超超臨界循環(huán)流化床鍋爐的制作方法
【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。
【背景技術(shù)】
[0002]目前循環(huán)流化床燃燒技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到超臨界參數(shù)，為了進(jìn)一步提高發(fā)電效率，研發(fā)更高參數(shù)更高效率的超超臨界循環(huán)流化床鍋爐勢(shì)在必行。超超臨界參數(shù)鍋爐，一般指蒸汽壓力超過(guò)25MPa，蒸汽溫度超過(guò)580°C的鍋爐。理論計(jì)算結(jié)果表明，當(dāng)蒸汽溫度達(dá)到600°C，蒸汽壓力達(dá)到26MPa時(shí)，一次中間再熱的機(jī)組效率可以達(dá)到47.99%，高于超臨界機(jī)組42%的機(jī)組效率，遠(yuǎn)優(yōu)于亞臨界機(jī)組僅37%的機(jī)組效率。
[0003]然而，循環(huán)流化床鍋爐在實(shí)現(xiàn)超超臨界蒸汽參數(shù)方面存在較大技術(shù)難題。首先，循環(huán)流化床鍋爐低溫燃燒，其通常不超過(guò)930°C的燃燒溫度使得循環(huán)流化床鍋爐要滿(mǎn)足超超臨界參數(shù)要求的高溫末級(jí)過(guò)熱器和高溫末級(jí)再熱布置成為一個(gè)技術(shù)難題。從有利于傳熱而言，末級(jí)過(guò)熱器、末級(jí)再熱應(yīng)該布置在爐膛或者外置式熱交換器內(nèi)，但受限于鍋爐可以使用的材料原因，必須控制末級(jí)過(guò)熱器和末級(jí)再熱器蒸汽溫度的偏差，防止由于偏差引起的蒸汽超溫，損壞管材。其次，為了實(shí)現(xiàn)同樣的低負(fù)荷蒸汽特別是再熱蒸汽溫度，將對(duì)再熱器的布置提出非常嚴(yán)苛的要求，因?yàn)榈拓?fù)荷下鍋爐爐膛出口氣固兩相流體溫度已經(jīng)比高負(fù)荷時(shí)有大幅下降，因此在低負(fù)荷下如何滿(mǎn)足末級(jí)過(guò)熱、再熱汽溫仍達(dá)到額定值將成為鍋爐能否開(kāi)發(fā)成功的關(guān)鍵。再次，對(duì)于不同類(lèi)型的受熱面，需要考慮多種潛在的極端惡劣工況，否則鍋爐難于實(shí)現(xiàn)安全運(yùn)行。最后，還需分析其他制約因素如循環(huán)流化床氣固流動(dòng)特性、超超臨界循環(huán)流化床鍋爐經(jīng)濟(jì)性等，否則所開(kāi)發(fā)出來(lái)的循環(huán)流化床鍋爐將很難獲得市場(chǎng)認(rèn)可。
[0004]以上均限制了超超臨界蒸汽參數(shù)在循環(huán)流化床燃燒技術(shù)上有效實(shí)施，使循環(huán)流化床鍋爐機(jī)組效率的進(jìn)一步提高難于實(shí)現(xiàn)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型針對(duì)循環(huán)流化床鍋爐與超超臨界參數(shù)相結(jié)合的難點(diǎn)，提供了一種切實(shí)可行的超超臨界循環(huán)流化床鍋爐。
[0006]為實(shí)現(xiàn)循環(huán)流化床鍋爐蒸汽達(dá)到超超臨界參數(shù)，需考慮受熱面布置、特殊受熱面惡劣工況的安全隱患以及經(jīng)濟(jì)性選材等因素。
[0007]在受熱面布置方面，通過(guò)系統(tǒng)詳細(xì)的鍋爐熱力計(jì)算，并對(duì)比了多種方案，結(jié)果表明，為實(shí)現(xiàn)低負(fù)荷下再熱汽溫達(dá)到額定值，采用兩級(jí)再熱器基本難于實(shí)現(xiàn)。主要原因是鍋爐低負(fù)荷時(shí)由于爐膛斷面氣速的降低，使得爐膛出口顆粒濃度大幅衰減，無(wú)法提供充足的高溫循環(huán)灰進(jìn)行換熱，因此需要增加再熱器級(jí)數(shù)，使得再熱器布置更加靈活，滿(mǎn)足低負(fù)荷再熱汽溫。計(jì)算發(fā)現(xiàn)，三級(jí)布置時(shí)，若將低溫再熱器、中溫再熱器布置尾部煙道內(nèi)，將高溫再熱器布置在爐膛內(nèi)，則會(huì)因爐內(nèi)空間有限而難于實(shí)現(xiàn)受熱面的布置。因此考慮采用外置式熱交換器，同時(shí)由于外置式熱交換器的換熱系數(shù)高，還可有效減少金屬用量。因此，經(jīng)過(guò)以上分析對(duì)比，最終得到將高溫再熱器或中溫再熱器放置于外置式熱交換器中的方案。
[0008]根據(jù)以上計(jì)算分析，可進(jìn)一步得到上述三級(jí)再熱器布置的各類(lèi)優(yōu)選方案。
[0009]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:超超臨界循環(huán)流化床鍋爐，包括爐膛、分離器、外置式熱交換器和尾部煙道，以及鍋爐的再熱器系統(tǒng)，所述再熱器系統(tǒng)分三級(jí)布置，包括低溫再熱器、中溫再熱器和高溫再熱器，低溫再熱器布置在尾部煙道內(nèi)，中溫再熱器布置在尾部煙道或外置式熱交換器或爐膛內(nèi)，高溫再熱器布置在爐膛或外置式熱交換器內(nèi)，并且中溫再熱器與高溫再熱器擇一布置在外置式熱交換器內(nèi)。
[0010]與常規(guī)的循環(huán)流化床鍋爐相比，本實(shí)用新型的貢獻(xiàn)在于通過(guò)大量的模擬計(jì)算，確定實(shí)現(xiàn)超超臨界蒸汽參數(shù)須增加了一級(jí)再熱器，并確定了中溫再熱器與高溫再熱器擇一布置在外置式熱交換器內(nèi)的布置方式。具體而言，所述三級(jí)布置有以下的方式:
[0011 ] 低溫再熱器布置于尾部煙道內(nèi)，中溫再熱器布置在外置式熱交換器內(nèi)，高溫再熱器布置在爐膛內(nèi)；
[0012]低溫再熱器布置于煙氣溫度較低的尾部煙道內(nèi)，中溫再熱器布置在煙氣溫度最高的尾部煙道內(nèi)，高溫再熱器布置在外置式熱交換器內(nèi)；
[0013]低溫再熱器布置于尾部煙道內(nèi)，中溫再熱器布置在爐膛內(nèi)，高溫再熱器布置在外置式熱交換器內(nèi)。
[0014]所述中溫再熱器布置在尾部煙道內(nèi)并且為尾部煙道第一個(gè)受熱面。
[0015]所述中溫再熱器與低溫再熱器之間布置有其它受熱面。
[0016]所述低溫再熱器受熱面管徑大于中溫再熱器受熱面管徑。
[0017]所述鍋爐的爐膛內(nèi)再熱器為膜式壁結(jié)構(gòu)。
[0018]所述鍋爐的爐膛內(nèi)再熱器為U型屏受熱面結(jié)構(gòu)。
[0019]本實(shí)用新型的有益效果是:能實(shí)現(xiàn)蒸汽參數(shù)達(dá)到超超臨界，且在50%?100%BMCR工況實(shí)現(xiàn)再熱汽溫達(dá)到額定值，進(jìn)一步提高現(xiàn)有大型循環(huán)流化床鍋爐機(jī)組的發(fā)電效率，且保證設(shè)備長(zhǎng)期高效運(yùn)行。
【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1是本實(shí)用新型超超臨界循環(huán)流化床鍋爐的實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖2是本實(shí)用新型超超臨界循環(huán)流化床鍋爐的實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖3是本實(shí)用新型超超臨界循環(huán)流化床鍋爐的實(shí)施例3的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖中標(biāo)記為:爐膛1、分離器2、外置式熱交換器3、尾部煙道4、低溫再熱器51、中溫再熱器52、高溫再熱器53。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。
[0025]如圖1、圖2、圖3所示，本實(shí)用新型的超超臨界循環(huán)流化床鍋爐包括爐膛1、分離器2、外置式熱交換器3和尾部煙道4，以及鍋爐的再熱器系統(tǒng)，所述再熱器系統(tǒng)分三級(jí)布置，再熱器系統(tǒng)包括低溫再熱器51、中溫再熱器52和高溫再熱器53，低溫再熱器51布置在尾部煙道4中，中溫再熱器5