一種燃燒超低熱值的超臨界cfb鍋爐熱力系統(tǒng)及鍋爐的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種燃燒超低熱值的超臨界CFB鍋爐熱力系統(tǒng)及鍋爐，涉及一種循環(huán)流化床鍋爐，包含設(shè)有水冷壁的爐膛，與爐膛連通的分離及返料裝置，布置于爐膛外的外置式換熱器，以及高溫過熱器和高溫再熱器，其特征在于：分離及返料裝置數(shù)量為m，外置式換熱器數(shù)量為n，0≤n＜m，水冷壁、高溫過熱器和高溫再熱器總的吸熱比例在50～60％之間。本實(shí)用新型的CFB鍋爐適用燃燒低熱值(熱值低于3500千卡/千克)特別是超低熱值(熱值低于2000千卡/千克)燃料，并且在鍋爐低負(fù)荷(例如低于80％乃至更低)時(shí)能夠保證主蒸汽、再熱蒸汽出口溫度達(dá)到要求，同時(shí)低負(fù)荷時(shí)鍋爐有良好的穩(wěn)定燃燒能力。
【專利說明】
一種燃燒超低熱值的超臨界CFB鍋爐熱力系統(tǒng)及鍋爐
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及一種循環(huán)流化床鍋爐，特別是燃燒超低熱值燃料的超臨界CFB鍋爐。
【背景技術(shù)】
[0002]循環(huán)流化床(CFB)鍋爐具有燃料適應(yīng)性好，效率高，污染物排放少等優(yōu)點(diǎn)。CFB鍋爐幾乎能夠燃燒所有的燃料，燃料的發(fā)熱量從幾百千卡/千克(I千卡約等于4.186千焦耳)到8000?9000千卡/千克。隨著技術(shù)發(fā)展，超臨界鍋爐發(fā)電機(jī)組因熱效率高，經(jīng)濟(jì)效益好受到重視和發(fā)展。但低熱值燃料，特別是超低熱值燃料，熱值低于2000千卡/千克(8372千焦/千克)的燃料采用超臨界CFB鍋爐時(shí)，會(huì)面臨技術(shù)難題。原因如下:
[0003]超臨界鍋爐爐膛水冷壁系統(tǒng)采用一次直流，即水冷壁內(nèi)的工質(zhì)(水)一次通過水冷壁。水冷壁入口過冷(低于飽和水溫度)，出口過熱(高于飽和蒸汽溫度)，爐膛水冷壁的吸熱比例大，高于亞臨界的鍋爐。一般超臨界鍋爐水冷壁吸熱比例占鍋爐總吸熱量的39%，亞臨界鍋爐水冷壁的吸熱比例占鍋爐總吸熱量小于29%。
[0004]其次，現(xiàn)代先進(jìn)的超臨界參數(shù)鍋爐的主蒸汽、再熱蒸汽出口溫度高達(dá)570/569°C，為了保證達(dá)到上述溫度，鍋爐的高溫過熱器，高溫再熱器需布置在爐膛內(nèi)或者循環(huán)流化床鍋爐的外置式換熱器內(nèi)，高溫過熱器和高溫再熱器的吸熱比例決定鍋爐在低負(fù)荷時(shí)保證參數(shù)的能力，吸熱比例越高，保證參數(shù)的能力越強(qiáng)，反之亦然。
[0005]再次，一般低熱值燃料含灰或灰分高，或者灰分和水分同時(shí)高，可以燃燒釋放熱量的碳、氫等元素低，燃燒后產(chǎn)生的煙氣量大，灰分大。燃料在鍋爐爐膛內(nèi)燃燒后煙氣離開爐膛時(shí)會(huì)同時(shí)帶走大量的熱量。一般低熱值燃料煙氣離開爐膛時(shí)會(huì)帶走40?50%的熱量。爐膛及外置式換熱器能夠獲得的熱量比例大大降低。燃料確定時(shí)，鍋爐爐膛設(shè)計(jì)溫度越高，煙氣離開爐膛時(shí)帶走的熱量比例越高，反之亦然。
[0006]最后，燃燒低熱值特別是超低熱值燃料時(shí)，如果爐膛溫度設(shè)計(jì)偏低，在鍋爐低負(fù)荷時(shí)，由于燃料輸入熱量降低，爐膛的溫度可能會(huì)低于燃料的著火溫度，引起燃燒不穩(wěn)定。
[0007]綜上所述，一方面是超臨界鍋爐爐膛水冷壁及高溫過熱器和高溫再熱器要求較多的吸熱比例，另一方面燃燒低熱值燃料時(shí)，爐膛及外置式換熱器能夠獲得的熱量比例大大降低。這兩方面的矛盾就是燃燒超低熱值燃料的超臨界CFB鍋爐所面臨的技術(shù)難題。同時(shí)，燃燒低熱值燃料時(shí)還要解決好低負(fù)荷爐膛溫度和穩(wěn)定燃燒的問題。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0008]本實(shí)用新型的目的在于:提出一種燃燒超低熱值燃料的超臨界CFB鍋爐，該CFB鍋爐適用燃燒低熱值(熱值低于3500千卡/千克)特別是超低熱值(熱值低于2000千卡/千克)燃料，并且在鍋爐低負(fù)荷(例如低于80%乃至更低)時(shí)能夠保證主蒸汽、再熱蒸汽出口溫度達(dá)到要求，同時(shí)低負(fù)荷時(shí)鍋爐有良好的穩(wěn)定燃燒能力。
[0009]本實(shí)用新型的目的通過下述技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):
[0010]—種燃燒超低熱值的超臨界CFB鍋爐熱力系統(tǒng)及鍋爐，包含設(shè)有水冷壁的爐膛，與爐膛連通的分離及返料裝置，布置于爐膛外的外置式換熱器，以及高溫過熱器和高溫再熱器，分離及返料裝置數(shù)量為m，外置式換熱器數(shù)量為n ,0<n<m,水冷壁、高溫過熱器和高溫再熱器總的吸熱比例在50?60 %之間。
[0011]作為選擇，高溫再器的吸熱比例不小于4%。作為進(jìn)一步選擇，高溫再器的吸熱比例為7?9 %。
[0012]作為選擇，高溫過熱器的吸熱比例為4?12%。作為進(jìn)一步選擇，高溫過熱器的吸熱比例為7?10%。
[0013]作為選擇，高溫過熱器布置在爐膛內(nèi)，高溫再熱器布置在爐膛或外置式換熱器內(nèi)。作為進(jìn)一步選擇，當(dāng)η = O時(shí)，高溫再熱器也布置在爐膛內(nèi)。
[0014]作為選擇，與分離及返料裝置連通并位于其煙氣下游的尾部煙道分成兩個(gè)通道，并且兩個(gè)通道的煙氣比例可調(diào)。
[0015]作為選擇，還包括低溫過熱器，低溫過熱器分為兩個(gè)，其中一個(gè)布置于分離及返料裝置煙氣下游的尾部煙道內(nèi)，另一個(gè)也布置在尾部煙道或者布置于外置式換熱器內(nèi)。
[0016]作為選擇，超臨界CFB鍋爐為燃燒燃料熱值1900?1600KCA1/KG，600MW的鍋爐，其分離及返料裝置的數(shù)量m = 6，外置式換熱器的數(shù)量n = 0，高溫過熱器和高溫再熱器布置在爐膛內(nèi)，其位置在相鄰的分離及返料裝置之間，并且在爐膛內(nèi)兩邊同時(shí)布置;分離及返料裝置煙氣下游的尾部煙道分成兩個(gè)通道，其中一個(gè)通道內(nèi)布置低溫再熱器，另外一個(gè)通道內(nèi)前后布置兩個(gè)低溫過熱器，煙氣平行通過兩個(gè)通道，并且兩個(gè)通道的煙氣比例可調(diào)。
[0017]前述本實(shí)用新型主方案及其各進(jìn)一步選擇方案可以自由組合以形成多個(gè)方案，均為本實(shí)用新型可采用并要求保護(hù)的方案:如本實(shí)用新型，(各非沖突選擇)選擇之間任意組合，本領(lǐng)域技術(shù)人員在了解本發(fā)明方案后根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)和公知常識(shí)可明了有多種組合，均為本實(shí)用新型所要保護(hù)的技術(shù)方案，在此不做窮舉。
[0018]本實(shí)用新型的工作流程:吸熱比例通過吸熱面面積調(diào)整，同時(shí)燃料熱值越低，m和η的差值越大，直到η = 0。通過調(diào)整外置式換熱器η的數(shù)量，能夠靈活地減少或者增加爐膛、分離及返料裝置、外置式換熱器構(gòu)成主回路內(nèi)吸熱面積，使得爐膛內(nèi)達(dá)到合適的燃燒溫度。同時(shí)高溫過熱器和高溫再熱器布置在爐膛/外置式換熱器內(nèi)，使得鍋爐在低負(fù)荷時(shí)，過熱器和再熱器仍然能夠獲得足夠的吸熱，達(dá)到較高的出口蒸汽溫度。
[0019]本實(shí)用新型的有益效果:該CFB鍋爐適用燃燒低熱值特別是超低熱值燃料，并且在鍋爐低負(fù)荷時(shí)能夠保證主蒸汽、再熱蒸汽出口溫度達(dá)到要求，同時(shí)低負(fù)荷時(shí)鍋爐有良好的穩(wěn)定燃燒能力。
【附圖說明】
[0020]圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖3是圖2的俯視圖；
[0023]圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例3的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖中，丨-爐膛2-分離及返料裝置3-外置式換熱器4-高溫過熱器5-高溫再熱器6A、6B-低溫過熱器8-低溫再熱器9-省煤器10-空氣預(yù)熱器11-水冷壁61-尾部煙道。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合具體實(shí)施例和附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明。
[0026]實(shí)施例1:
[0027]—種燃燒超低熱值的超臨界CFB鍋爐熱力系統(tǒng)及鍋爐，包含設(shè)有水冷壁11的爐膛I，與爐膛I連通的分離及返料裝置2，布置于爐膛I外的外置式換熱器3，以及高溫過熱器4和高溫再熱器5，分離及返料裝置2數(shù)量為m，外置式換熱器3數(shù)量為n ,0<n<m,水冷壁11、高溫過熱器4和高溫再熱器5總的吸熱比例在50?60%之間。燃料熱值越低，m和η的差值越大，直至ljn = 0。超臨界CFB鍋爐的特點(diǎn)，水冷壁11必須有足夠的吸熱量，水冷壁11布置足夠的面積，使其吸熱量達(dá)到鍋爐總吸熱量的39%，分離及返料裝置2根據(jù)結(jié)構(gòu)和自身吸熱性能一般吸熱量為O?3%，低熱值燃料煙氣離開爐膛I時(shí)會(huì)帶走40?50%的熱量，那么爐膛I和外置床內(nèi)的其他受熱面(非水冷壁)吸熱量為8?21%。為了保證鍋爐低負(fù)荷主蒸汽和再熱蒸汽溫度，高溫再熱器5的高溫再熱蒸汽的吸熱比例不應(yīng)小于4%，最佳的比例為7?9%，其余的分配給高溫過熱器4，比例為4?12%，優(yōu)選7?10%。當(dāng)高溫過熱器4和高溫再熱器5吸熱比例之和小于15%時(shí)，外置式換熱器3的數(shù)量η可以為零。附圖1所示實(shí)例，是一種容量約350MW燃燒超低熱值燃料的CFB鍋爐，包含爐膛I，與爐膛I連通的分離及返料裝置2的數(shù)量m = 3，外置式換熱器3的數(shù)量η=1，外置式換熱器3可以布置在分離及返料裝置2的回料腿和爐膛之間區(qū)域，回收回料腿內(nèi)高溫灰熱量。高溫過熱器4布置在爐膛I內(nèi)，高溫再熱器5布置在外置式換熱器3內(nèi)。在分離及返料裝置2煙氣下游的尾部煙道61內(nèi)前后布置有低溫過熱器6Α和6Β，低溫再熱器8，省煤器9。尾部煙道61和空氣預(yù)熱器10相連。
[0028]實(shí)施例2:
[0029]本實(shí)施例與實(shí)施例1基本相同，其區(qū)別在于:如附圖2、3所示，是一種燃燒某國外高水分褐煤，熱值1900?1600KCA1/KG，600MW超臨界CFB鍋爐。包含爐膛1，與爐膛I連通的分離及返料裝置2的數(shù)量m = 6，外置式換熱器3的數(shù)量n = 0。高溫過熱器4和高溫再熱器5布置在爐膛內(nèi)，作為一種實(shí)施實(shí)例，如附圖3所示，其位置在相鄰的分離及返料裝置2之間，并且在爐膛I內(nèi)兩邊同時(shí)布置。在分離及返料裝置2煙氣下游的尾部煙道61內(nèi)布置有低溫過熱器6A和6B，低溫再熱器8，省煤器9。在本實(shí)施例中，當(dāng)n = 0時(shí)，尾部煙道61被分成兩個(gè)通道，其中一個(gè)通道61A內(nèi)布置低溫再熱器8，另外一個(gè)通道61B內(nèi)前后布置低溫過熱器6A和6B，煙氣平行通過兩個(gè)通道，并且61A和61B兩個(gè)通道的煙氣比例可以調(diào)節(jié)，以滿足再熱蒸汽溫度控制的需要。尾部煙道61和空氣預(yù)熱器10相連。
[0030]本實(shí)施例中，減少外置式換熱器的吸熱，鍋爐爐膛溫度滿負(fù)荷860°C，35%BMCR仍有710°C，滿足低負(fù)荷穩(wěn)燃的要求。主蒸汽溫度40?100%BMCR保持571°C，再熱蒸汽溫度50?100 %BMCR維持569 °C。水冷壁有足夠的吸熱量，鍋爐在35 % BMCR就能達(dá)到直流負(fù)荷。鍋爐具有良好的性能參數(shù)。
[0031]實(shí)施例3:
[0032]本實(shí)施例與實(shí)施例1基本相同，其區(qū)別在于:如附圖4所示，燃燒超低熱值燃料的CFB鍋爐，包含爐膛I，分離及返料裝置2的數(shù)量m = 3，外置式換熱器3的數(shù)量n = 2，外置式換熱器3可以布置在分離及返料裝置2的回料腿和爐膛之間區(qū)域，回收回料腿內(nèi)高溫灰熱量。高溫過熱器4布置在爐膛內(nèi)，高溫再熱器5布置在外置式換熱器3內(nèi)，低溫過熱器6B布置在另外一個(gè)外置式換熱器3內(nèi)。在尾部煙道61內(nèi)布置有低過熱器6A和6B，低溫再熱器8，省煤器9。尾部煙道61和空氣預(yù)熱器10相連。
[0033]以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種燃燒超低熱值的超臨界CFB鍋爐熱力系統(tǒng)及鍋爐，包含設(shè)有水冷壁的爐膛，與爐膛連通的分離及返料裝置，布置于爐膛外的外置式換熱器，以及高溫過熱器和高溫再熱器，其特征在于:分離及返料裝置數(shù)量為m，外置式換熱器數(shù)量為n ,0<n<m,水冷壁、高溫過熱器和高溫再熱器總的吸熱比例在50?60%之間。2.如權(quán)利要求1所述的燃燒超低熱值的超臨界CFB鍋爐熱力系統(tǒng)及鍋爐，其特征在于:高溫再器的吸熱比例不小于4%。3.如權(quán)利要求2所述的燃燒超低熱值的超臨界CFB鍋爐熱力系統(tǒng)及鍋爐，其特征在于:高溫再器的吸熱比例為7?9%。4.如權(quán)利要求1所述的燃燒超低熱值的超臨界CFB鍋爐熱力系統(tǒng)及鍋爐，其特征在于:高溫過熱器的吸熱比例為4?12%。5.如權(quán)利要求4所述的燃燒超低熱值的超臨界CFB鍋爐熱力系統(tǒng)及鍋爐，其特征在于:高溫過熱器的吸熱比例為7?10%。6.如權(quán)利要求1所述的燃燒超低熱值的超臨界CFB鍋爐熱力系統(tǒng)及鍋爐，其特征在于:高溫過熱器布置在爐膛內(nèi)，高溫再熱器布置在爐膛或外置式換熱器內(nèi)。7.如權(quán)利要求6所述的燃燒超低熱值的超臨界CFB鍋爐熱力系統(tǒng)及鍋爐，其特征在于:當(dāng)η = O時(shí)，高溫再熱器也布置在爐膛內(nèi)。8.如權(quán)利要求1所述的燃燒超低熱值的超臨界CFB鍋爐熱力系統(tǒng)及鍋爐，其特征在于:與分離及返料裝置連通并位于其煙氣下游的尾部煙道分成兩個(gè)通道，并且兩個(gè)通道的煙氣比例可調(diào)。9.如權(quán)利要求1所述的燃燒超低熱值的超臨界CFB鍋爐熱力系統(tǒng)及鍋爐，其特征在于:還包括低溫過熱器，低溫過熱器分為兩個(gè)，其中一個(gè)布置于分離及返料裝置煙氣下游的尾部煙道內(nèi)，另一個(gè)也布置在尾部煙道或者布置于外置式換熱器內(nèi)。10.如權(quán)利要求1所述的燃燒超低熱值的超臨界CFB鍋爐熱力系統(tǒng)及鍋爐，其特征在于:超臨界CFB鍋爐為燃燒燃料熱值1900?1600KCA1/KG，600MW的鍋爐，其分離及返料裝置的數(shù)量m=6，外置式換熱器的數(shù)量n = 0，高溫過熱器和高溫再熱器布置在爐膛內(nèi)，其位置在相鄰的分離及返料裝置之間，并且在爐膛內(nèi)兩邊同時(shí)布置;分離及返料裝置煙氣下游的尾部煙道分成兩個(gè)通道，其中一個(gè)通道內(nèi)布置低溫再熱器，另外一個(gè)通道內(nèi)前后布置兩個(gè)低溫過熱器，煙氣平行通過兩個(gè)通道，并且兩個(gè)通道的煙氣比例可調(diào)。
【文檔編號(hào)】F23C10/18GK205535721SQ201620300192
【公開日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年4月12日
【發(fā)明人】鞏李明, 薛大勇, 楊雪芬, 任燕麗, 聶立, 蘇虎, 王鵬, 徐鵬, 胡修奎
【申請(qǐng)人】東方電氣集團(tuán)東方鍋爐股份有限公司