包括輻射元件的蒸汽鍋爐的制作方法
【專利摘要】一種蒸汽鍋爐(1)，包括由所述鍋爐中的熱煙氣加熱的至少一個(gè)水和/或蒸汽輸送元件(30、60)，其特征在于，所述蒸汽鍋爐(1)包括至少一個(gè)輻射元件(70)，其中，所述輻射元件(70)是非冷卻元件；所述輻射元件(70)被布置在熱煙氣(12)流中，以便其被所述煙氣對(duì)流加熱；所述輻射元件(70)位于離所述至少一個(gè)水和/或輸送元件(30、60)預(yù)定距離處，其中對(duì)所述預(yù)定距離進(jìn)行改變，以便不妨礙所述熱煙氣在所述輻射元件和所述水和/或輸送元件之間流動(dòng)，并且以便所述水和/或輸送元件被來(lái)自所述輻射元件的熱輻射加熱。
【專利說(shuō)明】包括輻射元件的蒸汽鍋爐
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分所述的蒸汽鍋爐。
【背景技術(shù)】
[0002]蒸汽鍋爐發(fā)電廠具有水和/或蒸汽輸送元件，諸如鍋爐壁中的蒸汽管，并且通常也具有過(guò)熱器，用以將鍋爐內(nèi)產(chǎn)生的飽和蒸汽輸送至干的過(guò)熱蒸汽，該干的過(guò)熱蒸汽有效用于發(fā)電。
[0003]產(chǎn)生熱水或蒸汽的鍋爐的總體運(yùn)行原理是通過(guò)燃燒化石燃料或可再生燃料產(chǎn)生熱煙氣，以產(chǎn)生熱水或蒸汽，在發(fā)電廠的情況下，該熱水或蒸汽被轉(zhuǎn)化為電。熱氣體將熱能通過(guò)熱交換器傳遞至熱水或加壓蒸汽，該熱水或加壓蒸汽可在工業(yè)過(guò)程中用于家庭和工業(yè)采暖，或者在發(fā)電鍋爐中用于發(fā)電。在后一種情況下，最終階段的熱傳遞通常在過(guò)熱器中完成，該過(guò)熱器通常由被布置在發(fā)電鍋爐內(nèi)的管束組成。在運(yùn)行中，通過(guò)過(guò)熱器管，將在鍋爐壁管中產(chǎn)生的熱水或蒸汽再引導(dǎo)回到鍋爐中。來(lái)自鍋爐的熱煙氣主要以對(duì)流方式加熱過(guò)熱器管，并且通過(guò)過(guò)熱器管壁將熱引導(dǎo)至在熱器管壁中流動(dòng)的蒸汽。由此，蒸汽的溫度升高，以便產(chǎn)生過(guò)熱干蒸汽。
[0004]因此，在傳統(tǒng)鍋爐中，從煙氣至鍋爐壁或過(guò)熱器的熱傳遞被限制為主要是來(lái)自鍋爐內(nèi)的熱煙氣的對(duì)流加熱。因此，鍋爐壁和過(guò)熱器必須具有大的表面積，以便實(shí)現(xiàn)從熱煙氣至水或蒸汽的有效熱傳遞。因此，作為結(jié)果，傳統(tǒng)鍋爐和過(guò)熱器伴隨高材料成本的問(wèn)題。另一問(wèn)題在于，大體積的鍋爐壁和過(guò)熱器提高了發(fā)電廠的總體大小，導(dǎo)致發(fā)電廠的建造成本聞。
[0005]在US4325328中示出這種鍋爐的一個(gè)實(shí)例，其中示出由限定四個(gè)封閉壁的互連管和隔墻構(gòu)造的蒸汽鍋爐，該隔墻也由互連管制成，且該隔墻被設(shè)置在封閉壁中，以便限定兩個(gè)燃燒室。水在封閉壁和隔墻中被蒸發(fā)為蒸汽。之后，引導(dǎo)蒸汽穿過(guò)壓盤(pán)加熱表面，以便第一次過(guò)熱，然后穿過(guò)下一過(guò)熱器。
[0006]也已知布置煙氣偏轉(zhuǎn)器和折流板，以控制鍋爐中的氣體流動(dòng)。
[0007]US4226279示出鰭片，其被焊接至蒸汽鍋爐中的管，以便防止煤煙顆粒在蒸汽管上橫向移動(dòng)。US4226279涉及解決鍋爐中的折流板翹曲和鼓起的問(wèn)題。在US4226279中通過(guò)下列方式解決了該問(wèn)題，即:將鰭片直接焊接至管部分，以便鰭片被流動(dòng)通過(guò)管的流體冷卻。
[0008]GB10233針對(duì)解決如下問(wèn)題，即:在鍋爐管上實(shí)現(xiàn)均勻的氣體流動(dòng)。根據(jù)GB10233，通過(guò)下列方式實(shí)現(xiàn)該目的，即:引入折流板，折流板在鍋爐內(nèi)的一些位置上對(duì)氣流產(chǎn)生阻力，因此迫使氣體在鍋爐管上更均勻地流動(dòng)。在GB10233中，折流板接觸水管，或者作為替換方式，折流板被布置成垂直于氣流。這限制了氣體在折流板上的流動(dòng)，并且作為其結(jié)果，折流板不會(huì)呈現(xiàn)比水管高很多的溫度。
[0009]JP49104001示出被布置成與氣流形成陡的角度的折流板，以便在鍋爐的一部分中收集煤煙顆粒。
[0010]也已經(jīng)做出進(jìn)一步嘗試，以提高對(duì)過(guò)熱器管的熱傳遞，并且提高燃燒效率。一種這樣的商業(yè)化設(shè)計(jì)是循環(huán)流化床鍋爐，其中，通過(guò)在鍋爐容積內(nèi)，并且也繞著過(guò)熱器管循環(huán)熱固體顆粒(沙子和灰)，實(shí)現(xiàn)250-300kW/m2°C的熱傳遞。然而，這種方法涉及更大的復(fù)雜性和成本的鍋爐，并且增加了過(guò)熱器管以及鍋爐內(nèi)部中的其它部分的磨損。
[0011]在FR1154090中描述了一種類似方法，其描述了這樣一種鍋爐，其中，蒸汽流動(dòng)通過(guò)板狀過(guò)熱器，并且被來(lái)自煙氣中的熱煤煙顆粒的熱輻射加熱。
[0012]因此，本發(fā)明的目的在于實(shí)現(xiàn)一種能量高效的鍋爐。本發(fā)明的進(jìn)一步目的在于實(shí)現(xiàn)一種成本有效的蒸汽鍋爐。又一目的在于實(shí)現(xiàn)這樣一種鍋爐，其中，NOx氣體和未燃燒碳?xì)浠衔镄问降呐欧盼餃p少。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)下列蒸汽鍋爐實(shí)現(xiàn)這些目的中的至少一個(gè)，該蒸汽鍋爐包括由鍋爐中的熱煙氣加熱的至少一個(gè)水和/或蒸汽輸送元件，其特征在于，該蒸汽鍋爐包括至少一個(gè)輻射元件，其中，所述輻射元件是非冷卻元件；所述輻射元件被布置在熱煙氣流中，以便其被煙氣對(duì)流加熱；所述輻射元件位于離所述至少一個(gè)水和/或輸送元件預(yù)定距離處，以便不妨礙熱煙氣在輻射元件和水和/或輸送元件之間流動(dòng)，并且以便水和/或輸送元件被來(lái)自所述輻射元件的熱輻射加熱。
[0014]能夠按下文解釋本發(fā)明的基本原理:在蒸汽鍋爐運(yùn)行中，水和/或輸送管和輻射元件兩者都被熱煙氣對(duì)流加熱，并且因此當(dāng)應(yīng)用幾何形狀假定時(shí)，水和/或輸送元件和輻射元件兩者都將根據(jù)斯特潘-玻爾茲曼定律輻射熱能:
[0015]
【權(quán)利要求】
1.一種蒸汽鍋爐(I)，包括由所述鍋爐中的熱煙氣加熱的至少一個(gè)水和/或蒸汽輸送元件(30、60)，其特征在于，所述蒸汽鍋爐(I)包括至少一個(gè)輻射元件(70)，其中； 所述輻射元件(70)是非冷卻元件；所述輻射元件(70)被布置在熱煙氣(12)流中，以便所述輻射元件(70)被所述煙氣對(duì)流地加熱；所述輻射元件(70)位于離所述至少一個(gè)水和/或輸送元件(30、60)預(yù)定距離處，其中，對(duì)所述預(yù)定距離進(jìn)行改變，以便不妨礙所述熱煙氣在所述輻射元件和所述水和/或輸送元件之間流動(dòng)，并且以便所述水和/或輸送元件被來(lái)自所述輻射元件的熱輻射加熱。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蒸汽鍋爐，其中，所述輻射元件(70)被布置成使得所述熱煙氣(12)流能夠通過(guò)所述輻射元件(70)，而基本不改變流動(dòng)方向。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的蒸汽鍋爐，其中，所述輻射元件被布置在所述煙氣流中，以便整個(gè)輻射元件都暴露于所述煙氣流。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的蒸汽鍋爐，其中，所述水和/或輸送元件(30、60)是至少一個(gè)蒸汽輸送過(guò)熱器管(60)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的蒸汽鍋爐，其中，所述輻射元件(70)的表面面積是所述至少一個(gè)水和/或輸送元件(30、60)的直接暴露于所述煙氣的面積的至少3%，優(yōu)選至少10%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的蒸汽鍋爐，其中，所述輻射元件基本平行于所述煙氣的流動(dòng)方向延伸。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的蒸汽鍋爐，其中，所述輻射元件(70)是片，所述片包括兩個(gè)側(cè)表面(71、72)和周向邊緣(73)，其中所述輻射元件被布置成使得其側(cè)表面(71,72)中的一個(gè)側(cè)表面的法線垂直于所述熱煙氣(12)的流動(dòng)方向，并且所述片(70)的邊緣部分面對(duì)所述熱煙氣流。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的蒸汽鍋爐，其中，所述輻射元件(70)是波狀片。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的蒸汽鍋爐，其中，所述輻射元件是細(xì)長(zhǎng)桿元件，其中所述輻射元件被布置成，其徑向軸線R垂直于所述煙氣的流動(dòng)方向。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的蒸汽鍋爐，其中，所述輻射元件具有圓形橫截面或矩形橫截面。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的蒸汽鍋爐，其中，所述輻射元件(70)由合金形成，所述合金基于Fe或Ni，并且含有Al，并且當(dāng)在含氧氣氛中受到加熱時(shí)，所述合金在其外部表面上形成保護(hù)性氧化鋁層。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至11中任一項(xiàng)所述的蒸汽鍋爐，其中，所述輻射元件被柔性地附接至所述鍋爐(I)的非冷卻表面。
13.根據(jù)權(quán)利要求1至12中任一項(xiàng)所述的蒸汽鍋爐，其中，所述輻射元件(70)被柔性地附接至所述鍋爐，以便所述輻射元件的至少一端自由地膨脹或收縮。
14.根據(jù)權(quán)利要求1至13中任一項(xiàng)所述的蒸汽鍋爐，其中，所述輻射元件(70)被布置成使得其柔性地從所述水和/或蒸汽輸送元件懸垂。
15.根據(jù)權(quán)利要求12至14中任一項(xiàng)所述的蒸汽鍋爐，其中，所述輻射元件包括鉤或環(huán)，用以將所述輻射元件懸掛在所述水和/或蒸汽輸送元件上。
【文檔編號(hào)】F22B37/10GK104040254SQ201280063672
【公開(kāi)日】2014年9月10日 申請(qǐng)日期:2012年12月19日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月21日
【發(fā)明者】保·榮松 申請(qǐng)人:山特維克知識(shí)產(chǎn)權(quán)股份有限公司