CN114704817A - 一种模块化的锅炉系统及其运行方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种模块化的锅炉系统及其运行方法，锅炉系统包括炉膛、烟道、预换热部和至少两个烟道水汽换热模块，每个烟道水汽换热模块均可独立向作业缸体提供过热蒸汽和/或再热蒸汽，不同的烟道再热部和/或烟道过热部和/或炉膛换热模块都作模块化处理，烟道再热部和/或烟道过热部之间并联连接，每个炉膛换热模块均设有独立的给煤入口和进风入口，每个烟道再热部或烟道过热部或炉膛换热模块均可根据锅炉系统的运行负荷变化情况而作出调整，动态调整锅炉系统各换热模块状态，通过投运与实际负荷工况相适应的换热模块，进一步降低锅炉系统的安全稳燃负荷下限，提高低负荷工况主/再热蒸汽温度，增大锅炉系统高效运行的负荷区间，提高运行效率。

Description

一种模块化的锅炉系统及其运行方法

技术领域

本发明属于发电设备技术领域，尤其涉及一种模块化的锅炉系统及其运行方法。

背景技术

随着我国能源转型进程加快，大量供应不稳定的可再生能源并入电网，将迫使以燃煤火电为主体的基础电源全面参与电网的深度调峰，然而作为燃煤火电运行主要设备，锅炉系统的低负荷安全稳燃是限制燃煤火电机组深度调峰的主要因素之一。

现有技术中，锅炉系统一般是根据机组额定负荷工况设计的，包括其蒸汽发生部、过热部、再热部等换热结构设备，由于各换热结构设备的结构整体化程度高，无法根据实际运行负荷的下降而做出适应性调整，导致理想的运行负荷区间非常狭窄，当锅炉系统的负荷下降时，各换热结构设备仍保持原有状态，导致锅炉安全稳燃性能差，再热、过热蒸汽温度达不到要求，影响整个发电系统的运行效率。

因此，降低锅炉系统安全稳燃的负荷下限，增大锅炉系统运行的负荷区间，并提高锅炉系统的运行效率，成为我国能源转型亟待解决的问题，对电力工业节能降耗和新能源大规模利用起到重要作用。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的目的在于提供一种模块化的锅炉系统及其运行方法，主要用于解决现有技术中锅炉系统结构可调节性差，导致锅炉系统安全稳燃的负荷下限无法满足深度调峰的需求。

为解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

第一方面，本发明提供一种模块化的锅炉系统，包括炉膛、烟道、预换热部和至少两个烟道水汽换热模块，所述烟道连接于所述炉膛后端，每个所述烟道水汽换热模块均可独立向作业缸体提供过热蒸汽和/或再热蒸汽，所述烟道水汽换热模块包括烟道过热部和/或烟道再热部，所述预换热部至少一部分设于所述炉膛中，所述烟道过热部和烟道再热部设于所述烟道中，所述预换热部与所述烟道过热部和/或所述烟道再热部管路连接；

不同所述烟道水汽换热模块中的烟道再热部并联连接，并联连接的多个所述烟道再热部设有一个再热蒸汽入口和一个再热蒸汽出口，每个所述烟道再热部前设有用于控制烟气通断的第一调节挡板；

不同所述烟道水汽换热模块中的烟道过热部并联连接，并联连接的多个所述烟道过热部设有一个过热蒸汽入口和一个过热蒸汽出口，每个所述烟道过热部前设有用于控制烟气通断的第二调节挡板。

作为一种可能的实施例，所述烟道再热部包括至少一个再热单元和用于控制所述再热单元蒸汽通断的再热调节阀；

或，所述烟道过热部包括至少一个过热单元和用于控制所述过热单元蒸汽通断的过热调节阀；

或，所述烟道再热部包括至少一个再热单元和用于控制所述再热单元蒸汽通断的再热调节阀，且所述烟道过热部包括至少一个过热单元和用于控制所述过热单元蒸汽通断的过热调节阀。

作为一种可能的实施例，所述再热单元的进汽端和/或出汽端设有第一软连接组件；

或，所述过热单元的进汽端和/或出汽端设有第三软连接组件；

或，所述再热单元的进汽端和/或出汽端设有第一软连接组件，且所述过热单元的进汽端和/或出汽端设有第三软连接组件。

作为一种可能的实施例，相邻所述烟道再热部之间设有第二软连接组件；

或，相邻所述烟道过热部之间设有第四软连接组件；

或，相邻所述烟道再热部之间设有第二软连接组件，且相邻所述烟道过热部之间设有第四软连接组件。

作为一种可能的实施例，所述烟道过热部和/或烟道再热部在所述烟道中呈水平并列布置和/或竖直并列布置，水平并列布置的所述烟道过热部和/或烟道再热部在所述烟道的纵截面中呈左右或上下布置，竖直并列布置的所述烟道过热部和/或烟道再热部在所述烟道的横截面中呈左右或前后布置。

第二方面，本发明提供一种模块化的锅炉系统，包括炉膛、烟道、预换热部和烟道换热部，所述烟道连接于所述炉膛后端，所述预换热部与所述烟道换热部管路连接，所述烟道换热部用于受热提供过热蒸汽和/或再热蒸汽，所述预换热部包括设于所述炉膛中的炉膛预换热部，所述炉膛预换热部包括至少两个炉膛换热模块；

每个所述炉膛换热模块均设有独立的给煤入口和进风入口，所述给煤入口和所述进风入口均设有开关阀门，所述炉膛换热模块并联连接，并联连接的多个所述炉膛换热模块设有一个锅炉给水入口和一个蒸汽出汽口。

作为一种可能的实施例，所述炉膛换热模块包括至少一个水冷壁单元、汽水转换单元和炉膛过热单元，所述锅炉给水入口分别与多个所述水冷壁单元连接，所述水冷壁单元前设有给水调节阀，所述水冷壁单元与汽水转换单元连接，所述汽水转换单元的出汽部与所述炉膛过热单元连接，所述炉膛过热单元与所述蒸汽出汽口连接。

作为一种可能的实施例，所述水冷壁单元、汽水转换单元和炉膛过热单元中的至少一个单元的进口端和/或出口端设有第五软连接组件。

作为一种可能的实施例，相邻所述炉膛换热模块之间设有第六软连接组件。

作为一种可能的实施例，所述炉膛换热模块在所述炉膛中呈左右布置和/或前后布置。

第三方面，本发明提供一种模块化的锅炉系统运行方法，包括以下步骤：

S101、获取锅炉系统的当前运行负荷或设定的目标运行负荷；

S102、若所述锅炉系统处于高负荷运行区间[L₀，满负荷]，投运所有所述烟道水汽换热模块；

S103、若所述锅炉系统处于中低负荷运行区间[0，L₀]，且再热蒸汽出口的再热蒸汽温度小于设定再热蒸汽温度时，关小其中一个所述烟道再热部前的第一调节挡板，关小与所述烟道再热部对应的所述再热单元前的再热调节阀；

S104、检测再热蒸汽出口的再热蒸汽温度，判断其是否小于设定再热蒸汽温度，若否，保持现状运行；若是，当当前动作的所述第一调节挡板和所述再热调节阀关至最小后，再关小另一个所述烟道再热部前的第一调节挡板，关小与所述烟道再热部对应的所述再热单元前的再热调节阀；

S105、重复S104步骤，直至所述再热蒸汽出口的再热蒸汽温度大于设定再热蒸汽温度，或关至剩下最后一个所述烟道再热部。

第四方面，本发明提供一种模块化的锅炉系统运行方法，包括以下步骤：

S201、获取锅炉系统的当前运行负荷或设定的目标运行负荷；

S202、若所述锅炉系统处于高负荷运行区间[L₁，满负荷]，投运所有所述烟道水汽换热模块；

S203、若所述锅炉系统处于中低负荷运行区间[0，L₁]，且过热蒸汽出口的过热蒸汽温度小于设定过热蒸汽温度时，关小其中一个所述烟道过热部前的第二调节挡板，关小与所述烟道过热部对应的所述过热单元前的过热调节阀；

S204、检测过热蒸汽出口的过热蒸汽温度，判断其是否小于设定过热蒸汽温度，若否，保持现状运行；若是，当当前动作的所述第二调节挡板和所述过热调节阀关至最小后，再关小另一个所述烟道过热部前的第二调节挡板，关小与所述烟道过热部对应的所述过热单元前的过热调节阀；

S205、重复S204步骤，直至所述过热蒸汽出口的过热蒸汽温度大于设定过热蒸汽温度，或关至剩下最后一个所述烟道过热部。

第五方面，本发明提供一种模块化的锅炉系统运行方法，包括以下步骤：

S301、获取锅炉系统的当前运行负荷或设定的目标运行负荷；

S302、若所述锅炉系统处于高负荷运行区间[L₂，满负荷]，投运所有所述烟道水汽换热模块；

S303、若所述锅炉系统处于中低负荷运行区间[0，L₂]，且炉膛稳燃性能参数小于设定炉膛稳燃性能参数时，关闭其中一个所述炉膛换热模块的给煤入口和进风入口对应的开关阀门；

S304、检测炉膛稳燃性能参数，判断其是否小于炉膛稳燃性能参数，若否，保持现状运行；若是，再关小另一个所述炉膛换热模块的给煤入口和进风入口对应的开关阀门；

S305、重复S304步骤，直至所述炉膛稳燃性能参数大于设定炉膛稳燃性能参数，或关至剩下最后一个所述炉膛换热模块。

相比现有技术，本发明至少包括以下有益效果：

在一个锅炉系统中，存在至少两个能独立运行的烟道水汽换热模块，每个烟道水汽换热模块均能完成对蒸汽的再热和过热，而不同烟道水汽换热模块中的烟道再热部和/或烟道过热部都作模块化处理，可选地，炉膛换热模块也作模块化处理，每个烟道再热部或烟道过热部或炉膛换热模块均可根据锅炉系统的运行负荷变化情况而作出调整，动态调整锅炉系统的换热模块状态，通过投运与实际负荷工况相适应的换热模块，进一步降低锅炉系统的安全稳燃负荷下限，提高低负荷工况主/再热蒸汽温度，增大锅炉系统高效运行的负荷区间，提高运行效率和经济性。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

附图说明

利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1为本发明提供的一种模块化的锅炉系统的结构示意图。

图2为在实施例4中提供的一种模块化的锅炉系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，当描述到特定器件位于第一器件和第二器件之间时，在该特定器件与第一器件或第二器件之间可以存在居间器件，也可以不存在居间器件。当描述到特定器件连接其它器件时，该特定器件可以与所述其它器件直接连接而不具有居间器件，也可以不与所述其它器件直接连接而具有居间器件。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

实施例1：

参照图1，在本实施例中公开了一种模块化的锅炉系统，包括炉膛101、烟道102、预换热部200和至少两个烟道水汽换热模块，烟道102连接于炉膛101后端，每个烟道水汽换热模块均可独立向作业缸体提供过热蒸汽和/或再热蒸汽，其中作业缸体包括高压缸103、中压缸104，每个烟道水汽换热模块都可独立运行，采用模块化设计，同处在一个炉膛101和烟道102组成的换热场中，需要注意的是，每个烟道水汽换热模块处理蒸汽的能力可以是相同，也可以是不同，该处理蒸汽能力意思是，对于锅炉给水的加热蒸发能力、过热蒸汽处理能力、再热蒸汽处理能力等，通过将烟道水汽换热模块设置为不同的处理蒸汽能力，提高锅炉系统在中低负荷工况下的适应性，保证良好运行状态。

更详细地，烟道水汽换热模块包括烟道过热部300和/或烟道再热部400，处于炉膛101中的预换热部200用于接收水、燃煤和空气，并在燃煤和空气的燃烧反应下，将水蒸发成蒸汽，烟道过热部300和烟道再热部400设于烟道102中，烟道过热部300用于对蒸汽进行过热，然后再将蒸汽输送至高压缸103，高压缸103的排气连接烟道再热部400，蒸汽经过再热后，再输送至中压缸104。

作为一种实施方式，预换热部200完全设于炉膛101中，预换热部200与烟道过热部300之间为直接连接，即处于炉膛101中的预换热部200产生蒸汽后直接与烟道过热部300连接。

作为另一种实施方式，预换热部200有一部分设于炉膛101中，设于炉膛101中的这部分定义为炉膛预换热部，炉膛预换热部至少包括汽包、下联箱207、水冷壁单元203，预换热部200的另外一部分设于烟道102中，至少包括其它烟道再热器502、其它烟道过热器501和省煤器503，锅炉给水经过省煤器503后再进入水冷壁单元203中，汽包所产生的蒸汽在经过其它烟道过热器501后再输往烟道过热部300进行过热，高压缸103排气先经过其它烟道再热器502再输往烟道再热部400进行再热。

在烟道102中，不同烟道水汽换热模块中的烟道再热部400并联连接，并联连接的多个烟道再热部400设有一个再热蒸汽入口401和一个再热蒸汽出口402，高压缸103的排气为一路，再根据烟道水汽换热模块的数量进行分配，每个烟道再热部400都有独立的控制阀门进行控制蒸汽通断，每一个分支的排气在分别经过各个烟道再热部400后，再统一汇总为一路进入中压缸104，为了适应在中低工况下锅炉的运行状态，每个烟道再热部400前设有用于控制烟气通断的第一调节挡板403，利用第一调节挡板403控制对应烟道再热部400是否通烟气或者通烟气量，进而调整烟道再热部400的换热效果，相当于可选择地关闭其中一个或一个以上的烟道再热部400，动态调整烟道再热部400的投运数量，有效降低锅炉系统的安全稳燃负荷下限。在一些可能的实施例中，烟道再热部400在炉膛101和烟道102中都可布置相应的换热器，每个区域中的换热器均可设置用于阻挡烟气或者其余传热介质的挡板，用来动态调整各个换热器的换热环境。

在一些实施例中，烟道再热部400包括至少一个再热单元404和用于控制再热单元404蒸汽通断的再热调节阀405，利用再热调节阀405可以控制对应再热单元404中是否流通蒸汽，除了在烟气侧进行通断控制，在蒸汽侧也进行通断控制。需要说明的是，再热调节阀405可以是一个对应一个再热单元404，也可以是一个再热调节阀405对应多个再热单元404，即相对应于烟道水汽换热模块处理蒸汽能力不尽相同的情况，在高负荷工况下，投运较多再热单元404的烟道再热部400，在低负荷工况下，投运较少再热单元404的烟道再热部400，另外地，在变负荷调节时，可通过快速关闭/开启多再热单元404的烟道再热部400，实现快速响应调节的目的。

在一些实施例中，再热单元404的进汽端和/或出汽端设有第一软连接组件，相邻烟道再热部400之间设有第二软连接组件，以抵消热膨胀产生的影响，另外地，由于每一个烟道再热部400及其对应的再热单元404都按一定锅炉负荷设计，即如果其单独运行，有对应的额定负荷率，而如果多个烟道再热部400共同运行，每一个烟道再热部400可能会面临比起额定负荷率更大的负荷情况，为了保证在更恶劣的热场中各个烟道再热部400之间、各个再热单元404的进出汽都可靠运行，因此在相应位置设置软连接组件，以使烟道再热部400适应更宽的运行范围。

在一些实施例中，烟道再热部400在烟道102中呈水平并列布置和/或竖直并列布置，烟道再热部400可以全部为水平并列布置或者全部为竖直并列布置，当然也可以水平和竖直两种布置方式相结合，主要是结合在不同负荷工况下，锅炉内烟道102中烟气的流场变化情况，其中，一般而言烟道再热部400设于烟道102的前段，而处于前段中后半部分的区域，可以设置水平并列布置的烟道再热部400，因为在高负荷工况下，烟道102中烟气分散均匀，烟道再热部400在烟道102的纵截面中呈左右或上下布置，即将烟道再热部400设于烟道102的内壁四周方向；而处于前段中前半部分的区域，可以设置竖直并列布置的烟道再热部400，因为在低负荷工况下，前半部分烟道102的烟气温度较高，烟道再热部400在烟道102的横截面中呈左右或前后布置，尽量在较短的横向距离中提高纵向的接触面积，提高热转换率。

实施例2：

参照图1，在本实施例中公开了一种模块化的锅炉系统，包括炉膛101、烟道102、预换热部200和至少两个烟道水汽换热模块，烟道102连接于炉膛101后端，每个烟道水汽换热模块均可独立向作业缸体提供过热蒸汽和/或再热蒸汽，其中作业缸体包括高压缸103、中压缸104，每个烟道水汽换热模块都可独立运行，采用模块化设计，同处在一个炉膛101和烟道102组成的换热场中，需要注意的是，每个烟道水汽换热模块处理蒸汽的能力可以是相同，也可以是不同，该处理蒸汽能力意思是，对于锅炉给水的加热蒸发能力、过热蒸汽处理能力、再热蒸汽处理能力等，通过将烟道水汽换热模块设置为不同的处理蒸汽能力，提高锅炉系统在中低负荷工况下的适应性，保证良好运行状态。

更详细地，烟道水汽换热模块包括烟道过热部300和/或烟道再热部400，处于炉膛101中的预换热部200用于接收水、燃煤和空气，并在燃煤和空气的燃烧反应下，将水蒸发成蒸汽，烟道过热部300和烟道再热部400设于烟道102中，烟道过热部300用于对蒸汽进行过热，然后再将蒸汽输送至高压缸103，高压缸103的排气连接烟道再热部400，蒸汽经过再热后，再输送至中压缸104。

作为一种实施方式，预换热部200完全设于炉膛101中，预换热部200与烟道过热部300之间为直接连接，即处于炉膛101中的预换热部200产生蒸汽后直接与烟道过热部300连接。

作为另一种实施方式，预换热部200有一部分设于炉膛101中，设于炉膛101中的这部分定义为炉膛预换热部，炉膛预换热部至少包括汽包、下联箱207、水冷壁单元203，预换热部200的另外一部分设于烟道102中，至少包括其它烟道再热器502、其它烟道过热器501和省煤器503，锅炉给水经过省煤器503后再进入水冷壁单元203中，汽包所产生的蒸汽在经过其它烟道过热器501后再输往烟道过热部300进行过热，高压缸103排气先经过其它烟道再热器502再输往烟道再热部400进行再热。

在烟道102中，不同烟道水汽换热模块中的烟道过热部300并联连接，并联连接的多个烟道过热部300设有一个过热蒸汽入口301和一个过热蒸汽出口302，而在炉膛101中，每个预换热部200所产生的蒸汽先汇总为一路再从过热蒸汽入口301进入到多个烟道过热部300中，各个烟道过热部300在烟道102中进行换热后，最后再汇总为一路并从过热蒸汽出口302中排出，以进入高压缸103中，为了适应在中低工况下锅炉的运行状态，每个烟道过热部300前设有用于控制烟气通断的第二调节挡板303，利用第二调节挡板303控制对应烟道过热部300是否通烟气或者通烟气量，进而调整烟道过热部300的换热效果，相当于可选择地关闭其中一个或一个以上的烟道过热部300，动态调整烟道过热部300的投运数量，有效降低锅炉系统的安全稳燃负荷下限。在一些可能的实施例中，烟道过热部300在炉膛101和烟道102中都可布置相应的换热器，每个区域中的换热器均可设置用于阻挡烟气或者其余传热介质的挡板，用来动态调整各个换热器的换热环境。

在一些实施例中，烟道过热部300包括至少一个过热单元304和用于控制过热单元304蒸汽通断的过热调节阀305，利用再热调节阀405可以控制对应再热单元404中是否流通蒸汽，除了在烟气侧进行通断控制，在蒸汽侧也进行通断控制。需要说明的是，过热调节阀305可以是一个对应一个过热单元304，也可以是一个过热调节阀305对应多个过热单元304，即相对应于烟道水汽换热模块处理蒸汽能力不尽相同的情况，在高负荷工况下，投运较多过热单元304的烟道过热部300，在低负荷工况下，投运较少过热单元304的烟道过热部300，另外地，在变负荷调节时，可通过快速关闭/开启多过热单元304的烟道过热部300，实现快速响应调节的目的。

在一些实施例中，过热单元304的进汽端和/或出汽端设有第三软连接组件，相邻烟道过热部300之间设有第四软连接组件，以抵消热膨胀产生的影响，另外地，由于每一个烟道过热部300及其对应的过热单元304都按一定锅炉负荷设计，即如果其单独运行，有对应的额定负荷率，而如果多个烟道过热部300共同运行，每一个烟道过热部300可能会面临比起额定负荷率更大的负荷情况，为了保证在更恶劣的热场中各个烟道过热部300之间、各个过热单元304的进出汽都可靠运行，因此在相应位置设置软连接组件，以使烟道过热部300适应更宽的运行范围。

在一些实施例中，烟道过热部300在烟道102中呈水平并列布置和/或竖直并列布置，烟道过热部300可以全部为水平并列布置或者全部为竖直并列布置，当然也可以水平和竖直两种布置方式相结合，主要是结合在不同负荷工况下，锅炉内烟道102中烟气的流场变化情况，其中，一般而言烟道过热部300设于烟道102的后段，而处于后段中后半部分的区域，可以设置水平并列布置的烟道过热部300，因为在高负荷工况下，烟道102中烟气分散均匀，烟道过热部300在烟道102的纵截面中呈左右或上下布置，即将烟道过热部300设于烟道102的内壁四周方向；而处于后段中前半部分的区域，可以设置竖直并列布置的烟道过热部300，因为在低负荷工况下，前半部分烟道102的烟气温度较高，烟道过热部300在烟道102的横截面中呈左右或前后布置，尽量在较短的横向距离中提高纵向的接触面积，提高热转换率。

实施例3：

参照图1，在本实施例中公开了一种模块化的锅炉系统，包括炉膛101、烟道102、预换热部200和烟道换热部，烟道102连接于炉膛101后端，预换热部200与烟道换热部管路连接，烟道换热部用于在受热后向作业缸体提供过热蒸汽和/或再热蒸汽，其中，烟道换热部包括至少两个烟道水汽换热模块，每个烟道水汽换热模块可独立向作业缸体提供过热蒸汽和/或再热蒸汽，其中作业缸体包括高压缸103、中压缸104，每个烟道水汽换热模块都可独立运行，采用模块化设计，同处在一个炉膛101和烟道102组成的换热场中，需要注意的是，每个烟道水汽换热模块处理蒸汽的能力可以是相同，也可以是不同，该处理蒸汽能力意思是，对于锅炉给水的加热蒸发能力、过热蒸汽处理能力、再热蒸汽处理能力等，通过将烟道水汽换热模块设置为不同的处理蒸汽能力，提高锅炉系统在中低负荷工况下的适应性，保证良好运行状态。

更详细地，烟道水汽换热模块包括烟道过热部300和/或烟道再热部400，处于炉膛101中的预换热部200用于接收水、燃煤和空气，并在燃煤和空气的燃烧反应下，将水蒸发成蒸汽，烟道过热部300和烟道再热部400设于烟道102中，烟道过热部300用于对蒸汽进行过热，然后再将蒸汽输送至高压缸103，高压缸103的排气连接烟道再热部400，蒸汽经过再热后，再输送至中压缸104。

作为一种实施方式，预换热部200完全设于炉膛101中，预换热部200与烟道过热部300之间为直接连接，即处于炉膛101中的预换热部200产生蒸汽后直接与烟道过热部300连接。

作为另一种实施方式，预换热部200有一部分设于炉膛101中，设于炉膛101中的这部分定义为炉膛预换热部，炉膛预换热部包括至少两个炉膛换热模块210，预换热部200的另外一部分设于烟道102中，至少包括其它烟道再热器502、其它烟道过热器501和省煤器503，锅炉给水经过省煤器503后再进入水冷壁中，汽包所产生的蒸汽在经过其它烟道过热器501后再输往烟道过热部300进行过热，高压缸103排气先经过其它烟道再热器502再输往烟道再热部400进行再热。

在炉膛101中，每个炉膛换热模块210均设有独立的给煤入口和进风入口，不同的炉膛换热模块210并联连接，并联连接的多个炉膛换热模块210设有一个锅炉给水入口201和一个蒸汽出汽口202，锅炉给水在经过省煤器503后，根据炉膛换热模块210的数量进行分配，分为多路给水，各路给水在对应的炉膛换热模块210进行受热蒸发，并最后汇总成一路，经过在烟道102中的其它烟道过热器501，再进入到并联连接的多个烟道过热部300中，另外地，处于炉膛101中的每个炉膛换热模块210都有独立的给煤入口和进风入口，给煤入口和进风入口均设有开关阀门，当然地在给水水管上也包括给水调节阀206，即每个炉膛换热模块210中都有控制水、燃煤和空气三者供应的阀门，用于当锅炉在中低工况下运行时，通过阀门控制不同的炉膛换热模块210投运，选择地关闭其中一个或一个以上的炉膛换热模块210，动态调整炉膛换热模块210的投运数量，有效降低锅炉系统的安全稳燃负荷下限。

在一些实施例中，炉膛换热模块210包括至少一个水冷壁单元203、汽水转换单元204和炉膛过热单元205，锅炉给水入口201分别与多个水冷壁单元203连接，水冷壁单元203前设有给水调节阀206，水冷壁单元203与汽水转换单元204连接，汽水转换单元204的出汽部与炉膛过热单元205连接，炉膛过热单元205与蒸汽出汽口202连接，每一个预换热部200均独立接收水、燃煤和空气，然后根据实际投运情况进行反应，水冷壁单元203接收来自省煤器503中的给水，在炉膛101中受热，经过汽水转换单元204的汽水分离后，再经过炉膛过热单元205的过热，进入到总主蒸汽管中，总主蒸汽管连接在烟道102中的其它烟道过热器501，然后再进入到并联连接的多个烟道过热部300中。

在一些实施例中，水冷壁单元203、汽水转换单元204和炉膛过热单元205中的至少一个单元的进口端和/或出口端设有第五软连接组件，相邻预换热部200之间设有第六软连接组件，以抵消热膨胀产生的影响，另外地，由于每一个炉膛换热模块210及其对应的水冷壁单元203、汽水转换单元204和炉膛过热单元205都按一定锅炉负荷设计，即如果其单独运行，有对应的额定负荷率，而如果多个炉膛换热模块210共同运行，在同一个锅炉中进行燃烧反应，所形成的热场叠加形成总热场，会比每一个炉膛换热模块210单独运行所造成的热场温度更高更恶劣，每一个炉膛换热模块210可能会面临比起额定负荷率更大的负荷情况，为了保证在更恶劣的热场中各个炉膛换热模块210之间、各个水冷壁单元203、汽水转换单元204和炉膛过热单元205的进出端都可靠运行，因此在相应位置设置软连接组件，以使炉膛换热模块210适应更宽的运行范围。

在一些实施例中，炉膛换热模块210在炉膛101中呈左右布置和/或前后布置，为了提高在炉膛101中的热场均匀性，且在启动低负荷对应的炉膛换热模块210时能够热启动，因此具有较大蒸汽处理能力的汽水转换单元204设于前端，具有较小蒸汽处理能力的汽水转换单元204设于后端。

实施例4：

结合图2，作为一种可能的实施例，在本实施例中公开了一种模块化的锅炉系统，结合了实施例1至3中的实施方式，可以看出，在实施例1中，是将不同烟道水汽换热模块中的烟道再热部400并联连接；在实施例2中，是将不同烟道水汽换热模块中的烟道过热部300并联连接；在实施例3中，是不同的炉膛换热模块210并联连接；而在本实施例4中，融合了以上三种实施方式，即在炉膛101中，有多个炉膛换热模块210并联连接，统一由省煤器503供水，各个炉膛换热模块210将水加热成蒸汽后，再汇总至烟道102尾段的其它烟道过热器501中，然后再根据在烟道102中并联连接的不同烟道水汽换热模块中的烟道过热部300的数量，将蒸汽一分为多，在各个烟道过热部300中完成过热，最后再汇总在一条总主蒸汽管，进入高压缸103。高压缸103排气后再一分为多，进入并联连接的不同烟道水汽换热模块中的烟道再热部400，在各个烟道再热部400中完成再热，最后再汇总在一条总再热蒸汽管，进入中压缸104。

更进一步地，在不同的炉膛换热模块210的汽水转换单元204中，除了具有较大蒸汽处理能力的第一个汽水转换单元，其余汽水转换单元的出口端一边连接着烟道过热部300，一边通过过热旁通管道504连接着所有烟道过热部300汇总后的总管，且在过热旁通管道504中设置过热旁通调节阀505，可通过过热旁通管道504旁通掉对应的烟道过热部300；同样地，在烟道再热部400的两端也可连接再热旁通管道506，再热旁通管道506中设置再热旁通调节阀507，可通过再热旁通管道506旁通掉对应的烟道再热部400；当然地，通过过热旁通管道504和再热旁通管道506，可以实现不同烟道水汽换热模块中产生的热蒸汽的转换，即其他烟道水汽换热模块中产生的热蒸汽引入到当前的烟道水汽换热模块中，迅速提高当前烟道水汽换热模块的温度，实现任一个烟道水汽换热模块的快速热态启动。

实施例5：

在本实施例中公开了一种模块化的锅炉系统运行方法，包括以下步骤：

S101、获取锅炉系统的当前运行负荷或设定的目标运行负荷；

S102、若锅炉系统处于高负荷运行区间[L₀，满负荷]，投运所有烟道水汽换热模块；所有预换热部200、烟道过热部300和烟道再热部400都投入运行；

S103、若锅炉系统处于中低负荷运行区间[0，L₀]，且再热蒸汽出口402的再热蒸汽温度小于设定再热蒸汽温度时，证明此时锅炉的运行负荷在下降，此时逐渐关小其中一个烟道再热部400前的第一调节挡板403，关小与烟道再热部400对应的再热单元404前的再热调节阀405；

S104、再次检测再热蒸汽出口402的再热蒸汽温度，判断其是否小于设定再热蒸汽温度，若否，证明在S103中的调节有效，再热蒸汽温度已经恢复正常，保持现状运行即可；若是，则证明目前的调节还不足以让再热蒸汽温度恢复正常，因此当当前正在关闭的第一调节挡板403和再热调节阀405关至最小后，再关小另一个烟道再热部400前的第一调节挡板403，关小与烟道再热部400对应的再热单元404前的再热调节阀405，即逐个烟道再热部400进行关闭，避免锅炉运行波动大；

S105、重复S104步骤，直至再热蒸汽出口402的再热蒸汽温度大于设定再热蒸汽温度，或关至剩下最后一个烟道再热部400。

在锅炉系统负荷逐渐下降时，如保持原高负荷状态运行的话，会导致再热蒸汽温度小于设定再热蒸汽温度，此时需要根据实际情况来关闭烟道再热部400，通过第一调节挡板403和再热调节阀405，分别在烟气侧和蒸汽侧进行关闭，进行动态调整烟道再热部400的投运数量，以提高再热蒸汽温度。

实施例6：

在本实施例中公开了一种模块化的锅炉系统运行方法，包括以下步骤：

S201、获取锅炉系统的当前运行负荷或设定的目标运行负荷；

S202、若锅炉系统处于高负荷运行区间[L₁，满负荷]，投运所有烟道水汽换热模块；所有预换热部200、烟道过热部300和烟道再热部400都投入运行；

S203、若锅炉系统处于中低负荷运行区间[0，L₁]，且过热蒸汽出口302的过热蒸汽温度小于设定过热蒸汽温度时，证明此时锅炉的运行负荷在下降，此时逐渐关小其中一个烟道过热部300前的第二调节挡板303，关小与烟道过热部300对应的过热单元304前的过热调节阀305；

S204、再次检测过热蒸汽出口302的过热蒸汽温度，判断其是否小于设定过热蒸汽温度，若否，证明在S203中的调节有效，过热蒸汽温度已经恢复正常，保持现状运行即可；若是，则证明目前的调节还不足以让过热蒸汽温度恢复正常，因此当当前正在关闭的第二调节挡板303和过热调节阀305关至最小后，再关小另一个烟道过热部300前的第二调节挡板303，关小与烟道过热部300对应的过热单元304前的过热调节阀305，即逐个烟道过热部300进行关闭，避免锅炉运行波动大；

S205、重复S204步骤，直至过热蒸汽出口302的过热蒸汽温度大于设定过热蒸汽温度，或关至剩下最后一个烟道过热部300。

在锅炉系统负荷逐渐下降时，如保持原高负荷状态运行的话，会导致过热蒸汽温度小于设定过热蒸汽温度，此时需要根据实际情况来关闭烟道过热部300，通过第二调节挡板303和过热调节阀305，分别在烟气侧和蒸汽侧进行关闭，进行动态调整烟道过热部300的投运数量，以提高过热蒸汽温度。

实施例7：

在本实施例中公开了一种模块化的锅炉系统运行方法，包括以下步骤：

S301、获取锅炉系统的当前运行负荷或设定的目标运行负荷；

S302、若锅炉系统处于高负荷运行区间[L₂，满负荷]，投运所有烟道水汽换热模块；所有预换热部200、烟道过热部300和烟道再热部400都投入运行；

S303、若锅炉系统处于中低负荷运行区间[0，L₂]，且炉膛101稳燃性能参数小于设定炉膛101稳燃性能参数时，证明此时锅炉的运行负荷在下降，此时逐渐关闭其中一个预换热部200的给煤入口和进风入口对应的开关阀门；

S304、再次检测炉膛101稳燃性能参数，判断其是否小于炉膛101稳燃性能参数，若否，证明在S303中的调节有效，炉膛101稳燃性能参数已经恢复正常，保持现状运行即可；若是，则证明目前的调节还不足以让炉膛101稳燃性能参数恢复正常，此时再关小另一个预换热部200的给煤入口和进风入口对应的开关阀门，即逐个预换热部200进行关闭，避免锅炉运行波动大；

S305、重复S304步骤，直至炉膛101稳燃性能参数大于设定炉膛101稳燃性能参数，或关至剩下最后一个预换热部200。

在锅炉系统负荷逐渐下降时，如保持原高负荷状态运行的话，会导致炉膛101稳燃性能参数下降并小于设定炉膛101稳燃性能参数，此时需要根据实际情况来关闭预换热部200，通过给煤入口和进风入口对应的开关阀门，分别关闭对应预换热部200的煤炭供给和空气供给，进行动态调整预换热部200的投运数量，以提高炉膛101稳燃性能参数。

实施例8：

作为一种可能的实施例，在本实施例中公开了一种模块化的锅炉系统运行方法，其中锅炉系统中的烟道水汽换热模块有两个，两个烟道水汽换热模块的负荷率相同均为L_load，包括以下操作步骤：

当燃煤火电机组的锅炉系统从100％满负荷降负荷运行时，减少第一烟道水汽换热模块和第二烟道水汽换热模块中燃料的用量，使第一和第二烟道水汽换热模块负荷率同时降低，直至下降至两个锅炉模块的负荷率为能量高效利用负荷区间的下限75％，并判断是否存在2×75％＝x×100％，因不存在小于2的正整数x满足方程，因此继续降低第一锅炉和第二烟道水汽换热模块的负荷率，直至负荷率L_load＝50％。由于此时存在，x＝1满足2×50％＝x×100％，因此关停第二烟道水汽换热模块，并通过燃料用量调整第一烟道水汽换热模块的负荷率为100％。

再根据负荷需求降低第一烟道水汽换热模块的负荷率，以保证主蒸汽流量的持续供应。第一烟道水汽换热模块的负荷率最低可以降至最低稳燃负荷40％，此时锅炉整体的最低稳燃负荷从常规的40％降低为L_min/2，即20％，从而强化了燃煤火电机组锅炉的调峰能力，同时还令锅炉系统在50％的中低负荷率时，采取关停第二烟道水汽换热模块并调整第一烟道水汽换热模块至100％的措施，因而具有更高的能量利用效率。

本实施例中，当燃煤火电机组的锅炉系统的负荷从最低稳燃负荷20％开始增加时，对应的，第一烟道水汽换热模块从最低稳燃负荷40％逐渐提高负荷率，直至负荷率达到100％时，计划开启第二烟道水汽换热模块。此时，按锅炉炉膛101内烟气流通顺序，依次先后打开连接第一烟道水汽换热模块与第二烟道水汽换热模块汽包的下联箱207连通管道的阀门，过热器连通管道的阀门、再热器连通管道的阀门。其中，打开汽包连通管道上的阀门，第一烟道水汽换热模块中汽包内的高温近饱和水经管道流向第二烟道水汽换热模块的汽包中，高温工质流经下降管、下联箱207、水冷壁，从而迅速提高第二烟道水汽换热模块的炉膛101的平均温度；随后，打开过热器连通管道上的阀门和再热器连通管道上的阀门后，第一烟道水汽换热模块中高温过热蒸汽流经过管道分别流向第二烟道水汽换热模块的再热器入口和过热器入口，高温工质迅速流经烟道102内再热器和过热器的所有受热面，从而迅速提高第二烟道水汽换热模块烟道102的平均温度，进而实现第二烟道水汽换热模块的快速热态启动。待第二烟道水汽换热模块稳定燃烧后，调整第一烟道水汽换热模块和第二烟道水汽换热模块的负荷率直至相同后，关闭锅炉模块间相连的管道阀门，使两个锅炉模块独立稳定运行。

综上，相对于现有技术，上述实施例提供一种模块化的锅炉系统及其运行方法，在一个锅炉系统中，存在至少两个能独立运行的烟道水汽换热模块，每个烟道水汽换热模块均能完成对蒸汽的加热、再热和过热，而不同烟道水汽换热模块中的烟道再热部400和/或烟道过热部300和/或预换热部200都作模块化处理，每个烟道再热部400或烟道过热部300或预换热部200均可根据锅炉系统的运行负荷变化情况而作出调整，动态调整锅炉系统的换热模块状态，通过投运与实际负荷工况相适应的换热模块，进一步降低锅炉系统的安全稳燃负荷下限，增大锅炉系统高效运行的负荷区间，提高运行效率和经济性。

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (13)

1.一种模块化的锅炉系统，其特征在于，包括炉膛、烟道、预换热部和至少两个烟道水汽换热模块，所述烟道连接于所述炉膛后端，每个所述烟道水汽换热模块均可独立向作业缸体提供过热蒸汽和/或再热蒸汽，所述烟道水汽换热模块包括烟道过热部和/或烟道再热部，所述预换热部至少一部分设于所述炉膛中，所述烟道过热部和烟道再热部设于所述烟道中，所述预换热部与所述烟道过热部和/或所述烟道再热部管路连接；

不同所述烟道水汽换热模块中的烟道再热部并联连接，并联连接的多个所述烟道再热部设有一个再热蒸汽入口和一个再热蒸汽出口，每个所述烟道再热部前设有用于控制烟气通断的第一调节挡板；

不同所述烟道水汽换热模块中的烟道过热部并联连接，并联连接的多个所述烟道过热部设有一个过热蒸汽入口和一个过热蒸汽出口，每个所述烟道过热部前设有用于控制烟气通断的第二调节挡板。

2.根据权利要求1所述的一种模块化的锅炉系统，其特征在于，

所述烟道再热部包括至少一个再热单元和用于控制所述再热单元蒸汽通断的再热调节阀；

或，所述烟道过热部包括至少一个过热单元和用于控制所述过热单元蒸汽通断的过热调节阀；

或，所述烟道再热部包括至少一个再热单元和用于控制所述再热单元蒸汽通断的再热调节阀，且所述烟道过热部包括至少一个过热单元和用于控制所述过热单元蒸汽通断的过热调节阀。

3.根据权利要求2所述的一种模块化的锅炉系统，其特征在于，

所述再热单元的进汽端和/或出汽端设有第一软连接组件；

或，所述过热单元的进汽端和/或出汽端设有第三软连接组件；

或，所述再热单元的进汽端和/或出汽端设有第一软连接组件，且所述过热单元的进汽端和/或出汽端设有第三软连接组件。

4.根据权利要求1所述的一种模块化的锅炉系统，其特征在于，

相邻所述烟道再热部之间设有第二软连接组件；

或，相邻所述烟道过热部之间设有第四软连接组件；

或，相邻所述烟道再热部之间设有第二软连接组件，且相邻所述烟道过热部之间设有第四软连接组件。

5.根据权利要求1所述的一种模块化的锅炉系统，其特征在于，所述烟道过热部和/或烟道再热部在所述烟道中呈水平并列布置和/或竖直并列布置；

水平并列布置的所述烟道过热部和/或烟道再热部在所述烟道的纵截面中呈左右或上下布置；

竖直并列布置的所述烟道过热部和/或烟道再热部在所述烟道的横截面中呈左右或前后布置。

6.一种模块化的锅炉系统，其特征在于，包括炉膛、烟道、预换热部和烟道换热部，所述烟道连接于所述炉膛后端，所述预换热部与所述烟道换热部管路连接，所述烟道换热部用于受热提供过热蒸汽和/或再热蒸汽，所述预换热部包括设于所述炉膛中的炉膛预换热部，所述炉膛预换热部包括至少两个炉膛换热模块；

每个所述炉膛换热模块均设有独立的给煤入口和进风入口，所述给煤入口和所述进风入口均设有开关阀门，所述炉膛换热模块并联连接，并联连接的多个所述炉膛换热模块设有一个锅炉给水入口和一个蒸汽出汽口。

7.根据权利要求6所述的一种模块化的锅炉系统，其特征在于，所述炉膛换热模块包括至少一个水冷壁单元、汽水转换单元和炉膛过热单元，所述锅炉给水入口分别与多个所述水冷壁单元连接，所述水冷壁单元前设有给水调节阀，所述水冷壁单元与汽水转换单元连接，所述汽水转换单元的出汽部与所述炉膛过热单元连接，所述炉膛过热单元与所述蒸汽出汽口连接。

8.根据权利要求7所述的一种模块化的锅炉系统，其特征在于，所述水冷壁单元、汽水转换单元和炉膛过热单元中的至少一个单元的进口端和/或出口端设有第五软连接组件。

9.根据权利要求6所述的一种模块化的锅炉系统，其特征在于，相邻所述炉膛换热模块之间设有第六软连接组件。

10.根据权利要求6所述的一种模块化的锅炉系统，其特征在于，所述炉膛换热模块在所述炉膛中呈左右布置和/或前后布置。

11.一种模块化的锅炉系统运行方法，其特征在于，包括以下步骤：

S101、获取锅炉系统的当前运行负荷或设定的目标运行负荷；

S102、若所述锅炉系统处于高负荷运行区间[L₀，满负荷]，投运所有所述烟道水汽换热模块；

S103、若所述锅炉系统处于中低负荷运行区间[0，L₀]，且再热蒸汽出口的再热蒸汽温度小于设定再热蒸汽温度时，关小其中一个所述烟道再热部前的第一调节挡板，关小与所述烟道再热部对应的所述再热单元前的再热调节阀；

S104、检测再热蒸汽出口的再热蒸汽温度，判断其是否小于设定再热蒸汽温度，若否，保持现状运行；若是，当当前动作的所述第一调节挡板和所述再热调节阀关至最小后，再关小另一个所述烟道再热部前的第一调节挡板，关小与所述烟道再热部对应的所述再热单元前的再热调节阀；

S105、重复S104步骤，直至所述再热蒸汽出口的再热蒸汽温度大于设定再热蒸汽温度，或关至剩下最后一个所述烟道再热部。

12.一种模块化的锅炉系统运行方法，其特征在于，包括以下步骤：

S201、获取锅炉系统的当前运行负荷或设定的目标运行负荷；

S202、若所述锅炉系统处于高负荷运行区间[L₁，满负荷]，投运所有所述烟道水汽换热模块；

S203、若所述锅炉系统处于中低负荷运行区间[0，L₁]，且过热蒸汽出口的过热蒸汽温度小于设定过热蒸汽温度时，关小其中一个所述烟道过热部前的第二调节挡板，关小与所述烟道过热部对应的所述过热单元前的过热调节阀；

S204、检测过热蒸汽出口的过热蒸汽温度，判断其是否小于设定过热蒸汽温度，若否，保持现状运行；若是，当当前动作的所述第二调节挡板和所述过热调节阀关至最小后，再关小另一个所述烟道过热部前的第二调节挡板，关小与所述烟道过热部对应的所述过热单元前的过热调节阀；

S205、重复S204步骤，直至所述过热蒸汽出口的过热蒸汽温度大于设定过热蒸汽温度，或关至剩下最后一个所述烟道过热部。

13.一种模块化的锅炉系统运行方法，其特征在于，包括以下步骤：

S301、获取锅炉系统的当前运行负荷或设定的目标运行负荷；

S302、若所述锅炉系统处于高负荷运行区间[L₂，满负荷]，投运所有所述烟道水汽换热模块；

S303、若所述锅炉系统处于中低负荷运行区间[0，L₂]，且炉膛稳燃性能参数小于设定炉膛稳燃性能参数时，关闭其中一个所述炉膛换热模块的给煤入口和进风入口对应的开关阀门；

S304、检测炉膛稳燃性能参数，判断其是否小于炉膛稳燃性能参数，若否，保持现状运行；若是，再关小另一个所述炉膛换热模块的给煤入口和进风入口对应的开关阀门；

S305、重复S304步骤，直至所述炉膛稳燃性能参数大于设定炉膛稳燃性能参数，或关至剩下最后一个所述炉膛换热模块。

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