專利名稱：直流式鍋爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種直流式鍋爐，有一個包括一些礦物燃料燃燒器的燃燒室，在上部 區(qū)內(nèi)，在其就燃?xì)舛缘南掠?，通過水平煙道連接垂直煙道，其中，燃燒室外壁在下部區(qū)由 互相氣密焊接的、就流動介質(zhì)而言連接在汽水分離系統(tǒng)上游的汽化器管構(gòu)成，以及在上部 區(qū)由互相氣密焊接的、就流動介質(zhì)而言連接在汽水分離系統(tǒng)下游的過熱管構(gòu)成。
背景技術(shù)：
在燃燒礦物燃料的鍋爐中，利用礦物燃料的能量產(chǎn)生過熱蒸汽，過熱蒸汽接著可 例如輸入用于發(fā)電的汽輪機(jī)電廠中。尤其對于在電站環(huán)境中常見的蒸汽溫度和壓力，鍋爐 通常設(shè)計為水管式鍋爐，也就是說，供給的水流入一些管內(nèi)，這些管子吸收燃燒器火焰輻射 熱形式的能量和/或通過與在燃燒時產(chǎn)生的煙氣對流獲得的能量。在燃燒器區(qū)域內(nèi)，鍋爐管通常構(gòu)成燃燒室壁，為此它們氣密地互相焊接。此外，就 煙氣而言連接在燃燒室下游的區(qū)域，也可以設(shè)置安裝在廢氣通道內(nèi)的鍋爐管。燃燒礦物燃料的鍋爐可借助多項準(zhǔn)則分類鍋爐通?？梢栽O(shè)計為自然循環(huán)式、強(qiáng) 制循環(huán)式或直流式鍋爐。在直流式鍋爐中，加熱多個汽化器管導(dǎo)致在汽化器管內(nèi)的流動介 質(zhì)在一次通過時完全汽化。通常為水的流動介質(zhì)在其汽化后輸入連接在汽化器管下游的過 熱管并在那里過熱。這種說明僅準(zhǔn)確地適用于在鍋爐內(nèi)水有亞臨界壓力時(P&i ^221bar) 的部分負(fù)荷，此時在沒有溫度時水和蒸汽可以同時出現(xiàn)，并因而也可以不分相。然而為了清 楚易懂，在以下的說明中完全使用這種描述。汽化終點的位置，亦即流動中水的份額完全汽 化的地點，是可變的并與運行類型有關(guān)。在這種直流式鍋爐全負(fù)荷運行時，汽化終點例如在 汽化器管的端部區(qū)內(nèi)，所以汽化的流動介質(zhì)的過熱在汽化器管內(nèi)已經(jīng)開始。與自然循環(huán)或強(qiáng)制循環(huán)式鍋爐不同，直流式鍋爐不受壓力限制，所以它可以將新 汽壓力設(shè)計為遠(yuǎn)高于水的臨界壓力。在低負(fù)荷運行或在起動時，這種直流式鍋爐通常以在汽化器管內(nèi)流動介質(zhì)的最小 流量運行，以保證汽化器管可靠冷卻。為此，正是在例如小于設(shè)計負(fù)荷40%的低負(fù)荷時，通 過汽化器的純連續(xù)質(zhì)量流一般不再足夠用于冷卻鍋爐管，所以在循環(huán)中流過汽化器的流動 介質(zhì)流量上疊加附加的流動介質(zhì)流量。因此在汽化器管內(nèi)流動介質(zhì)按運行規(guī)定的最小流 量，在起動或在低負(fù)荷運行時在鍋爐管內(nèi)沒有完全汽化，從而在這種運行類型時在汽化器 管的端部存在未汽化的流動介質(zhì)，尤其水汽混合物。但由于通常在流過燃燒室壁后才在直流式鍋爐的汽化器管下游連接的過熱管并 不是針對流過未汽化的流動介質(zhì)設(shè)計的，所以通常將直流式鍋爐設(shè)計為，即使在起動和在 低負(fù)荷運行時也能可靠避免水進(jìn)入過熱管內(nèi)。為此，汽化器管通常經(jīng)由汽水分離系統(tǒng)與連 接在其下游的過熱管連接。在這里，汽水分離器促使在起動和在低負(fù)荷運行時從鍋爐管排 出的水汽混合物分離為水和蒸汽。蒸汽輸入連接在汽水分離器下游的過熱管，而分離出來 的水則例如借助旋轉(zhuǎn)泵可重新輸入鍋爐管，或可通過減壓器弓I出。此外，根據(jù)氣流的流動方向，鍋爐還例如可以分為垂直和水平的結(jié)構(gòu)類型。對于采用垂直結(jié)構(gòu)類型的燃燒礦物燃料的鍋爐而言，通常區(qū)分為單流式鍋爐和雙流式鍋爐。在單流式鍋爐或塔式鍋爐中，通過在燃燒室內(nèi)燃燒產(chǎn)生的煙氣始終從下向上垂直 流動。所有設(shè)在煙氣通道內(nèi)的加熱面，就煙氣而言位于燃燒室上方。塔式鍋爐具有比較簡 單的結(jié)構(gòu)和便于控制由于管道熱膨脹產(chǎn)生的應(yīng)力。此外，設(shè)在煙氣通道內(nèi)的鍋爐管所有加 熱面是水平的，并因而可以徹底排水，在有冰凍危險的環(huán)境中這應(yīng)是期望的。對于雙流式鍋爐，在燃燒室上部區(qū)內(nèi)就煙氣而言在下游連接一個水平煙道，它匯 入一個垂直煙道內(nèi)。氣體在此第二個垂直煙道中通常從下向上垂直流動。因此在雙流式鍋 爐中煙氣進(jìn)行多次轉(zhuǎn)向。這種結(jié)構(gòu)方式的優(yōu)點是，例如結(jié)構(gòu)高度小和由此導(dǎo)致較低的生產(chǎn) 成本。在設(shè)計為雙流式鍋爐的鍋爐中，通常第一煙道的壁，亦即燃燒室壁完全用作汽化 器。因此就流動介質(zhì)而言連接在汽化器管下游的汽水分離系統(tǒng)布置在燃燒室的上端?；诓粌H在各管的幾何結(jié)構(gòu)方面而且在其加熱方面的差異，當(dāng)然會在平行的管 道內(nèi)形成流動介質(zhì)的不同質(zhì)量流量和溫度?？紤]到下述理由必須限制這些所謂的偏差 (Schieflagen)其一，汽化器加熱面必須在鍋爐的整個負(fù)荷范圍充分冷卻。為冷卻所需的質(zhì)量流 量必須確保輸入各個管道內(nèi)。此外，在相鄰管道之間由于各個管道熱膨脹產(chǎn)生的應(yīng)力不可 以超過容許值。流動介質(zhì)溫度的不僅絕對值大小而且相鄰管道之間的差別均應(yīng)加以限制， 因為要不然可能引起損壞燃燒室壁。為了減少在汽化器管內(nèi)的溫度偏差，例如可以在用作汽化器的燃燒室壁內(nèi)置入混 合點。此時從汽化器管引出流動介質(zhì)，使之混合，并重新分配給其他汽化器管。這種系統(tǒng)在 混合點之后必須針對均勻分配水和蒸汽的混合物設(shè)計。因此這種結(jié)構(gòu)在技術(shù)上比較復(fù)雜并 導(dǎo)致顯著提高制造成本。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，提供一種上述類型的直流式鍋爐，它在結(jié)構(gòu)方 式比較簡單的同時，應(yīng)當(dāng)有特別長的使用壽命。按照本發(fā)明為上述技術(shù)問題而采取的措施是，在汽化器管區(qū)域與過熱管區(qū)域之間 的邊界，基本上水平環(huán)繞燃燒室地設(shè)在水平煙道的底部區(qū)內(nèi)。在這方面本發(fā)明考慮問題的出發(fā)點在于，若可以在汽化器管內(nèi)不配置附加混合點 的情況下達(dá)到鍋爐管內(nèi)比較小的溫度偏差，便能在結(jié)構(gòu)方式比較簡單的同時，達(dá)到比較長 的使用壽命。在鍋爐中存在的汽水分離系統(tǒng)，在循環(huán)運行時還收集從汽化器管排出的水并將其 與蒸汽分離。在連續(xù)運行時混合進(jìn)入的蒸汽并分配給就流動介質(zhì)而言連接在下游的過熱 管。在這種情況下顯著減小溫度偏差。從下述認(rèn)識出發(fā)，亦即汽水分離系統(tǒng)由此基本上滿 足一個混合點的功能，因而通過將這一系統(tǒng)較深地定位在例如水平煙道的底部區(qū)內(nèi)，便可 以用作在燃燒室壁內(nèi)部的混合點，無需附加的混合系統(tǒng)。此外通過汽水分離系統(tǒng)的所述定位，達(dá)到將在汽化器管區(qū)域與過熱管區(qū)域之間的 邊界，基本上水平環(huán)繞燃燒室地設(shè)在水平煙道的底部區(qū)內(nèi)。按有利的設(shè)計，在汽化器管區(qū)域與過熱管區(qū)域之間的邊界，基本上水平環(huán)繞燃燒室地設(shè)在由外壁和水平煙道底部形成的棱邊所在高度。通過這種布局，燃燒室的所有與水 平煙道壁的管道焊接的管道同樣設(shè)計為過熱管。在迄今燃燒室完全由汽化器管構(gòu)成的結(jié)構(gòu) 方式中，汽化器管與過熱管在此位置平行焊接。這尤其當(dāng)鍋爐熱起動時帶來問題，因為通過 用冷的流動介質(zhì)充填汽化器管，相對于未充填的過熱管產(chǎn)生巨大的溫度差。由于將汽水分 離系統(tǒng)設(shè)置在由外壁和水平煙道底部形成的棱邊所在高度，不再出現(xiàn)這種垂直的分界點， 并可以在使用壽命比較長的同時實現(xiàn)鍋爐在總體上更可靠地運行。在雙流式鍋爐中，為了改善氣流流動，外壁的面朝垂直煙道的部分在水平煙道下 方向內(nèi)傾斜，并由此與毗鄰的水平煙道底部一起形成一個伸入燃燒室內(nèi)的凸鼻。在這種鍋 爐中，在汽化器管區(qū)域與過熱管區(qū)域之間的邊界，基本上水平環(huán)繞燃燒室地直接設(shè)在該凸 鼻上方。按另一項有利的設(shè)計，水平煙道的底部由互相氣密焊接的、就流動介質(zhì)而言連接 在汽水分離系統(tǒng)上游的汽化器管構(gòu)成。也就是說，水平煙道的底部適合于設(shè)計為附加的汽 化器加熱面，因為它的管道不是平行地與水平煙道垂直管系的用作過熱器的壁焊接，因而 保持較低的因不同熱膨脹產(chǎn)生的負(fù)荷。采用本發(fā)明帶來的優(yōu)點尤其在于，通過在汽化器管區(qū)域與過熱管區(qū)域之間的邊 界，基本上水平環(huán)繞燃燒室地布置在水平煙道的底部區(qū)內(nèi)，可以雙重利用汽水分離系統(tǒng)作 為用于減小并聯(lián)管道之間的溫度差的混合點。此外克服了雙流式鍋爐的一個主要的缺點， 亦即排除了在作為汽化器的壁加熱面與用作過熱器的壁加熱面之間的垂直分界點。由此尤 其在鍋爐熱起動時，此時當(dāng)汽化器管內(nèi)充填比較冷的流動介質(zhì)時在這些分界點將產(chǎn)生大的 溫度差和應(yīng)力，正是因為避免了這種應(yīng)力，從而可以達(dá)到鍋爐總體上更可靠地運行和有更 長的使用壽命。此外，通過將汽水分離系統(tǒng)并因而在汽化器管與過熱管之間的邊界較深地布置在 燃燒室內(nèi)，可以在汽水分離系統(tǒng)處較少過熱并因而可以在總體上更加保護(hù)材料地起動鍋 爐，由此可以進(jìn)一步延長鍋爐的使用壽命，而且還可以為制造鍋爐采用更便宜的材料。


下面借助附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的一種實施例。圖中示意表示一種雙流結(jié)構(gòu)方式的 直流式鍋爐。
具體實施例方式圖示的直流式鍋爐1包括一個設(shè)計為垂直煙道的燃燒室2，在它的下游，在上部區(qū) 4連接一個水平煙道6。另一個垂直煙道8與水平煙道6連接。在燃燒室2的下部區(qū)10設(shè)置一些圖中沒有表示的燃燒器，它們在燃燒室內(nèi)燃燒液 體或固體燃料。燃燒室2的外壁12由互相氣密焊接的鍋爐管構(gòu)成，通過一臺沒有詳細(xì)表示 的泵在鍋爐管內(nèi)泵入通常為水的流動介質(zhì)，它通過由燃燒器產(chǎn)生的熱量加熱。在燃燒室2 的下部區(qū)10內(nèi)，鍋爐管可以或螺旋形或垂直定向。在螺旋形配置的情況下，需要比較高的 結(jié)構(gòu)性費用，由此在并聯(lián)的管道之間產(chǎn)生的偏斜，比垂直管系的燃燒室小。在燃燒室2的下部區(qū)10內(nèi)的鍋爐管設(shè)計為汽化器管。流動介質(zhì)首先在汽化器管 內(nèi)汽化，以及經(jīng)管道14輸入圖中沒有詳細(xì)表示的汽水分離系統(tǒng)。在汽水分離系統(tǒng)中收集并引出尚未汽化的水。產(chǎn)生的蒸汽引入燃燒室2的壁內(nèi)，以及分配給那些設(shè)在上部區(qū)4內(nèi)和 水平煙道6壁內(nèi)的過熱管。這種分離尚未汽化的水尤其在起動工作時是必要的，此時為了 可靠冷卻汽化器管，必須泵入比在汽化器管內(nèi)流過時能汽化的量更大的流動介質(zhì)。圖示的直流式鍋爐1為了改善對煙氣的導(dǎo)引還包括一個凸鼻16，它直接過渡為水 平煙道6的底部18并伸入燃燒室2內(nèi)。此外，在從燃燒室2到水平煙道6的過渡區(qū)內(nèi)，在 煙氣通道中設(shè)置由另一些過熱管組成的格柵20。尤其在垂直管系的燃燒室2中，現(xiàn)在可能導(dǎo)致并聯(lián)的汽化器管之間的溫度差，它 們通過不同的熱膨脹會危及鍋爐的運行。為了達(dá)到不使用附加構(gòu)件混合來自不同管道的流 動介質(zhì)并因而同化溫度，在汽化器管與過熱管之間的邊界22直接設(shè)置在所述凸鼻16的上 方。由此使汽水分離系統(tǒng)不僅在起動工作時起分離器的作用，而且還在連續(xù)運行時起混合 點的作用，因為在汽水分離系統(tǒng)中聚集、混合來自汽化器管的全部流動介質(zhì)，并將它們重新 分配給過熱管。因為現(xiàn)在不僅燃燒室2的上部區(qū)4而且水平煙道6的壁用作過熱管，所以也實現(xiàn) 在平行焊接的汽化器管與過熱管之間的格柵20的區(qū)域內(nèi)沒有垂直的分界點。確切地說，僅 僅燃燒室2的下部區(qū)10和水平煙道的底部16用作汽化器管，由此在此區(qū)域內(nèi)僅過熱管互 相平行焊接。
權(quán)利要求
1.一種直流式鍋爐(1)，有一個包括一些礦物燃料燃燒器的燃燒室O)，在上部區(qū)(4) 內(nèi)，在其就燃?xì)舛缘南掠?，通過水平煙道(6)連接垂直煙道(8)，其中，燃燒室O)的外壁 (12)在下部區(qū)(10)由互相氣密焊接的、就流動介質(zhì)而言連接在汽水分離系統(tǒng)上游的汽化 器管構(gòu)成，以及在上部區(qū)由互相氣密焊接的、就流動介質(zhì)而言連接在汽水分離系統(tǒng)下 游的過熱管構(gòu)成，以及，在汽化器管區(qū)域與過熱管區(qū)域之間的邊界(22)，基本上水平環(huán)繞燃 燒室(2)地設(shè)在水平煙道(6)的底部(18)區(qū)內(nèi)。
2.按照權(quán)利要求1所述的直流式鍋爐(1)，其中，在汽化器管區(qū)域與過熱管區(qū)域之間的 邊界(22)，基本上水平環(huán)繞燃燒室( 地設(shè)在由外壁(1 和水平煙道(6)底部(18)形成 的棱邊所在高度。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的直流式鍋爐(1)，其中，所述外壁(12)的面朝垂直煙 道(6)的部分在水平煙道(6)下方向內(nèi)傾斜，并由此與毗鄰的水平煙道(6)的底部(18) 一起形成一個伸入燃燒室內(nèi)的凸鼻(16)，以及，在汽化器管區(qū)域與過熱管區(qū)域之間的邊界 (22)，基本上水平環(huán)繞燃燒室( 地直接設(shè)在該凸鼻0 上方。
4.按照權(quán)利要求1至3之一所述的直流式鍋爐(1)，其中，水平煙道(6)的底部(18) 由互相氣密焊接的、就流動介質(zhì)而言連接在汽水分離系統(tǒng)上游的汽化器管構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種直流式鍋爐(1)，有一個包括一些礦物燃料燃燒器的燃燒室(2)，在上部區(qū)(4)內(nèi)，在其就燃?xì)舛缘南掠?，通過水平煙道(6)連接垂直煙道(8)，其中，燃燒室(2)的外壁(12)在下部區(qū)(10)由互相氣密焊接的、就流動介質(zhì)而言連接在汽水分離系統(tǒng)上游的汽化器管構(gòu)成，以及在上部區(qū)(4)由互相氣密焊接的、就流動介質(zhì)而言連接在汽水分離系統(tǒng)下游的過熱管構(gòu)成。本發(fā)明的目的是提供這種直流式鍋爐(1)，它在結(jié)構(gòu)方式比較簡單的同時，應(yīng)當(dāng)有特別長的使用壽命。為此，在汽化器管區(qū)域與過熱管區(qū)域之間的邊界(22)，基本上水平環(huán)繞燃燒室(2)地設(shè)在水平煙道(6)的底部(18)區(qū)內(nèi)。
文檔編號F22B29/08GK102149968SQ200980135065
公開日2011年8月10日 申請日期2009年9月1日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月9日
發(fā)明者喬基姆·弗蘭克, 馬丁·埃弗特 申請人:西門子公司