CN103438418B - 双∏型锅炉 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双∏型锅炉，所述双∏型锅炉由两台半容量的∏型锅炉对面布置而成。在锅炉的中央设置炉膛，在炉膛两侧分别布置左侧烟道和右侧烟道。在炉膛顶部的左右两侧辐射受热区中分别布置一次再热器的高温部分和二次再热器的高温部分，在左侧烟道和右侧烟道中分别布置一次再热器的低温部分和二次再热器的低温部分。上述一次再热器或二次再热器的高温部分和低温部分可布置在锅炉的同侧，或者在锅炉两侧交叉布置。

Description

双∏型锅炉

技术领域

本发明涉及一种锅炉，更具体涉及一种具有双切圆燃烧、双烟道的双∏型二次再热超超临界电站锅炉。

背景技术

电站锅炉依容量大小或要求效率的不同，可分为单通道锅炉、具有一次再热的双通道锅炉、具有二级再热器的三通道锅炉。依据卡诺循环原理，原则上蒸汽参数越高、加热次数越多，则电站循环的效率越高。

有一种通用的电站锅炉采用∏型布置，称为∏型锅炉。这种∏型锅炉具有方柱形炉膛、水平烟道和垂直烟道。炉膛为煤粉的燃烧提供空间，其周围布置大量水冷壁管，炉膛顶部布置了高温过热器。水冷壁和炉膛顶部的高温过热器是炉膛的辐射受热面，辐射受热面管内的水和蒸汽流过时吸收炉膛内的辐射热。由炉膛顶部向侧方引出水平烟道，在水平烟道内布置高温过热器和高温再热器。由水平烟道再向下布置垂直烟道，在竖直烟道内布置低温再热器、低温过热器和省煤器等设备。烟气在经过水平烟道和竖直烟道的受热面时以对流换热为主要方式将热量传递给工质，这些受热面称为对流受热面。

在这种∏型锅炉中，锅炉的给水在经省煤器加热后进入水冷壁下集箱。水在水冷壁中吸收炉膛内的辐射热后达到饱和状态，并使部分水蒸发变成饱和蒸汽，由此形成的汽水混合物向上流动并汽水分离器。分离出的饱和水蒸汽进入过热器，在过热器内吸热后变成过热蒸汽。由过热器出来的过热蒸汽通过主蒸汽管道进入汽轮机高压缸做功。在汽轮机高压缸做功后的过热蒸汽被送回锅炉的再热器进行再加热（一次再热），形成的（一次）再热蒸汽被送往汽轮机的中压缸做功。

理论上，为提高锅炉-汽轮机组的循环效率，在汽轮机中压缸做完功的一次再热蒸汽可再次被送往锅炉进行再加热（二次再热），形成的二次再热蒸汽可被送往汽轮机的低压缸做功。然而，在发电厂实践中，发电功率需要根据电网负荷等各种情况进行调节，为调节功率，需要调节锅炉送往汽轮机的蒸汽温度。由于在传统的∏型锅炉中，受制于其结构空间，如果增加二次再热器，则一次再热器和二次再热器只能都设置在锅炉的烟道中。如果在烟道中同时设置一次再热器和二次再热器，这样，则对于一次再热蒸汽和二次再热蒸汽的温度的分别独立调节存在困难，由此造成再热蒸汽温度的调温响应性非常差。一种解决问题的方式是在传统的∏型锅炉中不再设置二次再热器，由此取消了送往汽轮机低压缸的二次再热蒸汽，但是这样做，虽然提高了一次再热蒸汽的调温响应性，却存在功率损失。

基于现有技术的∏型锅炉中存在的问题，本发明提出了一种新型的双∏型锅炉，这种双∏型锅炉可以解决现有技术中存在的一个或多个上述问题。

发明内容

根据本发明一个方面，提出一种双∏型锅炉，其特征在于，所述双∏型锅炉由两台半容量的∏型锅炉对面布置而成，在锅炉的中央设置炉膛，在炉膛两侧分别布置左侧烟道和右侧烟道，在炉膛上部的左右两侧辐射受热区中分别布置一次再热器的高温部分和二次再热器的高温部分，在左侧烟道和右侧烟道中分别布置一次再热器的低温部分和二次再热器的低温部分。

根据一个优选实施方式，在上述双∏型锅炉中，上述一次再热器的高温部分和低温部分布置在锅炉的同一侧，并且上述二次再热器高温部分和低温部分布置在锅炉的同一侧。

根据一个优选实施方式，在上述双∏型锅炉中，上述一次再热器的高温部分和低温部分在锅炉的左右两侧交叉布置，并且二次再热器的高温部分和低温部分在锅炉的左右两侧交叉布置。一次再热器和二次再热器的高温部分和低温部分在锅炉左右两侧交叉布置可以平衡一次再热蒸汽和二次再热蒸汽因锅炉烟气系统的微小不平衡引起的温度不平衡。

根据一个优选实施方式，在上述双∏型锅炉中，在炉膛顶部的辐射受热区布置了高温受热面，在左侧烟道和右侧烟道内均布置了低温受热面。

根据一个优选实施方式，在上述双∏型锅炉中，对锅炉的过热蒸汽温度采用煤水比加喷水减温并配合燃烧器摆动的调温方式进行调节。

根据一个优选实施方式，在上述双∏型锅炉中，对锅炉的一次再热蒸汽温度和二次再热蒸汽温度采用摆动燃烧器加事故喷水的调温方式进行调节。

根据一个优选实施方式，在上述双∏型锅炉中，在左侧烟道和右侧烟道上分别布置一台引风机，用于调节两侧烟气量。

根据一个优选实施方式，在上述双∏型锅炉中，在炉膛内采用双切圆燃烧方式燃烧，并且采用小燃烧器多点燃烧方式燃烧。以降低火焰燃烧温度，减少NO_x的生成。

根据一个优选实施方式，在上述双∏型锅炉中，锅炉主蒸汽压力在28-35MPa之间，主蒸汽温度在600-700℃之间，一次再热蒸汽温度在620-730℃之间，二次再热蒸汽温度在620-730℃之间。

根据一个优选实施方式，上述双∏型锅炉包括脱硝装置和空气预热器，其中所述脱硝装置和所述空气预热器分别在左右两个烟道垂直方向上分开布置。

根据一个优选实施方式，在上述双∏型锅炉中，在锅炉顶部沿着锅炉前后方向布置过热蒸汽出口集箱、一次再热蒸汽出口集箱和二次再热蒸汽出口集箱。

附图说明

图1示出根据本发明的双∏型锅炉的正面视图。

图2示出根据本发明的双∏型锅炉的俯视图。

图3示出根据本发明的双∏型锅炉的侧面视图。

具体实施方式

以下将结合附图详细描述根据本发明的双∏型锅炉的具体实施方式。在附图中示出了根据本发明的双∏型锅炉的示意图。应当指出的是，附图和以下所描述的具体实施方式仅仅是示例，而不构成对本发明的限制。

图1示出了根据本发明的双∏型锅炉的正面视图，图2示出根据本发明的双∏型锅炉的俯视图，图3示出根据本发明的双∏型锅炉的侧面视图。

如图1和图2所示，根据本发明的双∏型锅炉是由两个传统的半容量的∏型锅炉对面设置而成，例如可由两个300MW的∏型锅炉组成一个600MW的双∏型锅炉。双∏型锅炉的中间是长方形的炉膛，这个长方形的炉膛由两个传统的方形炉膛组合而成，只是去掉了两个传统的方形炉膛之间的水冷壁。由炉膛上部向左引出左侧烟道，由炉膛上部向右引出右侧烟道。左侧烟道包括左侧水平烟道和左侧垂直烟道，右侧烟道包括右侧水平烟道和右侧垂直烟道。炉膛的四周是水冷壁，下部设置了排渣装置。

在本发明中，锅炉的左侧和右侧定义为图1中所观察的锅炉的左侧和右侧，而垂直于图1的纸面的方向定为锅炉的前后方向，即图2所示的上方为锅炉的后方，图2所示的下方为锅炉的前方。

如图2所示，燃烧器在长方形炉膛中采用双切圆燃烧方式进行燃烧，左侧炉膛和右侧炉膛内煤粉气流的旋转方向相反。由燃烧器喷出的煤粉气流在炉膛内进行悬浮燃烧，释放出热量，燃烧火焰中心可具有1500℃甚至更高的温度。

在根据本发明的双∏型锅炉中，由于采用双切圆燃烧方式进行燃烧，因此燃烧器的数量比同等功率的∏型锅炉增加一倍甚至更多（例如120%），由此使得炉膛内着火点更加分散。此外，本发明的双∏型锅炉的磨煤机的数量也比同等功率的∏型锅炉的磨煤机数量有所增加，由此使得送往燃烧器的煤粉颗粒更细、更均匀。因此可以增加炉内燃烧的还原性气氛，有效的减少氮氧化物（NO_X）的生成，有利于减少环境污染。

如图1所示，在炉膛顶部的辐射受热区布置了高温过热器1、一次再热器的高温部分2（也称为高温一次再热器）、二次再热器的高温部分3（也称为高温二次再热器）以及中温过热器5。其中高温过热器1和高温一次再热器2布置在左侧炉膛顶部，高温二次再热器3和中温过热器5布置在右侧炉膛顶部。然而这种布置方式仅仅是示例，为了实现本发明的目的，可采用其他布置方式，只要高温过热器1、高温一次再热器2和高温二次再热器3布置在炉膛的辐射受热区即可。

在图1中还示出一部分中温过热器4布置在由炉膛上部左侧引出的左侧水平烟道中。当然，也可以在右侧水平烟道中布置一部分中温过热器。由于水平烟道属于锅炉的高温对流换热区，因此，为实现本发明的目的，也可以将一次再热器和二次再热器的高温受热面的一部分布置在左侧水平烟道或者右侧水平烟道。

如图1所示，由左侧水平烟道向下引出左侧垂直烟道，在左侧垂直烟道中由上向下依次布置了再热器（可以是一次再热器，也可以是二次再热器）的低温部分（也称为低温再热器）6、低温过热器7、省煤器8和脱硝装置9。烟气由脱硝装置9出来后引入空气预热器10。由右侧水平烟道向下引出右侧垂直烟道，在右侧垂直烟道中由上向下依次布置了再热器（可以是一次再热器，也可以是二次再热器）的低温部分（也称为低温再热器）6、低温过热器7、省煤器8和脱硝装置9。烟气由脱硝装置9出来后也引入空气预热器10，对空气预热器10内的空气进行加热，空气预热器10内被加热的空气将被送入磨煤机（未示出）和燃烧器11。离开空气预热器10的低温烟气（通常在110～160℃之间）将被送往除尘器进行除尘，然后被送往引风机，再送往脱硫装置进行脱硫，然后通过烟囱排放到大气中去。根据本发明，上述脱硝装置和后面的空气预热器脱开布置，即两者不布置在同一垂直区域内。在脱硝装置的垂直下部布置一组灰斗12，用于粗灰排放和部分固态或流态、半流态脱硝副产物的排放，由此可减缓或减少空气预热器的运行中的堵塞问题。

在根据本发明的双∏型锅炉中，一次再热器、二次再热器的高温部分和低温部分可在锅炉同侧布置或者在锅炉两侧交叉布置。采用同侧布置方式时，例如一次再热器的高温部分布置在炉膛左侧顶部的辐射受热区，而一次再热器的低温部分布置在左侧垂直烟道中；而二次再热器的高温部分布置在炉膛右侧顶部的辐射受热区，二次再热器的低温部分布置在右侧垂直烟道中。而采用两侧交叉布置时，例如一次再热器的高温部分布置在炉膛左侧顶部的辐射受热区，而一次再热器的低温部分布置在右侧垂直烟道中；而二次再热器的高温部分布置在炉膛右侧顶部的辐射受热区，而二次再热器的低温部分布置在左侧垂直烟道中。在本发明中，两侧交叉布置方式是优选的，因为一次再热器和二次再热器的高温部分和低温部分在锅炉左右两侧交叉布置可以平衡一次再热蒸汽和二次再热蒸汽因锅炉烟气系统的微小不平衡引起的温度不平衡。

在根据本发明的双∏型锅炉中，在锅炉顶部布置过热蒸汽出口集箱21、一次再热蒸汽出口集箱22和二次再热蒸汽出口集箱23。由于烟道在炉膛的左右两侧布置，因此过热蒸汽出口集箱21、一次再热蒸汽出口集箱22和二次再热蒸汽出口集箱23可以沿着锅炉的前后方向布置并汇集引出（如图2所示），然后向下引向汽轮机房。由此可有效减少输送主蒸汽、一次再热蒸汽和二次再热蒸汽的主管道的长度，减少管道阻力并节省管道投资。

根据本发明的双∏型锅炉的燃烧系统具有两个通道，即左侧燃烧通道和右侧燃烧通道。在左侧燃烧通道中，煤粉在炉膛内双切圆燃烧，产生的烟气进入左侧水平烟道，然后进入左侧垂直烟道，再进入左侧空气预热器，再进入左侧除尘器，再进入左侧引风机，再进入脱硫装置，最后通过烟囱排出。在右侧燃烧通道中，煤粉在炉膛内双切圆燃烧，产生的烟气进入右侧水平烟道，然后进入右侧垂直烟道，再进入右侧空气预热器，再进入右侧除尘器，再进入右侧引风机，再进入脱硫装置，最后通过烟囱排出。

根据本发明的双∏型锅炉的汽水系统具有三个通道，即主蒸汽通道、一次再热蒸汽通道、二次再热蒸汽通道。

首先简要描述主蒸汽通道。锅炉给水经省煤器预热后进入水冷壁下集箱，在水冷壁中吸收炉膛内的辐射热后达到饱和状态，并使部分水蒸发变成饱和蒸汽，由此形成的汽水混合物向上流动进入汽水分离器，分离出的饱和水蒸汽先进入低温过热器，再进入中温过热器，然后进入高温过热器，由高温过热器出来的过热蒸汽进入过热蒸汽出口集箱，然后通过主蒸汽管道送往汽轮机超高压缸做功。

接下来描述一次再热蒸汽通道。在汽轮机超高压缸中做功后的蒸汽由汽轮机超高压缸排出，然后通过一次再热冷段蒸汽管道送往低温一次再热器，再送往高温一次再热器，由高温一次再热器出来的高温一次再热蒸汽进入一次再热蒸汽出口集箱，然后通过一次再热蒸汽管道送往汽轮机高压缸做功。

接下来描述二次再热蒸汽通道。在汽轮机高压缸中做功后的蒸汽由汽轮机高压缸排出，然后通过二次再热冷段蒸汽管道送往低温二次再热器，再送往高温二次再热器，由高温二次再热器出来的高温二次再热蒸汽进入二次再热蒸汽出口集箱，然后通过二次再热蒸汽管道送往汽轮机中压缸做功。

在根据本发明的双∏型锅炉中，由于过热器、一次再热器和二次再热器的高温部分都布置在炉膛内的辐射受热区，因此对蒸汽温度的调节主要采用如下方式进行调节：对于主蒸汽温度的调节煤水比加喷水减温的方式；对一次再热蒸汽温度和二次再热蒸汽温度的调节采用摆动燃烧器加事故喷水减温的方式。这种调温方式对蒸汽温度的调节是极其快速的，因此根据本发明的双∏型锅炉改善了锅炉的调温特性，提高了锅炉的调温响应性，使得调温响应速度更快、更均衡。

根据本发明，在左侧烟道和右侧烟道中分别设置了独立的引风机。当一次再热器和二次再热器由于传热特性引起的蒸汽温度的微小不平衡可以通过分别设置在左侧烟道和右侧烟道上的引风机偏置来调节。其中引风机偏置指的是在保证两台引风机的总出风量不变的情况下，微调两台引风机的出风量来微小改变两侧烟道的烟气流量。通过引风机偏置的调温方式优于于烟道挡板调节方式，因为在烟道内设置挡板会增加烟气阻力，增加厂用电的消耗。

根据本发明的双∏型锅炉的蒸汽参数如下：锅炉主蒸汽压力在28-35MPa之间，主蒸汽温度在600-700℃之间，一次再热蒸汽压力在4-15MPa之间，一次再热蒸汽温度在620-730℃之间，二次再热蒸汽压力在2-6MPa之间，二次再热蒸汽温度在620-730℃之间。

本文以上所述和所示出的实施方式仅是示例性的而非限制性的。本发明的保护范围由权利要求书确定，而非前文描述及附图确定。在不脱离本发明的主旨情况下，本发明可以其它多种具体形式来实施。

Claims (11)

1.一种双∏型锅炉，其特征在于，所述双∏型锅炉由两台半容量的∏型锅炉对面布置而成，在锅炉的中央设置炉膛，该炉膛为长方形，由两个方形炉膛组合而成，燃烧器在长方形的炉膛中采用双切圆燃烧方式进行燃烧，左侧炉膛和右侧炉膛内煤粉气流的旋转方向相反，在炉膛两侧分别布置左侧烟道和右侧烟道，在炉膛上部的左右两侧辐射受热区中分别布置一次再热器的高温部分和二次再热器的高温部分，在左侧烟道和右侧烟道中分别布置一次再热器的低温部分和二次再热器的低温部分。

2.如权利要求1所述的双∏型锅炉，其特征在于，所述一次再热器的高温部分和低温部分布置在锅炉的同一侧，并且所述二次再热器高温部分和低温部分布置在锅炉的同一侧。

3.如权利要求1所述的双∏型锅炉，其特征在于，所述一次再热器的高温部分和低温部分在锅炉的左右两侧交叉布置，并且所述二次再热器的高温部分和低温部分在锅炉的左右两侧交叉布置。

4.如权利要求1所述的双∏型锅炉，其特征在于，在炉膛顶部的辐射受热区布置了高温受热面，在左侧烟道和右侧烟道内均布置了低温受热面。

5.如权利要求1所述的双∏型锅炉，其特征在于，对锅炉的过热蒸汽温度采用煤水比加喷水减温并配合燃烧器摆动的调温方式进行调节。

6.如权利要求1所述的双∏型锅炉，其特征在于，对锅炉的一次再热蒸汽温度和二次再热蒸汽温度采用摆动燃烧器加事故喷水的调温方式进行调节。

7.如权利要求1所述的双∏型锅炉，其特征在于，在左侧烟道和右侧烟道上分别布置一台引风机，用于调节两侧烟气量。

8.如权利要求1所述的双∏型锅炉，其特征在于，在炉膛内采用小燃烧器多点燃烧方式燃烧。

9.如权利要求1所述的双∏型锅炉，其特征在于，锅炉主蒸汽压力在28-35MPa之间，主蒸汽温度在600-700℃之间，一次再热蒸汽温度在620-730℃之间，二次再热蒸汽温度在620-730℃之间。

10.如权利要求1所述的双∏型锅炉，其特征在于，所述双∏型锅炉包括脱硝装置和空气预热器，脱硝装置和所述空气预热器分别在左右两个烟道垂直方向上分开布置。

11.如权利要求1所述的双∏型锅炉，其特征在于，在锅炉顶部沿着锅炉前后方向布置过热蒸汽出口集箱、一次再热蒸汽出口集箱和二次再热蒸汽出口集箱。