一种超临界二氧化碳锅炉冷却壁及锅炉及其使用方法技术

本发明专利技术公开了一种超临界二氧化碳锅炉冷却壁及锅炉及其使用方法，超临界二氧化碳锅炉冷却壁包括上部联箱、中部联箱、底部联箱、多根第一冷却管和多根第二冷却管，所述上部联箱、中部联箱和底部联箱沿竖直方向由上至下依次间隔设置，多根所述第一冷却管排列分布在所述上部联箱和所述中部联箱之间，其两端分别与所述上部联箱和中部联箱连通，多根所述第二冷却管竖向排列分布在所述中部联箱和底部联箱之间，其两端分别与所述中部联箱和底部联箱连通。本发明专利技术所述锅炉的冷却壁内的工质根据所述第一冷却管和所述第二冷却管内的压降自由分布，减小了冷却壁中大流量所造成的压力过大，提高了锅炉运行的安全性。

A Cooling Stave and Boiler of Supercritical Carbon Dioxide Boiler and Its Application Method

The invention discloses a supercritical carbon dioxide boiler cooling stave and a boiler and its use method. The supercritical carbon dioxide boiler cooling stave comprises an upper header, a middle header, a bottom header, a plurality of first cooling pipes and a plurality of second cooling pipes. The upper header, a middle header and a bottom header are separated from top to bottom in a vertical direction, and a plurality of first cooling pipes are arranged in turn. The two ends of the upper header and the middle header are respectively connected with the upper header and the middle header, and the second cooling tubes are vertically arranged between the middle header and the bottom header, and the two ends are respectively connected with the middle header and the bottom header. The working substance in the cooling wall of the boiler according to the pressure drop free distribution in the first cooling tube and the second cooling tube reduces the excessive pressure caused by the large flow in the cooling wall and improves the safety of the boiler operation.

【技术实现步骤摘要】
一种超临界二氧化碳锅炉冷却壁及锅炉及其使用方法
本专利技术涉及超临界二氧化碳燃煤锅炉
，具体涉及一种超临界二氧化碳锅炉冷却壁及锅炉及其使用方法。
技术介绍
超临界二氧化碳布雷顿燃煤发电已然成为当下的研究热点。相比于常规蒸汽朗肯循环而言，以超临界二氧化碳为工质的发电系统具有系统尺寸更小、结构更加紧凑，可以节约占地面积、降低造价的特点。由于超临界二氧化碳特殊的物理性质，其能流密度比水大，流经冷却壁区域流体的流量比水蒸汽锅炉大8倍，使锅炉冷却壁的布置成为了锅炉系统的技术难点。中国专利技术专利CN101586802B公开了一种直流锅炉水冷壁，由省煤器流出的工质从锅炉底部冷灰斗区域流入锅炉的冷却壁中，导致锅炉炉膛区域热流密度非常高，容易造成局部超温爆管，降低了锅炉冷却壁的使用寿命，因此锅炉冷却壁材料的热性能要求十分严苛。中国专利技术专利CN106090865B公开了一种超临界二氧化碳锅炉辐射受热面布置方法，其在冷灰斗区域布置了再热工质辐射受热面，一定程度上减小了受热面管壁温度沿炉膛高度方向的壁温差值，但锅炉中工质循环采用强制对流循环，工质在受热面的工质沿程阻力大，且管束内的工质流量不能随锅炉的负荷有效的进行调整。因此有必要提出一种能有效解决壁面温度不均的技术问题，且能灵活调控冷却壁内工质流量的冷却壁。
技术实现思路
为实现上述技术效果，本专利技术提供了一种超临界二氧化碳锅炉冷却壁及锅炉及其使用方法，适用于超临界二氧化碳布雷顿循环的火力发电系统，能对冷却壁的壁面温度进行有效的控制，灵活性地解决冷却壁温度分布不均的技术问题，采用的技术方案为：一种超临界二氧化碳锅炉冷却壁，其特征在于，包括上部联箱、中部联箱、底部联箱、多根第一冷却管和多根第二冷却管，所述上部联箱、中部联箱和底部联箱沿竖直方向由上至下依次间隔设置，多根所述第一冷却管排列分布在所述上部联箱和所述中部联箱之间，其两端分别与所述上部联箱和中部联箱连通，多根所述第二冷却管竖向排列分布在所述中部联箱和底部联箱之间，其两端分别与所述中部联箱和底部联箱连通。进一步的，每根所述第一冷却管和每根所述第二冷却管与竖直线的夹角分别为α，其中其中α的范围为：0≤α<30°。本专利技术所述一种超临界二氧化碳锅炉冷却壁中的工质根据压降自由分配，减小了冷却壁沿炉膛高度方向的壁温差值，同时减小冷却壁中大流量造成的压力，提高了锅炉运行的安全性。一种超临界二氧化碳锅炉，包括炉膛和烟道，所述冷却壁设有八个，八个所述冷却壁分为四组冷却壁组，每组冷却壁组内的两个冷却壁分别为主工质冷却壁和再热工质冷却壁，四个所述主工质冷却壁分别设置在所述炉膛的四周，并均位于锅炉的燃烧器和冷灰斗处，四个所述再热工质冷却壁分别设置在所述炉膛的四周，并均位于所述燃烧器上方至所述炉膛出口之间。进一步的，四个所述再热工质冷却壁中至少有一个且至多有三个为一次再热工质冷却壁，余下的为二次再热工质冷却壁。本专利技术所述一种超临界二氧化碳锅炉将冷却工质从比热较大的燃烧区域引入，有效的降低了大比热区域冷却壁较高的壁面温度，解决了冷却壁壁面沿炉膛高度方向受热不均的问题，提高了锅炉运行的安全性，降低了对冷却壁材料热性能的要求，降低了锅炉的投入成本。一种超临界二氧化碳锅炉的使用方法，工质由所述中部联箱的入口流入，并分别经过所述第一冷却管和所述第二冷却管流入所述上部联箱和所述底部联箱，再分别通过所述上部联箱和所述底部联箱的出口流出。一种超临界二氧化碳锅炉的使用方法，工质分别由所述上部联箱和底部联箱的入口流入，并分别经过所述第一冷却管和所述第二冷却管汇集至所述中部联箱，并通过所述中部联箱的出口流出。本专利技术所述锅炉的冷却壁使用方法包括从中部联箱流入后分流至所述上部联箱和所述底部联箱，或从所述上部联箱和所述底部联箱流入并汇流至所述中部联箱。上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本专利技术的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本专利技术的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本申请的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1为本专利技术所述一种超临界二氧化碳锅炉冷却壁的结构示意图之一；图2为本专利技术所述一种超临界二氧化碳锅炉冷却壁的结构示意图之二；图3为本专利技术所述实施例1中所述超临界二氧化碳锅炉的结构示意图；图4为本专利技术所述实施例2中所述超临界二氧化碳锅炉的结构示意图；图5为本专利技术所述实施例3中所述超临界二氧化碳锅炉的结构示意图；图6为本专利技术所述实施例4中所述超临界二氧化碳锅炉的结构示意图。本专利技术目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。具体实施方式以下结合附图1-6对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本专利技术。根据下面说明和权利要求书，本专利技术的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本专利技术实施例的目的。需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。实施例1参照图1所示，本专利技术所述超临界二氧化碳锅炉冷却壁包括上部联箱101、中部联箱102、底部联箱103、多根第一冷却管104和多根第二冷却管105，所述上部联箱101、中部联箱102和底部联箱103沿竖直方向由上至下依次间隔设置，多根所述第一冷却管104排列分布在所述上部联箱101和所述中部联箱102之间，其两端分别与所述上部联箱101和中部联箱102连通，多根所述第二冷却管105竖向排列分布在所述中部联箱102和底部联箱103之间，其两端分别与所述中部联箱102和底部联箱103连通。本实施例所述超临界二氧化碳锅炉冷却壁的工作原理为：超临界二氧化碳工质从所述中部联箱102的入口流入，并根据压降自由分配流动，工质分别流入所述上部联箱101和底部联箱103，并通过所述上部联箱101和底部联箱103的出口流出；或超临界二氧化碳工质从所述上部联箱101和底部联箱103的入口流入，并根据压降自由分配流动，工质汇集在所述中部联箱102内，并由所述中部联箱102的出口流出。冷却壁中的超临界二氧化碳工质受锅炉不同位置的热流密度的影响，锅炉的高热流密度区域浮升力增加导致超临界二氧化碳工质压降降低，因此在锅炉的高热流密度区域内，冷却壁中的超临界二氧化碳工质质量流量增加，从而减少不同锅炉热流密度对多根第一冷却管本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超临界二氧化碳锅炉冷却壁，其特征在于，包括上部联箱(101)、中部联箱(102)、底部联箱(103)、多根第一冷却管(104)和多根第二冷却管(105)，所述上部联箱(101)、中部联箱(102)和底部联箱(103)沿竖直方向由上至下依次间隔设置，多根所述第一冷却管(104)排列分布在所述上部联箱(101)和所述中部联箱(102)之间，其两端分别与所述上部联箱(101)和中部联箱(102)连通，多根所述第二冷却管(105)竖向排列分布在所述中部联箱(102)和底部联箱(103)之间，其两端分别与所述中部联箱(102)和底部联箱(103)连通。

【技术特征摘要】
1.一种超临界二氧化碳锅炉冷却壁，其特征在于，包括上部联箱(101)、中部联箱(102)、底部联箱(103)、多根第一冷却管(104)和多根第二冷却管(105)，所述上部联箱(101)、中部联箱(102)和底部联箱(103)沿竖直方向由上至下依次间隔设置，多根所述第一冷却管(104)排列分布在所述上部联箱(101)和所述中部联箱(102)之间，其两端分别与所述上部联箱(101)和中部联箱(102)连通，多根所述第二冷却管(105)竖向排列分布在所述中部联箱(102)和底部联箱(103)之间，其两端分别与所述中部联箱(102)和底部联箱(103)连通。2.根据权利要求1所述的一种超临界二氧化碳锅炉冷却壁，其特征在于，每根所述第一冷却管(104)和每根所述第二冷却管(105)与竖直线的夹角分别为α，其中α的范围为：0≤α<30°。3.一种超临界二氧化碳锅炉，包括炉膛和烟道，所述炉膛内设有燃烧器(3)，其特征在于，所述炉膛内设有如权利要求1或2中所述的冷却壁，所述冷却壁设有八个，八个所述冷却壁等分为四组冷却壁组，每组冷却壁组内的两个冷却壁分别为主工质...

【专利技术属性】
技术研发人员：向军，凌鹏，周敬，朱萌，许凯，胡松，苏胜，汪一，徐俊，张晨浩，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42