JP3230530U - 高温受熱面金属壁の温度調節システム - Google Patents

Abstract

【課題】受熱面金属管壁の温度超過による発破を効果的に解決することができ、安全性及び経済性が高い高温受熱面金属壁の温度調節システムを提供する。【解決手段】送風機１の出口は、第１バルブの入口に連通し、空気予熱器３の冷一次風風路出口は、第２バルブの入口に連通し、第２バルブの出口及び第１バルブの出口は、パージ母管の入口に連通し、各第１長伸縮式推進装置の入口及び各第２長伸縮式推進装置の入口は、いずれもパージ母管の出口に連通し、且つ各第１長伸縮式推進装置の出口はボイラ炉室７内に挿入され、いずれも第１パージノズルが連通し、各第１パージノズルは、高温過熱器５と仕切り板過熱器６との間に位置し、各第２長伸縮式推進装置の出口は煙道内に挿入され、いずれも第２パージノズルが連通し、且つ各第２パージノズルは、最終段再熱器４と高温過熱器との間に位置する。【選択図】図１

Description

本考案は、火力発電装置の分野に関し、具体的に高温受熱面金属壁の温度調節システムに関する。

火力発電ユニットの仕切り板過熱器、高温過熱器和最終段再熱器金属管壁は、温度超過によって管が発破することは、一般的に存在する難題であり、常に火力発電ユニットの安全安定運転を脅かし、そのため、一部の火力発電ユニットは、非常停止事故を起こす。

高温受熱面金属管壁の温度超過を引き起こす原因は多い。１つ目は、受熱面金属のグレードが不足である。２つ目は、異物詰まり又は酸化スケール堆積による個別管内の作動流体の流量が比較的小さくなって、温度超過による管の発破につながる。３つ目は、石炭質によるものであり、主に石炭質が設計値から外れたり、灰融点が低くなった入りして、炉内受熱面がコータス化し、火炎中心が高くなり、伝熱不良に起因する温度超過による管の発破である。４つ目は、燃焼制御では、主に一次風粉濃度偏差が大きすぎること、二次風の配風が不適切であること、燃焼器の取り付け精度が悪いことなどによって、高温過熱器と最終段再熱器領域の煙気温度と流速偏差が大きすぎて温度超過を引き起こす。

受熱面の金属管壁の温度超過の問題に対して、一般的に作動流体側及び煙気側の両方から考慮することができる。管板材料のアップグレードに加え、従来採用された主な手段は、製粉及び燃焼最適化調整試験を行い、ボイラの配風方式を最適化し、風粉濃度偏差を減少させるなどの対策を行い、温度超過した受熱面の煙気温度を低下させ、受熱面管壁温度を低下させることである。無論、いくつかの場合、燃焼器設計及び取り付け品質の問題、煙気の残留回転及びボイラ炉室のコータスによる金属管壁の温度超過問題であれば、運転方式の調整によって解決することができない。

また、減温水の投入及び極端に煙気バッフルを調整することで、受熱面金属壁温度を警報閾値以下に制御し、大量に減温水を投入したり、煙気バッフルを頻繁に調整したりすると、いずれも火力発電ユニットの運転の経済性を低下させる。例証１として、ある６６０ＭＷの超臨界石炭燃焼ユニットボイラの最終段再熱器５８スクリーン１号及び８号管壁温度が常に警報値（６２１℃）を超えており、再熱器の煙気バッフルを小さく閉じること及び事故減温水を投入することにより、管壁温度を６１６℃程度に制御することができるが、再熱気温度が５８９℃（設計値が６０３℃である）まで低下し、給電石炭消費量が０．８３ｇ／ｋｗ．ｈまで上昇した。例証２として、ある６００ＭＷ超臨界石炭燃焼ユニットボイラの最終段再熱器１２０号管が常に警報値（５８５℃）を超えているため、事故減温水を約１０ｔ／ｈ投入し、再熱気温度が設計値５６９℃に達することができるが、事故減温水を投入したことによって、給電石炭消費量が１．０３ｇ／ｋｗ．ｈまで上昇した。

なお、いくつかの発電ユニットの実際の運転中に、煙気バッフルについて極端位置を調整したり、減温水調節弁を全開させたりしても、依然として受熱面金属管壁の温度超過の問題を制御することができない。そのため、経済性と安全性を両立させ、温度超過になった受熱面領域の煙気の温度場分布を最適化することで、上記問題を解決するシステムを設計する必要がある。

本考案は、上述した従来技術の欠陥を解消する高温受熱面金属壁の温度調節システムを提供することを目的とし、該システムは、受熱面金属管壁の温度超過の問題を効果的に解決し、且つ安全性及び経済性が高い。

上記目的に達成するために、本考案に係る高温受熱面金属壁の温度調節システムは、送風機、第１バルブ、一次風機、空気予熱器、第２バルブ、パージ母管、複数の第１長伸縮式推進装置及び複数の第２長伸縮式推進装置を含み、
送風機の出口は、第１バルブの入口及び外部脱硫塔の入口に連通し、一次風機の出口は、空気予熱器の冷一次風風路入口に連通し、空気予熱器の冷一次風風路出口は、第２バルブの入口に連通し、第２バルブの出口と第１バルブの出口は、管路により合流してパージ母管の入口に連通し、各第１長伸縮式推進装置の入口及び各第２長伸縮式推進装置の入口は、いずれもパージ母管の出口に連通し、各第１長伸縮式推進装置の出口は、ボイラ炉室の側壁を貫通してボイラ炉室内に挿入され、且つ各第１長伸縮式推進装置の出口には、いずれも第１パージノズルが連通し、各第１パージノズルは、高温過熱器と仕切り板過熱器との間に位置し、各第２長伸縮式推進装置の出口は、煙道の側壁を貫通して煙道内に挿入され、且つ各第２長伸縮式推進装置の出口には、いずれも第２パージノズルが連通し、且つ各第２パージノズルは、最終段再熱器と高温過熱器との間に位置する。

第１長伸縮式推進装置とパージ母管は、第３バルブにより連通し、第２長伸縮式推進装置とパージ母管は、第４バルブにより連通し、第２バルブの出口と第１バルブの出口は、管路により合流して、第５バルブを介してパージ母管の入口に連通する。

第１パージノズル及び第２パージノズルは、いずれも３６０°パージノズルである。

パージ母管には、いずれも圧力計、温度計及び流量計が設けられている。

逆止弁をさらに含み、第１バルブの出口は、逆止弁の入口に連通し、逆止弁の出口と第２バルブの出口は、管路により合流する。

第１長伸縮式推進装置の数及び第２長伸縮式推進装置の数は、いずれも２つである。

本考案は、以下の有益な効果を有する。
本考案に係る高温受熱面金属壁の温度調節システムは、実際に操作する際に、送風機から出力された一部の低温煙気と空気予熱器によって予熱された一部の熱一次風をパージ母管に混合し、そして、第１パージノズル及び第２パージノズルにより最終段再熱器及び高温過熱器の対応する温度超過領域に噴射し、局所の煙気温度を低下させて、管壁金属の温度を制御する。また、第１長伸縮式推進装置及び第２長伸縮式推進装置により第１パージノズル及び第２パージノズルの挿入深さを調節して、異なる位置の高温過熱器又は最終段再熱器の金属管壁の温度を調節する。

さらに、第１バルブ、第２バルブ、第３バルブ、第４バルブ、第５バルブ、送風機及び一次風機の作動状態を調節することで、パージ混合気流圧、温度及び流量を調節制御する。

さらに、本考案は、逆止弁がさらに設けられることで、熱一次風が送風機出口煙道に逆に流入することを防止することができる。

本考案のフローの模式図である。 本考案に係る第１長伸縮式推進装置８１、第１パージノズル９１、第２長伸縮式推進装置８２及び第２パージノズル９２の分布図である。

以下、図面を参照しつつ本考案をさらに説明する。
図１及び図２を参照すると、本考案に係る高温受熱面金属壁の温度調節システムは、送風機１、第１バルブ、一次風機２、空気予熱器３、第２バルブ、パージ母管、複数の第１長伸縮式推進装置８１及び複数の第２長伸縮式推進装置８２を含む。送風機１の出口は、第１バルブの入口及び外部脱硫塔の入口に連通し、一次風機２の出口は、空気予熱器３の冷一次風風路入口に連通し、空気予熱器３の冷一次風風路出口は、第２バルブの入口に連通し、第２バルブの出口と第１バルブの出口は、管路に合流してパージ母管の入口に連通し、各第１長伸縮式推進装置８１の入口及び各第２長伸縮式推進装置８２の入口は、いずれもパージ母管の出口に連通し、各第１長伸縮式推進装置８１の出口は、ボイラ炉室７の側壁を貫通してボイラ炉室７内に挿入され、且つ各第１長伸縮式推進装置８１の出口には、いずれも第１パージノズル９１が連通し、各第１パージノズル９１は、高温過熱器５と仕切り板過熱器６との間に位置し、各第２長伸縮式推進装置８２の出口は、煙道の側壁を貫通して煙道内に挿入され、且つ各第２長伸縮式推進装置８２の出口には、いずれも第２パージノズル９２が連通し、且つ各第２パージノズル９２は、最終段再熱器４と高温過熱器５との間に位置する。

第１長伸縮式推進装置８１とパージ母管は、第３バルブにより連通し、第２長伸縮式推進装置８２とパージ母管は、第４バルブにより連通し、第２バルブの出口と第１バルブの出口は、管路により合流して、第５バルブを介してパージ母管の入口に連通する。本考案は、逆止弁をさらに含み、第１バルブの出口は、逆止弁の入口に連通し、逆止弁の出口と第２バルブの出口は、管路により合流する。

第１パージノズル９１及び第２パージノズル９２は、いずれも３６０°パージノズルであり、パージ母管には、いずれも圧力計、温度計及び流量計が設けられ、第１長伸縮式推進装置８１の数及び第２長伸縮式推進装置８２の数は、いずれも２つである。

本考案の具体的な作動過程は以下の通りである。
送風機１から出力された煙気は、２つの経路に分けられ、１つは、脱硫塔に入り深層脱硫処理が行われ、もう１つは、第１バルブ、逆止弁を通ってパージ母管に入り、一次風機２の出力した冷一次風は、空気予熱器３の冷一次風風路により予熱された後、２つの経路に分けられ、１つは、制粉システムの石炭ミルに入り、もう１つは、パージ母管に入り、パージ母管から出力された混合気流は、２つの経路に分けられ、１つは、第３バルブを通って各第１長伸縮式推進装置８１に入り、そして第１パージノズル９１から噴射され、もう１つは、第４バルブを通って各第２長伸縮式推進装置８２に入り、そして第２パージノズル９２から噴射される。

圧力計、温度計及び流量計によりそれぞれパージ母管内の風圧力、風温度及び風流量を検出し、第１バルブの開度、第２バルブの開度、第５バルブの開度、送風機１の電力及び一次風機２の電力を調節することで、パージ母管における混合ガスの圧力を１．０〜１０．０ｋＰａ、温度を１２０℃〜３３０℃、流量を５〜５０ｔ／ｈ、煙気のＯ_２質量百分率濃度を４〜２１％とする。実際の応用では、金属管壁の温度超過の状況に応じて、第１バルブ及び第２バルブを用いて熱一次風及び低温煙気の混入量及びその圧力を調節し、第５バルブを用いてパージ混合ガスの総流量を調節し、第３バルブと第４バルブを用いてそれぞれ最終段再熱器４と高温過熱器５の領域のパージガス流量を調節し、第１パージノズル９１及び第２パージノズル９２は、金属管壁の温度超過になった領域に向かって低温パージガスを噴射することで、該領域の煙気温度を低下させ、最終段再熱器４と高温過熱器５の受熱面領域の熱負荷配分を均一化し、煙気の残留回転又は渦流による蒸気温度の偏差及び管壁の温度超過を弱め、加熱蒸気温度と再熱蒸気温度が設計値に近い場合、金属管壁温度を警報値以下に制御し、減温水の投入量を大きく低減させ、給電石炭消費量は、約０．７ｇ／ｋｗ．ｈが低下できると予想される。また、該本考案は応用後、最終段再熱器４と高温過熱器５の受熱面の清潔度の状況に応じて、蒸気灰吹きシステムの投入の頻度を低減させ、発電ユニットの運転経済性と安全性を向上させる。

また、本考案に係るパージ母管の圧力とパージノズルの出口圧力がいずれも蒸気灰吹き圧力よりも小さく、完全に蒸気灰吹きシステムに代えることが現実的ではないことは否定できないが、本考案は、高温受熱面受熱面に付着した浮遊灰に対して、ある程度除去する役割も有し、実際の応用では、主蒸気温度、再熱蒸気温度及び受熱面の清潔度の状況に応じて、適当に蒸気灰吹きの頻度を減少させ、発電ユニットの運転経済性を向上させる。

１ 送風機
２ 一次風機
３ 空気予熱器
４ 最終段再熱器
５ 高温過熱器
６ 仕切り板過熱器
７ ボイラ炉室
８１ 第１長伸縮式推進装置
８２ 第２長伸縮式推進装置
９１ 第１パージノズル
９２ 第２パージノズル

Claims (6)

1. 高温受熱面金属壁の温度調節システムであって、
   送風機（１）、第１バルブ、一次風機（２）、空気予熱器（３）、第２バルブ、パージ母管、複数の第１長伸縮式推進装置（８１）及び複数の第２長伸縮式推進装置（８２）を含み、
   送風機（１）の出口は、第１バルブの入口及び外部脱硫塔の入口に連通し、一次風機（２）の出口は、空気予熱器（３）の冷一次風風路入口に連通し、空気予熱器（３）の冷一次風風路出口は、第２バルブの入口に連通し、第２バルブの出口と第１バルブの出口は、管路により合流してパージ母管の入口に連通し、各第１長伸縮式推進装置（８１）の入口及び各第２長伸縮式推進装置（８２）の入口は、いずれもパージ母管の出口に連通し、各第１長伸縮式推進装置（８１）の出口は、ボイラ炉室（７）の側壁を貫通してボイラ炉室（７）内に挿入され、且つ各第１長伸縮式推進装置（８１）の出口には、いずれも第１パージノズル（９１）が連通し、各第１パージノズル（９１）は、高温過熱器（５）と仕切り板過熱器（６）との間に位置し、各第２長伸縮式推進装置（８２）の出口は、煙道の側壁を貫通して煙道内に挿入され、且つ各第２長伸縮式推進装置（８２）の出口には、いずれも第２パージノズル（９２）が連通し、且つ各第２パージノズル（９２）は、最終段再熱器（４）と高温過熱器（５）との間に位置することを特徴とする高温受熱面金属壁の温度調節システム。
2. 第１長伸縮式推進装置（８１）とパージ母管は、第３バルブにより連通し、第２長伸縮式推進装置（８２）とパージ母管は、第４バルブにより連通し、第２バルブの出口と第１バルブの出口は、管路により合流して、第５バルブを介してパージ母管の入口に連通することを特徴とする請求項１に記載の高温受熱面金属壁の温度調節システム。
3. 第１パージノズル（９１）及び第２パージノズル（９２）は、いずれも３６０°パージノズルであることを特徴とする請求項１に記載の高温受熱面金属壁の温度調節システム。
4. パージ母管には、いずれも圧力計、温度計及び流量計が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の高温受熱面金属壁の温度調節システム。
5. 逆止弁をさらに含み、第１バルブの出口は、逆止弁の入口に連通し、逆止弁の出口と第２バルブの出口は管路により合流することを特徴とする請求項１に記載の高温受熱面金属壁の温度調節システム。
6. 第１長伸縮式推進装置（８１）の数及び第２長伸縮式推進装置（８２）の数は、いずれも２つであることを特徴とする請求項１に記載の高温受熱面金属壁の温度調節システム。