CN205535721U

CN205535721U - 一种燃烧超低热值的超临界cfb锅炉热力系统及锅炉

Info

Publication number: CN205535721U
Application number: CN201620300192.2U
Authority: CN
Inventors: 巩李明; 薛大勇; 杨雪芬; 任燕丽; 聂立; 苏虎; 王鹏; 徐鹏; 胡修奎
Original assignee: Dongfang Boiler Group Co Ltd
Current assignee: Dongfang Boiler Group Co Ltd
Priority date: 2016-04-12
Filing date: 2016-04-12
Publication date: 2016-08-31
Anticipated expiration: 2026-04-12

Abstract

本实用新型公开了一种燃烧超低热值的超临界CFB锅炉热力系统及锅炉，涉及一种循环流化床锅炉，包含设有水冷壁的炉膛，与炉膛连通的分离及返料装置，布置于炉膛外的外置式换热器，以及高温过热器和高温再热器，其特征在于：分离及返料装置数量为m，外置式换热器数量为n，0≤n＜m，水冷壁、高温过热器和高温再热器总的吸热比例在50～60％之间。本实用新型的CFB锅炉适用燃烧低热值(热值低于3500千卡/千克)特别是超低热值(热值低于2000千卡/千克)燃料，并且在锅炉低负荷(例如低于80％乃至更低)时能够保证主蒸汽、再热蒸汽出口温度达到要求，同时低负荷时锅炉有良好的稳定燃烧能力。

Description

一种燃烧超低热值的超临界CFB锅炉热力系统及锅炉

技术领域

本实用新型涉及一种循环流化床锅炉，特别是燃烧超低热值燃料的超临界CFB锅炉。

背景技术

循环流化床(CFB)锅炉具有燃料适应性好，效率高，污染物排放少等优点。CFB锅炉几乎能够燃烧所有的燃料，燃料的发热量从几百千卡/千克(1千卡约等于4.186千焦耳)到8000～9000千卡/千克。随着技术发展，超临界锅炉发电机组因热效率高，经济效益好受到重视和发展。但低热值燃料，特别是超低热值燃料，热值低于2000千卡/千克(8372千焦/千克)的燃料采用超临界CFB锅炉时，会面临技术难题。原因如下：

超临界锅炉炉膛水冷壁系统采用一次直流，即水冷壁内的工质(水)一次通过水冷壁。水冷壁入口过冷(低于饱和水温度)，出口过热(高于饱和蒸汽温度)，炉膛水冷壁的吸热比例大，高于亚临界的锅炉。一般超临界锅炉水冷壁吸热比例占锅炉总吸热量的39％，亚临界锅炉水冷壁的吸热比例占锅炉总吸热量小于29％。

其次，现代先进的超临界参数锅炉的主蒸汽、再热蒸汽出口温度高达570/569℃，为了保证达到上述温度，锅炉的高温过热器，高温再热器需布置在炉膛内或者循环流化床锅炉的外置式换热器内，高温过热器和高温再热器的吸热比例决定锅炉在低负荷时保证参数的能力，吸热比例越高，保证参数的能力越强，反之亦然。

再次，一般低热值燃料含灰或灰分高，或者灰分和水分同时高，可以燃烧释放热量的碳、氢等元素低，燃烧后产生的烟气量大，灰分大。燃料在锅炉炉膛内燃烧后烟气离开炉膛时会同时带走大量的热量。一般低热值燃料烟气离开炉膛时会带走40～50％的热量。炉膛及外置式换热器能够获得的热量比例大大降低。燃料确定时，锅炉炉膛设计温度越高，烟气离开炉膛时带走的热量比例越高，反之亦然。

最后，燃烧低热值特别是超低热值燃料时，如果炉膛温度设计偏低，在锅炉低负荷时，由于燃料输入热量降低，炉膛的温度可能会低于燃料的着火温度，引起燃烧不稳定。

综上所述，一方面是超临界锅炉炉膛水冷壁及高温过热器和高温再热器要求较多的吸热比例，另一方面燃烧低热值燃料时，炉膛及外置式换热器能够获得的热量比例大大降低。这两方面的矛盾就是燃烧超低热值燃料的超临界CFB锅炉所面临的技术难题。同时，燃烧低热值燃料时还要解决好低负荷炉膛温度和稳定燃烧的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于：提出一种燃烧超低热值燃料的超临界CFB锅炉，该CFB锅炉适用燃烧低热值(热值低于3500千卡/千克)特别是超低热值(热值低于2000千卡/千克)燃料，并且在锅炉低负荷(例如低于80％乃至更低)时能够保证主蒸汽、再热蒸汽出口温度达到要求，同时低负荷时锅炉有良好的稳定燃烧能力。

本实用新型的目的通过下述技术方案来实现：

一种燃烧超低热值的超临界CFB锅炉热力系统及锅炉，包含设有水冷壁的炉膛，与炉膛连通的分离及返料装置，布置于炉膛外的外置式换热器，以及高温过热器和高温再热器，分离及返料装置数量为m，外置式换热器数量为n，0≤n＜m，水冷壁、高温过热器和高温再热器总的吸热比例在50～60％之间。

作为选择，高温再器的吸热比例不小于4％。作为进一步选择，高温再器的吸热比例为7～9％。

作为选择，高温过热器的吸热比例为4～12％。作为进一步选择，高温过热器的吸热比例为7～10％。

作为选择，高温过热器布置在炉膛内，高温再热器布置在炉膛或外置式换热器内。作为进一步选择，当n＝0时，高温再热器也布置在炉膛内。

作为选择，与分离及返料装置连通并位于其烟气下游的尾部烟道分成两个通道，并且两个通道的烟气比例可调。

作为选择，还包括低温过热器，低温过热器分为两个，其中一个布置于分离及返料装置烟气下游的尾部烟道内，另一个也布置在尾部烟道或者布置于外置式换热器内。

作为选择，超临界CFB锅炉为燃烧燃料热值1900～1600KCAl/KG，600MW的锅炉，其分离及返料装置的数量m＝6，外置式换热器的数量n＝0，高温过热器和高温再热器布置在炉膛内，其位置在相邻的分离及返料装置之间，并且在炉膛内两边同时布置；分离及返料装置烟气下游的尾部烟道分成两个通道，其中一个通道内布置低温再热器，另外一个通道内前后布置两个低温过热器，烟气平行通过两个通道，并且两个通道的烟气比例可调。

前述本实用新型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，均为本实用新型可采用并要求保护的方案：如本实用新型，(各非冲突选择)选择之间任意组合，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，均为本实用新型所要保护的技术方案，在此不做穷举。

本实用新型的工作流程：吸热比例通过吸热面面积调整，同时燃料热值越低，m和n的差值越大，直到n＝0。通过调整外置式换热器n的数量，能够灵活地减少或者增加炉膛、分离及返料装置、外置式换热器构成主回路内吸热面积，使得炉膛内达到合适的燃烧温度。同时高温过热器和高温再热器布置在炉膛/外置式换热器内，使得锅炉在低负荷时，过热器和再热器仍然能够获得足够的吸热，达到较高的出口蒸汽温度。

本实用新型的有益效果：该CFB锅炉适用燃烧低热值特别是超低热值燃料，并且在锅炉低负荷时能够保证主蒸汽、再热蒸汽出口温度达到要求，同时低负荷时锅炉有良好的稳定燃烧能力。

附图说明

图1是本实用新型实施例1的结构示意图；

图2是本实用新型实施例2的结构示意图；

图3是图2的俯视图；

图4是本实用新型实施例3的结构示意图；

图中，1-炉膛 2-分离及返料装置 3-外置式换热器 4-高温过热器 5-高温再热器6A、6B-低温过热器 8-低温再热器 9-省煤器 10-空气预热器 11-水冷壁 61-尾部烟道。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本实用新型作进一步的说明。

实施例1：

一种燃烧超低热值的超临界CFB锅炉热力系统及锅炉，包含设有水冷壁11的炉膛1，与炉膛1连通的分离及返料装置2，布置于炉膛1外的外置式换热器3，以及高温过热器4和高温再热器5，分离及返料装置2数量为m，外置式换热器3数量为n，0≤n＜m，水冷壁11、高温过热器4和高温再热器5总的吸热比例在50～60％之间。燃料热值越低，m和n的差值越大，直到n＝0。超临界CFB锅炉的特点，水冷壁11必须有足够的吸热量，水冷壁11布置足够的面积，使其吸热量达到锅炉总吸热量的39％，分离及返料装置2根据结构和自身吸热性能一般吸热量为0～3％，低热值燃料烟气离开炉膛1时会带走40～50％的热量，那么炉膛1和外置床内的其他受热面(非水冷壁)吸热量为8～21％。为了保证锅炉低负荷主蒸汽和再热蒸汽温度，高温再热器5的高温再热蒸汽的吸热比例不应小于4％,最佳的比例为7～9％，其余的分配给高温过热器4，比例为4～12％，优选7～10％。当高温过热器4和高温再热器5吸热比例之和小于15％时，外置式换热器3的数量n可以为零。附图1所示实例，是一种容量约350MW燃烧超低热值燃料的CFB锅炉，包含炉膛1，与炉膛1连通的分离及返料装置2的数量m＝3，外置式换热器3的数量n＝1，外置式换热器3可以布置在分离及返料装置2的回料腿和炉膛之间区域，回收回料腿内高温灰热量。高温过热器4布置在炉膛1内，高温再热器5布置在外置式换热器3内。在分离及返料装置2烟气下游的尾部烟道61内前后布置有低温过热器6A和6B，低温再热器8，省煤器9。尾部烟道61和空气预热器10相连。

实施例2：

本实施例与实施例1基本相同，其区别在于：如附图2、3所示，是一种燃烧某国外高水分褐煤，热值1900～1600KCAl/KG，600MW超临界CFB锅炉。包含炉膛1，与炉膛1连通的分离及返料装置2的数量m＝6，外置式换热器3的数量n＝0。高温过热器4和高温再热器5布置在炉膛内，作为一种实施实例，如附图3所示，其位置在相邻的分离及返料装置2之间，并且在炉膛1内两边同时布置。在分离及返料装置2烟气下游的尾部烟道61内布置有低温过热器6A和6B，低温再热器8，省煤器9。在本实施例中，当n＝0时，尾部烟道61被分成两个通道，其中一个通道61A内布置低温再热器8，另外一个通道61B内前后布置低温过热器6A和6B，烟气平行通过两个通道，并且61A和61B两个通道的烟气比例可以调节，以满足再热蒸汽温度控制的需要。尾部烟道61和空气预热器10相连。

本实施例中，减少外置式换热器的吸热，锅炉炉膛温度满负荷860℃，35％BMCR仍有710℃，满足低负荷稳燃的要求。主蒸汽温度40～100％BMCR保持571℃，再热蒸汽温度50～100％BMCR维持569℃。水冷壁有足够的吸热量，锅炉在35％BMCR就能达到直流负荷。锅炉具有良好的性能参数。

实施例3：

本实施例与实施例1基本相同，其区别在于：如附图4所示，燃烧超低热值燃料的CFB锅炉，包含炉膛1，分离及返料装置2的数量m＝3，外置式换热器3的数量n＝2，外置式换热器3可以布置在分离及返料装置2的回料腿和炉膛之间区域，回收回料腿内高温灰热量。高温过热器4布置在炉膛内，高温再热器5布置在外置式换热器3内，低温过热器6B布置在另外一个外置式换热器3内。在尾部烟道61内布置有低过热器6A和6B，低温再热器8，省煤器9。尾部烟道61和空气预热器10相连。

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

Claims

1.一种燃烧超低热值的超临界CFB锅炉热力系统及锅炉，包含设有水冷壁的炉膛，与炉膛连通的分离及返料装置，布置于炉膛外的外置式换热器，以及高温过热器和高温再热器，其特征在于：分离及返料装置数量为m，外置式换热器数量为n，0≤n＜m，水冷壁、高温过热器和高温再热器总的吸热比例在50～60％之间。

2.如权利要求1所述的燃烧超低热值的超临界CFB锅炉热力系统及锅炉，其特征在于：高温再器的吸热比例不小于4％。

3.如权利要求2所述的燃烧超低热值的超临界CFB锅炉热力系统及锅炉，其特征在于：高温再器的吸热比例为7～9％。

4.如权利要求1所述的燃烧超低热值的超临界CFB锅炉热力系统及锅炉，其特征在于：高温过热器的吸热比例为4～12％。

5.如权利要求4所述的燃烧超低热值的超临界CFB锅炉热力系统及锅炉，其特征在于：高温过热器的吸热比例为7～10％。

6.如权利要求1所述的燃烧超低热值的超临界CFB锅炉热力系统及锅炉，其特征在于：高温过热器布置在炉膛内，高温再热器布置在炉膛或外置式换热器内。

7.如权利要求6所述的燃烧超低热值的超临界CFB锅炉热力系统及锅炉，其特征在于：当n＝0时，高温再热器也布置在炉膛内。

8.如权利要求1所述的燃烧超低热值的超临界CFB锅炉热力系统及锅炉，其特征在于：与分离及返料装置连通并位于其烟气下游的尾部烟道分成两个通道，并且两个通道的烟气比例可调。

9.如权利要求1所述的燃烧超低热值的超临界CFB锅炉热力系统及锅炉，其特征在于：还包括低温过热器，低温过热器分为两个，其中一个布置于分离及返料装置烟气下游的尾部烟道内，另一个也布置在尾部烟道或者布置于外置式换热器内。

10.如权利要求1所述的燃烧超低热值的超临界CFB锅炉热力系统及锅炉，其特征在于：超临界CFB锅炉为燃烧燃料热值1900～1600KCAl/KG，600MW的锅炉，其分离及返料装置的数量m＝6，外置式换热器的数量n＝0，高温过热器和高温再热器布置在炉膛内，其位置在相邻的分离及返料装置之间，并且在炉膛内两边同时布置；分离及返料装置烟气下游的尾部烟道分成两个通道，其中一个通道内布置低温再热器，另外一个通道内前后布置两个低温过热器，烟气平行通过两个通道，并且两个通道的烟气比例可调。