[发明专利]锅炉结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种例如超临界变压直流锅炉那样具备锅炉蒸发管(炉膛水冷壁)的锅炉结构。

背景技术

以往，在超临界变压直流锅炉中，在炉膛的壁面配设的多根锅炉蒸发管的内部有水流动，该水通过炉膛内的热量被加热而生成蒸汽。这种锅炉蒸发管在炉膛内的上下方向上配管，以使从锅炉蒸发管的一方压入的水在不循环的情况下朝一个方向流动而变化为蒸汽，即，从炉膛的下方被压入的水在向上地朝炉膛壁的上部流动的过程中变化为蒸汽。

对于上述的锅炉蒸发管，与炉膛内的热负载最严酷的区域适合地选定管内径。具体而言，例如如图1所示，与锅炉1的设有向炉膛2内投入燃料及空气的燃烧器3的区域的热负载匹配地选定管内径。

另外，对于锅炉蒸发管的内径，应当在确保导热特性的基础上减小内径而提高内部流体的流速，且应当在降低炉膛的压力损失(以下，也称为“压损”)的基础上增大内径而降低内部流体的流速。

然而，对于现有的锅炉结构，无论炉膛2内产生的热负载的大小如何，为了在炉膛内的热负载最严酷的(热负载大)区域也能充分承受热负载而确定流速及管壁厚，基于该流速及管壁厚将锅炉蒸发管整体的管内径确定为相同属于一般性做法。因此，若仅关于在炉膛2的锅炉蒸发管所产生的压力损失而言，难以适当地设定管内径，所以成为无法调整为期望的值的倾向。

另外，对于上述的锅炉蒸发管而言可知，若一律设定成增大管内径而将整体的流速抑制得低，则压力损失的摩擦损失成分变小，对于提高流动稳定性、自然循环特性是有效的(例如，参照非专利文献1)。

【非专利文献1】Evaporator Designs for Benson Boilers，State of theArt and Latest Development Trends，By J.Franke，W.Kohler and E.Wittchow(VGB Kraftwerkstechnik 73(1993)，Number 4)

不过，由于上述的现有技术在锅炉蒸发管的管内径最优化、压损管理方面存在困难，所以由于锅炉蒸发管的压损增大导致给水泵动力等的辅助设备动力也增大。这种辅助设备动力的增大成为导致锅炉装置大型化的原因，而且，由于也成为导致运营成本等上升的原因，所以还有改善的余地。

另外，由于锅炉蒸发管在管内径最优化、压损管理方面存在困难，所以当因升温致使管内的水膨胀时，流速上升而使压力损失的摩擦损失成分增大。由于这种摩擦损失成分的增大导致流动稳定性恶化，所以存在改善的余地。

进而，在一律设定成增大管内径而较低抑制整体的流速的情况下，对于减小压力损失的摩擦损失成分而提高流动稳定性、自然循环特性是有效的，但是，考虑到根据锅炉高度方向距离而热负载不同的这种超临界压力直流锅炉等的实际情况，一律增大管内径自然会遇到极限。即，其需要如上述的现有技术那样与炉膛内的热负载最严酷的区域适合地选定管内径。

发明内容

本发明鉴于上述的情况而提出，其目的在于提供一种锅炉结构，从而与根据锅炉高度方向距离而不同的热负载对应地选定管壁厚，维持锅炉蒸发管的稳固性而降低锅炉蒸发管(炉膛水冷壁)的压力损失，并且除降低给水泵等的辅助设备动力之外还能提高流动稳定性、自然循环特性。

本发明为解决上述的问题而采用如下的机构。

在本发明的一个形态的锅炉结构中，在炉膛的壁面配设的多根锅炉蒸发管形成炉膛水冷壁，且被压力输送到所述锅炉蒸发管中的水在管内部流动时在所述炉膛内被加热而生成蒸汽，在所述锅炉蒸发管中，连接有基于炉膛热负载来调整管壁厚且在炉膛热负载越大的区域管内径越小的多种锅炉蒸发管。

根据这种锅炉结构，由于在形成炉膛水冷壁的锅炉蒸发管中连接有基于炉膛热负载来调整管壁厚且在炉膛热负载越大的区域管内径越小的多种锅炉蒸发管，所以能够根据热负载使管内径最优化。因此，能够在炉膛热负载小的区域使管内径增大，从而能够使锅炉蒸发管的从入口到出口的压力损失降低。

在上述的形态中，优选对所述锅炉蒸发管进行区分使用，即在炉膛热负载大的区域使用螺旋管、而在炉膛热负载小的区域使用平滑管，由此，能够更有效地降低锅炉蒸发管的压力损失。

【发明效果】

根据上述的本发明，与根据锅炉高度方向距离而不同的热负载对应地对形成炉膛水冷壁的锅炉蒸发管的管壁厚进行调整以使管内径阶段性地变化，因此，能够通过在热负载小的区域增大管内径而降低压力损失，而能够降低给水泵等辅助设备动力。另外，通过降低上述的压力损失，可获得提高在炉膛水冷壁流动的水的流动稳定性、自然循环特性的显著效果。