專利名稱：350mw超臨界變壓運(yùn)行燃煤鍋爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
350MW超臨界變壓運(yùn)行燃煤鍋爐
(一) 技術(shù)鄰域 本實(shí)用新型涉及鍋爐技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種超臨界燃煤鍋爐。
(二)
背景技術(shù)：
在超臨界參數(shù)機(jī)組中，對于變壓運(yùn)行鍋爐來說，其運(yùn)行方式使工作條件變得更為 復(fù)雜，特別是鍋爐水冷壁，從額定負(fù)荷變化到部分負(fù)荷時(shí)，其壓力變化范圍較大，致使水冷 壁內(nèi)的工質(zhì)相態(tài)變化特別復(fù)雜，使得水冷壁水動(dòng)力特性及傳熱特性都變得比較復(fù)雜。變壓 運(yùn)行時(shí)，從額定負(fù)荷變化至最低直流負(fù)荷，鍋爐運(yùn)行壓力將從超臨界壓力降至亞臨界、超高 壓、高壓。水冷壁內(nèi)工質(zhì)由單相變?yōu)殡p相流體，工質(zhì)的溫度也有很大變化。因此，水冷壁系 統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是要防止傳熱惡化的發(fā)生和出現(xiàn)流動(dòng)的不穩(wěn)定。變壓運(yùn)行350麗超臨界燃煤 鍋爐因爐膛周界大，在亞臨界壓力下存在水循環(huán)安全性和穩(wěn)定性問題，因而此前所有350麗 超臨界鍋爐只能采用定壓運(yùn)行方式。

發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種單爐膛、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、全鋼架，結(jié)構(gòu)合理， 能夠解決以往定壓運(yùn)行方式鍋爐與汽輪機(jī)參數(shù)不匹配問題的350麗超臨界變壓運(yùn)行燃煤 鍋爐。 本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的鍋爐為一次中間再熱、超臨界壓力變壓運(yùn)行直 流鍋爐，它包括單爐膛和煙道，爐膛下部為內(nèi)螺紋管的螺旋管圈水冷壁結(jié)構(gòu)，爐膛中、下部 水冷壁采用螺旋管圈，爐膛上部水冷壁采用依次上升垂直管屏，垂直管屏包括屏式過熱器 1、末級過熱器2和高溫再熱器6，爐膛中、下部水冷壁之間用中間過渡集箱3連接，鍋爐下部 設(shè)置有回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器11，空氣預(yù)熱器11上方煙道內(nèi)設(shè)置有煙氣調(diào)溫?fù)醢錳o，煙氣調(diào)溫 擋板10上方設(shè)置有省煤器9，低溫再熱器7和低溫過熱器8分別設(shè)置在省煤器9上方，高溫 再熱器6設(shè)置在低溫再熱器7側(cè)面，末級過熱器2設(shè)置在高溫再熱器6外側(cè)，屏式過熱器1 設(shè)置在末級過熱器2外側(cè)，爐膛下部設(shè)置有低NOx煤粉燃燒器5，低NOx煤粉燃燒器5上方 設(shè)置有燃盡風(fēng)4。 本實(shí)用新型還有這樣一些技術(shù)特征 1、所述的螺旋管圈的同一管帶中的各管子以相同方式從下到上繞過爐膛的角隅 部分和中間部分； 2、所述的螺旋管圈水冷壁部分采用可膨脹的帶焊接式張力板垂直剛性梁系統(tǒng)，下 部爐膛和冷灰斗的荷載傳遞給上部垂直水冷壁； 3、所述的水冷壁為全膜式焊接水冷壁，下部水冷壁及灰斗采用螺旋管屏，上部水 冷壁為垂直管屏，螺旋管屏和垂直管屏的轉(zhuǎn)換比為1 : 3; 4、所述的煙道包括依次連接的前部煙道、水平煙道和后部煙道，低溫過熱器、低溫 再熱器水平設(shè)置在煙道后部，高溫再熱器設(shè)置在水平煙道中，屏式過熱器、末級過熱器設(shè)置 在前部煙道，末級過熱器設(shè)置在折焰角上方。[0010] 350麗變壓運(yùn)行超臨界鍋爐采用超臨界壓力等級參數(shù)，解決了以往定壓運(yùn)行方式 鍋爐與汽輪機(jī)參數(shù)不匹配的問題，此前國際上只有定壓運(yùn)行燃煤機(jī)組，350麗超臨界變壓運(yùn) 行燃煤鍋爐，相對滑壓運(yùn)行方式而言，從機(jī)組熱效率等方面，明顯落后。 本實(shí)用新型的技術(shù)特點(diǎn)有 1、能夠滿足滑壓運(yùn)行方式的350麗超臨界鍋爐的總體布置方案鍋爐為一次中間 再熱、超臨界壓力變壓運(yùn)行直流鍋爐，單爐膛、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、全鋼架、全懸吊結(jié)構(gòu)、n 型布置，采用不帶再循環(huán)泵的大氣擴(kuò)容式啟動(dòng)系統(tǒng)。 2、鍋爐水循環(huán)系統(tǒng) 下爐膛采用內(nèi)螺紋管的螺旋管圈水冷壁結(jié)構(gòu)形式，使水冷壁吸熱均勻，管間熱偏 差小，使得水冷壁出口的介質(zhì)溫度和金屬溫度非常均勻。上部水冷壁為垂直管屏，螺旋管屏 和垂直管屏采用合理的轉(zhuǎn)換比。 鍋爐中、下部水冷壁采用螺旋管圈，上部水冷壁采用一次上升垂直管屏，二者之間 用過渡集箱連接。螺旋管圈的同一管帶中的各管子以相同方式從下到上繞過爐膛的角隅部 分和中間部分，水冷壁吸熱均勻，管間熱偏差小，使得水冷壁出口的介質(zhì)溫度和金屬溫度非 常均勻。因此，螺旋管圈水冷壁更能適應(yīng)爐內(nèi)燃燒工況的變化。 在螺旋管圈水冷壁部分采用可膨脹的帶焊接式張力板垂直剛性梁系統(tǒng)，下部爐膛 和冷灰斗的荷載傳遞給上部垂直水冷壁，保證鍋爐爐膛自由向下膨脹。 水冷壁為全膜式焊接水冷壁，下部水冷壁及灰斗采用螺旋管屏，上部水冷壁為垂 直管屏，螺旋管屏和垂直管屏的轉(zhuǎn)換比為1 : 3。從爐膛出口至鍋爐尾部，煙氣依次流經(jīng)上 爐膛的屏式過熱器、折焰角上方的末級過熱器、水平煙道中的高溫再熱器，然后至尾部煙道 中煙氣分兩路一路流經(jīng)前部煙道中的立式和水平低溫再熱器，另一路流經(jīng)后部煙道的低 溫過熱器、省煤器，最后進(jìn)入下方的兩臺(tái)三分倉回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器。 水冷壁質(zhì)量流速的選取至關(guān)重要，一方面選取較高的質(zhì)量流速，保證在鍋爐直流 負(fù)荷任何工況(特別是最低直流負(fù)荷)下都大于相應(yīng)熱負(fù)荷下的最低界限質(zhì)量流速，保證 水冷壁管足夠冷卻能力，另一方面需要考慮水冷壁系統(tǒng)阻力的影響，不宜過高。同時(shí)，為滿 足系統(tǒng)設(shè)計(jì)可靠性和經(jīng)濟(jì)性，要求確定合理的系統(tǒng)進(jìn)出口參數(shù)。 350麗等級超臨界鍋爐由于鍋爐容量小，爐膛橫斷面周長相對較長，為了保證水循 環(huán)的安全性，避免因螺旋傾角太小而出現(xiàn)汽水分層和鰭片超溫，需要多方面考慮下爐膛螺 旋管圈水冷壁的口徑、節(jié)距和螺旋傾角的設(shè)計(jì)。 對于直流鍋爐，蒸發(fā)受熱面與過熱受熱面之間沒有一個(gè)固定的分界點(diǎn)，因此水冷 壁出口工質(zhì)過熱度的合理確定是十分重要的。在額定負(fù)荷下，水冷壁出口溫度的選取主要 取決于內(nèi)置式汽水分離器的設(shè)計(jì)溫度和水冷壁管材的使用溫度。水冷壁出口溫度選取過 高，分離器材質(zhì)就要升級或增加壁厚，對于水冷壁管也是一樣的道理。水冷壁出口溫度選取 過低也是不可取的。如果水冷壁出口溫度選取過低，將造成低負(fù)荷下提高，甚至造成過熱器 帶水，這種運(yùn)行工況是絕對不允許出現(xiàn)的。另一方面，水冷壁進(jìn)口工質(zhì)的溫度(過冷度)也 有一定限制，水冷壁進(jìn)口水必須有一定的欠焓，絕對不允許工質(zhì)汽化造成水冷壁傳熱工況 惡化。但入口欠焓過大，又會(huì)給水冷壁系統(tǒng)水動(dòng)力的穩(wěn)定性帶來問題。 避免水動(dòng)力不穩(wěn)定的主要措施是水冷壁進(jìn)口工質(zhì)的欠焓要小于產(chǎn)生水動(dòng)力不穩(wěn) 定的界限欠焓。所以在最低直流負(fù)荷下水冷壁進(jìn)口工質(zhì)的欠焓也不宜過大，要經(jīng)過水動(dòng)力不穩(wěn)定性的校驗(yàn)。
3、煙氣流程 從爐膛出口至鍋爐尾部，煙氣依次流經(jīng)上爐膛的屏式過熱器、折焰角上方的末級 過熱器、水平煙道中的高溫再熱器，然后至尾部煙道中煙氣分兩路一路流經(jīng)前部煙道中的 立式和水平低溫再熱器，另一路流經(jīng)后部煙道的低溫過熱器、省煤器，最后進(jìn)入下方的兩臺(tái) 三分倉回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器。 本實(shí)用新型的有益效果有常規(guī)300麗等級亞臨界機(jī)組供電煤耗約為340 350g/kw. hr，采用超臨界350麗參數(shù)后機(jī)組供電煤耗約為290 295g/kw. hr，同時(shí)NOx排放 濃度保證值為550mg/Nm 低于國家標(biāo)準(zhǔn)的650mg/Nm3。

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明 結(jié)合圖1，鍋爐為一次中間再熱、超臨界壓力變壓運(yùn)行直流鍋爐，它包括單爐膛和 煙道，爐膛下部為內(nèi)螺紋管的螺旋管圈水冷壁結(jié)構(gòu)，爐膛中、下部水冷壁采用螺旋管圈，爐 膛上部水冷壁采用依次上升垂直管屏，垂直管屏包括屏式過熱器1、末級過熱器2和高溫再 熱器6，爐膛中、下部水冷壁之間用過渡集箱連接，鍋爐下部設(shè)置有回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器11， 空氣預(yù)熱器11上方煙道內(nèi)設(shè)置有煙氣調(diào)溫?fù)醢錓O，煙氣調(diào)溫?fù)醢?0上方設(shè)置有省煤器9， 低溫再熱器7和低溫過熱器8分別設(shè)置在省煤器9上方，高溫再熱器6設(shè)置在低溫再熱器 7側(cè)面，末級過熱器2設(shè)置在高溫再熱器6外側(cè)，屏式過熱器1設(shè)置在末級過熱器2外側(cè)， 爐膛中部設(shè)置有中間過渡集箱3，爐膛下部設(shè)置有低NOx煤粉燃燒器5，低NOx煤粉燃燒器 5上方設(shè)置有燃盡風(fēng)4。 本實(shí)施例對現(xiàn)有條件進(jìn)行如下各項(xiàng)分析 1、煤質(zhì)成分分析，主要側(cè)重于磨損指數(shù)，限制煙氣流速不大于12. 2m/s ; 2、爐膛選取和熱負(fù)荷分析及對比； 3、螺旋管圈水冷壁、垂直管圈水冷壁質(zhì)量流速的選取、螺旋傾角和管子根數(shù)、節(jié)距 的確定； 4、主要受熱面的選取主要就受熱面的布置和質(zhì)量流速，與超臨界600麗鍋爐進(jìn) 行了對比； 5、進(jìn)行各負(fù)荷的熱力計(jì)算，對各級受熱面的吸熱和溫升對比，針對投運(yùn)超臨界
600麗鍋爐煙氣調(diào)溫?fù)醢逭{(diào)節(jié)靈敏度差的情況，加大了低再的吸熱比例； 依據(jù)以上分析，確定爐膛，實(shí)現(xiàn)熱負(fù)荷數(shù)據(jù)、水冷壁性能合理，且具有較強(qiáng)的煤種
和機(jī)組容量適應(yīng)性；各級受熱面規(guī)格和吸熱比例合理，結(jié)構(gòu)容易實(shí)現(xiàn)；尾部煙氣調(diào)溫?fù)醢?br> 對再熱汽溫調(diào)節(jié)具有較高的靈活性；較低的未燃盡損失和NOx排放保證鍋爐的技術(shù)先進(jìn)性。
權(quán)利要求一種350MW超臨界變壓運(yùn)行燃煤鍋爐，其特征在于鍋爐為一次中間再熱、超臨界壓力變壓運(yùn)行直流鍋爐，它包括單爐膛和煙道，爐膛下部為內(nèi)螺紋管的螺旋管圈水冷壁結(jié)構(gòu)，爐膛中、下部水冷壁采用螺旋管圈，爐膛上部水冷壁采用依次上升垂直管屏，垂直管屏包括屏式過熱器、末級過熱器和高溫再熱器，爐膛中、下部水冷壁之間用中間過渡集箱連接，鍋爐下部設(shè)置有回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器，空氣預(yù)熱器上方煙道內(nèi)設(shè)置有煙氣調(diào)溫?fù)醢?，煙氣調(diào)溫?fù)醢迳戏皆O(shè)置有省煤器，低溫再熱器和低溫過熱器分別設(shè)置在省煤器上方，高溫再熱器設(shè)置在低溫再熱器側(cè)面，末級過熱器設(shè)置在高溫再熱器外側(cè)，屏式過熱器設(shè)置在末級過熱器外側(cè)，爐膛下部設(shè)置有低NOx煤粉燃燒器，低NOx煤粉燃燒器上方設(shè)置有燃盡風(fēng)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種350麗超臨界變壓運(yùn)行燃煤鍋爐，其特征在于所述的螺 旋管圈的同一管帶中的各管子以相同方式從下到上繞過爐膛的角隅部分和中間部分。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種350MW超臨界變壓運(yùn)行燃煤鍋爐，其特征在于所述的螺 旋管圈水冷壁部分采用可膨脹的帶焊接式張力板垂直剛性梁系統(tǒng)，下部爐膛和冷灰斗的荷 載傳遞給上部垂直水冷壁。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種350麗超臨界變壓運(yùn)行燃煤鍋爐，其特征在于所述的水 冷壁為全膜式焊接水冷壁，下部水冷壁及灰斗采用螺旋管屏，上部水冷壁為垂直管屏，螺旋 管屏和垂直管屏的轉(zhuǎn)換比為1 : 3。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種350麗超臨界變壓運(yùn)行燃煤鍋爐，其特征在于所述的煙 道包括依次連接的前部煙道、水平煙道和后部煙道，低溫過熱器、低溫再熱器水平設(shè)置在煙 道后部，高溫再熱器設(shè)置在水平煙道中，屏式過熱器、末級過熱器設(shè)置在前部煙道，末級過 熱器設(shè)置在折焰角上方。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種350MW超臨界變壓運(yùn)行燃煤鍋爐。鍋爐為一次中間再熱、超臨界壓力變壓運(yùn)行直流鍋爐，它包括單爐膛和煙道，爐膛下部為內(nèi)螺紋管的螺旋管圈水冷壁結(jié)構(gòu)，爐膛中、下部水冷壁采用螺旋管圈，爐膛上部水冷壁采用依次上升垂直管屏，爐膛中、下部水冷壁之間用過渡集箱連接，鍋爐下部設(shè)置有回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器，空氣預(yù)熱器上方煙道內(nèi)設(shè)置有煙氣調(diào)溫?fù)醢?，煙氣調(diào)溫?fù)醢迳戏皆O(shè)置有省煤器，低溫再熱器和低溫過熱器分別設(shè)置在省煤器上方，爐膛下部設(shè)置有低NOx煤粉燃燒器，低NOx煤粉燃燒器上方設(shè)置有燃盡風(fēng)。本實(shí)用新型是一種單爐膛、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、全鋼架，結(jié)構(gòu)合理，能夠解決以往定壓運(yùn)行方式鍋爐與汽輪機(jī)參數(shù)不匹配的問題。
文檔編號F23J11/00GK201526948SQ20092010102
公開日2010年7月14日 申請日期2009年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月30日
發(fā)明者夏良偉, 張彥軍, 欒世健, 黃鶯 申請人:哈爾濱鍋爐廠有限責(zé)任公司