CN115681940A - 一种炉内布置低温受热面和烟气再循环的塔式锅炉 - Google Patents
一种炉内布置低温受热面和烟气再循环的塔式锅炉 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供了一种炉内布置低温受热面和烟气再循环的塔式锅炉，属于塔式锅炉领域。本发明墙式再热器的上部从低到高依次设置屏式过热器、末级过热器和末级再热器，出口处分隔为前尾部烟道和后尾部烟道，分别设置有低温过热器和低温再热器，前尾部烟道和后尾部烟道内的低温过热器和低温再热器的出口处均设置有省煤器，前尾部烟道和后尾部烟道的省煤器出口处均装有烟气调温挡板。本发明采用多种耦合优化的调温方式。耦合优化的调温方式即以上几种调温方式的综合运用，在锅炉运行时，采用其中的两种或两种以上的调温方式，同时调节汽温，相比单一调温方式的运用，多种耦合优化的方式能提供更大的调温幅度，以及更加精确的调温。
Description
技术领域
本发明涉及一种炉内布置低温受热面和烟气再循环的塔式锅炉，属于650℃等级超超临界一次再热锅炉领域。
背景技术
近年来我国大量620℃等级超超临界锅炉已成功投产运行，其常规锅炉参数主蒸汽/再热蒸汽温度为605/623℃，将锅炉参数提高到650℃等级主蒸汽/再热蒸汽温度为655/653℃或655/673℃后可大大提高机组效率。相较于常规锅炉，存在高温受热面蒸汽参数更高、吸热比例变化较大，存在受热面布置难度增加、汽温调节滞后、低负荷汽温调节特性较差、负荷调节范围有限等难点问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述现有技术存在的问题，进而提供一种炉内布置低温受热面和烟气再循环的塔式锅炉。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种炉内布置低温受热面和烟气再循环的塔式锅炉，包括水冷壁、墙式过热器、墙式再热器、屏式过热器、末级过热器、末级再热器、低温过热器、低温再热器、省煤器、烟气调温挡板、联络烟道和烟气再循环风机，
锅炉炉膛内全部由水冷壁构成，锅炉炉膛上部贴近水冷壁内壁处设置墙式过热器，墙式过热器的上部设置墙式再热器，墙式再热器的上部从低到高依次设置屏式过热器、末级过热器和末级再热器，末级再热器出口处的尾部烟道分隔为前尾部烟道和后尾部烟道，前尾部烟道和后尾部烟道内设置有低温过热器和低温再热器，前尾部烟道和后尾部烟道内的低温过热器和低温再热器的出口处均设置有省煤器，前尾部烟道和后尾部烟道的省煤器出口处均装有烟气调温挡板；锅炉底部炉膛的左右两侧通过联络烟道连接到烟气再循环风机上，墙式过热器、墙式再热器、屏式过热器、末级过热器、末级再热器、低温过热器、低温再热器和省煤器之间通过管道和集箱连接。
本发明一种炉内布置低温受热面和烟气再循环的塔式锅炉，所述水冷壁上增加覆盖辐射受热面紧贴水冷壁，增加的辐射受热面为墙式辐射受热面，覆盖在炉膛水冷壁的内表面，遮挡水冷壁。
本发明一种炉内布置低温受热面和烟气再循环的塔式锅炉，前尾部烟道和后尾部烟道内低温过热器和低温再热器的位置可以调换。
本发明一种炉内布置低温受热面和烟气再循环的塔式锅炉，塔式锅炉采用五种方式进行调温，分别为：
1)摆动燃烧器：锅炉的燃烧器设置在锅炉炉膛中部区域，锅炉的燃烧器采用摆动燃烧器；
2)煤水比：控制锅炉给煤量与锅炉给水量之比；
3)烟气挡板：通过前尾部烟道和后尾部烟道上烟气调温挡板开合角度调节改变两个烟道内的烟气量，从而改变低温过热器和低温再热器的吸热比例，达到对再热汽温的调节；
4)过剩空气量：改变过量空气系数；
5)烟气再循环：包括烟气再循环风机、烟气调温挡板和联络烟道，再循环烟气取自省煤器的低温烟气，利用烟气再循环风机将烟气循环送至锅炉炉膛底部，提高锅炉烟气量，增加锅炉低温受热面的对流换热吸热量。
本发明一种炉内布置低温受热面和烟气再循环的塔式锅炉，五种调温方法通过耦合的方式进行调温，具体步骤为：首先优先使用煤水比调节过热器汽温，摆动燃烧器调节再热器汽温，再使用尾部双烟气调温挡板调节再热汽温，过量空气系数对过、再热汽温起到微调的作用；在较低负荷工况，在上述手段都用尽的情况下，再使用烟气再循环调节再热汽温，能够提供较大的调温幅度，灵敏度也较高。
本发明一种炉内布置低温受热面和烟气再循环的塔式锅炉，采用摆动燃烧器、煤水比、烟气再循环系统、烟气挡板和过剩空气量等多种耦合优化的调温方式。耦合优化的调温方式即以上几种调温方式的综合运用，在锅炉运行时，采用其中的两种或两种以上的调温方式，同时调节汽温，相比单一调温方式的运用，多种耦合优化的方式能提供更大的调温幅度，以及更加精确的调温。
附图说明
图1为本发明炉内布置低温受热面和烟气再循环的塔式锅炉的结构示意图。
图2为本发明炉内布置低温受热面和烟气再循环的塔式锅炉的俯视图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明做进一步的详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式，但本发明的保护范围不限于下述实施例。
实施例一：如图1所示，本实施例所涉及的一种炉内布置低温受热面和烟气再循环的塔式锅炉，
包括水冷壁、墙式过热器、墙式再热器、屏式过热器、末级过热器、末级再热器、低温过热器、低温再热器、省煤器、烟气调温挡板、联络烟道和烟气再循环风机，
锅炉炉膛内全部由水冷壁构成，锅炉炉膛上部贴近水冷壁内壁处设置墙式过热器，墙式过热器的上部设置墙式再热器，墙式再热器的上部从低到高依次设置屏式过热器、末级过热器和末级再热器，末级再热器出口处的尾部烟道分隔为前尾部烟道和后尾部烟道，前尾部烟道和后尾部烟道内设置有低温过热器和低温再热器，前尾部烟道和后尾部烟道内的低温过热器和低温再热器的出口处均设置有省煤器，前尾部烟道和后尾部烟道的省煤器出口处均装有烟气调温挡板；锅炉底部炉膛的左右两侧通过联络烟道连接到烟气再循环风机上，墙式过热器、墙式再热器、屏式过热器、末级过热器、末级再热器、低温过热器、低温再热器和省煤器之间通过管道和集箱连接。
本发明一种炉内布置低温受热面和烟气再循环的塔式锅炉，所述水冷壁上增加覆盖辐射受热面紧贴水冷壁，增加的辐射受热面为墙式辐射受热面，覆盖在炉膛水冷壁的内表面，遮挡水冷壁。
本发明一种炉内布置低温受热面和烟气再循环的塔式锅炉，前尾部烟道和后尾部烟道内低温过热器和低温再热器的位置可以调换。
本发明一种炉内布置低温受热面和烟气再循环的塔式锅炉，塔式锅炉采用五种方式进行调温，分别为：
1)摆动燃烧器：锅炉的燃烧器设置在锅炉炉膛中部区域，锅炉的燃烧器采用摆动燃烧器；
2)煤水比：控制锅炉给煤量与锅炉给水量之比；
3)烟气挡板：通过前尾部烟道和后尾部烟道上烟气调温挡板开合角度调节改变两个烟道内的烟气量，从而改变低温过热器和低温再热器的吸热比例，达到对再热汽温的调节；
4)过剩空气量：改变过量空气系数；
5)烟气再循环：包括烟气再循环风机、烟气调温挡板和联络烟道，再循环烟气取自省煤器的低温烟气，利用烟气再循环风机将烟气循环送至锅炉炉膛底部，提高锅炉烟气量，增加锅炉低温受热面的对流换热吸热量。
本发明一种炉内布置低温受热面和烟气再循环的塔式锅炉，五种调温方法通过耦合的方式进行调温，具体步骤为：首先优先使用煤水比调节所有过热器汽温，摆动燃烧器调节所有再热器汽温，再使用尾部双烟气调温挡板调节再热汽温，过量空气系数对过、再热汽温起到微调的作用；在较低负荷工况，在上述手段都用尽的情况下，再使用烟气再循环调节再热汽温，能够提供较大的调温幅度，灵敏度也较高。
增加过、再热器辐射受热面的位置是在炉膛内，所增加的过、再热器受热面都是墙式辐射受热面，覆盖在炉膛水冷壁的内表面，遮挡水冷壁。这样水冷壁的吸热量减小，而过、再热器的辐射吸热量增加，对流吸热量减小。从而实现了调整水冷壁和过/再热器的辐射和对流吸热比例。
实施例二：如图1-2所示，本实施例所涉及的一种炉内布置低温受热面和烟气再循环的塔式锅炉，具体调温方式为：
摆动燃烧器：
摆动燃烧器是喷口可以上下摆动一定角度的燃烧器，属于直流煤粉燃烧器的一种。通过燃烧器的上下摆动，从而改变炉膛火焰中心的位置，引起炉膛出口烟气温度的变化，使得进入炉膛出口下游的各级受热面烟气温度发生改变，由此改变了各级受热面的吸热量，从而起到调节汽温的作用。
煤水比：
是指锅炉中每燃烧一公斤煤所产生的蒸气量，代表了给煤量与锅炉给水量之比，煤水比调节汽温，从本质上讲就是使燃料输入的热量与蒸汽输出的热量相配合，即控制煤水比。对于超临界直流锅炉，燃料量和给水量直接影响了汽水管道中工质的温度。并且锅炉出口和汽水管路所有截面的工质焓值的变化是相关联的。当煤水比发生变化时就会相应地引起汽水分界面的移动，因此首先反映到的是蒸发区过热段开始界面处的汽温变化，从而使得过热器出口蒸汽温度发生变化。
烟气挡板：
烟气挡板调温是将需要调温的受热面放置在两个平行烟道中的一个烟道内，并在烟道中加装调风挡板，用改变挡板的开度来增减该烟道的阻力，以改变烟气在两个烟道中的分配比例，从而改变烟气在两个烟道中的放热量，达到调节汽温的目的。
过剩空气量：
过量空气系数亦称“过剩空气系数”、“过剩空气量”，俗称“余气系数”。指实际供给燃料燃烧的空气量与理论空气量之比。是反映燃料与空气配合比的一个重要参数，在各种炉子或燃烧室中，为使燃料尽可能燃烧完全，实际供入的空气量总要大于理论空气量(其超出部分称为“过剩空气量”)，即过量空气系数必须大于1。改变过量空气系数，可以改变锅炉总烟气量，从而改变对流受热面的换热效率，起到调节汽温的作用。
烟气再循环：
烟气再循环系统主要由烟气再循环风机、烟气再循环烟道及挡板等相应附件组成。再循环烟气取自省煤器或者预热器出口的低温烟气，利用再循环风机将烟气循环送至锅炉炉膛底部，提高锅炉烟气量，增加锅炉低温受热面的对流换热吸热量，起到调节汽温的作用。
各种调温手段耦合：首先优先使用煤水比调节过热器汽温，摆动燃烧器调节再热器汽温，但摆动燃烧器在实际运行中，由于摆动执行机构容易卡涩，往往固定在某一个角度，调节灵敏度受限制。因此，再使用尾部双烟道挡板调节再热汽温。过量空气系数对过、再热汽温起到微调的作用，过量空气系数太大对锅炉效率有不利影响，因此过量空气系数只作为辅助微调。
在较低负荷工况，在上述手段都用尽的情况下，使用烟气再循环调节再热汽温，能够提供较大的调温幅度，灵敏度也较高。
过热器调温手段为煤水比+喷水调温，煤水比调温方式为对输入燃料和工质的比例进行调整，从而达到调节汽温的目的。喷水调温是在过热器管道上设置喷水减温器，通过喷入较低温度的水，来对高温过热蒸汽的汽温进行调节。再热器调温手段为尾部调温挡板+过量空气系数，摆动燃烧器作为辅助。尾部调温挡板是将锅炉尾部烟道分隔为两个，两个烟道内分别布置低温过热器和低温再热器，并在两个烟道出口分别设置挡板，通过挡板开度的调节改变两个烟道的烟气量，从而改变过、再热器的吸热比例，达到对再热汽温的调节。过量空气系数调节是，通过对锅炉烟气含氧量的测量，通过改变含氧量，以改变锅炉的总烟气量，达到对再热器吸热量的调节，从而调节再热汽温。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，这些具体实施方式都是基于本发明整体构思下的不同实现方式，而且本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
Claims (5)
1.一种炉内布置低温受热面和烟气再循环的塔式锅炉，其特征在于，所述炉内布置低温受热面和烟气再循环的塔式锅炉包括水冷壁(1)、墙式过热器(2)、墙式再热器(3)、屏式过热器(4)、末级过热器(5)、末级再热器(6)、低温过热器(7)、低温再热器(8)、省煤器(9)、烟气调温挡板(10)、联络烟道(11)和烟气再循环风机(12)，
锅炉炉膛内全部由水冷壁(1)构成，锅炉炉膛上部贴近水冷壁(1)内壁处设置墙式过热器(2)，墙式过热器(2)的上部设置墙式再热器(3)，墙式再热器(3)的上部从低到高依次设置屏式过热器(4)、末级过热器(5)和末级再热器(6)，末级再热器(6)出口处的尾部烟道分隔为前尾部烟道和后尾部烟道，前尾部烟道和后尾部烟道内设置有低温过热器(7)和低温再热器(8)，前尾部烟道和后尾部烟道内的低温过热器(7)和低温再热器(8)的出口处均设置有省煤器(9)，前尾部烟道和后尾部烟道的省煤器(9)出口处均装有烟气调温挡板(10)；锅炉底部炉膛的左右两侧通过联络烟道(11)连接到烟气再循环风机(12)上，墙式过热器(2)、墙式再热器(3)、屏式过热器(4)、末级过热器(5)、末级再热器(6)、低温过热器(7)、低温再热器(8)和省煤器(9)之间通过管道和集箱连接。
2.根据权利要求1所述的炉内布置低温受热面和烟气再循环的塔式锅炉，其特征在于，所述水冷壁(1)上增加覆盖辐射受热面紧贴水冷壁(1)，增加的辐射受热面为墙式辐射受热面，覆盖在炉膛水冷壁的内表面，遮挡水冷壁。
3.根据权利要求1所述的炉内布置低温受热面和烟气再循环的塔式锅炉，其特征在于，前尾部烟道和后尾部烟道内低温过热器(7)和低温再热器(8)的位置可以调换。
4.根据权利要求1所述的炉内布置低温受热面和烟气再循环的塔式锅炉，其特征在于，塔式锅炉采用五种方式进行调温，分别为：
1)摆动燃烧器：锅炉的燃烧器设置在锅炉炉膛中部区域，锅炉的燃烧器采用摆动燃烧器；
2)煤水比：控制锅炉给煤量与锅炉给水量之比；
3)烟气挡板：通过前尾部烟道和后尾部烟道上烟气调温挡板(10)开合角度调节改变两个烟道内的烟气量，从而改变低温过热器(7)和低温再热器(8)的吸热比例，达到对再热汽温的调节；
4)过剩空气量：改变过量空气系数；
5)烟气再循环：包括烟气再循环风机(12)、烟气调温挡板(10)和联络烟道(11)，再循环烟气取自省煤器(9)的低温烟气，利用烟气再循环风机(12)将烟气循环送至锅炉炉膛底部，提高锅炉烟气量，增加锅炉低温受热面的对流换热吸热量。
5.根据权利要求1所述的炉内布置低温受热面和烟气再循环的塔式锅炉，其特征在于，五种调温方法通过耦合的方式进行调温，具体步骤为：首先优先使用煤水比调节过热器汽温，摆动燃烧器调节再热器汽温，再使用尾部双烟气调温挡板(10)调节再热汽温，过量空气系数对过、再热汽温起到微调的作用；在较低负荷工况，在上述手段都用尽的情况下，再使用烟气再循环调节再热汽温，能够提供较大的调温幅度，灵敏度也较高。
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