[发明专利]超临界循环流化床锅炉炉膛受热面

说明书

技术领域

本发明涉及循环流化床锅炉技术领域，特别是一种超临界循环流化床锅炉。

背景技术

随着循环流化床锅炉的大型化和高参数化，工质在炉膛中的吸热量占工质总吸热量的比例越来越高。在超临界循环流化床锅炉炉膛中，工质总吸热量的60～70％左右需要在炉膛内完成，这需要在炉膛内布置更多的受热面。同时，相对于煤粉炉，循环流化床锅炉炉膛燃烧温度较低，因此炉膛内所需的受热面积也远远大于煤粉炉。

如果仅在炉膛内布置水冷壁，且为保证尾部对流受热面的水动力安全性，需要使水冷壁的受热面积能够保证工质在水冷壁出口时被加热为饱和蒸汽或过热蒸汽，这就要求炉膛尺寸，特别是炉膛的高度，大幅度增加，从而增加了锅炉的制造难度和制造成本。

常规的循环流化床汽包锅炉炉膛内的屏式受热面分为两种，一种为水冷屏，屏入口工质为饱和水，一种为汽冷屏，屏入口工质为饱和蒸汽或过热蒸汽；前者不适用于超临界循环流化床锅炉，后者对于减小水冷壁设计受热面积、降低炉膛高度没有作用。

发明内容

本发明的目的是提供一种超临界循环流化床锅炉炉膛受热面，使超临界循环流化床锅炉炉膛在尺寸较小的情况下容纳更多的受热面，同时保证水动力的安全性。

本发明的超临界循环流化床锅炉炉膛受热面技术方案是：

超临界循环流化床锅炉炉膛受热面，包括水冷布风板1、水冷壁2和扩展屏3；水冷壁下集箱22为工质进口集箱，水冷壁上集箱21为工质出口集箱，扩展屏3为L形膜式屏，扩展屏3下部敷设耐磨材料，扩展屏下集箱32为工质进口集箱，扩展屏上集箱31为工质出口集箱，扩展屏3位于水冷壁2内侧，水冷壁上集箱21与扩展屏下集箱32通过连接管道23相连。

上述水冷壁2的受热面积为在锅炉30％负荷工况下，可将工质加热为干度≥80％、＜100％的湿蒸汽；扩展屏3的受热面积为在锅炉30％负荷工况下，可将从水冷壁2引入的工质加热为过热蒸汽。

上述水冷壁2的受热面积至少为在锅炉50％负荷工况下，可将工质加热为饱和蒸汽。

本发明的原理是：

减小锅炉炉膛尺寸、降低炉膛高度的常用做法是在炉膛内设置屏式受热面，减小水冷壁面积，但是对于超临界直流锅炉，水冷壁出口不设起到汽水分离作用的汽包，若水冷壁出口工质的干度过低，将无法均匀的进入屏式受热面，严重影响锅炉运行安全。特别是负荷较低时，水冷壁出口工质温度低于满负荷时，工质干度更低。

干度≥80％、＜100％的湿蒸汽流动分配性与蒸汽差别较小，能够实现工质从水冷壁到屏式受热面的均匀分配。同时，当超临界循环流化床锅炉负荷低于30％时，受热面内工质压力较低，水动力特性不稳定；当锅炉负荷超过30％后，随着受热面内工质压力升高，蒸汽与水的比容差减少，水动力特性趋于稳定，有利于工质的均匀分配。

因此，本发明通过水冷壁受热面积的设计，将锅炉负荷30％时的水冷壁出口工质干度控制在≥80％、＜100％，具备了在超临界循环流化床锅炉炉膛中设置屏式受热面的条件。

由于循环流化床锅炉炉膛内有大量的流态化颗粒，炉膛内的屏式受热面的防磨非常重要。而煤粉锅炉由于炉膛温度高，且炉膛温度分布不均匀，一般采用上端悬吊、下端自由膨胀的U形屏，由于需要采用管夹限定管距，突出的管夹附近会发生严重的磨损，无法在循环流化床锅炉中采用。而L形膜式屏，上端悬吊，下端从水冷壁侧面穿出，采用管间的鳍片来限定管距，同时屏下部区域敷设耐磨材料，减轻磨损，因而可以在循环流化床锅炉中应用。

这样，在炉膛内设置的扩展屏，作为炉膛水冷壁的补充受热面，继续加热从水冷壁引出的工质，完成工质在炉膛内的吸热过程。在低负荷时，保证水冷壁出口工质干度不低于80％，以保证扩展屏入口分配均匀。

本发明的方法和装置在保证水动力安全性的前提下，在炉膛内增加了屏式扩展受热面，减小了水冷壁受热面积，使超临界循环流化床锅炉炉膛尺寸可以尽可能的小，特别是可以降低炉膛高度，从而降低了锅炉造价和制造难度。

附图说明

图1为本发明的超临界循环流化床锅炉炉膛受热面的示意图。

具体实施方式

超临界循环流化床锅炉炉膛受热面，包括水冷布风板1、水冷壁2和扩展屏3；水冷壁下集箱22为工质进口集箱，水冷壁上集箱21为工质出口集箱，扩展屏3为L形膜式屏，扩展屏3下部敷设耐磨材料，扩展屏下集箱32为工质进口集箱，扩展屏上集箱31为工质出口集箱。扩展屏3位于水冷壁2内侧；水冷壁上集箱21与扩展屏下集箱32通过连接管道23相连。