CN205717146U - 一种超高压煤气锅炉 - Google Patents

Abstract

本申请中所述的一种超高压煤气锅炉，所述超高压煤气锅炉整体呈n形，沿着锅炉的左侧由炉膛水冷壁（2）环绕形成空心的结构容纳结构，低氮燃烧器（1）固定在超高压煤气锅炉的左下侧，屏式过热器（3）、高温过热器（4）、高温再热器（5）、低温过热器（6）、高温省煤器（7）、低温再热器（8）沿着炉膛水冷壁（2）上侧固定并连通形成n形的上侧，n形的右侧从上到下依次固定排列有烟道调节阀（9）、低温省煤器（10）、空气预热器（11）、给水加热器（12），在给水加热器（12）下侧固定有排烟管；至少具有满足多种燃料工况，并能保证全然高炉煤气工况的稳定运行的效果。

Description

一种超高压煤气锅炉

技术领域

本申请涉及一种超高压煤气锅炉，属于低热值燃料燃烧利用领域，用于燃用低热值的煤气（高炉煤气、转炉煤气、焦炉煤气等）的煤气锅炉中。

背景技术

现有技术中：

我国是钢铁产能大国，目前的粗钢产能已超过10亿吨。在炼钢过程中，根据炼钢的工艺，会产生大量的高炉、转炉煤气，及部分焦炉煤气。以高炉煤气为例，每产出1吨生铁，会产生1500~2000Nm3的高炉煤气，每年仅炼钢产生的高炉煤气量就超过10000亿Nm3。虽然目前大部分高炉煤气已经得到了有效利用，但仍有少量被直接排空而浪费。

随着能源的日益紧张及国家对环保问题的日益重视，如何提高高炉煤气的利用率及能源的转化效率，是亟需解决的问题。

由于炼钢产出的煤气热值较低(高炉煤气热值一般在800kcal/Nm3，转炉煤气热值约1500kcal/Nm3)，以往在煤气利用上，多采用高温高压以下参数煤气炉。锅炉效率＜90%，有进一步提高的空间。本实用新型专利正是基于进一步提高能源转化效率而开发的超高压参数煤气锅炉，锅炉效率＞90%。

其中，2012年第6期总第154期，冶金动力，400t/h超高压煤气锅炉在宁钢的应用实践，中图分类号TK229，文章编号1006-6764201206-0053-04；

该文章中对超高压煤气锅炉的现有技术以及具体状态进行了详细的描述。

例如：中国专利申请号 CN201410115714.7；申请日 2014.03.26；本发明提供一种全烧高炉煤气锅炉过热器防超温校验方法。本发明的方法为：(1)按照常规高温高压锅炉设计布置过热器；(2)按照常规热力计算和壁温校核方法设计布置屏式过热器、高温过热器、低温过热器的面积大小；(3)以热力计算中过热器各部件吸热量和燃料的放热量计算过热器部件吸热比，要求全烧高炉煤气高温高压锅炉过热器满足校核值，屏式过热器吸热比≤7%、高温过热器吸热比≤10.5%、低温过热器吸热比≤10.3%；(4)如果锅炉过热器各部件吸热比超过校核值要求，需要重新进行热力计算，重新调整各部件的受热面积和部件特征，直至达到校核值。本发明解决锅炉全烧高炉煤气情况下负荷拉升过程中或高负荷时过热器超温问题。

该申请中，对全烧高炉煤气锅炉的过热器防超温检测进行了公开，但是对该全烧高炉煤气锅炉的具体结构并未进行公开，且本领域的技术人员在进行应用时，无法得知锅炉的技术方案。

以上专利申请由于它们的技术方案目的以及所要解决的技术问题均不同，为此导致它们的技术方案包括结构和方法的不同，它们也不能简单地组合用以本专利申请，否则会导致结构设计更复杂，或者不能实施，等等。

鉴于此，如何设计出一种超高压煤气锅炉，克服上述现有技术中所存在的缺陷，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本申请的目的在于克服现有技术中存在的技术问题，而提供一种超高压煤气锅炉。

本申请的目的是通过如下技术方案来完成的，一种超高压煤气锅炉，包括低氮燃烧器，炉膛水冷壁，屏式过热器，高温过热器，高温再热器，低温过热器，高温省煤器，低温再热器，烟道调节阀，低温省煤器，空气预热器，给水加热器，所述超高压煤气锅炉整体呈n形，沿着锅炉的左侧由炉膛水冷壁环绕形成空心的结构容纳结构，低氮燃烧器固定在超高压煤气锅炉的左下侧，屏式过热器、高温过热器、高温再热器、低温过热器、高温省煤器、低温再热器沿着炉膛水冷壁上侧固定并连通形成n形的上侧，n形的右侧从上到下依次固定排列有烟道调节阀、低温省煤器、空气预热器、给水加热器，在给水加热器下侧固定有排烟管。

所述给水加热器下侧固定连通有排烟管，排烟管上设有过热器系统。

所述过热器系统中由上到下依次固定设有一级减温器，二级减温器，三级减温器。

所述屏式过热器、高温过热器、高温再热器、低温过热器都呈区块的固定连通在超高压煤气锅炉上部。

所述区块为竖向的条形结构，该条形结构的横截面为网状。

本申请与现有技术相比，至少具有以下明显优点和效果：

超高压煤气锅炉针对高炉煤气热值低，不易稳定燃烧，辐射换热效率低、燃料及负荷波动大等特点，进行n形排列的合理设计，保证锅炉能满足各种燃料工况(可燃烧各种比例高炉煤气、转炉煤气及焦炉煤气)，并能保证全然高炉煤气工况的稳定运行。

同时锅炉设置有再热蒸汽系统及给水加热系统，可提高电厂效率及降低排烟温度。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本申请的整体结构示意图。

图2为本申请中过热器系统的流程图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

本申请中所述的一种超高压煤气锅炉，所述超高压煤气锅炉整体呈n形，沿着锅炉的左侧由炉膛水冷壁2环绕形成空心的结构容纳结构，低氮燃烧器1固定在超高压煤气锅炉的左下侧，屏式过热器3、高温过热器4、高温再热器5、低温过热器6、高温省煤器7、低温再热器8沿着炉膛水冷壁2上侧固定并连通形成n形的上侧，n形的右侧从上到下依次固定排列有烟道调节阀9、低温省煤器10、空气预热器11、给水加热器12，在给水加热器12下侧固定有排烟管；至少具有满足多种燃料工况，并能保证全然高炉煤气工况的稳定运行的效果。

本申请实施例中，利用低氮燃烧器1在超高压煤气锅炉的左侧下部进行燃烧，利用低氮燃烧器1通过调节燃烧空气和燃烧头，可以获得燃烧参数的提高，进而将高炉煤气、转炉煤气、焦炉煤气等进行充分燃烧。

低热值的煤气首先进入低氮燃烧器1中进行燃烧，燃烧后的高温烟气在炉膛水冷壁2中进行辐射换热，一部分辐射热传递给布置在炉膛水冷壁2上部的屏式过热器3，然后转向后依次流经高温过热器4，高温再热器5，低温过热器6，高温省煤器7及低温再热器8，低温省煤器10，空气预热器11和给水加热器12。

高温省煤器7和低温再热器8并列布置，下部设置有烟道调节阀9，通过调节低温再热器8的烟气量进而调节低温再热器8中蒸汽的温度；利用喷水可以对蒸汽进行减温，确保低温再热器8中的蒸汽温度不超过烟道调节阀9的调节范围。

设置在尾部的给水加热器12，能有效降低锅炉的排烟温度，提高锅炉的热效率。同时通过调节流经给水加热器12的流量，使锅炉负荷及燃料变动时，出口排烟温度能保持在一个恒定的数值，从而保证尾部烟气处理设备不超温。

参见图1~图2中所示，一种超高压煤气锅炉，所述超高压煤气锅炉整体呈n形，利用n形结构将低氮燃烧器1，炉膛水冷壁2，屏式过热器3，高温过热器4，高温再热器5，低温过热器6，高温省煤器7，低温再热器8，烟道调节阀9，低温省煤器10，空气预热器11，给水加热器12，一级减温器13，二级减温器14，三级减温器15共十五个部分组合在一起，形成稳定的支撑结构，在形成支撑结构的过程中，相邻两者之间进行固定连通。

其中，沿着锅炉的左侧由炉膛水冷壁2环绕形成空心的结构容纳结构，

利用炉膛水冷壁2对冷水进行加热，充分的利用燃烧的热能。

水冷壁是锅炉的主要受热部分，它由数排钢管组成，分布于锅炉炉膛的四周。它的内部为流动的水或蒸汽，外界接受锅炉炉膛的火焰的热量

水冷壁最初设计时，目的并不是受热，而是为了冷却炉膛使之不受高温破坏。后来，由于其良好的热交换功能，逐渐取代汽包成为锅炉主要受热部分。

敷设在锅炉炉膛内壁、由许多并联管子组成的蒸发受热面。水冷壁的作用是吸收炉膛中高温火焰或烟气的辐射热量,在管内产生蒸汽或热水，并降低炉墙温度,保护炉墙。在大容量锅炉中，炉内火焰温度很高，热辐射的强度很大。锅炉中有40～50%甚至更多的热量由水冷壁所吸收。除少数小容量锅炉外，现代的水管锅炉均以水冷壁作为锅炉中最主要的蒸发受热面。

低氮燃烧器1固定在超高压煤气锅炉的炉膛水冷壁2左下侧并在该左下侧位置进行燃烧，通过炉膛水冷壁2对屏式过热器3进行固定。

屏式过热器3、高温过热器4、高温再热器5、低温过热器6、高温省煤器7、低温再热器8沿着炉膛水冷壁2上侧固定并连通形成n形的上侧。

其中，n形的上侧为一横向的管道，该管道的左侧与炉膛水冷壁2的上部固定连接，通过该管道将屏式过热器3、高温过热器4、高温再热器5、低温过热器6、高温省煤器7、低温再热器8依次固定在其中，并形成连通结构。

屏式过热器3是指过热器排列成屏风或者片状的结构，便于对管道中的延期进行接触，进而充分的吸收热量。

本文中论述的高温与低温是相对状态下的两个区间的温度，两者之间以500摄氏度为分界点。

过热器是锅炉中将一定压力下的饱和水蒸气加热成相应压力下的过热水蒸气的受热面。

锅炉中将蒸汽从饱和温度进一步加热至过热温度的部件，又称蒸汽过热器。大部分工业锅炉不装设过热器，因为许多工业生产流程和生活设施只需要饱和蒸汽。在电站、机车和船用锅炉中，为了提高整个蒸汽动力装置的循环热效率，一般都装有过热器。采用过热蒸汽可以减少汽轮机排汽中的含水率。过热蒸汽温度的高低取决于锅炉的压力、蒸发量、钢材的耐高温性能以及燃料与钢材的比价等因素，对电站锅炉来说,4兆帕的锅炉一般为450℃左右;10兆帕以上的锅炉为540～570℃。少数电站锅炉也有采用更高过热汽温的甚至可达650℃。

再热器实质上是一种把做过功的低压蒸汽再进行加热并达到一定温度的蒸汽过热器，再热器的作用进一步提高了电厂循环的热效率，并使汽轮机末级叶片的蒸汽温度控制在允许的范围内。

n形的右侧从上到下依次固定排列有烟道调节阀9、低温省煤器10、空气预热器11、给水加热器12，在给水加热器12下侧固定有排烟管。

省煤器是安装于锅炉尾部烟道下部用于回收余热的一种装置，将锅炉给水加热成汽包压力下的饱和水的受热面，由于它吸收低温烟气的热量，降低了烟气的排烟温度，节省了能源，提高了效率，所以称之为省煤器。

低温省煤器10为钢管式省煤器，不受压力限制，可以用作沸腾式，一般由外径为32～51毫米的碳素钢管制成。有时在管外加鳍片和肋片，以改善传热效果。钢管式省煤器由水平布置的并联弯头管子习称蛇形管组成。

本申请实施例中，

所述给水加热器12下侧固定连通有排烟管，排烟管上设有过热器系统。

所述过热器系统中由上到下依次固定设有一级减温器13，二级减温器14，三级减温器15。

在过热器系统中，设置有一级减温器13，二级减温器14，三级减温器15，从而有效控制和调节过热器热面温度及主蒸汽温度。

设置为一级、二级、三级为形成由上至下的依次工作的状态呈阶梯状。

本申请实施例中，

减温器用水作冷却介质调节过热式再热汽温的装置，其作用是控制和保持过热汽温或再热汽温为规定值，并防止过热器、再热器管壁受热。

减温器可以为表面式或喷水式。

本申请中，采用表面式减温器是一种在圆柱形的筒体内装有U形管或盘香管的间壁式热交换器，以省煤器前的给水作为冷却水在管内流动，对冷却水的水质无特殊要求，但体积大，易产生热疲劳，调节延迟大且调节范围较小，适用于低、中压锅炉。

所述屏式过热器3、高温过热器4、高温再热器5、低温过热器6都呈区块的固定连通在超高压煤气锅炉上部。

所述区块为竖向的条形结构，该条形结构的横截面为网状。

将屏式过热器3、高温过热器4、高温再热器5、低温过热器6设置为条状结构，将条状结构沿着同一纵向进行排列进而形成网状，便于对气体进行接触与贴合。

本申请技术中的低温省煤器10和给水加热器12装置，采用我公司自主知识产权的实用新型专利(专利名称：玻璃窑余热炉模块式管箱装置；专利号：ZL 201220316603.9)。

本技术主要特点为(同现有技术相比)：

1锅炉参数为超高压参数，并带一次蒸汽再热。

2尾部设置给水加热器。

3采用低氮旋流燃烧器，可以进行分层燃烧。

4主蒸汽采用三级减温水控制。

5再热蒸汽温度采用喷水减温及烟气挡板双重调节手段。

同现有技术相比，本专利技术还具有以下有点：

1超高压参数，并带一次蒸汽再热，大大提高了发电效率，从而提高的能源的转化率。

2设置低温的给水加热器，降低排烟温度，提高锅炉效率，同时保证在锅炉燃料及负荷出现大的波动时，锅炉保持较为稳定的排烟温度，以保护尾部烟气处理设备及引风机不超温。

3采用先进的低氮燃烧器，使锅炉NOx的原始排放浓度控制在100mg/Nm3左右，锅炉仅需设置SCR脱硝就可满足环保排放要求，大大减少脱硝运行费用.

4主蒸汽三级减温调节，能快速有效的调节主蒸汽温度，防止过热器各热面超温。

5再热蒸汽温度采用蒸汽侧和烟气侧双重调节手段，调节更灵活，更为保险。

超高压：一般认为压强超过100Mpa就是超高压，在超高压条件下，生物体高分子立体结构中的氢键结合、疏水结合、离子结合等非共有结合发生变化，使蛋白质变性，淀粉糊化，酶失活，细胞膜破裂，菌体内成分泄漏，生命活动停止，微生物菌体破坏而死亡。

以上所述仅为本申请的实施例而已，而且，本申请中零部件所取的名称也可以不同，并不限制本申请中的名称。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的构思和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (5)

1.一种超高压煤气锅炉，包括低氮燃烧器（1），炉膛水冷壁（2），屏式过热器（3），高温过热器（4），高温再热器（5），低温过热器（6），高温省煤器（7），低温再热器（8），烟道调节阀（9），低温省煤器（10），空气预热器（11），给水加热器（12），其特征在于：所述超高压煤气锅炉整体呈n形，沿着锅炉的左侧由炉膛水冷壁（2）环绕形成空心的结构容纳结构，低氮燃烧器（1）固定在超高压煤气锅炉的左下侧，屏式过热器（3）、高温过热器（4）、高温再热器（5）、低温过热器（6）、高温省煤器（7）、低温再热器（8）沿着炉膛水冷壁（2）上侧固定并连通形成n形的上侧，n形的右侧从上到下依次固定排列有烟道调节阀（9）、低温省煤器（10）、空气预热器（11）、给水加热器（12），在给水加热器（12）下侧固定有排烟管。

2.如权利要求1所述的超高压煤气锅炉，其特征在于：所述给水加热器（12）下侧固定连通有排烟管，排烟管上设有过热器系统。

3.如权利要求2所述的超高压煤气锅炉，其特征在于：所述过热器系统中由上到下依次固定设有一级减温器13，二级减温器14，三级减温器15。

4.如权利要求1所述的超高压煤气锅炉，其特征在于：所述屏式过热器（3）、高温过热器（4）、高温再热器（5）、低温过热器（6）都呈区块的固定连通在超高压煤气锅炉上部。

5.如权利要求4所述的超高压煤气锅炉，其特征在于：所述区块为竖向的条形结构，该条形结构的横截面为网状。