CN102901081A - 一种炉内受热面全水平布置的双烟道二次再热直流锅炉 - Google Patents

一种炉内受热面全水平布置的双烟道二次再热直流锅炉 Download PDF

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陈仁杰
徐雪元
李林
姚丹花
邹海勇
朱更
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Abstract

本发明公开了一种炉内受热面全水平布置的双烟道二次再热直流锅炉，该锅炉炉膛上部竖直烟道内依烟气气流依次水平放置了高温过热器、高温一次再热和高温二次再热器，与炉膛并列的尾部烟道则水平布置有低温过热器、低温一次和二次再热器以及省煤器，而双烟道连通管不设烟道受热面。该设计既降低了大容量塔式直流锅炉的布置高度，可减少锅炉出口高温蒸汽管道的长度，同时保留了现有塔式直流锅炉受热面水平布置利于疏水和去除高温氧化皮的优点；尾部烟道多分隔挡板和再循环烟气的灵活组合也有利于二次再热汽温控制方案的优化。

Description

一种炉内受热面全水平布置的双烟道二次再热直流锅炉
技术领域
本发明涉及一种电站锅炉，尤其涉及一种炉内受热面全水平布置的双烟道二次再热超超临界直流锅炉。
背景技术
我国的能源结构决定了现阶段及今后相当长的一段时期仍然以燃煤火力发电为主的格局。因此，提高火力发电机组经济性，降低污染物排放已成为国内外高效清洁火力发电技术下一步发展中最为关键的问题。
为了提高大容量火力发电机组的经济性，通常可采用中间再热的方法来提高热力循环的平均吸热温度，降低热耗；减少汽轮机低压末级叶片排气湿度，延长末级叶片寿命。理论上再热级数越多热力循环效率更高，在同等条件下，采用二次再热比一次再热的机组热效率可提高1.43～1.6％左右。但同时二次再热机组的主机设备和热力系统更为复杂，投资明显增加，运行控制也更加困难。因此，尽管从上世纪60年代起国外已经有50余台二次再热超(超)临界机组投入运行，但基于性价比等因素考虑，绝大多数的超(超)临界机组仍都采用的是一次再热。截止目前，国内已投运的数百台超(超)临界机组也全部采用的是一次再热形式[1][2]。
随着燃料成本和环保压力的不断提高，近年来，国际上又开始重视对二次再热机组的研发和应用[3][4]。欧盟、美国和日本的700℃及以上参数的超超临界机组无一例外地选择了二次再热作为研究方向之一。而700℃及以上参数的先进超超临界燃煤火力发电技术也已列入我国“十二五”能源发展规划，成立了产学研用联盟共同开展700℃高效清洁燃煤火力发电机组的基础研发，并已启动了超600℃二次再热燃煤超超临界机组的应用示范。
通过检索发现，国内的科研和制造企业也已经开始了二次再热超超临界锅炉的研发工作[7]-[12]。围绕在现有金属材料基础上研发超600℃二次再热燃煤超超临界机组和采用镍基高温材料的700℃先进超超临界机组项目中，高温材料价格对机组技术经济性的影响以及从锅炉结构进行改善的方法进行了研究。本发明人在引进的800～1000MW塔式燃煤直流锅炉的设计和运行经验基础上，针对上述问题提出了一种新的锅炉及受热面布置形式，可以大大降低1000MW～1200MW大容量二次再热塔式直流锅炉的炉膛高度，有机结合了传统塔式和双烟道锅炉的结构特点，既可以减少锅炉出口高温管道的长度，节省昂贵的高温金属材料，有利于二次再热超超临界锅炉高温氧化皮的清除，也便于实现二次再热超超临界锅炉汽温控制方式的优化。
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[12]二次再热的热力系统[Z].中国专利，ZL201110066853.1
发明内容
本发明目的在于克服现有技术的不足和缺陷，提出一种更为适合于蒸汽初参数超600℃以及700℃以上二次再热超超临界机组特点的锅炉优化结构。本发明的技术方案具体是由以下方法实现的：
锅炉炉膛(1)上部烟道内依烟气气流依次水平放置有高温过热器(21)、高温一次再热器(22)和高温二次再热器(23)，锅炉炉膛(1)与并列布置的尾部分隔烟道(2)采用连通管(3)连接，连通管(3)内壁设计有包覆受热面(15)，其烟道内不设置受热面；锅炉炉膛(1)出口的高温烟气由连通管(3)从上部或水平方向进入尾部分隔烟道(2)；尾部分隔烟道(2)内分别水平放置有低温过热器(11)、低温一次再热器(12)和低温二次再热器(13)以及省煤器(14)。
为便于锅炉二次再热汽温的控制，对全滑压运行的二次再热超超临界锅炉，其锅炉尾部分隔烟道(2)可设计分隔为两个独立的烟道，其中一个烟道内布置有低温过热器(11)和省煤器(14)；另外一个烟道内布置有低温一次再热器(12)和低温二次再热器(13)；在分隔烟道出口处分别设置有调节挡板(5)，用以完成高温一次再热器(22)出口蒸汽温度的调节；高温二次再热器(23)出口蒸汽温度采用喷水调节。而当锅炉设计有定压运行方式时，尾部分隔烟道(2)可分隔为三个或四个独立的烟道，以减少再热喷水对机组效率的影响，其中一个烟道内布置低温过热器(11)；另外的分隔烟道内则分别布置有低温一次再热器(12)和低温二次再热器(13)或省煤器(14)；在分隔烟道出口处分别设置有调节挡板(5)，分别完成高温一次再热器(22)和高温二次再热器(23)出口蒸汽温度的控制。
锅炉尾部分隔烟道(2)出口至连通管(3)间可设置烟气再循环旁路(6)，该旁路安装有可调节烟气再循环流量的再循环风机(7)或其调节挡板，用于控制高温一次再热器(22)或高温二次再热器(23)出口蒸汽温度。传统的烟气再循环汽温调节方式，其再循环烟气设计为直接引入炉膛，这样势必造成炉膛燃烧工况的变化，而本发明由于采用了炉膛(1)和尾部分隔烟道(2)双烟道间的连通管(3)内不设烟道蒸汽受热面的结构，因而可以成为一种新的烟气侧汽温调节方式，这种调温方式也适用于一次再热燃煤、燃油或燃气锅炉。
当炉膛蒸发受热面(10)及灰斗(4)的包覆管屏(20)采用螺旋管圈受热面结构时，可设计为省煤器(14)出口的一部分蒸汽直接引入炉膛下部灰斗(4)包覆管屏(20)的一部分入口集箱，另一部分蒸汽则先经过连通管(3)的包覆受热面(15)，再引入灰斗(4)包覆管屏(20)的另外一部分入口集箱，以调节进入蒸发受热面的给水温度，并消除整个炉膛蒸发受热面(10)的入口和出口热偏差。
另外，连通管(3)的包覆受热面(15)也可以设计作为可低温一次再热器(12)或低温二次再热器(13)受热面的组成部分，其出口可连接至低温一次再热器(12)或低温二次再热器(13)入口或出口联箱，以改善低负荷工况下再热器的汽温特性。
本发明的有益效果是与现有的技术相比，通过采用双烟道结构和锅炉炉内受热面全水平布置方式，解决了大容量二次再热超超临界直流锅炉炉膛高度过高，以及更高温度和压力条件下锅炉运行的安全性问题，既可以减少二次再热超超临界锅炉出口高温管道的长度，又有利于二次再热超超临界锅炉高温氧化皮的清除，本发明的设计也更便于实现二次再热超超临界锅炉汽温控制方式的配置和优化。
附图说明
附图1是一台按常规方法设计的二次再热塔式直流锅炉的结构示意图；
附图2是本发明的炉内受热面全水平布置的二次再热双烟道直流锅炉结构示意图。
具体实施方式
附图1是一台按照现有设计方法实现的二次再热锅炉结构示意图，附图2是本发明的一个实施例示意图，从附图1和附图2可以清楚地看出本发明的改进效果。本实施例在以本发明技术方案为前提下给出了具体的实施方式和系统结构，但本发明的保护范围不限于所给出的实施例。

Claims (4)

1.一种炉内受热面全水平布置的双烟道二次再热直流锅炉，其特征在于：该锅炉采用双烟道布置形式；锅炉炉膛(1)上部烟道内依烟气气流依次水平放置有高温过热器(21)、高温一次再热器(22)和高温二次再热器(23)；锅炉炉膛(1)与并列布置的尾部分隔烟道(2)采用连通管(3)连接，连通管(3)内壁设计有包覆受热面(15)，其烟道内不设置受热面；锅炉炉膛(1)出口的高温烟气由连通管(3)从上部或水平方向进入尾部分隔烟道(2)；尾部分隔烟道(2)内分别水平放置有低温过热器(11)、低温一次再热器(12)和低温二次再热器(13)以及省煤器(14)；省煤器(14)出口的一部分蒸汽可直接引入炉膛下部灰斗(4)包覆管屏(20)的入口集箱，另一部分蒸汽则先经过连通管(3)的包覆受热面(15)，再引入灰斗(4)包覆管屏(20)的入口集箱；尾部分隔烟道(2)出口至连通管(3)间设置有烟气再循环旁路(6)，该旁路安装有可调节烟气再循环流量的再循环风机(7)或其调节挡板，用于控制高温一次再热器(22)或高温二次再热器(23)出口蒸汽温度。
2.如权利要求1所述的一种炉内受热面全水平布置的双烟道二次再热直流锅炉，其特征在于：尾部分隔烟道(2)分隔为两个独立的烟道，其中一个烟道内布置有低温过热器(11)和省煤器(14)；另外一个烟道内布置有低温一次再热器(12)和低温二次再热器(13)；在分隔烟道出口处设置有调节挡板(5)，用以完成高温一次再热器(22)出口蒸汽温度的调节；高温二次再热器(23)出口蒸汽温度由烟气再循环旁路(6)及再循环风机(7)进行调节。
3.如权利要求1所述的一种炉内受热面全水平布置的双烟道二次再热直流锅炉，其特征在于：尾部分隔烟道(2)分隔为三个或四个独立的分隔烟道，其中一个烟道内布置有低温过热器(11)和省煤器(14)；另外的分隔烟道内分别布置有低温一次再热器(12)、低温二次再热器(13)或省煤器(14)；在尾部分隔烟道(2)出口处分别设置有调节挡板(5)，用以完成高温一次再热器(22)和高温二次再热器(23)出口蒸汽温度的控制，可不设置烟气再循环旁路(6)及再循环风机(7)。
4.如权利要求1所述的一种炉内受热面全水平布置的双烟道二次再热直流锅炉，其特征在于：连通管(3)的包覆受热面(15)出口可连接至低温一次再热器(12)或低温二次再热器(13)入口或出口联箱，作为该受热面的组成部分。
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