超或超超临界循环流化床锅炉水冷壁系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种超或超超临界循环流化床锅炉水冷壁系统，涉及一种循环流化床锅炉，包括由水冷壁围成的炉膛、水冷隔墙、省煤器，省煤器经水冷壁与水冷隔墙连通，或者，省煤器分别与水冷壁和水冷隔墙连通，锅炉的给水经省煤器加热后同步进入水冷壁和水冷隔墙，且水冷壁和水冷隔墙之间可以沿工质流动方向合并，但不能沿工质流动方向分配。本实用新型专利技术是一种切实可行的超（超）临界循环流化床锅炉水冷壁系统方案，可确保锅炉全负荷范围内水动力安全，实现锅炉长期高效运行。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种循环流化床锅炉，特别是超或超超临界参数的循环流化床锅炉。
技术介绍
为进一步提高机组效率、减少污染物排放，循环流化床锅炉已经发展到超（超）临界参数。当蒸汽参数在亚临界以下时，因工质以自然循环的方式在蒸发受热面（主要是水冷壁）内流动，蒸发受热面具有正补偿的流量分配特性，壁温较均匀并得以处于较低水平，水循环总体安全。而当蒸汽参数达到超（超）临界以后，工质一次通过水冷壁和过热受热面，无循环过程，使得水冷壁内工质的流量分配至关重要。当流量分配不均时，受热面相邻管子会因被冷却程度不同产生显著温差，由此形成的热应力会拉裂连接管子的钢板，造成极为严重的安全事故，严重威胁电厂安全连续运行。对于超（超）临界参数的煤粉锅炉，一般采用螺旋管圈结构，即水冷壁管子绕整个炉膛一周，从而消除相邻管间的热应力。然而，为避免循环流化床锅炉因炉内高浓度的固体颗粒产生的磨损，循环流化床锅炉无法采用螺旋管圈结构，只能采用垂直管。此外，尽管工质参数越高，蒸发吸热的份额占整个热力系统吸热的比例越小，但超（超）临界参数锅炉水冷壁进口要有一定的欠焓，出口要使蒸汽达到过热，因此超（超）临界锅炉需要布置更多的水冷壁（包括各类拓展水冷壁）。为此，专利——350MW超临界循环流化床锅炉及汽水循环方法（专利号：CN103591575A）通过增加串联布置的水冷屏作为拓展水冷壁。专利——一种超临界循环流化床锅炉炉膛受热面（专利号：CN101067490A）通过增加炉内屏式受热面以降低炉膛高度从而降低造价和制造难度。专利——用于超临界循环流化床锅炉的汽水流程装置（专利号：CN202328197U）同样将水冷壁通过连接管与水冷屏串联连接。串联布置的水冷壁与水冷屏存在工质的二次分配，有工质二次分配不均风险，因此对工质参数如干度和质量流速有很高要求，且串联布置带来的高质量流速会增加工质流动阻力，增大给水泵电耗，降低电厂的经济性。以上均限制了超（超）临界蒸汽参数在循环流化床燃烧技术上有效实施，使循环流化床锅炉机组效率的进一步提高难于实现。
技术实现思路
本技术的目的在于：提出一种适用于超或超超临界循环流化床锅炉的水冷壁系统本技术的目的通过下述技术方案来实现：一种超或超超临界循环流化床锅炉水冷壁系统，包括由水冷壁围成的炉膛、水冷隔墙、省煤器，省煤器经水冷壁与水冷隔墙连通，或者，省煤器分别与水冷壁和水冷隔墙连通，锅炉的给水经省煤器加热后同步进入水冷壁和水冷隔墙，且水冷壁和水冷隔墙之间可以沿工质流动方向合并，但不能沿工质流动方向分配。上述方案中，给水经省煤器加热后进入水冷壁系统，且四周水冷壁（水冷壁围成的炉膛）与水冷隔墙并行布置，这种布置方式可使工质在全负荷工况内无二次分配，同时配合工质低质量流量的特点，确保工质呈现如自然循环一样的正补偿流量分配特性，从而使得锅炉在全负荷工况下水动力安全可靠。所述水冷壁和水冷隔墙之间可以沿工质流动方向合并，但不能沿工质流动方向分配是指：工质可以从若干个水冷壁或水冷隔墙向某一个水冷壁或水冷隔墙汇集/合并，但不能反过来从某一个水冷壁或水冷隔墙向若干个水冷壁或水冷隔墙分支/分配。作为选择，水冷壁与水冷隔墙分别为若干个，各水冷壁之间并行布置，部分水冷壁之间并行布置后与某一水冷隔墙再串行布置。作为进一步选择，水冷壁与水冷隔墙分别为2个。作为进一步选择，该锅炉为单炉膛双布风板结构，水冷隔墙的宽度与炉膛深度之比在0.7～1之间。作为另一进一步选择，该锅炉为单炉膛双布风板结构，水冷隔墙的受热面管子高度与炉膛顶棚到布风板间距离之比在0.6～0.9之间。上述方案中，对于单炉膛双布风板结构，经锅炉热力计算，同时考虑隔墙两侧气固流动以及压力分布的均匀性，将水冷隔墙的宽度与炉膛宽度设置在0.7～1之间。此外，水冷隔墙的工质来自于两小片水冷壁，即水冷壁系统的受热面沿工质流动方向合并。在水冷隔墙以下的炉膛内部均敷设有耐火耐磨材料，工质吸热很弱，不存在合并后二次分配不均问题。基于此，需要水冷隔墙的受热面管子高度与炉膛顶棚到布风板间距离之比在0.6～0.9之间。作为选择，水冷隔墙为2个并行布置，靠近炉膛水冷壁的水冷隔墙的宽度与炉膛深度之比在0.25～0.5之间，另一水冷隔墙的宽度与炉膛深度之比在0.1～0.25之间。作为选择，水冷隔墙为3个并行布置，靠近炉膛水冷壁的水冷隔墙的宽度与炉膛深度之比在0.25～0.5之间，与其相邻的水冷隔墙的宽度与炉膛深度之比在0.1～0.25之间，另一与其远离的水冷隔墙的宽度不超过炉膛边壁区厚度，完全浸没在炉内边壁区颗粒中。作为进一步选择，所述浸没在炉内边壁区颗粒中的水冷隔墙的宽度与炉膛深度之比在0.02～0.1之间。上述方案中，在水冷隔墙的宽度方面，经锅炉热力计算，同时考虑到不同的进风方式并兼顾减少炉内固体颗粒因横向流动造成的侧向磨损等因素，可确定出水冷隔墙宽度与炉膛深度的关系。特别的，为有效吸收炉膛边壁区高浓度颗粒的热量，还设置了宽度不超过炉膛边壁区厚度的水冷隔墙，即水冷隔墙的宽度与炉膛宽度之比优选在0.02～0.1之间。作为进一步选择，水冷隔墙的受热面管子高度与炉膛顶棚到布风板间距离之比超过0.95。上述方案中，在锅炉热力系统布置方面，对于单炉膛单布风板结构，为了实现水冷壁与水冷隔墙的并行布置，水冷隔墙的受热面管子高度需要与水冷壁的受热面管子高度相同，考虑到受热面在穿过炉膛水冷壁布置时，难免会存在局部弯管，因此需要水冷隔墙的受热面管子高度与炉膛顶棚到布风板间距离之比超过0.95。作为选择，水冷壁采用光管，水冷隔墙采用内螺纹管。上述方案中，在管子类型的选取上，由于水冷隔墙的双面均置于高温气固两相流体中，环境比四周水冷壁更为恶化，因此水冷隔墙选择更易丝裂管内边壁区汽膜而不易产生模态沸腾的内螺纹管。前述本技术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，均为本技术可采用并要求保护的方案：如本技术，各选择即可和其他选择任意组合，本领域技术人员在了解本专利技术方案后根据现有技术和公知常识可明了有多种组合，均为本技术所要保护的技术方案，在此不做穷举。本技术的有益效果：是一种切实可行的超（超）临界循环流化床锅炉水冷壁系统方案，可确保锅炉全负荷范围内水动力安全，实现锅炉长期高效运行。附图说明图1是本技术实施例1的系统布置示意图；图2是本技术实施例1的水冷隔墙布置结构示意图；图3是本技术实施例2的系统布置示意图；图4是本技术实施例2的水冷隔墙布置结构示意图；图5是本技术实施例3的系统布置示意图；图6是本技术实施例3的水冷隔墙布置结构示意图。具体实施方式下面结合具体实施例和附图对本技术作进一步的说明。实施例1：如图1和图2所示，该实施例为一种600MW等级的超（超）临界循环流化床锅炉水冷壁系统20方案，包括由第一、二、三水冷壁2、4、5围成的炉膛21、水冷隔墙3、省煤本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超或超超临界循环流化床锅炉水冷壁系统，包括由水冷壁围成的炉膛、水冷隔墙、省煤器，其特征在于：省煤器经水冷壁与水冷隔墙连通，或者，省煤器分别与水冷壁和水冷隔墙连通，锅炉的给水经省煤器加热后同步进入水冷壁和水冷隔墙，且水冷壁和水冷隔墙之间可以沿工质流动方向合并，但不能沿工质流动方向分配。

【技术特征摘要】
1.一种超或超超临界循环流化床锅炉水冷壁系统，包括由水冷壁围成的炉膛、水冷隔墙、省煤器，其特征在于：省煤器经水冷壁与水冷隔墙连通，或者，省煤器分别与水冷壁和水冷隔墙连通，锅炉的给水经省煤器加热后同步进入水冷壁和水冷隔墙，且水冷壁和水冷隔墙之间可以沿工质流动方向合并，但不能沿工质流动方向分配。
2.如权利要求1所述的超或超超临界循环流化床锅炉水冷壁系统，其特征在于：水冷壁与水冷隔墙分别为若干个，各水冷壁之间并行布置，部分水冷壁之间并行布置后与某一水冷隔墙再串行布置。
3.如权利要求2所述的超或超超临界循环流化床锅炉水冷壁系统，其特征在于：水冷壁与水冷隔墙分别为2个。
4.如权利要求2或3所述的超或超超临界循环流化床锅炉水冷壁系统，其特征在于：该锅炉为单炉膛双布风板结构，水冷隔墙的宽度与炉膛深度之比在0.7～1之间。
5.如权利要求2或3所述的超或超超临界循环流化床锅炉水冷壁系统，其特征在于：该锅炉为单炉膛双布风板结构，水冷隔墙的受热面管子高度与炉膛顶棚到布风板间距离之比在0.6～0.9之间。
6.如权利要求1所述的超或超...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲁佳易，
申请(专利权)人：东方电气集团东方锅炉股份有限公司，
类型：新型
国别省市：四川;51