適用于蒸汽參數(shù)為700℃等級(jí)及以上電站鍋爐的蒸汽系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于火力發(fā)電領(lǐng)域，涉及一種適用于蒸汽參數(shù)為700°C等級(jí)及以上電站鍋爐的蒸汽系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，國內(nèi)霧霾等環(huán)境問題的日益突出，加之國際社會(huì)對(duì)我國碳排放的指責(zé)，促使我國政府進(jìn)行煤炭消費(fèi)總量控制和優(yōu)化煤炭使用方式。我國每年消費(fèi)的煤中約有一半用于燃燒發(fā)電。對(duì)于發(fā)電企業(yè)來說，只有提高系統(tǒng)循環(huán)效率，才能在低煤耗和低污染物排放的情況下，生產(chǎn)出等量的電力。提高蒸汽參數(shù)是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)循環(huán)效率提高最有效的方法之一。
[0003]目前世界上最先進(jìn)的發(fā)電機(jī)組的蒸汽參數(shù)超過了600°C，壓力超過了 30MPa，系統(tǒng)循環(huán)效率可達(dá)44%。當(dāng)蒸汽溫度提高到700 °C級(jí)，壓力達(dá)到38MPa左右，系統(tǒng)的循環(huán)效率可提高到50%左右。對(duì)于一臺(tái)600MWe蒸汽參數(shù)為26.15MPa/605°C/603°C級(jí)機(jī)組而言，省煤器的吸熱比例為8.4% ,水冷壁吸熱比例為50 %左右，過熱蒸汽和再熱蒸汽的吸熱比例約為41.6%。當(dāng)蒸汽參數(shù)提高到35MPa/702°C/720°C時(shí)，省煤器的吸熱比例為5.1%,水冷壁吸熱比例約為44.4%,過熱器和再熱器吸熱比例約為50.5 %。與600 °C級(jí)機(jī)組相比，700 °C級(jí)機(jī)組的水冷壁吸熱比例降低了 5.6%，而過熱器和再熱器的吸熱比例提高了 8.9%。
[0004]如果按常規(guī)的方法布置受熱面，首先，尾部煙道中需布置過熱器和再熱器的對(duì)流受熱面，由于尾部煙道中煙氣的放熱量是一定的而蒸汽需要吸收更多的熱量以達(dá)到更高的參數(shù)，這可能導(dǎo)致最終的蒸汽參數(shù)無法達(dá)到設(shè)計(jì)值或者需布置很大的受熱面來彌補(bǔ)由傳熱溫差降低而減少的傳熱量;其次，假設(shè)出口的蒸汽參數(shù)達(dá)到38.5MPa/702°C/720°C級(jí)，那么水冷壁出口的蒸汽的溫度必然要超過該壓力下的擬臨界溫度，即工質(zhì)溫度處于大比熱范圍時(shí)的水冷壁管段位于受熱較強(qiáng)的爐膛內(nèi)部，甚至可能處于受熱最強(qiáng)的燃燒器區(qū)域，這可能會(huì)導(dǎo)致該區(qū)段水冷壁發(fā)生類膜態(tài)沸騰，引起傳熱惡化。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供了一種適用于蒸汽參數(shù)為700°C等級(jí)及以上電站鍋爐的蒸汽系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠有效解決受熱面的鍋爐煙氣側(cè)放熱比例與蒸汽側(cè)吸熱比例難以匹配的問題，并且降低水冷壁內(nèi)工質(zhì)發(fā)生類膜態(tài)沸騰的可能性。
[0006]為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型所述的適用于蒸汽參數(shù)為700°C等級(jí)及以上電站鍋爐的蒸汽系統(tǒng)包括沿?zé)煔饬鲃?dòng)的方向依次相連通的爐膛、水平煙道及尾部煙道，爐膛內(nèi)設(shè)有螺旋水冷壁、墻式再熱器及屏式過熱器，水平煙道內(nèi)設(shè)有高溫過熱器及高溫再熱器，尾部煙道內(nèi)設(shè)有低溫再熱器、低溫過熱器及省煤器；
[0007]墻式再熱器位于爐膛上部的外壁上，屏式過熱器位于爐膛的頂部，高溫過熱器及高溫再熱器沿?zé)煔饬魍ǖ姆较蛞来畏植迹?br>[0008]低溫再熱器及低溫過熱器位于省煤器的上部，尾部煙道的外壁上包覆有包覆過熱器，包覆過熱器的出口連接有汽水分離器。
[0009]鍋爐給水依次經(jīng)省煤器、螺旋水冷壁、低溫過熱器、包覆過熱器、汽水分離器、屏式過熱器及高溫過熱器與汽輪機(jī)的高壓缸相連通，再熱蒸汽依次經(jīng)低溫再熱器、墻式再熱器及高溫再熱器與汽輪機(jī)的中壓缸相連通。
[0010]尾部煙道的上部通過分隔墻分為前煙道及后煙道，其中，低溫再熱器位于前煙道中，低溫過熱器位于后煙道中，省煤器位于分隔墻的下部。
[0011 ]還包括儲(chǔ)水罐，汽水分離器的出水口與儲(chǔ)水罐的入水口相連通。
[0012]包覆過熱器中工質(zhì)的流動(dòng)方向與尾部煙道中煙氣的流動(dòng)方向相反。
[0013]本實(shí)用新型具有以下有益效果:
[0014]本實(shí)用新型所述的用于蒸汽參數(shù)為700°C等級(jí)及以上電站鍋爐的蒸汽系統(tǒng)中爐膛下部為螺旋水冷壁，能夠有效的減少爐側(cè)煙氣釋放給水冷壁的熱量，從而有效解決700°C等級(jí)及以上的蒸汽參數(shù)下受熱面的鍋爐煙氣側(cè)放熱比例與蒸汽側(cè)吸熱比例難以匹配的問題，降低水冷壁內(nèi)工質(zhì)發(fā)生類膜態(tài)沸騰的可能性。螺旋水冷壁輸出的工質(zhì)進(jìn)入位于尾部煙道中的低溫過熱器中，使螺旋水冷壁輸出的工質(zhì)溫度處于大比熱范圍時(shí)避開受熱較強(qiáng)的爐膛內(nèi)部。另外，布置在上爐膛的墻式再熱器不僅能有效提高再熱蒸汽的吸熱量，而且還可以減少煙氣向再熱蒸汽的對(duì)流傳熱量，從而提高了煙氣向過熱蒸汽的對(duì)流傳熱量，保證最終的過熱蒸汽和再熱蒸汽達(dá)到設(shè)計(jì)值。再熱蒸汽的主要吸熱過程是在墻式再熱器中完成的，尾部煙道中煙氣通過對(duì)流換熱的方式釋放給再熱蒸汽的熱量較少，從而保證了低溫再熱器、低溫過熱器和低溫省煤器在換熱過程中有較大的傳熱溫差，從而能降低換熱器的傳熱面積。
【附圖說明】
[0015]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)不意圖。
[0016]其中，I為螺旋水冷壁、2為儲(chǔ)水罐、3為屏式過熱器、4為高溫過熱器、5為汽水分離器、6為墻式再熱器、7為高溫再熱器、8為包覆過熱器、9為低溫再熱器、10為低溫過熱器、11
為省煤器。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)描述:
[0018]參考圖1，本實(shí)用新型所述的適用于蒸汽參數(shù)為700°C等級(jí)及以上電站鍋爐的蒸汽系統(tǒng)包括沿?zé)煔饬鲃?dòng)的方向依次相連通的爐膛、水平煙道及尾部煙道，爐膛內(nèi)設(shè)有螺旋水冷壁1、墻式再熱器6和屏式過熱器3，水平煙道內(nèi)設(shè)有高溫過熱器4及高溫再熱器7，尾部煙道內(nèi)設(shè)有低溫再熱器9、低溫過熱器10及省煤器11;墻式再熱器6設(shè)于爐膛上部的外壁上，屏式過熱器3位于爐膛的頂部，高溫過熱器4及高溫再熱器7沿?zé)煔饬魍ǖ姆较蛞来畏植?低溫再熱器9及低溫過熱器10位于省煤器11的上部，尾部煙道的外壁上包覆有包覆過熱器8，包覆過熱器8的出口連接有汽水分離器5;鍋爐給水依次經(jīng)省煤器11、螺旋水冷壁1、低溫過熱器10、包覆過熱器8、汽水分離器5、屏式過熱器3及高溫過熱器4與汽輪機(jī)的高壓缸相連通，再熱蒸汽依次經(jīng)低溫再熱器9、墻式再熱器6及高溫再熱器7與汽輪機(jī)中壓缸相連通。
[0019]需要說明的是，尾部煙道的上部通過分隔墻分為前煙道及后煙道，其中，低溫再熱器9位于前煙道中，低溫過熱器10位于后煙道中，省煤器11位于分隔墻的下部。本實(shí)用新型還包括儲(chǔ)水罐2，汽水分離器5的出水口與儲(chǔ)水罐2的入水口相連通;包覆過熱器8中工質(zhì)的流動(dòng)方向與尾部煙道中煙氣的流動(dòng)方向相反。
[0020]本實(shí)用新型的具體工作過程如下所示:
[0021]煙氣依次經(jīng)爐膛、水平煙道及尾部煙道排出，鍋爐給水依次經(jīng)省煤器11、螺旋水冷壁1、低溫過熱器10、包覆過熱器8、汽水分離器5、屏式過熱器3及高溫過熱器4形成主蒸汽，并進(jìn)入到汽輪機(jī)的高壓缸中，啟動(dòng)過程中，汽水分離器5分離出來的水進(jìn)入到儲(chǔ)水罐2中；再熱蒸汽依次經(jīng)低溫再熱器9、墻式再熱器6及高溫再熱器7再熱后進(jìn)入到汽輪機(jī)的中壓缸中。
[0022]本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)原理如下:
[0023]本實(shí)用新型只在爐膛下部布置水冷壁是為了減少工質(zhì)的蒸發(fā)吸熱量，與蒸汽參數(shù)提高到700°C及以上時(shí)工質(zhì)較小的蒸發(fā)吸熱量比例相匹配，將螺旋水冷壁輸出的工質(zhì)的溫度控制在相應(yīng)壓力下的擬臨界溫度以下，且將螺旋水冷壁輸出的工質(zhì)引入位于尾部煙道的低溫過熱器10，其目的是為了使螺旋水冷壁輸出的工質(zhì)溫度處于大比熱范圍時(shí)避開受熱較強(qiáng)的爐膛內(nèi)部，從而降低水冷壁傳熱惡化的概率。在爐膛上部布置墻式再熱器6能夠有效提高再熱蒸汽的吸熱量，而且還可以減少煙氣向再熱蒸汽的對(duì)流傳熱量，從而提高煙氣向過熱蒸汽的對(duì)流傳熱量，保證最終的過熱蒸汽和再熱蒸汽達(dá)到設(shè)計(jì)值。再熱蒸汽的主要吸熱過程是在墻式再熱器6中完成的，尾部煙道中煙氣通過對(duì)流換熱的方式釋放給再熱蒸汽的熱量較少，從而保證了低溫再熱器9、低溫過熱器10和低溫省煤器I在換熱過程中有較大的傳熱溫差，從而能降低換熱器的傳熱面積。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種適用于蒸汽參數(shù)為700°C等級(jí)及以上電站鍋爐的蒸汽系統(tǒng)，其特征在于，包括沿?zé)煔饬鲃?dòng)的方向依次相連通的爐膛、水平煙道及尾部煙道，爐膛內(nèi)設(shè)有螺旋水冷壁(I)、墻式再熱器(6)及屏式過熱器(3)，水平煙道內(nèi)設(shè)有高溫過熱器(4)及高溫再熱器(7)，尾部煙道內(nèi)設(shè)有低溫再熱器(9)、低溫過熱器(10)及省煤器(11); 墻式再熱器(6)位于爐膛上部的外壁上，屏式過熱器(3)位于爐膛的頂部，高溫過熱器(4)及高溫再熱器(7)沿?zé)煔饬魍ǖ姆较蛞来畏植迹? 低溫再熱器(9)及低溫過熱器(10)位于省煤器(11)的上部，尾部煙道的外壁上包覆有包覆過熱器(8)，包覆過熱器(8)的出口連接有汽水分離器(5)； 鍋爐給水依次經(jīng)省煤器(11 )、螺旋水冷壁(I )、低溫過熱器(10)、包覆過熱器(8)、汽水分離器(5)、屏式過熱器(3)及高溫過熱器(4)與汽輪機(jī)的高壓缸相連通，再熱蒸汽依次經(jīng)低溫再熱器(9)、墻式再熱器(6)及高溫再熱器(7)與汽輪機(jī)中壓缸相連通。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于蒸汽參數(shù)為700°C等級(jí)及以上電站鍋爐的蒸汽系統(tǒng)，其特征在于，尾部煙道的上部通過分隔墻分為前煙道及后煙道，其中，低溫再熱器(9)位于前煙道中，低溫過熱器(10)位于后煙道中，省煤器(11)位于分隔墻的下部。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于蒸汽參數(shù)為700°C等級(jí)及以上電站鍋爐的蒸汽系統(tǒng)，其特征在于，還包括儲(chǔ)水罐(2)，汽水分離器(5)的出水口與儲(chǔ)水罐(2)的入水口相連通。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于蒸汽參數(shù)為700°C等級(jí)及以上電站鍋爐的蒸汽系統(tǒng)，其特征在于，包覆過熱器(8)中工質(zhì)的流動(dòng)方向與尾部煙道中煙氣的流動(dòng)方向相反。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種適用于蒸汽參數(shù)為700℃等級(jí)及以上電站鍋爐的蒸汽系統(tǒng)，包括沿?zé)煔饬鲃?dòng)方向依次相連通的爐膛、水平煙道及尾部煙道，爐膛內(nèi)設(shè)有螺旋水冷壁、墻式再熱器和屏式過熱器，水平煙道內(nèi)設(shè)有高溫過熱器及高溫再熱器，尾部煙道內(nèi)設(shè)有低溫再熱器、低溫過熱器及省煤器。本實(shí)用新型能夠有效解決受熱面的鍋爐煙氣側(cè)放熱比例與蒸汽側(cè)吸熱比例難以匹配的問題，并且降低水冷壁內(nèi)工質(zhì)發(fā)生類膜態(tài)沸騰的可能性。
【IPC分類】F22B31/08
【公開號(hào)】CN205316287
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201620054455
【發(fā)明人】楊玉, 王月明, 姚明宇, 白文剛
【申請(qǐng)人】華能國際電力股份有限公司, 西安熱工研究院有限公司
【公開日】2016年6月15日
【申請(qǐng)日】2016年1月20日