根据需要选择。当所述上部支撑横梁适当地定位时，能根据所要悬挂的部件来最优化中间吊杆的长度和厚度。 
由于所述炉膛的侧壁不能经受大的局部竖向荷载，所以必须有足够密集地连接到所述炉膛的吊杆，通常每米至少约两个吊杆。当设置在主支撑横梁和炉膛间之间的中间支撑横梁足够坚固时，上部吊杆的数量可以明显地少于连接到炉膛的下部吊杆的数量。通常，每米少于一个上部吊杆。因而，上部吊杆的数量N优选少于下部吊杆的数量M，最优选N少于M/2。 
所述中间支撑横梁优选布置成离炉膛相当近，但是一般地，无论如何，高于所述炉膛的热隔离。当所述下部吊杆相对较短时，其热膨胀保持较小。优选地，至少大多数中间支撑横梁已经布置成使得在所述支撑横梁和所述中间支撑横梁之间的垂直距离比在中间支撑横梁和炉膛之间的距离大，最优选地至少两倍大。从而相对许多的空间保留在所述中间支撑横梁之上，在该空间中可以在所述炉膛之上布置不同装备和部件。根据本发明的优选实施例，所述布置在炉膛之上的烟气通道优选布置在中间支撑横梁之上。 
由于中间支撑横梁用于支撑所述炉膛的侧壁，所以至少一部分所述中间支撑横梁有利地直接布置在所述炉膛的侧壁之上并通过下部吊杆连接到所述炉膛的侧壁的上部。但是，根据优选实施例，不是所有中间梁均布置在炉膛的侧壁之上，但是至少部分中间支撑梁可以布置为布置在炉膛顶部的中间部分上方的中心支撑横梁。这样的中心支撑横梁优选地布置成支撑在所述炉膛内设置的装备和部件。根据优选实施例，布置在炉膛内的热交换表面悬挂成悬吊于中心支撑横梁。 
由于大型热电锅炉的炉膛侧壁的宽度可以是数十米，例如大约40米，所以所述炉膛壁在锅炉启动过程中的向下和侧向的热膨胀是明显的。当所述中间支撑横梁的温度变化明显小于所述炉膛的温度变化时，该热膨胀在与具有侧壁的长度的中心支撑横梁附接的下部吊杆中和在这些吊杆的附接点中产生可观的应 力。因此至少一部分中间支撑横梁优选由一个接一个地设置的分离的、平行部分形成。从而所述中间支撑横梁的每个连续部分的长度可以维持足够小，并且由热膨胀所引起的应力可以最小化。 
本发明参照相应的附图描述如下，其中 
图1是根据本发明优选实施例的循环流化床锅炉设备的侧面示意图。 
图1所公开的循环流化床锅炉设备10是根据本发明的热电锅炉设备的例子。所述循环流化床锅炉设备10包括具有炉膛、布置在炉膛之上的烟气通道14、后烟道16以及支撑结构的的锅炉结构，该支撑结构具有作为主要部件的悬挂结构18和承载结构，所述承载结构包括立柱20和与烟气通道平行并由立柱支撑的炉膛的主支撑横梁22。 
所述炉膛由两个短侧壁和两个长侧壁围封，其中在图1中仅示出了一面侧壁24。如同图1可以看出的，烟气通道14和主支撑横梁22均相对于炉膛是横向的，换而言之平行于炉膛的短侧壁24。图1仅显示了炉膛的一个主支撑横梁22和部分地位于所述横梁22后面的一个烟气通道14，所述烟气通道的保持在主支撑横梁后的部分通过虚线表示。事实上，有很多，优选地四个或五个炉膛主支撑横梁，并且每两个主支撑横梁之间有烟气通道。 
根据本发明的最优实施例，将主支撑横梁22部分布置在所述烟气通道14之间使得支撑结构在炉膛处比现有技术解决方案中的支撑结构相对更低，其中多个主支撑横梁作为一个整体位于所述烟气通道之上。所述支撑结构变得更低在实践中意味着立柱明显更低，并因此比使用传统解决方案时成本更低。 
和通常在循环流化床锅炉中一样，在图1的具体实施方式中，所述炉膛的顶部26明显低于所述后烟道16的顶部28。由于在炉膛之上的所述主支撑横梁22部分位于所述烟气通道14之间，所以它们定位在低于所述后烟道的主支撑横梁30的高度上。根据优选实施例的这种解决方案的结果是在炉膛上部保留许多空间，使得可以在那放置不同的装备和部件，例如蒸汽管路34以及用于将过热蒸汽从后烟道的过热器32传送到蒸汽轮机(图1未示)的蒸汽管的安全阀36。 
炉膛12借助于悬挂结构18悬吊于承载结构，悬挂结构包括高吊杆38、中间支撑横梁40和下部吊杆42。由于所述炉膛的壁结构不能经受大量的局部应力，所以连接到炉膛上部的下部吊杆42必须足够紧密地布置，通常每米约两根梁。下部吊杆42附接到中间支撑横梁40，中间支撑横梁再一次借助上部吊杆38悬吊 于承载结构。所述中间支撑横梁40在结构方面是相对坚固的，这就是为什么所述上部吊杆可以比下部吊杆相对更不紧密地布置。优选地上部吊杆每米少于一根。 
使用所述中间支撑横梁40和稀疏设置的上部吊杆减少了在所述中间支撑横梁之上的所述炉膛12之上的空间的拥挤度。因此，可以有利地在中间支撑横梁40之上布置不同的装备和部件。尤其是，在图1所示的布置中，利用中间支撑横梁40显著地便于在所述炉膛12的上方定位烟气通道14。 
为了能有利地将所述炉膛的侧壁24悬挂成悬吊于所述中间支撑横梁，所述中间支撑横梁40的一部分直接布置在所述炉膛12的侧壁之上。由于所述炉膛12热膨胀明显大于所述中间支撑横梁的热膨胀，所以该中间支撑横梁40优选包括一个接一个布置的分离的、平行部分。所述中间支撑横梁的一部分也可优选布置在除了所述炉膛的侧壁之上的其它位置。特别地，图1公开了布置在炉膛中心部分之上的中间支撑横梁44，在所述炉膛内的热交换表面46悬吊于这些中间支撑横梁。 
由于所述主支撑横梁22平行并且它们相对稀疏，所以至少不是所有的上部吊杆38都连接到主支撑横梁上，但是它们通过布置在主支撑横梁上方的纵向和横向的上部支撑横梁48悬挂成悬吊于主支撑横梁。优选地，布置在所述炉膛上方的烟气通道14的至少一部分支撑在悬吊于主支撑横梁22的副支撑横梁50的顶部上。 
参照一些示例性的具体实施例在上面描述了本发明。然而，本发明还覆盖所述公开的具体实施例的不同组合或变型。尤其是，所述热电锅炉无须是循环流化床锅炉，而它可以是其它具有布置在炉膛顶部上的横向烟气通道的锅炉类型。因此，显然本发明不仅限于上述公开的具体实施方式，其仅仅的由后面附加的权利要求和它们的定义来限定。 

Claims (10)

1.热电锅炉(10)，包括由两个短侧壁(24)和两个长侧壁围封的炉膛(12)、布置在炉膛上方的多个烟气通道(14)、后烟道(16)和支撑结构，所述支撑结构包括从下方被支撑的固定承载结构，所述承载结构包括多个立柱(20)和由所述立柱支撑的平行的多个主支撑横梁(22)，以及悬挂结构(18)，炉膛(12)通过该悬挂结构悬吊于承载结构，其特征在于，所述主支撑横梁(22)和布置在炉膛(12)之上的烟气通道(14)彼此平行并与所述短侧壁(24)平行，所述主支撑横梁(22)布置成至少部分地位于在所述炉膛的顶部(26)的上方延伸的烟气通道(14)之间。
2.根据权利要求1所述的热电锅炉，其特征在于：布置在炉膛(12)之上的所述烟气通道(14)的至少一部分支撑在悬吊于主支撑横梁（22）的副支撑横梁(50)上。
3.根据权利要求1所述的热电锅炉，其特征在于：所述承载结构包括布置在后烟道(16)之上的另一主支撑横梁(30)，该另一主支撑横梁布置成高于布置在炉膛(12)之上的主支撑横梁(22)。
4.根据权利要求1所述的热电锅炉，其特征在于：所述立柱(20)的至少一部分布置成位于在所述顶部上方延伸的烟气通道(14)之间。
5.根据权利要求1所述的热电锅炉，其特征在于：所述悬挂结构包括从主支撑横梁(22)悬吊的上部吊杆(38)、悬吊于所述上部吊杆的中间支撑横梁(40)和连接到所述炉膛的顶部并悬吊于所述中间支撑横梁的下部吊杆(42)。
6.根据权利要求5所述的热电锅炉，其特征在于：所述承载结构包括支撑在所述主支撑横梁的顶部上的上部支撑横梁(48)，并且至少一部分中间支撑横梁（40）被悬挂成通过上部吊杆（38）悬吊于上部支撑横梁。
7.根据权利要求5所述的热电锅炉，其特征在于：至少一些所述中间支撑横梁(40)由多个分离的平行部分形成。
8.根据权利要求5所述的热电锅炉，其特征在于：所述中间支撑横梁(40)的至少一部分布置在炉膛的侧壁(24)之上并通过下部吊杆(42)连接到炉膛的侧壁上部。
9.根据权利要求5所述的热电锅炉，其特征在于：布置在炉膛(12)之上的烟气通道(14)布置在中间支撑横梁(40)之上。
10.根据权利要求5所述的热电锅炉，其特征在于：所述中间支撑横梁的至少一部分布置作为位于顶部(26)的中央部之上中心支撑横梁(44)，所述中心支撑横梁(44)通过下部吊杆连接到布置在炉膛内部的热交换面(46)。
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