CN105485654A - 一种带中间混合集箱及压力平衡管的锅炉水循环装置 - Google Patents

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杨冬
王龙
沈植
王思洋
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Abstract

本发明公开了一种带中间混合集箱及压力平衡管的锅炉水循环装置，下炉膛水冷壁采用高肋优化内螺纹管垂直管圈，下炉膛前后左右墙水冷壁出口端分别与下炉膛四个横置中间汇合集箱连接，下炉膛四个横置中间汇合集箱之间通过压力平衡管连接，上炉膛水冷壁采用光管垂直管圈，上炉膛前后左右墙水冷壁入口端分别与上炉膛四个横置中间汇合集箱相连，下炉膛四个横置中间汇合集箱与上炉膛四个横置汇合集箱通过连接管与位于锅炉左右两侧的两个竖置中间混合集箱相连。本发明采用高肋优化内螺纹管管内流动阻力增加不大，传热性能增强。中部充分混合防止下炉膛各面墙的水冷壁出口汽温偏差带到上炉膛水冷壁。压力平衡管避免了下炉膛水冷壁流动不稳定现象的发生。

Description

一种带中间混合集箱及压力平衡管的锅炉水循环装置
技术领域
本发明涉及一种超超临锅炉汽水循环装置及汽水循环系统，特别涉及一种带中间混合集箱及压力平衡管的锅炉水循环装置。
背景技术
现有的超超临界煤粉锅炉水循环系统多采用高质量流速或者低质量流速。高质量流速水循环系统的形式主要有两种:1、带节流孔圈的高质量流速垂直管圈水冷壁。2、高质量流速螺旋管圈水冷壁。这两种水冷壁阻力较大，且结构复杂，安装不方便。低质量流速的水循环系统的形式主要为:上、下炉膛水冷壁均采用垂直管圈。这种形式的水冷壁往往存在两个问题：1、下炉膛水冷壁汽温偏差容易带到上炉膛造成上炉膛水平方向出口汽温温偏过大。2、由于质量流速低且各面墙压降分配不均引起的流动不稳定性问题，流动不稳定性即锅炉内部热负荷扰动引起水冷壁管内流量偏差较大且随着时间的延长流量偏差不会不断减小。
发明内容
本发明的目是克服上述现有技术不足，提供一种带竖置中间混合集箱及压力平衡管的中等质量流速超超临界煤粉锅炉水循环装置。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：
一种带中间混合集箱及压力平衡管的锅炉水循环装置，包括上下炉膛，下炉膛水冷壁采用高肋优化内螺纹管垂直管圈，下炉膛前后左右墙水冷壁出口端分别与下炉膛四个横置中间汇合集箱连接，下炉膛四个横置中间汇合集箱之间通过压力平衡管连接，上炉膛水冷壁采用光管垂直管圈，上炉膛前后左右墙水冷壁入口端分别与上炉膛四个横置中间汇合集箱相连，下炉膛四个横置中间汇合集箱与上炉膛四个横置汇合集箱通过连接管与位于锅炉左右两侧的两个竖置中间混合集箱相连。
所述高肋优化内螺纹管的参数范围为：最小壁厚5.5～6.5mm；肋高1～1.2mm；外径35～39mm；肋顶宽4～8mm。
上下炉膛进出口流动界面比范围为0.15～0.8。
高肋优化内螺纹管肋承受压力为35MPa，最大承受热负荷500kW/m2。
本发明的技术效果：
下炉膛炉膛热负荷大采用高肋优化内螺纹管加强换热，采用高肋优化内螺纹管管内流动阻力增加不大，传热性能增强，抑制膜态沸腾(DNB)的发生。整个装置内工质的质量流速范围为1100kg/m2s～1300kg/m2s，上下炉膛均采用垂直管圈，没有节流圈，相对于高质量流速水循环系统减少了整个系统阻力。工质在水冷壁内流动成正响应特性，即受热强度大的管子内质量流速大，可以有效防止受热强的管壁温度过高。此外，整个装置使工质从下炉膛水冷壁出来先在下炉膛横置汇合集箱汇合再经竖置混合集箱充分混合然后在进入上炉膛水冷壁再汇合，这样可以有效防止下炉膛各面墙的水冷壁出口汽温偏差带到上炉膛水冷壁。且下炉膛水冷壁出口四个横置汇合集箱之间通过压力平衡管相连接，起到了四个汇合集箱压力平衡的作用，有效避免了下炉膛水冷壁流动不稳定现象的发生。上炉膛的热负荷较小压力平衡管没有必要安装。
附图说明
图1锅炉整体结构示意图；
图2为本发明竖置中间混合集箱与下炉膛横置中间汇合集箱连接图；
图3为本发明竖置中间混合集箱与上炉膛横置中间汇合集箱连接图；
图中1为下炉膛水冷壁，2为下炉膛右侧墙横置中间汇合集箱，3为上炉膛右侧墙横置中间汇合集箱，4为右侧墙竖置中间混合集箱，5为上炉膛水冷壁，6为折焰角，7为炉膛出口，8为左侧墙竖置中间混合集箱，9为下炉膛前墙横置中间汇合集箱，10为下炉膛后墙横置中间汇合集箱，11为下炉膛左侧墙横置中间汇合集箱，12为炉膛左右中心线，13为炉膛前后中线线，14为压力平衡管，15为汇合集箱连接管引起连接点，16为下炉膛横置中间汇合集箱与竖置中间混合集箱连接管，17为上炉膛前墙横置中间汇合集箱，18为上炉膛后墙横置中间汇合集箱，19为上炉膛左侧墙横置中间汇合集箱，20为上炉膛横置中间汇合集箱与竖置中间混合集箱连接管。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的内容作进一步详细说明。
参照图1、2、3所示，一种中等质量流速超超临界锅炉水循环装置，其组成包括上下炉膛，下炉膛水冷壁1采用高肋优化内螺纹管，结构为垂直管圈，上炉膛水冷壁5采用光管，结构为垂直管圈，工质经过下炉膛前后左右四面墙垂直水冷壁1后，分别进入下炉膛前墙横置汇合中间集箱9、下炉膛后墙横置汇合中间集箱10、下炉膛右侧墙横置中间汇合集箱2和下炉膛左侧墙横置汇合中间集箱11，下炉膛四面墙的四个中间汇合集箱间由压力平衡管14连接，压力平衡管14起压力平衡作用，消除下炉膛水冷壁流动不稳定性。工质从下炉膛四面墙的四个中间汇合集箱出来后再经连接管16引入分布在炉膛左右两侧的左侧墙竖置中间混合集箱8和右侧墙竖置中间混合集箱4充分混合，然后经连接管20进入位于上炉膛四面墙的上炉膛前墙横置汇合中间集箱17、上炉膛后墙横置中间汇合集箱18、上炉膛右侧墙横置中间汇合集箱3和上炉膛左侧墙横置中间汇合集箱19,之后流经上炉膛垂直水冷壁5最后进入汽水分离器。
所述高肋优化内螺纹管21的参数范围为：最小壁厚5.5～6.5mm；肋高1～1.2mm；外径35～39mm；肋顶宽4～8mm；最大承受压力35MPa,最大承受热负荷500kW/m2。
所述下炉膛横置中间汇合集箱与竖置中间混合集箱连接管16的总流动横截面面积与下炉膛水冷壁流动横截面面积的之比，即下炉膛水冷壁出口流动截面比的范围为：0.15～0.8。下炉膛水冷壁进口连接管流动横截面积与下炉膛水冷壁流动横截面面积的之比，即下炉膛进口流动截面比范围为：0.15～0.8。下炉膛四面墙各自的水冷壁进出口流动截面比匹配原则为:进口流动截面比大的单面墙则出口流动截面比小，进口流动截面比小的单面墙则进口流动截面比大。这种匹配原则可以使各面墙之间的流量分配更加均匀。
所述上炉膛横置中间汇合集箱与竖置中间混合集箱连接管20的总流动横截面面积与上炉膛水冷壁流动横截面面积的之比，即上炉膛水冷壁进口流动截面比的范围为：0.15～0.8。上炉膛水冷壁出口连接管流动横截面积与上炉膛水冷壁流动横截面面积的之比，即下炉膛出口流动截面比范围为：0.15～0.8。上炉膛四面墙各自的水冷壁进出口流动截面比匹配原则为:进口流动截面比大的单面墙则出口流动截面比小，进口流动截面比小的单面墙则进口流动截面比大。这种匹配原则可以使各面墙之间的流量分配更加均匀。

Claims (8)

1.一种带中间混合集箱及压力平衡管的锅炉水循环装置，包括上下炉膛，其特征在于：下炉膛水冷壁采用高肋优化内螺纹管垂直管圈，下炉膛前后左右墙水冷壁出口端分别与下炉膛四个横置中间汇合集箱连接，下炉膛四个横置中间汇合集箱之间通过压力平衡管连接，上炉膛水冷壁采用光管垂直管圈，上炉膛前后左右墙水冷壁入口端分别与上炉膛四个横置中间汇合集箱相连，下炉膛四个横置中间汇合集箱与上炉膛四个横置汇合集箱通过连接管与位于锅炉左右两侧的两个竖置中间混合集箱相连。
2.根据权利要求1所述的一种带中间混合集箱及压力平衡管的锅炉水循环装置，其特征在于：高肋优化内螺纹管最小壁厚为5.5～6.5mm。
3.根据权利要求1所述的一种带中间混合集箱及压力平衡管的锅炉水循环装置，其特征在于：高肋优化内螺纹管肋高为1～1.2mm。
4.根据权利要求1所述的一种带中间混合集箱及压力平衡管的锅炉水循环装置，其特征在于：高肋优化内螺纹管外径为35～39mm。
5.根据权利要求1所述的一种带中间混合集箱及压力平衡管的锅炉水循环装置，其特征在于：高肋优化内螺纹管肋顶宽为4～8mm。
6.根据权利要求1所述的一种带中间混合集箱及压力平衡管的锅炉水循环装置，其特征在于：上下炉膛进出口流动界面比范围为0.15～0.8。
7.根据权利要求1所述的一种带中间混合集箱及压力平衡管的锅炉水循环装置，其特征在于：高肋优化内螺纹管肋承受压力为35MPa。
8.根据权利要求1所述的一种带中间混合集箱及压力平衡管的锅炉水循环装置，其特征在于：高肋优化内螺纹管最大承受热负荷500kW/m2。
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