CN102734832B - 一种锅炉中部带双集箱的水冷壁 - Google Patents

Abstract

一种锅炉中部带双集箱的水冷壁，涉及锅炉水冷壁。该水冷壁采用垂直布置，在锅炉中部设有双集箱，即分配集箱和混合集箱。工质从下炉膛水冷壁管流出后进入下部的混合集箱，然后经由连接母管进入上部的分配集箱，分配集箱再将工质分配给上炉膛水冷壁，混合集箱和分配集箱通过连接母管交叉连接。本发明采用的锅炉水冷壁，把在下炉膛中吸收了较多热量的工质分配到上炉膛中受热负荷较低的水冷壁管中，有效降低了炉膛宽度和深度方向上水冷壁出口工质的温度偏差，保证了锅炉水动力的安全。

Description

一种锅炉中部带双集箱的水冷壁

技术领域

本发明涉及一种锅炉水冷壁，属于燃烧设备技术领域。

背景技术

煤粉锅炉中，无论采用四角切圆燃烧、双切圆燃烧、前后墙对冲燃烧还是“W”火焰燃烧，炉膛内部总是存在热负荷不均匀现象。对于亚临界锅炉，即使热负荷分布不均，但是水冷壁内工质均处于饱和状态，因此水冷壁出口处不存在温度偏差。但对于超临界煤粉炉，水冷壁内工质的温度沿炉高逐渐升高，同时大容量超临界锅炉较大的炉宽、炉深也导致热负荷不均匀性更严重，因此水冷壁出口容易出现较大的温度偏差，造成水冷壁局部超温发生，出现水冷壁撕裂甚至爆管等水动力事故。目前，锅炉设计中常见的为了消除温度偏差的方法一般包括：水冷壁采用螺旋管圈布置、水冷壁垂直布置、加装节流管圈等。采用螺旋管圈能提高水侧换热系数，在水冷壁设计中管径、螺旋角等的选取也较为灵活，但也具有流动阻力大、制造成本高、安装难度大等缺陷，而且某些炉型（如“W”炉）由于自身的结构无法采用螺旋管圈。加装节流管圈可以通过调节并联管组中的流量分配来调节水冷壁内的工质温度，但是它增大了流动阻力，容易出现结垢，有一定的安全隐患。水冷壁采用垂直布置时，成本低、安装方便、阻力小，但是无法解决温度分布不均匀这一问题。为了减小各管间的温差，通常在炉膛中部处设置混合集箱，工质由下部水冷壁进入集箱混合后，再由集箱分配到上部水冷壁。为了加强工质间的混合，工质从下部水冷壁出来后通常首先进入二级混合器、一级混合器，保证了工质充分混合、温度均匀后再进入集箱。采用二级、一级混合器能有效地消除下炉膛中产生的工质温度分布不均，但也大大增加了焊管的工作量，制造安装很困难而且成本高。

与螺旋水冷壁、加装节流阀等方式相比，垂直布置的水冷壁在成本、运行维护费用、制造安装难度等方面有明显的优势，但是，垂直水冷壁管组中各并联管内工质的温度不均匀性需要得到进一步的控制，以保证锅炉水动力的安全。

发明内容

本发明的目的就在于提出一种锅炉中部带双集箱的水冷壁，以解决垂直水冷壁上升管中温度分布不均匀的问题。

一种锅炉中部带双集箱的水冷壁，炉膛水冷壁采用垂直布置，包括水冷壁入口集箱、下炉膛水冷壁、上炉膛水冷壁、水冷壁出口集箱和分配集箱，其特征在于：还包括混合集箱，下炉膛水冷壁自引出后与锅炉中部的混合集箱相连接，混合集箱通过多根连接母管与分配集箱连接，分配集箱与上炉膛水冷壁的入口连接；所述的水冷壁入口集箱、下炉膛水冷壁、混合集箱、分配集箱、上炉膛水冷壁和水冷壁出口集箱共同构成炉膛水冷壁。

该水冷壁中，在炉膛的宽度和深度方向上分别布置2~8个串联的混合集箱，同时在炉膛的宽度和深度方向上分别布置一层或多层分配集箱，每层的分配集箱串联布置，并与混合集箱数目相同。

该水冷壁中，混合集箱和分配集箱通过连接母管的连接方式采用交叉连接，即位于中间的混合集箱与位于两侧的分配集箱连接，位于两侧的混合集箱与位于中间的分配集箱连接；或采用一对一的垂直连接；连接母管数目与水冷壁的管数之比为1:5至1:20，减少了集箱上的焊点数。

本发明具有以下的优点和突出效果：

①混合集箱上工质出口的总数较少，集箱内流动短路发生的可能性大大降低，加强了来自不同水冷壁管的具有不同温度的工质之间的混合，减小了温度偏差；②混合集箱和分配集箱之间采用交叉连接，将高温的工质分配到受热负荷较低的上部水冷壁，进一步减小了管内工质的温度偏差；③连接母管总数少，减小了混合集箱和分配集箱上的焊接点，降低了制造成本和安装难度；④混合集箱和分配集箱间的流量分配能够根据锅炉的热负荷分布进行相应的调节。

综上所述，本发明提出的水冷壁能较好地解决工质温度偏差较大的问题，有较好的应用前景。

附图说明

图1为一种锅炉中部带双集箱的水冷壁示意图。

图2为混合集箱和分配集箱的布置结构示意图。

图中：1-炉膛；2-水冷壁入口集箱；3-下炉膛水冷壁；4-上炉膛水冷壁；5-水冷壁出口集箱；6-混合集箱；7-连接母管；8-分配集箱。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本发明的原理、具体结构及最佳实施方式。

图1为一种锅炉中部带双集箱的水冷壁示意图。该水冷壁主要包括水冷壁入口集箱2、下炉膛水冷壁3、混合集箱6、连接母管7、分配集箱8、上炉膛水冷壁4和水冷壁出口集箱5。下炉膛水冷壁3自水冷壁入口集箱2引出后与锅炉中部的混合集箱6相连接，由于下炉膛中沿炉膛1的宽度和深度方向上热负荷的分布不均匀，因此下炉膛水冷壁3出口处的工质已经存在温度偏差，来自下炉膛水冷壁3的具有不同温度的工质在混合集箱6中混合，然后工质经由多根连接母管7进入分配集箱8，由分配集箱8分配到上炉膛水冷壁4，工质在上炉膛内被加热后最后汇总到水冷壁出口集箱5。为了保证工质在混合集箱6内能够充分混合，混合集箱上的连接母管7数目很少，连接母管7与水冷壁管的数目之比为1:5至1:20。较少的连接母管7数目能使混合集箱6内发生流动短路的可能性大大降低，加强了工质间的混合，减小了分配集箱8入口处工质的温度偏差，同时也减少了焊接点，降低了制造成本和安装难度。

图2为混合集箱和分配集箱的布置结构示意图，在炉膛1的宽度和深度方向上，分别布置2~8个串联的混合集箱6，同时在炉膛1的宽度和深度方向上分别布置一层与混合集箱6数目相同的串联的分配集箱8。混合集箱6和分配集箱8由连接母管7连接，连接方式采用交叉连接，即位于中间的混合集箱6与位于两侧的分配集箱8连接，位于两侧的混合集箱6与位于中间的分配集箱8连接。这种交叉连接方式能够把下炉膛中吸热较多的高温工质分配到上炉膛水冷壁4中受热负荷较低的两侧，同时把下炉膛中吸热较少的低温工质分配到上炉膛水冷壁4中受热负荷较高的中部，进一步减小了上炉膛水冷壁4出口处的工质温度偏差。对于宽度和深度方向上具有较大不均匀性的锅炉，可布置多层分配集箱8，每层的分配集箱8串联布置，并与混合集箱6数目相同。多层分配集箱8布置能加强工质间的混合，进一步减小温度偏差。对于宽度和深度方向上热不均匀性较低的锅炉，经过混合集箱6内的混合后工质的热偏差就较小，分配集箱8只需布置一层，同时混合集箱6和和分配集箱8间采用一对一的垂直连接即可。

使用本发明提供的锅炉中部带双集箱的水冷壁，加强了来自不同水冷壁管的具有不同温度的工质之间的混合，减小了温度偏差；将高温的工质分配到受热负荷较低的上部水冷壁，进一步减小了管内工质的温度偏差；同时，减小了混合集箱和分配集箱上的焊接点，降低了制造成本和安装难度。因此，该水冷壁能够有效地降低水冷壁出口处工质的温度偏差，提高了锅炉的水动力安全性，同时降低了中间混合部分的制造成本和安装难度，有较好的应用前景。

Claims (2)

1.一种锅炉中部带双集箱的水冷壁，炉膛水冷壁采用垂直布置，该炉膛水冷壁包括水冷壁入口集箱(2)、下炉膛水冷壁(3)、上炉膛水冷壁(4)、水冷壁出口集箱(5)和分配集箱(8)，其特征在于：在锅炉中部还设有混合集箱(6)，所述的下炉膛水冷壁(3)自引出后与锅炉中部的混合集箱(6)相连接，混合集箱(6)通过多根连接母管(7)与分配集箱(8)连接，分配集箱(8)与上炉膛水冷壁(4)的入口连接；所述的水冷壁入口集箱(2)、下炉膛水冷壁(3)、混合集箱(6)、分配集箱(8)、上炉膛水冷壁(4)和水冷壁出口集箱(5)共同构成炉膛水冷壁；所述的混合集箱(6)和分配集箱(8)通过连接母管(7)的连接采用交叉连接，即位于中间的混合集箱(6)与位于两侧的分配集箱(8)连接，位于两侧的混合集箱(6)与位于中间的分配集箱(8)连接；或采用一对一的垂直连接；连接母管(7)数目与水冷壁的管数之比为1:5至1:20。

2.如权利要求1所述的一种锅炉中部带双集箱的水冷壁，其特征在于：在炉膛(1)的宽度和深度方向上分别布置2～8个串联的混合集箱(6)，同时在炉膛(1)的宽度和深度方向上分别布置一层或多层分配集箱(8)，每层的分配集箱(8)之间串联布置，且与混合集箱(6)数目相同。