[发明专利]一种超临界二氧化碳锅炉炉膛

说明书

一种超临界二氧化碳锅炉炉膛，它涉及一种炉膛。本发明为了解决现有的锅炉设计方案均针对大容量锅炉而缺乏小容量锅炉设计方案。本发明的炉膛本体(10)的炉顶部开设喷口(8)，炉膛本体(10)的四面墙分别为前墙、后墙、左墙和右墙，燃烧器(11)从喷口(8)伸入并安装在炉膛本体(10)上，炉膛本体(10)内燃料燃烧后的烟气进入与炉膛本体(10)下部出烟口连接的水平烟道；三根入口集箱安装在炉膛本体(10)的炉顶；炉底四根集箱的安装在炉膛本体(10)的炉底；工质超临界二氧化碳从炉膛本体(10)的炉顶三根入口集箱进入，在炉膛与火焰及燃烧产物换热后下行自炉底四根集箱引出。本发明适用于超临界二氧化碳锅炉中。

技术领域

本发明涉及一种锅炉炉膛结构，具体涉及一种超临界二氧化碳锅炉炉膛。

背景技术

以超临界二氧化碳为工质的布雷顿循环具有广阔的发展前景，未来能够应用于航空航天、发电等诸多行业。现有超临界二氧化碳锅炉设计方案均针对大容量锅炉，对于小型超临界二氧化碳锅炉由于工质流量低难以冷却较大的炉膛空间，导致炉膛尺寸与被包裹的火焰尺寸匹配困难，因此一直缺乏小容量超临界二氧化碳锅炉设计方案。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有锅炉设计方案基本针对用于发电的大容量电站锅炉，小容量锅炉炉膛尺寸与被包裹的火焰尺寸匹配困难，缺乏小容量锅炉设计方案的问题。进而提供一种超临界二氧化碳锅炉炉膛。

本发明的技术方案是：一种超临界二氧化碳锅炉炉膛，包括燃烧器，它还包括四面墙气冷壁包裹形成的炉膛本体、三根入口集箱和炉底四根集箱，炉膛本体的炉顶部开设喷口，炉膛本体的四面墙分别为前墙、后墙、左墙和右墙，燃烧器从喷口伸入并安装在炉膛本体上，炉膛本体的内燃料燃烧后的烟气进入与炉膛本体下部出烟口连接的水平烟道；三根入口集箱安装在炉膛本体的炉顶；炉底四根集箱的安装在炉膛本体的炉底；工质超临界二氧化碳从炉膛本体的炉顶三根入口集箱进入，在炉膛与火焰及燃烧产物换热后下行自炉底四根集箱引出。

进一步地，三根入口集箱包括前后墙入口集箱、炉顶右墙入口集箱和炉顶左墙入口集箱，前后墙入口集箱安装在炉膛本体炉顶部的前墙和后墙的交汇处，炉顶右墙入口集箱安装在炉膛本体的炉顶和右墙的交汇处，炉顶左墙入口集箱安装在炉膛本体的炉顶和右墙的交汇处。

进一步地，炉底四根集箱包括右墙出口集箱、前墙出口集箱、后墙出口集箱和炉底左墙出口集箱；前墙出口集箱安装在炉膛本体前墙的底部，工质由前后墙入口集箱进入到达前墙出口集箱形成第一回路；右墙出口集箱安装在炉膛本体右墙的底部，工质由炉顶右墙入口集箱进入到达右墙出口集箱形成第二回路；后墙出口集箱安装在炉膛本体后墙的中下部，工质由前后墙入口集箱进入到达后墙出口集箱形成第三回路；炉底左墙出口集箱安装在炉膛本体的左墙底部，工质由炉顶左墙入口集箱进入到达炉底左墙出口集箱形成第四回路。

进一步地，炉膛本体的四个回路均为金属直管焊接扁钢形成的膜式壁管屛。

进一步地，它还包括非金属膨胀节，炉膛本体的下部设有烟气排出口，燃料燃烧后的烟气进入与炉膛本体下部出烟口连接的水平烟道，炉膛本体下部出烟口与水平烟道通过非金属膨胀节连接。

发明原理：

由于超临界二氧化碳作为气体在相同质量流速下与管壁换热系数显著低于水，因此设计上采用较小的炉膛周界提高二氧化碳对炉膛壁面的冷却效果，这种空间限制适合利用炉膛高度空间在炉顶或炉底布置燃烧器。炉底布置燃烧器在停炉过程中底部可能存在积灰和积水，而炉顶布置燃烧器高热负荷区则与常规工质上行高温区重叠，容易引起超温爆管事故。因此，本发明提出一种方案将炉膛顶部布置燃烧器同时将工质从炉膛上方集箱引入，从而使燃烧器火焰与工质均下行，避开高温区重叠，能够保证炉膛安全，制造出小型超临界二氧化碳锅炉。

本发明与现有技术相比具有以下效果：