一种超临界循环流化床锅炉受热面制造技术

一种超临界循环流化床锅炉受热面，涉及一种超临界循环流化床锅炉受热面的结构设计。本发明专利技术在传统水冷壁出口添加汽水分离器，将分离后的蒸汽输送到单面受热式一级过热屏实现再次加热，充分利用了炉膛内的吸热段，提高了对于炉膛热流的利用率，增加了炉内的吸热份额，有效降低了炉膛高度，降低了超临界循环流化床锅炉的成本和造价；单面受热式一级过热屏和水冷壁垂直布置，单面受热式一级过热屏由两片分屏并排组成，实现单面受热，避免了传统悬挂屏式过热器双面受热出现传热恶化的情况。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及大型循环流化床锅炉，尤其涉及一种超临界循环流化床锅炉受热面的结构设计。
技术介绍
循环流床锅炉由于具有与煤粉锅炉相当的燃烧效率，低成本的高效脱硫方式和 较低的氮氧化物排放而得到广泛的应用，近年来在中国得到了很快的发展，整体装机容量 和单机容量逐年提高。相对于煤粉炉来讲，循环流化床锅炉的燃烧室的传热系数和温压较 低，对于同样的负荷，循环流化床锅炉的炉膛截面积接近于煤粉炉，但单位受热面积上的传 热量较小，平均炉膛设计面积上的热量输入约为1.605X 106W/m2，低于煤粉炉的热量输入 5. 664X 10,/tf，炉膛内的热流密度要比煤粉炉中的低很多。 为防止水冷壁传热工况恶化，水冷壁入口水要求有一定的欠焓，同时炉膛出口的 工质要求加热到饱和蒸汽或者过热蒸汽，以保证尾部对流受热面的水动力安全性。因此对 于高参数大容量的超临界循环流化床锅炉，炉膛内的吸热份额很高，约占总热量的60% 。由 于循环流化床炉膛内热流密度低的缘故，要求炉膛内有较大的受热面面积，这导致超临界 循环流化床锅炉有较高的炉膛高度，增加了制造难度和成本。通常做法是通过添加过热屏 的方式来减小水冷壁的面积，但是出于安全的考虑，屏式受热面入口工质要求是饱和蒸汽 或者过热蒸汽，对于水冷壁面积的减小作用不大；并且由于屏式受热面一般为悬挂结构在 炉膛的顶部，双面受热，单位受热面积上的热流密度较大，如果工质流量较低，容易出现传 热恶化，影响水动力的安全性。
技术实现思路
针对现有的超临界循环流化床锅炉炉膛高度较高的缺点，本专利技术目的是提供一种 超临界循环流化床锅炉受热面，使得工质可以充分利用炉膛内的吸热段，在保证水动力特 性安全的条件下，提高对于炉膛热流的利用率，同时降低超临界循环流化床锅炉的炉膛高度。 本专利技术的技术方案如下 —种超临界循环流化床锅炉受热面，其特征在于所述的超临界循环流化床锅炉 受热面包括水冷壁l，单面受热式一级过热屏3，汽水分离器2，水冷壁入口集箱ll，水冷壁 出口集箱12，蒸汽出口集箱22， 一级过热屏入口集箱31， 一级过热屏出口集箱32以及蒸汽 出口总集箱4 ;所述的水冷壁入口集箱11通过水冷壁1与水冷壁出口集箱12相连，水冷壁 出口集箱12通过蒸汽管道连接汽水分离器2 ;汽水分离器2蒸汽出口通过管道顺序连接蒸 汽出口集箱22和单面受热式一级过热屏入口集箱31， 一级过热屏入口集箱31通过单面受 热式一级过热屏3与一级过热屏出口集箱32相连；通过汽水分离器2和单面受热式一级过 热屏3的布置，水冷壁出口蒸汽在炉膛内实现再次加热。 本专利技术的技术特征还在于所述的单面受热式一级过热屏3采用上端悬吊的膜式壁，该膜式壁和水冷壁1垂直，位于水冷壁的内侧，并采用两片分屏平行布置；所述的单面 受热式一级过热屏下部敷设耐磨材料。 本专利技术具有以下优点及突出性效果本专利技术考虑了炉膛内热流密度低、温压分布 特点，通过设置汽水分离器和单面受热式一级过热屏，实现对水冷壁出口蒸汽的再次加热， 充分利用了炉膛内优良的热负荷特性，增加了在炉膛内的吸热份额，保证了炉膛出口蒸汽 的过热度满足水动力安全型的要求，减小了超临界循环硫化床锅炉的炉膛高度，降低了制 造成本和施工难度；单面受热式一级过热屏的单面受热方式可以避免过热屏出现传热恶 化。附图说明 图1是本专利技术的炉膛内受热面结构布置的示意图。 图2是本专利技术超临界循环流化床锅炉工质在各受热面的吸热份额图。 图中l-水冷壁；2-汽水分离器；3-单面受热式一级过热屏；4_蒸汽出口总集箱；11-水冷壁工质入口集箱；12-水冷壁出口集箱；22-蒸汽出口集箱；31-—级过热屏入口集箱；32-—级过热屏出口集箱。具体实施例方式面结合附图对本专利技术的具体结构、工作原理和工作过程作进一步的说明。 本专利技术提供的一种超临界循环流化床锅炉受热面包括水冷壁l，单面受热式一级 过热屏3，汽水分离器2，水冷壁入口集箱11，水冷壁出口集箱12，蒸汽出口集箱22，一级过 热屏入口集箱31，一级过热屏出口集箱32以及蒸汽出口总集箱4;所述的水冷壁入口集箱 11通过水冷壁1与水冷壁出口集箱12相连，水冷壁出口集箱12通过蒸汽管道连接汽水分 离器2 ;汽水分离器2蒸汽出口通过管道顺序连接蒸汽出口集箱22和单面受热式一级过热 屏入口集箱31 ， 一级过热屏入口集箱31通过单面受热式一级过热屏3与一级过热屏出口集 箱32相连；通过汽水分离器2和单面受热式一级过热屏3的布置，水冷壁出口蒸汽在炉膛 内实现再次加热。 本专利技术的所述的单面受热式一级过热屏3采用上端悬吊的膜式壁，和水冷壁1垂 直，位于水冷壁1的内侧，并采用两片分屏平行布置；所述的单面受热式一级过热屏下部敷 设耐磨材料。 水冷壁1可以保证在炉膛在滑压最低负荷条件下(40% )将炉内工质加热到额定 压力的湿饱和蒸汽状态，通过汽水分离器2的分离汽水，从而将蒸汽再次送入单面受热式 一级过热屏3中，实现在水冷壁出口蒸汽的再次加热，将工质加热到过热状态。单面受热式 一级过热屏和水冷壁垂直，通过两片分屏平行布置避免了双面受热，热流密度低，可以有效 防止传热恶化的出现。水冷壁1和单面受热式一级过热屏3的总吸热量保证在低负荷条件 下，将工质从入口欠焓状态加热到过热蒸汽，从而保持尾部对流受热面入口均匀，保证其水 动力的安全性。 本专利技术的原理是 循环流化床锅炉炉膛内的热流密度和温压比煤粉炉低，对水冷壁的冷却能力要求 低；炉膛内的热负荷分布合理，最高热流出现在炉膛底部并且随炉膛高度上升降低，最冷的工质恰好出现在最高热流处。同时，炉膛温度低和物料沿壁面的内循环流动、物料返混减 小了水冷壁积灰结渣的可能性。因此，本专利技术采用了汽水分离器分离水冷壁出口的蒸汽汽 水，利用类似水冷壁结构布置的单面受热式一级过热屏加热蒸汽，可以充分利用炉膛内优 良的传热特性，实现了蒸汽在炉膛内的再热方式，增加了工质在炉膛内的吸热份额，降低了 超临界等大型循环流化床锅炉的成本和造价；单面受热式一级过热屏由两片分屏平行并排 布置，只有单面受热，避免了传统过热屏双面受热容易出现传热恶化的情况，保证了水动力的安全性。实施例1 : 锅炉负荷处于最大蒸发量(BMCR)工况下经过省煤器的预热等阶段，欠焓状态的 工质通过水冷壁工质入口集箱11进入水冷壁l，在水冷壁中被加热到28Mpa，375t:的超临 界状态，过热蒸汽焓值2200KJ/Kg。过热蒸汽依次经过汽水分离器2、单面受热式一级过热 屏入口集箱31进入单面受热式一级过热屏2，单面受热式一级过热屏2有两片分屏组成，两 片分屏中的蒸汽在单面受热式一级过热屏出口集箱32会合进入蒸汽出口总集箱4。通过在 单面受热式一级过热屏2中的加热，过热蒸汽参数达到26Mpa，44(TC，焓值2800KJ/Kg。高 温高压蒸汽通过蒸汽出口总集箱4进入尾部受热面。 实例1中吸热份额和参数变化见图2中BMCR线。其中水冷壁吸热份额仅占 31.8%，而炉膛内总受热面吸热份额达到59%，满足超临界循环流化床锅炉的蒸发段的吸 热要求，在低高度的炉膛内实现了较高的吸热份额。 实施例2 锅炉在最低负荷条件下滑压运行工况下(40% THA):经过省煤器的预热，欠焓工 质通过水冷壁工质入口集箱11进入水冷壁l，在水冷壁中被加热本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超临界循环流化床锅炉受热面，其特征在于：所述的超临界循环流化床锅炉受热面包括水冷壁（１），单面受热式一级过热屏（３），汽水分离器（２），水冷壁入口集箱（１１），水冷壁出口集箱（１２），蒸汽出口集箱（２２），一级过热屏入口集箱（３１），一级过热屏出口集箱（３２）以及蒸汽出口总集箱（４）；所述的水冷壁入口集箱（１１）通过水冷壁（１）与水冷壁出口集箱（１２）相连，水冷壁出口集箱（１２）通过蒸汽管道连接汽水分离器（２）；汽水分离器（２）蒸汽出口通过管道顺序连接蒸汽出口集箱（２２）和单面受热式一级过热屏入口集箱（３１），一级过热屏入口集箱（３１）通过单面受热式一级过热屏（３）与一级过热屏出口集箱（３２）相连；通过汽水分离器（２）和单面受热式一级过热屏（３）的布置，水冷壁出口蒸汽在炉膛内实现再次加热。

【技术特征摘要】
一种超临界循环流化床锅炉受热面，其特征在于所述的超临界循环流化床锅炉受热面包括水冷壁(1)，单面受热式一级过热屏(3)，汽水分离器(2)，水冷壁入口集箱(11)，水冷壁出口集箱(12)，蒸汽出口集箱(22)，一级过热屏入口集箱(31)，一级过热屏出口集箱(32)以及蒸汽出口总集箱(4)；所述的水冷壁入口集箱(11)通过水冷壁(1)与水冷壁出口集箱(12)相连，水冷壁出口集箱(12)通过蒸汽管道连接汽水分离器(2)；汽水分离器(2)蒸汽出口通过管道顺序连接蒸汽出口集箱(22)和单面受热式一级过热屏入口集箱(...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨海瑞，姚宣，吕俊复，胡南，赵勇，岳光溪，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：11[]