专利名称：具有水冷柱加强结构的循环流化床锅炉的制作方法
技术领域：
本发明涉及大型循环流化床锅炉技术领域，特别是循环流化床锅炉炉膛水冷柱的加强结构。
背景技术：
大型化是循环流化床锅炉发展的必然趋势，随着循环流化床锅炉容量的增大，炉膛的放热容积较炉内蒸发受热面增加得更快，放热和吸热的不平衡增长导致受热面的布置问题。同时，炉膛深度增加，二次风穿透深度难以同步增加，也是大型化中的一大难题。为同时解决循环流化床锅炉大型化过程中受热面的布置问题与二次风的穿透问题，中国专利ZL200710151813.0公开了一种设置在炉膛中的水冷柱，不仅作为扩展受热面大大增加了炉膛受热面积，还兼具向炉膛中心区域提供二次风的功能。由于水冷柱与炉膛高度相同，对于大型循环流化床锅炉，水冷柱高度可能达到50米以上；水冷柱的横截面尺寸相对其高度而言比例悬殊，因此水冷柱沿高度方向易扭曲变形，必须对水冷柱结构进行加固。现有技术的解决方式是在水冷柱内设置刚性梁来提高水冷柱的强度，但如果柱内同时还要布置二次风道，则布置空间紧张，往往不得不增大水冷柱的横截面尺寸。然而，水冷柱截面尺寸放大却不利于炉膛内的物料掺混。中国专利01227149.7公开了一种锅炉用的高强度膜式水冷壁，在主膜式水冷壁的受热面侧增加一排或多排水冷管，水冷管连续布置或间断布置。但由于水冷管管壁温度远低于炉膛平均温度，未增加这些水冷管之前只是贴近水冷壁的一薄层区域温度较低；增加这些水冷管后，冷却壁面过于集中，温度较低的区域范围大大扩大，燃料进入这些区域后容易因温度骤降而无法继续维持燃烧，这将导致锅炉燃烧效率降低。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术缺陷，提供一种增加循环流化床水冷柱强度的结构，该结构不占用柱内空间，同时增加了炉膛水冷柱的强度，保证水冷柱的运行安全，而且尽量减少了对炉膛燃料的燃烧的不利影响。为达到上述目的，本发明的技术解决方案如下:根据本发明，提出了一种循环流化床锅炉，包括:炉膛；水冷柱，所述水冷柱设置在炉膛中且由多片柱用膜式水冷壁构成围合而成，相邻柱用膜式水冷壁之间形成角度，其中:在所述多个柱用膜式水冷壁的相邻柱用膜式水冷壁相接的角部在所述水冷柱的外侧设置有在所述水冷柱的整个高度上延伸的至少一个由水冷管形成的加强壁，所述加强壁从所述水冷柱朝向所述炉膛内突出。可选地，所述加强壁包括单片加强用膜式水冷壁，所述加强用膜式水冷壁利用在水冷柱的高度方向上延伸的鳍片与在水冷柱角部的水冷管彼此连接。有利地，所述加强用膜式水冷壁包括1-4根水冷管。有利地，所述加强壁的水冷管的直径大于所述水冷柱的不位于角部的水冷管的直径。进一步地，所述水冷柱角部的水冷管的直径和壁厚均大于水冷柱的不位于角部的水冷管的直径和壁厚。可选地，在所述水冷柱的角部，相邻柱用膜式水冷壁之间利用在水冷柱的整个高度上延伸的第一鳍片彼此相连；所述加强壁包括两个平行布置的加强用膜式水冷壁，一个加强用膜式水冷壁的一侧与所述相邻柱用膜式水冷壁中的一个的与所述第一鳍片相接的水冷管利用在水冷柱的整个高度上延伸的第二鳍片彼此相接，且另一个加强用膜式水冷壁的一侧与所述相邻柱用膜式水冷壁中的另一个的与所述第一鳍片相接的水冷管利用在水冷柱的整个高度上延伸的第三鳍片彼此相接；两个所述加强用膜式水冷壁的另一侧利用在水冷柱的整个高度上延伸的第四鳍片彼此相接；且所述第一鳍片上设置有将所述加强壁的内部空间与所述水冷柱的内部空间相通的多个开口。在上述的循环流化床锅炉中，有利地，每一个加强用膜式水冷壁和与其连接的柱用膜式水冷壁之间的角度大于90度。有利地，在垂直于炉膛中心线的一个炉膛横截面中，所述加强壁关于所述炉膛中心线与所述炉膛横截面的交点对称布置。进一步地，所述炉膛横截面为正方形、长方形、正六边形或正八边形。有利地，在作为多边形的炉膛横截面的每一个角上都设置有一个加强壁。进一步有利地，所有加强用膜式水冷壁和与其连接的对应柱用膜式水冷壁之间的角度相同。本发明通过在水冷柱的角部设置加强壁，提高了水冷柱的强度，保证水冷柱在运行过程中的安全性与可靠性。而在所设加强壁与其它冷却壁面间距离适当的情况下，不会造成局部低温区域、降低燃烧效率。另外，由于加强壁由水冷管构成，进一步增加了炉内受热面积，有利于大型循环流化床锅炉的炉膛温度控制和热力分配设计。而且，在加强壁与水冷柱壁面的交界面角度大于90°的情况下，也不会造成物料集中、导致角部水冷壁管磨损。通过下文中参照附图对本发明所作的描述，本发明的其它目的和优点将显而易见，并可帮助对本发明有全面的理解。
本发明将参照附图来进一步详细说明，其中:图1为根据本发明的一个实施例的循环流化床锅炉的炉膛的正视示意图；图2为根据本发明的一个实施例的循环流化床锅炉的炉膛的俯视示意图；图3为根据本发明的一个实施例的循环流化床锅炉的炉膛中的矩形水冷柱的俯视放大示意图；图4为根据本发明的另一个实施例的循环流化床锅炉的炉膛中的六边形水冷柱的俯视放大示意图；图5为根据本发明的再一个实施例的循环流化床锅炉的炉膛中的八边形水冷柱的俯视放大示意图；图6为根据本发明的又一个实施例的循环流化床锅炉的炉膛中的正方形水冷柱的俯视放大示意图。
具体实施例方式虽然将参照含有本发明的较佳实施例的附图充分描述本发明，但在此描述之前应了解本领域的普通技术人员可修改本文中所描述的发明，同时获得本发明的技术效果。因此，须了解以上的描述对本领域的普通技术人员而言为一广泛的揭示，且其内容不在于限制本发明所描述的示例性实施例。本发明用于炉膛布风板、顶棚之间设有一个或多个竖直的水冷柱的循环流化床锅炉。水冷柱为柱状，由柱用膜式水冷壁围合而成，横截面为多边形，如正方形、矩形、正六边形、正八边形等。如图1-5中所示，循环流化床锅炉炉膛由前墙2、后墙5、左侧墙7、右侧墙4、顶棚9与布风板8围合而成，六个旋风分离器I对称布置在炉膛的前后墙外侧；同时在炉膛顶棚9与布风板8之间，沿炉膛宽度方向(炉膛左右侧墙之间的距离为宽度)对称布置有两个竖直的水冷柱3，水冷柱3是由膜式水冷壁11围合而成的四方柱，横截面为矩形；在水冷柱3的四角上通过鳍片与4片亦由膜式水冷壁构成的加强壁6焊接固定，每片加强壁6包括3根水冷管，加强壁6与水冷柱3高度相同，且加强壁6朝向炉膛燃烧空间，加强壁6与相邻水冷柱3侧边的夹角β均为135°。加强壁6的水冷管管径d3大于水冷柱3角部水冷管的管径d2，水冷柱3角部水冷管的管径d2等于或大于水冷柱3非角部的水冷管管径dl，水冷柱3角部水冷管的壁厚大于水冷柱3的水冷管壁厚。加强壁6下部、水冷柱3下部与炉膛下部水冷壁敷设高度同样的耐火材料12。根据本发明的循环流化床锅炉包括:炉膛；水冷柱3，所述水冷柱设置在炉膛中且由多片柱用膜式水冷壁构成围合而成，相邻柱用膜式水冷壁之间形成角度，如图2-6中所示，其中:在所述多个柱用膜式水冷壁的相邻柱用膜式水冷壁相接的角部在所述水冷柱的外侧设置有在所述水冷柱的整个高度上延伸的至少一个由水冷管形成的加强壁6，所述加强壁从所述水冷柱朝向所述炉膛内突出。如图3-5中所示，所述加强壁6包括单片加强用膜式水冷壁，所述加强用膜式水冷壁利用在水冷柱3的高度方向上延伸的鳍片13与在水冷柱角部的水冷管彼此连接。在水冷柱3的角部的水冷管上、朝向炉膛燃烧空间的方向、通过鳍片焊接与水冷柱高度相同的加强壁6。由于加强壁6的水冷管数量若过多则会影响到炉内气固两相的流动与掺混，故每片加强壁6的水冷管数量优选为I至4根。由于水冷柱角部的水冷管三面受热，且需要在其上焊接加强壁，优选的，将角部水冷管的管径和壁厚均适当增大，使之大于水冷柱非角部的水冷管，增加管径以增加管内工质流量，增加水冷管壁厚以增加强度。对于加强壁6，由于其水冷管双面受热，因此优选的，加强壁6的水冷管的管径也适当增大，大于水冷柱的非角部的水冷管的管径。或者，如图6中所示，水冷柱3的角部不设水冷管，相邻的两片膜式水冷壁通过鳍片31相连；加强壁6为竖直、与水冷柱高度相同的双层膜式水冷壁，设置在水冷柱角部，分别与构成角部的两片柱用膜式水冷壁的把边的水冷管通过鳍片焊接，每层水冷壁均由I 4根水冷管及其管间鳍片组成。这样使加强壁的水冷管仅单面朝向炉膛燃烧空间，受热状况与水冷柱、炉膛侧壁水冷壁相近 ，可提高水动力安全性。加强壁的两层水冷壁远端(远离水冷柱)的水冷管之间以鳍片61封闭，使水冷壁背火面空间不与炉膛燃烧空间相通，以免燃料进入此空间时，因温度骤降而灭火，导致燃烧不充分。为避免加强壁水冷壁背火面空间成为封闭空间，连接相邻的两片水冷柱膜式水冷壁的鳍片上开有通孔，使加强壁水冷壁背火面空间与水冷柱内侧空间相通；或者在与加强壁水冷壁背火面空间相对应的炉膛顶棚和/或布风板上的相应位置上开有与外界相通的开口。加强壁水冷管与水冷柱水冷管可选用相同管径。由上可知，可选地，在本发明的循环流化床锅炉中，在所述水冷柱3的角部，相邻柱用膜式水冷壁之间利用在水冷柱的整个高度上延伸的第一鳍片(对应于上文中的鳍片31)彼此相连；所述加强壁6包括两个平行布置的加强用膜式水冷壁，一个加强用膜式水冷壁的一侧与所述相邻柱用膜式水冷壁中的一个的与所述第一鳍片相接的水冷管利用在水冷柱的整个高度上延伸的第二鳍片(对应于上文中提及的鳍片13)彼此相接，且另一个加强用膜式水冷壁的一侧与所述相邻柱用膜式水冷壁中的另一个的与所述第一鳍片相接的水冷管利用在水冷柱的整个高度上延伸的第三鳍片(同样对应于上文中提及的鳍片13)彼此相接；两个所述加强用膜式水冷壁的另一侧利用在水冷柱的整个高度上延伸的第四鳍片(对应于上文中提及的鳍片61)彼此相接；且所述第一鳍片上设置有将所述加强壁的内部空间与所述水冷柱的内部空间相通的多个开口。在以上的循环流化床锅炉中，每一个加强用膜式水冷壁和与其连接的柱用膜式水冷壁之间的角度大于90度。夹角越大，角部物料集中的现象越轻微，可避免角部水冷管的磨损。有利地，在垂直于炉膛中心线的一个炉膛横截面中，所述加强壁关于所述炉膛中心线与所述炉膛横截面的交点对称布置。有利地，所述炉膛横截面为正方形、长方形、正六边形或正八边形。在作为多边形的炉膛横截面的每一个角上都设置有一个加强壁。进一步地，所有加强用膜式水冷壁和与其连接的对应柱用膜式水冷壁之间的角度相同。这种结构更加稳定，且这种布置方式对燃烧效率不会造成不良影响，避免了加强壁之间区域由于冷却壁面过于集中、导致温度骤降、造成该区域燃烧不充分的情况。在详细说明本发明的较佳实施例之后，熟悉本领域的技术人员可清楚的了解，在不脱离随附权利要求的保护范围与精神下可进行各种变化与改变，且本发明亦不受限于说明书中所举示例性实施例的实施方式。应注意，措词“包括”不排除其它元件或步骤，措词“一”或“一个”不排除多个。另外，权利要求的任何元件标号不应理解为限制本发明的范围。
权利要求
1.一种循环流化床锅炉，包括: 炉膛； 水冷柱，所述水冷柱设置在炉膛中且由多片柱用膜式水冷壁构成围合而成，相邻柱用膜式水冷壁之间形成角度， 其中: 在所述多个柱用膜式水冷壁的相邻柱用膜式水冷壁相接的角部在所述水冷柱的外侧设置有在所述水冷柱的整个高度上延伸的至少一个由水冷管形成的加强壁，所述加强壁从所述水冷柱朝向所述炉膛内突出。
2.根据权利要求1所述的循环流化床锅炉，其中: 所述加强壁包括单片加强用膜式水冷壁，所述加强用膜式水冷壁利用在水冷柱的高度方向上延伸的鳍片与在水冷柱角部的水冷管彼此连接。
3.根据权利要求2所述的循环流化床锅炉，其中: 所述加强用膜式水冷壁包括1-4根水冷管。
4.根据权利要求2所述的循环流化床锅炉，其中: 所述加强壁的水冷管的直径大于所述水冷柱的不位于角部的水冷管的直径。
5.根据权利要求2所述的循环流化床锅炉，其中: 所述水冷柱角部的水冷管的直径和壁厚均大于水冷柱的不位于角部的水冷管的直径和壁厚。
6.根据权利要求1所述的循环流化床锅炉，其中: 在所述水冷柱的角部，相邻柱用膜式水冷壁之间利用在水冷柱的整个高度上延伸的第一鳍片彼此相连； 所述加强壁包括两个平行布置的加强用膜式水冷壁，一个加强用膜式水冷壁的一侧与所述相邻柱用膜式水冷壁中的一个的与所述第一鳍片相接的水冷管利用在水冷柱的整个高度上延伸的第二鳍片彼此相接，且另一个加强用膜式水冷壁的一侧与所述相邻柱用膜式水冷壁中的另一个的与所述第一鳍片相接的水冷管利用在水冷柱的整个高度上延伸的第三鳍片彼此相接；且 两个所述加强用膜式水冷壁的另一侧利用在水冷柱的整个高度上延伸的第四鳍片彼此相接。
7.根据权利要求6所述的循环流化床锅炉，其中: 所述第一鳍片上设置有将所述加强壁的内部空间与所述水冷柱的内部空间相通的多个开口。
8.根据权利要求6所述的循环流化床锅炉，其中: 所述每个加强用膜式水冷壁包括1-4根水冷管。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的循环流化床锅炉，其中: 每一个加强用膜式水冷壁和与其连接的柱用膜式水冷壁之间的角度大于90度。
10.根据权利要求9所述的循环流化床锅炉，其中: 在垂直于炉膛中心线的一个炉膛横截面中，所述加强壁关于所述炉膛中心线与所述炉膛横截面的交点对称布置。
11.根据权利要求10所述的循环流化床锅炉，其中:所述炉膛横截面为正方形、长方形、正六边形或正八边形。
12.根据权利要求11所述的循环流化床锅炉，其中:在作为多边形的炉膛横截面的每一个角上都设置有一个加强壁。
13.根据权利要求11所述的循环流化床锅炉，其中:所有加强用膜式水冷 壁和与其连接的对应柱用膜式水冷壁之间的角度相同。
全文摘要
本发明提出了一种循环流化床锅炉，包括炉膛；水冷柱，所述水冷柱设置在炉膛中且由多片柱用膜式水冷壁构成围合而成，相邻柱用膜式水冷壁之间形成角度，其中在所述多个柱用膜式水冷壁的相邻柱用膜式水冷壁相接的角部在所述水冷柱的外侧设置有在所述水冷柱的整个高度上延伸的至少一个由水冷管形成的加强壁，所述加强壁从所述水冷柱朝向所述炉膛内突出。利用本发明的技术方案，提供了一种增加循环流化床水冷柱强度的结构，该结构不占用柱内空间，同时增加了炉膛水冷柱的强度，保证水冷柱的运行安全，而且尽量减少了对炉膛燃料的燃烧的不利影响。
文档编号F23C10/18GK103216822SQ20121001775
公开日2013年7月24日 申请日期2012年1月19日 优先权日2012年1月19日
发明者吕清刚, 高鸣, 宋国良, 孙运凯, 张缦, 王小芳, 周托 申请人:中国科学院工程热物理研究所