專利名稱：350mw超臨界變壓運行燃煤鍋爐的制作方法
技術領域：
350MW超臨界變壓運行燃煤鍋爐
(一) 技術鄰域 本實用新型涉及鍋爐技術領域，具體涉及一種超臨界燃煤鍋爐。
(二)
背景技術：
在超臨界參數(shù)機組中，對于變壓運行鍋爐來說，其運行方式使工作條件變得更為 復雜，特別是鍋爐水冷壁，從額定負荷變化到部分負荷時，其壓力變化范圍較大，致使水冷 壁內的工質相態(tài)變化特別復雜，使得水冷壁水動力特性及傳熱特性都變得比較復雜。變壓 運行時，從額定負荷變化至最低直流負荷，鍋爐運行壓力將從超臨界壓力降至亞臨界、超高 壓、高壓。水冷壁內工質由單相變?yōu)殡p相流體，工質的溫度也有很大變化。因此，水冷壁系 統(tǒng)設計的關鍵是要防止傳熱惡化的發(fā)生和出現(xiàn)流動的不穩(wěn)定。變壓運行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行方式。

發(fā)明內容本實用新型的目的在于提供一種單爐膛、平衡通風、固態(tài)排渣、全鋼架，結構合理， 能夠解決以往定壓運行方式鍋爐與汽輪機參數(shù)不匹配問題的350麗超臨界變壓運行燃煤 鍋爐。 本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的鍋爐為一次中間再熱、超臨界壓力變壓運行直 流鍋爐，它包括單爐膛和煙道，爐膛下部為內螺紋管的螺旋管圈水冷壁結構，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 設置有回轉式空氣預熱器11，空氣預熱器11上方煙道內設置有煙氣調溫擋板io，煙氣調溫 擋板10上方設置有省煤器9，低溫再熱器7和低溫過熱器8分別設置在省煤器9上方，高溫 再熱器6設置在低溫再熱器7側面，末級過熱器2設置在高溫再熱器6外側，屏式過熱器1 設置在末級過熱器2外側，爐膛下部設置有低NOx煤粉燃燒器5，低NOx煤粉燃燒器5上方 設置有燃盡風4。 本實用新型還有這樣一些技術特征 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 再熱器水平設置在煙道后部，高溫再熱器設置在水平煙道中，屏式過熱器、末級過熱器設置 在前部煙道，末級過熱器設置在折焰角上方。[0010] 350麗變壓運行超臨界鍋爐采用超臨界壓力等級參數(shù)，解決了以往定壓運行方式 鍋爐與汽輪機參數(shù)不匹配的問題，此前國際上只有定壓運行燃煤機組，350麗超臨界變壓運 行燃煤鍋爐，相對滑壓運行方式而言，從機組熱效率等方面，明顯落后。 本實用新型的技術特點有 1、能夠滿足滑壓運行方式的350麗超臨界鍋爐的總體布置方案鍋爐為一次中間 再熱、超臨界壓力變壓運行直流鍋爐，單爐膛、平衡通風、固態(tài)排渣、全鋼架、全懸吊結構、n 型布置，采用不帶再循環(huán)泵的大氣擴容式啟動系統(tǒng)。 2、鍋爐水循環(huán)系統(tǒng) 下爐膛采用內螺紋管的螺旋管圈水冷壁結構形式，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溫度和金屬溫度非 常均勻。因此，螺旋管圈水冷壁更能適應爐內燃燒工況的變化。 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，最后進入下方的兩臺三分倉回轉式空氣預熱器。 水冷壁質量流速的選取至關重要，一方面選取較高的質量流速，保證在鍋爐直流 負荷任何工況(特別是最低直流負荷)下都大于相應熱負荷下的最低界限質量流速，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，為滿 足系統(tǒng)設計可靠性和經(jīng)濟性，要求確定合理的系統(tǒng)進出口參數(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)距和螺旋傾角的設計。 對于直流鍋爐，蒸發(fā)受熱面與過熱受熱面之間沒有一個固定的分界點，因此水冷 壁出口工質過熱度的合理確定是十分重要的。在額定負荷下，水冷壁出口溫度的選取主要 取決于內置式汽水分離器的設計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，將造成低負荷下提高，甚至造成過熱器 帶水，這種運行工況是絕對不允許出現(xiàn)的。另一方面，水冷壁進口工質的溫度(過冷度)也 有一定限制，水冷壁進口水必須有一定的欠焓，絕對不允許工質汽化造成水冷壁傳熱工況 惡化。但入口欠焓過大，又會給水冷壁系統(tǒng)水動力的穩(wěn)定性帶來問題。 避免水動力不穩(wěn)定的主要措施是水冷壁進口工質的欠焓要小于產(chǎn)生水動力不穩(wěn) 定的界限欠焓。所以在最低直流負荷下水冷壁進口工質的欠焓也不宜過大，要經(jīng)過水動力不穩(wěn)定性的校驗。
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，最后進入下方的兩臺 三分倉回轉式空氣預熱器。 本實用新型的有益效果有常規(guī)300麗等級亞臨界機組供電煤耗約為340 350g/kw. hr，采用超臨界350麗參數(shù)后機組供電煤耗約為290 295g/kw. hr，同時NOx排放 濃度保證值為550mg/Nm 低于國家標準的650mg/Nm3。

圖1為本實用新型的結構示意圖。
具體實施方式

以下結合附圖對本實用新型作進一步的說明 結合圖1，鍋爐為一次中間再熱、超臨界壓力變壓運行直流鍋爐，它包括單爐膛和 煙道，爐膛下部為內螺紋管的螺旋管圈水冷壁結構，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，鍋爐下部設置有回轉式空氣預熱器11， 空氣預熱器11上方煙道內設置有煙氣調溫擋板IO，煙氣調溫擋板10上方設置有省煤器9， 低溫再熱器7和低溫過熱器8分別設置在省煤器9上方，高溫再熱器6設置在低溫再熱器 7側面，末級過熱器2設置在高溫再熱器6外側，屏式過熱器1設置在末級過熱器2外側， 爐膛中部設置有中間過渡集箱3，爐膛下部設置有低NOx煤粉燃燒器5，低NOx煤粉燃燒器 5上方設置有燃盡風4。 本實施例對現(xiàn)有條件進行如下各項分析 1、煤質成分分析，主要側重于磨損指數(shù)，限制煙氣流速不大于12. 2m/s ; 2、爐膛選取和熱負荷分析及對比； 3、螺旋管圈水冷壁、垂直管圈水冷壁質量流速的選取、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量流速，與超臨界600麗鍋爐進 行了對比； 5、進行各負荷的熱力計算，對各級受熱面的吸熱和溫升對比，針對投運超臨界
600麗鍋爐煙氣調溫擋板調節(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，實現(xiàn)熱負荷數(shù)據(jù)、水冷壁性能合理，且具有較強的煤種
和機組容量適應性；各級受熱面規(guī)格和吸熱比例合理，結構容易實現(xiàn)；尾部煙氣調溫擋板
對再熱汽溫調節(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先進性。
權利要求一種350MW超臨界變壓運行燃煤鍋爐，其特征在于鍋爐為一次中間再熱、超臨界壓力變壓運行直流鍋爐，它包括單爐膛和煙道，爐膛下部為內螺紋管的螺旋管圈水冷壁結構，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，鍋爐下部設置有回轉式空氣預熱器，空氣預熱器上方煙道內設置有煙氣調溫擋板，煙氣調溫擋板上方設置有省煤器，低溫再熱器和低溫過熱器分別設置在省煤器上方，高溫再熱器設置在低溫再熱器側面，末級過熱器設置在高溫再熱器外側，屏式過熱器設置在末級過熱器外側，爐膛下部設置有低NOx煤粉燃燒器，低NOx煤粉燃燒器上方設置有燃盡風。
2. 根據(jù)權利要求1所述的一種350麗超臨界變壓運行燃煤鍋爐，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)權利要求2所述的一種350MW超臨界變壓運行燃煤鍋爐，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)權利要求3所述的一種350麗超臨界變壓運行燃煤鍋爐，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換比為1 : 3。
5. 根據(jù)權利要求4所述的一種350麗超臨界變壓運行燃煤鍋爐，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、低溫再熱器水平設置在煙 道后部，高溫再熱器設置在水平煙道中，屏式過熱器、末級過熱器設置在前部煙道，末級過 熱器設置在折焰角上方。
專利摘要本實用新型提供了一種350MW超臨界變壓運行燃煤鍋爐。鍋爐為一次中間再熱、超臨界壓力變壓運行直流鍋爐，它包括單爐膛和煙道，爐膛下部為內螺紋管的螺旋管圈水冷壁結構，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，鍋爐下部設置有回轉式空氣預熱器，空氣預熱器上方煙道內設置有煙氣調溫擋板，煙氣調溫擋板上方設置有省煤器，低溫再熱器和低溫過熱器分別設置在省煤器上方，爐膛下部設置有低NOx煤粉燃燒器，低NOx煤粉燃燒器上方設置有燃盡風。本實用新型是一種單爐膛、平衡通風、固態(tài)排渣、全鋼架，結構合理，能夠解決以往定壓運行方式鍋爐與汽輪機參數(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任公司