CN105698165B - 一种循环流化床锅炉的炉膛结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种循环流化床锅炉的炉膛结构，其布风板和下部炉膛均为环状结构，炉膛的内环水冷壁管子倾斜向上向内，在炉膛密相区和稀相区交界处锅炉中心线位置合并为若干双面受热的水冷管屏，水冷管屏垂直向上延伸，从炉膛顶棚穿出炉膛，各双面受热的水冷管屏在锅炉中心线上不连续布置；在各双面受热的水冷管屏两侧还布置有若干组双面受热的过热蒸汽管屏，过热蒸汽管屏垂直于双面受热的水冷管屏布置，过热蒸汽管屏从环形炉膛的内环的下部进入炉膛，并从炉膛顶部穿出。本发明是一种能够适用于小于660MW容量等级循环流化床锅炉的炉膛结构，也可以用于660MW以上容量等级循环流化床锅炉，从而较好的解决环形炉膛对锅炉容量的限制、炉内受热面布置等问题，能够适应不同容量等级循环流化床锅炉方案。

Description

一种循环流化床锅炉的炉膛结构

技术领域

本发明属于循环流化床锅炉领域，尤其涉及小于660MW容量等级锅炉。

背景技术

截止到目前，全球已有超过10台超临界参数循环流化床锅炉投入运行，标志着循环流化床燃烧技术已经全面进入超临界时代。为了追求更高的发电效率，特别是2014年9月，国家三部委联合下发《煤电节能减排升级与改造行动计划》，2015年12月召开的国务院常务会议上，决定全面实施燃煤电厂超低排放和节能改造，大幅降低发电煤耗和污染排放，对现役和新建燃煤机组的煤耗有着更为严苛的要求，因此循环流化床锅炉也正向着更高参数、更高效率的超超临界、带二次再热甚至700℃参数方向发展。

随着循环流化床锅炉容量的增大，炉膛几何尺寸也随之增大，如何保证炉内流场均匀性成为锅炉方案开发所首先要解决的问题，同时随着锅炉蒸发量的增加，炉膛周界的增速并没有同步增长，因此炉膛内能够用于布置屏式受热面的墙面面积增长的速度低于锅炉容量的增速，使得炉膛内受热面布置的难度非常大。为此，本专利申请人提出了环形炉膛的概念，通过内外环炉膛水冷壁的设置较好的解决了炉膛内流场均匀性和受热面布置的问题。

但上述技术由于钢架布置、检修空间等原因，对内环尺寸有一定要求，只能适用于660MW及以上容量等级锅炉，加上内环为一个相对封闭的空间，运行巡检有一定的风险，内环受热面的检修也存在一定困难，因此在实际工程中推广中有一定的难度。

发明内容

本发明的目的在于：针对上述环形炉膛在实际工程应用中存在的问题，提出了一种能够兼容660MW以下容量等级锅炉的环形炉膛结构，从而较好的解决环形炉膛对锅炉容量的限制、炉内受热面布置等问题，能够适应不同容量等级CFB锅炉方案。

本发明目的通过下述技术方案来实现：

一种循环流化床锅炉的炉膛结构，其布风板和下部炉膛均为环状结构，环形炉膛的内环水冷壁管子和外环水冷壁管子不连通，内环水冷壁管子倾斜向上向内，在炉膛密相区和稀相区交界处的锅炉中心线位置合并为若干双面受热的水冷管屏，水冷管屏垂直向上延伸，从炉膛顶棚穿出炉膛，各双面受热的水冷管屏在锅炉中心线上不连续布置；在各双面受热的水冷管屏两侧还布置有若干组双面受热的过热蒸汽管屏，过热蒸汽管屏垂直于双面受热的水冷管屏布置，过热蒸汽管屏从环形炉膛的内环的下部进入炉膛，并从炉膛顶部穿出；各组过热蒸汽管屏均分为下行管屏和上行管屏，同组上、下行管屏下集箱共用一个集箱或 下集箱间通过连接管连接，下集箱或连接管最低处设疏水接头，过热蒸汽从炉顶进入下行管屏并下行至其下集箱后，经同组上行管屏上行从炉膛顶部引出。

作为选择，内环水冷壁管子向上向内汇集进入内环水冷壁中间集箱，从内环水冷壁中间集箱垂直引出管子构成双面受热的水冷管屏。作为进一步选择，内环水冷壁中间集箱的进口管屏管子规格、节距和内环水冷壁中间集箱的出口管屏管子规格、节距不相同。

作为选择，锅炉中心线两侧的两根内环水冷壁管子通过Y型管子合并为一根双面受热的水冷管屏管子。

作为选择，锅炉中心线同侧的两根或多根内环水冷壁管子通过高脚杯型或耙型管等型式管子合并为一根双面受热的水冷管屏管子。

作为选择，双面受热的水冷管屏的单个水冷管屏的宽度不超过3.4米，相邻的两个水冷管屏间中心距不小于500mm。该方案有利于炉膛内流体的流动和检修人员、器材的通行，所述相邻的两个水冷管屏间中心距表征两个管屏之间的间隙，是指相邻的两个水冷管屏中最相邻的两根管子的中心距。

作为选择，双面受热的水冷管屏与外环水冷壁间留有间隙，且双面受热的水冷管屏与外环水冷壁间中心距不小于500mm。该方案以避免水冷管屏角部的磨损，所述双面受热的水冷管屏与外环水冷壁间中心距表征两者之间的间隙，是指两者之间最相邻的两根管子的中心距。

作为选择，过热蒸汽管屏与双面受热的水冷管屏间中心距不小于300mm。所述过热蒸汽管屏与双面受热的水冷管屏间中心距表征两者之间的间隙，是指两者之间最相邻的两根管子的中心距。

作为选择，同组过热蒸汽管屏的下行管屏和上行管屏数量相同。

作为选择，环形炉膛的内环和外环均为多边形，外环边和内环边数量均不小于4。

前述本发明主方案及其各进一步选择方案可以自由组合以形成多个方案，均为本发明可采用并要求保护的方案：如本发明，各选择即可和其他选择任意组合，本领域技术人员在了解本发明方案后根据现有技术和公知常识可明了有多种组合，均为本发明所要保护的技术方案，在此不做穷举。

本发明的有益效果：能够适用于环形炉膛的小于660MW容量等级循环流化床锅炉，也同样能够适用于660MW及以上容量等级，解决了循环流化床锅炉大型化过程中存在的主循环回路受热面布置困难、炉内流场均匀性等问题。

附图说明

图1是本发明实施例一的结构示意图；

图2是图1的俯视图；

图3是图2的A处局部放大图；

图4是本发明实施例一的内环水冷壁管子和双面受热的水冷管屏结合的结构示意图；

图5是本发明实施例二的内环水冷壁管子和双面受热的水冷管屏结合的结构示意图；

图6是本发明实施例三的内环水冷壁管子和双面受热的水冷管屏通过高脚杯型管结合的结构示意图；

图7是图6的俯视图；

图8是本发明实施例三的内环水冷壁管子和双面受热的水冷管屏通过耙型管结合的结构示意图；

图9是图8的俯视图；

图10是本发明实施例四的结构示意图；

图11是本发明实施例五的结构示意图；

图12是本发明实施例六的结构示意图；

其中1为炉膛、2为内环水冷壁、3为外环水冷壁、4为旋风分离器、5为双面受热的水冷管屏、6为过热蒸汽管屏、7为内环水冷壁中间集箱、8为Y形管、9为高脚杯型管、10为耙型管，各图中箭头方向为介质流动方向。

具体实施方式

下列非限制性实施例用于说明本发明。

实施例一：

如图1-4所示，一种循环流化床锅炉的炉膛结构，其布风板和下部炉膛均为环状结构，炉膛1的内环和外环均为多边形，外环边和内环边数量均不小于4，如本实施例所示内环和外环均为矩形。炉膛1下部的内环水冷壁2管子和外环水冷壁3管子不连通，内环水冷壁2管子倾斜向上向内，在炉膛1密相区和稀相区交界处的锅炉中心线位置合并为若干双面受热的水冷管屏5，即各水冷管屏均位于同一平面内，水冷管屏垂直向上延伸从炉膛顶棚穿出炉膛1，各双面受热的水冷管屏5在锅炉中心线上不连续布置；在各双面受热的水冷管屏5两侧还布置有若干组双面受热的过热蒸汽管屏6，如图2所示，位于双面受热的水冷管屏5两侧的两个过热蒸汽管屏6为一组，每个双面受热的水冷管屏5均对应4组双面受热的过热蒸汽管屏6。各过热蒸汽管屏6垂直于双面受热的水冷管屏5布置，过热蒸汽管屏6从环 形炉膛的内环的下部进入炉膛1，并从炉膛顶部穿出；各组过热蒸汽管屏6均分为下行管屏(即图中下行箭头的管屏)和上行管屏(即图中上行箭头的管屏)，管屏的最低处设疏水接头。同组下行管屏和上行管屏位于与双面受热的水冷管屏5垂直的同一平面内，过热蒸汽从炉顶进入下行管屏并下行至其下集箱后，经同组上行管屏上行从炉膛顶部引出。作为选择，如本实施例所示，内环水冷壁2管子汇集进入内环水冷壁中间集箱7，从内环水冷壁中间集箱7垂直引出管子构成双面受热的水冷管屏5。内环水冷壁中间集箱7的进口管屏管子规格、节距和内环水冷壁中间集箱7的出口管屏管子规格、节距不相同，消除炉膛下部管子受热不均匀问题，有效降低内环水冷壁的热偏差。双面受热的水冷管屏5的单个水冷管屏的宽度不超过3.4米(即图3中的w尺寸标记)，相邻的两个水冷管屏间中心距不小于500mm(即图3中的m尺寸标记)，该方案有利于炉膛内流体的流动和检修人员、器材的通行。双面受热的水冷管屏5与外环水冷壁3间留有间隙，且双面受热的水冷管屏5与外环水冷壁3间中心距不小于500mm(即图3中的n尺寸标记)，以避免形成角部的磨损。过热蒸汽管屏6与双面受热的水冷管屏5间中心距不小于300mm(即图3中的o尺寸标记)。

实施例二：

如图5所示，本实施例与实施例一基本相同，其区别在于：不设置对应双面受热的水冷管屏5的内环水冷壁中间集箱7，锅炉中心线两侧的两根内环水冷壁2管子通过Y型管8合并为一根双面受热的水冷管屏管子，解决直流锅炉要求管屏入口工质有一定欠焓问题。

实施例三：

如图6-9所示，本实施例与实施例一基本相同，其区别在于：不设置对应双面受热的水冷管屏5的内环水冷壁中间集箱7，锅炉中心线同侧的两根或多根内环水冷壁管子通过高脚杯型管9(图6、7)或耙型管10(图8、9)合并为一根双面受热的水冷管屏管子，解决直流锅炉要求管屏入口工质有一定欠焓问题。

实施例四：

如图10所示，本实施例与实施例一至三基本相同，其区别在于：同组的过热蒸汽管屏6的下行管屏和上行管屏位于双面受热的水冷管屏5同侧，同组上、下行管屏下集箱共用一个集箱，下集箱最低处设疏水接头，确保管屏为全疏水结构。

同组的下行管屏和上行管屏间中心距不小于300mm(即图10中的p尺寸标记)，如图5所示，一组过热蒸汽管屏6由一个下行管屏和一个上行管屏组成。

实施例五：

如图11所示，本实施例与实施例一至三基本相同，其区别在于：同组过热蒸汽管屏6的下行管屏和上行管屏数量相同，如图11所示，一组过热蒸汽管屏6的下行管屏和上行管屏位于双面受热的水冷管屏5两侧。上、下行管屏的下集箱由连接管连接，在下集箱和连接管的最低点位置设置疏水接头，确保管屏为全疏水结构。

实施例六：

如图12所示，本实施例与实施例一至三基本相同，其区别在于：同组过热蒸汽管屏6的下行管屏和上行管屏数量相同，如图12所示，一组过热蒸汽管屏6的下行管屏和上行管屏位于双面受热的水冷管屏5两侧。上、下行管屏的下集箱为同一个集箱，在下集箱的最低点位置设置疏水接头，确保管屏为全疏水结构。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种循环流化床锅炉的炉膛结构，其布风板和下部炉膛均为环状结构，其特征在于：环形结构的下部炉膛的内环水冷壁管子和外环水冷壁管子不连通；内环水冷壁管子倾斜向上向内，在炉膛密相区和稀相区交界处的锅炉中心线位置合并为若干双面受热的水冷管屏，水冷管屏垂直向上延伸，从炉膛顶棚穿出炉膛，各双面受热的水冷管屏在锅炉水平中心线上不连续布置；在各双面受热的水冷管屏两侧还布置有若干组双面受热的过热蒸汽管屏，过热蒸汽管屏垂直于双面受热的水冷管屏布置，过热蒸汽管屏从环形炉膛的内环的下部进入炉膛，并从炉膛顶部穿出；各组过热蒸汽管屏均分为下行管屏和上行管屏，同组上、下行管屏下集箱共用一个集箱或下集箱间通过连接管连接，下集箱或连接管最低处设疏水接头，过热蒸汽从炉顶进入下行管屏并下行至该组下集箱后，经同组上行管屏上行从炉膛顶部引出。

2.如权利要求1所述的循环流化床锅炉的炉膛结构，其特征在于：内环水冷壁管子向上向内汇集进入内环水冷壁中间集箱，从内环水冷壁中间集箱垂直引出管子构成双面受热的水冷管屏。

3.如权利要求2所述的循环流化床锅炉的炉膛结构，其特征在于：内环水冷壁中间集箱的进口管屏管子规格、节距和内环水冷壁中间集箱的出口管屏管子规格、节距不相同。

4.如权利要求1所述的循环流化床锅炉的炉膛结构，其特征在于：锅炉中心线两侧的两根内环水冷壁管子通过Y型管子合并为一根双面受热的水冷管屏管子。

5.如权利要求1所述的循环流化床锅炉的炉膛结构，其特征在于：锅炉中心线同侧的两根或多根内环水冷壁管子通过高脚杯型或耙型管子合并为一根双面受热的水冷管屏管子。

6.如权利要求1所述的循环流化床锅炉的炉膛结构，其特征在于：双面受热的水冷管屏的单个水冷管屏的宽度不超过3.4米，相邻的两个水冷管屏间中心距不小于500mm，所述相邻的两个水冷管屏间中心距是指相邻的两个水冷管屏中最相邻的两根管子的中心距。

7.如权利要求1所述的循环流化床锅炉的炉膛结构，其特征在于：双面受热的水冷管屏与外环水冷壁间留有间隙，且双面受热的水冷管屏与外环水冷壁间中心距不小于500mm，所述双面受热的水冷管屏与外环水冷壁间中心距是指两者之间最相邻的两根管子的中心距。

8.如权利要求1所述的循环流化床锅炉的炉膛结构，其特征在于：过热蒸汽管屏与双面受热的水冷管屏间中心距不小于300mm，所述过热蒸汽管屏与双面受热的水冷管屏间中心距是指两者之间最相邻的两根管子的中心距。

9.如权利要求1所述的循环流化床锅炉的炉膛结构，其特征在于：同组过热蒸汽管屏的下行管屏和上行管屏数量相同。

10.如权利要求1所述的循环流化床锅炉的炉膛结构，其特征在于：环形炉膛的内环和外环均为多边形，外环边和内环边数量均不小于4。