专利名称：一种700℃机组超超临界锅炉的蒸汽系统的受热面布置方式的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于700°C机组超超临界锅炉的蒸汽系统，具体涉及一种700°C 机组超超临界锅炉的蒸汽系统的受热面布置方式。
背景技术：
700°C机组超超临界锅炉是为降低机组供电煤耗而即将研制而开发的属于未来电站锅炉。由于主蒸汽和再热蒸汽温度提高到700°C，在现有的7级或8级抽汽系统下，锅炉的给水温度将在310°C左右，即便省煤器只使蒸汽温度升高10°C，进入水冷壁入口集箱的蒸汽温度将达到320°C以上，在这种情况下，锅炉水冷壁蒸发段蒸汽的吸热比例只占吸热总量的16. 2%左右，而过热蒸汽及再热蒸汽的吸热比例高达83. 8%左右；而现有的600°C机组超超临界锅炉，其锅炉水冷壁蒸发段蒸汽的吸热比例占吸热总量的21. 3%左右，过热蒸汽及再热蒸汽的吸热比例为78. 7%左右。现役的600°C机组超超临界锅炉，其锅炉屏式过热器下沿入口烟气温度已高达 1350°C左右，从预防屏式过热器及炉膛内的结渣方面看，这一温度几乎不可能再提高，经过屏式过热器及后屏过热器降温后的炉膛入口烟气温度在960°C左右。由于屏式过热器及后屏过热器和烟道内布置的对流过热器和再热器都属于过热或再热蒸汽的吸热量。因此，调整炉膛入口烟气温度并不能有效改变(即增加)整个过热器或再热器系统的吸热量(只能改变不同受热面的吸热比例)。由此可见，从锅炉的炉内烟气放热量分配来看，无论是 600°C机组超超临界锅炉还是700°C机组超超临界锅炉，其烟气放给炉膛(蒸发吸热及过热吸热)和烟道(纯过热吸热)的热量比例几乎是一定的。以600°C机组超超临界锅炉屏式过热器下沿入口烟气温度为1350°C及进省煤器入口烟气温度460°C进行计算，烟气放给过热系统的热量由烟气焓降、屏式过热器、后屏过热器的辐射吸热及水冷壁过热段受热面的辐射吸热三部分组成，总比例约为78%。与前面计算的蒸汽侧吸热进行比较，两者尚能够协调。对于700°C机组超超临界锅炉，如果水冷壁过热段的吸热降低或不增加(即保持其出口温度与600°C机组超超临界锅炉的蒸汽出口温度相同)，在这种情况下，仍然可以按屏式过热器下沿入口烟气温度为1350°C及进省煤器入口烟气温度460°C来计算烟气放给蒸汽侧与蒸发侧的热量比例，其结果与600°C超超临界锅炉的结算结果相同。与前面计算的700°C超超临界锅炉蒸汽侧吸热比例进行比较，可以清楚地看出，烟气放给过热蒸汽及再热蒸汽的热量不足以将蒸汽温度加热到700°C。如果提高700°C机组超超临界锅炉水冷壁过热段的出口蒸汽温度，由于要保证受热面的传热温压， 因此，进入省煤器入口烟气温度将大于460°C，这就是说，增加水冷壁过热段出口蒸汽温度， 烟气放给蒸汽侧的热量将因省煤器入口烟温的提高而减少。由此可见，采用常规的方法提高水冷壁过热段的出口蒸汽温度并不能有效增加蒸汽侧的吸热量，从而无法满足700°C机组超超临界锅炉将蒸汽温度加热到700°C的目的。另一方面，700°C机组超超临界锅炉水冷壁蒸发段的吸热比例降低，使工质的相变温度点下移(即向火焰中心移动)，这势必使相变点处所受外部热负荷升高，使相变点发生传热恶化及该处水冷壁爆管的概率增加。
发明内容
本发明的目的在于针对上述问题，提供了一种能够改变700°C机组超超临界锅炉蒸汽相变点位置的700°C机组超超临界锅炉的蒸汽系统的受热面布置方式。为达到上述目的，本发明采用的技术方案是在现有的600°C机组超超临界锅炉的蒸汽系统的蒸汽侧分别增设一级或二级壁挂式辐射过热器和壁挂式辐射再热器，壁挂式辐射过热器和壁挂式辐射再热器的受热面以壁挂式辐射受热面的形式布置在锅炉炉膛水冷壁蒸汽发段上即相变点以下水冷壁的蒸发段受热面之上，且壁挂式辐射过热器布置在低温过热器与屏式过热器之间，并与低温过热器和屏式过热器通过管道相连通，壁挂式辐射再热器布置在一级再热器与二级再热器之间，并与一级再热器和原二级再热器通过管道相连通。所述的增设一级壁挂式辐射过热器和壁挂式辐射再热器时，一级壁挂式辐射过热器进口与低温过热器出口相连接，其出口与屏式过热器进口相连接，一级壁挂式辐射再热器进口与一级再热器出口相连接，其出口与二级再热器进口相连接。所述的增设二级壁挂式辐射过热器和壁挂式辐射再热器时，一级壁挂式辐射过热器进口与低温过热器出口相连接，其出口与二级壁挂式辐射过热器进口相连接，二级壁挂式辐射过热器出口与屏式过热器进口相连接；一级壁挂式辐射再热器进口与一级再热器出口相连接，其出口与二级壁挂式辐射再热器的进口相连接，二级壁挂式辐射再热器的出口与二级再热器的进口相连接。本发明在现有的600°C机组超超临界锅炉蒸汽系统的基础上，分别增加壁挂式辐射过热器与壁挂式辐射再热器，并将新增加的受热面以壁挂式辐射受热面的形式布置在锅炉炉膛水冷壁蒸汽发段上(即相变点位置以下的蒸发段水冷壁受热面之上)，其受热面的大小在锅炉设计时根据热力计算结果确定，遮蔽部分蒸发段受热面，减少蒸发段受热面的吸热，从而使工质发生相变点的位置后移，从而远离火焰中心，以保护水冷壁；进而形成一种新型的蒸汽加热系统。同时，以解决过热蒸汽及再热蒸汽吸热不够的问题。蒸汽在该新增受热面所吸热形成的温度升幅为50°C到150°C。进而解决700°C机组超超临界锅炉过热蒸汽及再热蒸汽吸热不够及700°C超超临界锅炉工质发生相变点位置较前而向炉膛火焰中心靠近的问题。本发明具有以下技术特点1、本发明在600°C机组超超临界锅炉的蒸汽系统中新增设一级或二级的壁挂式辐射受热面，使原有的蒸汽系统变为一种能够适应700°C机组超超临界锅炉全新的新型蒸汽系统。2、新增设的受热面可以将蒸汽温度提升50°C -150°C，在减少蒸发段吸热的同时， 将水冷壁过热段的吸热比例控制在一定的范围，以便将水冷壁过热段出口蒸汽温度控制在 430°C左右，从而使省煤器进口烟气温度不高于460°C，最终达到使烟气放给蒸汽侧的热量比例不降低的目的。3、700°C机组超超临界锅炉的蒸汽段的相变点的位置随着锅炉负荷的变化而变化，本发明的新增设的壁挂式辐射过热器和再热器，将布置在锅炉最低相变点位置以下，以确保新增设的受热面在各种工况下均处在水冷壁蒸发段受热面以内，使其蒸汽温度在各种负荷下能够达到设计值。4、本发明新增设的壁挂式辐射过热器和再热器，在将蒸汽温度提升60°C以上时， 为了减少温度分布偏差，将新增设的壁挂式屏式过热器或再热器各分为两级布置，以保证每级受热面吸热后的温度升幅不大于80°C ；以减少蒸汽温度偏差，进而达到减少受热面壁温分布偏差的目的。
图1为本发明的新增设二级壁挂式辐射过热器的过热系统设计示意图；图2为本发明的新增设二级壁挂式辐射过热器的再热系统设计示意图；图3为本发明的新增设一级壁挂式辐射过热器的过热系统设计示意图；图4为本发明的新增设一级壁挂式辐射过热器的再热系统设计示意图；图5为壁挂式辐射受热面布置的主视图示意图；图6为壁挂式辐射受热面布置的俯视图示意图；图中标号1-原系统的低温过热器，2-新增设的一级壁挂式辐射过热器，3-新增设的二级壁挂式辐射过热器，4-原系统的屏式过热器，5-原系统的后屏过热器，6-原系统的末级过热器，7-原系统的一级再热器，8-新增设的一级壁挂式辐射再热器，9-新增设的二级壁挂式辐射再热器，10-原系统中的二级再热器，11-原系统中的末级再热器，12-相变点位置以下蒸发段的水冷壁受热面，13-锅炉炉膛水冷壁蒸发段。以下结合附图对本发明作进一步的详细说明。
具体实施例方式本发明的过热器系统在低温过热器和屏式过热器之间增设一级或二级壁挂式辐射过热器；在一级再热器和二级再热器增设一级或二级壁挂式辐射再热器。新增设的一级壁挂式辐射过热器进口与低温过热器相连接；其出口与二级壁挂式辐射过热器进口相连接，后者出口与屏式过热器进口相连接；新增设的一级壁挂式辐射再热器进口与低温再热器相连接；其出口与二级壁挂式辐射再热器进口相连接，后者出口与二级再热器进口相连接，壁挂式辐射过热器和壁挂式辐射再热器的受热面以壁挂式辐射受热面的形式布置在锅炉炉膛水冷壁蒸发段上即相变点位置以下的蒸发段水冷壁受热面之上。以下是发明人给出的实施例。实施例1 参见图1、本实施例的过热器系统新增设二级壁挂式辐射过热器，分别按图5和图 6所示方式布置在锅炉水冷壁的蒸发段受热面之上，图1中给出了过热器系统图。来自水冷壁过热段受热面的蒸汽进入原系统中的低温过热器1，经低温过热器1加热后的蒸汽进入到新增设的一级壁挂式辐射过热器2，经新增设的一级壁挂式辐射过热器2加热后的蒸汽进入到新增设的二级壁挂式辐射过热器3，经新增设的二级壁挂式辐射过热器3加热后的蒸汽进入到原系统中的屏式过热器4，经屏式过热器4加热后的蒸汽进入到原系统中的后屏过热器5，经后屏式过热器5加热后的蒸汽进入到原系统中的末级过热器6，经末级过热器6加热后的主蒸汽达到700°C进入主蒸汽管道。同时，本实施例的再热系统新增设的二级壁挂式屏式再热器，分别按图5和图6所示方式布置在锅炉水冷壁的蒸发段受热面之上，图 2中给出了再热器系统图。来自汽轮机的排汽进入一级(低温)再热器7，经一级再热器7 加热后的蒸汽进入到新增设的一级壁挂式辐射再热器8，经新增设的一级壁挂式辐射再热器8加热后的蒸汽进入到新增设的二级壁挂式辐射再热器9，经新增设的一级壁挂式辐射再热器9加热后的蒸汽进入到原系统中的二级再热器10，经二级再热器10加热后的再热蒸汽进入到末级再热器11，经末级再热器11加热后的再热蒸汽达到700°C进入再热蒸汽管道，其中壁挂式辐射过热器和壁挂式辐射再热器的受热面以壁挂式辐射受热面的形式布置在锅炉炉膛水冷壁蒸发段13上即相变点位置以下蒸发段的水冷壁受热面12之上。实施例2 参见图2、本实施例的过热器系统新增设一级壁挂式辐射过热器，分别按图5和图 6所示方式布置在锅炉水冷壁的蒸发段受热面之上，图3中给出了过热器系统图。来自水冷壁过热段受热面的蒸汽进入原系统中的低温过热器1，经低温过热器1加热后的蒸汽进入到新增设的一级壁挂式辐射过热器2，经新增设的一级壁挂式辐射过热器2加热后的蒸汽进入到原系统中的屏式过热器4，经屏式过热器4加热后的蒸汽进入到原系统中的后屏过热器5，经后屏式过热器5加热后的蒸汽进入到原系统中的末级过热器6，经末级过热器 6加热后的主蒸汽达到700°C进入主蒸汽管道。同时，本实施例的再热系统新增设的一级壁挂式屏式再热器，分别按图5和图6所示方式布置在锅炉水冷壁的蒸发段受热面之上，图4 中给出了再热器系统图。来自汽轮机的排汽进入一级(低温)再热器7，经一级低温再热器7加热后的蒸汽进入到新增设的一级壁挂式辐射再热器8，经新增设的一级壁挂式辐射再热器8加热后的蒸汽进入到原系统中的二级再热器10，经二级再热器10加热后的再热蒸汽进入到末级再热器11，经末级再热器11加热后的再热蒸汽达到700°C进入再热蒸汽管道，其中壁挂式辐射过热器和壁挂式辐射再热器的受热面以壁挂式辐射受热面的形式布置在锅炉炉膛水冷壁蒸发段13上即相变点位置以下蒸发段的水冷壁受热面12之上。本发明的工作原理如下本发明通过在现役600°C超超临界锅炉的蒸汽系统增设一级或二级的辐射过热器与辐射再热器，并将其设计成壁挂式形式覆盖在水冷壁蒸发段受热面上，使水冷壁蒸发段工质发生相变点的位置远离火焰中心，从而达到降低外部壁面热负荷，保护水冷壁管的目的；同时，解决了烟道上无法增设新的蒸汽受热面的问题，进而解决了现有蒸汽系统无法将蒸汽温度加热到700°C的难题，使700°C超超临界锅炉在烟气放热与工质(相变前为水，相变后为蒸汽)的吸热达到协调，从烟气放热量的分配上解决了 700°C超超临界锅炉使其与工质的蒸发吸热与过热吸热达到协调。与现有设备的蒸汽系统相比，采用本发明后，700°C超超临界锅炉的烟气放热与受热面的吸热比例非常容易达到协调，不需用采用提高屏式过热器入口烟温或降低水冷壁下连箱入口水温等非常规手段来改变烟气放热比例分配及炉内蒸发吸热与过热吸热的比例。 这样700°C超超临界锅炉的锅炉本体和炉内燃烧系统以及辅助系统等都可以参照600°C超超临界锅炉的现有系统设计，使700°C超超临界锅炉的锅炉设计和600°C超超临界锅炉的设计变的一样容易及可靠。本发明的蒸汽系统非常简单，只是在现有的系统中增加了一级或二级受热面，易于设计并实施，非常适宜700°C超超临界锅炉的新建锅炉。本发明的蒸汽系统适应于各种容量的各种燃烧方式的700°C超超临界锅炉。其中新增设的受热面均设有进口集箱和出口集箱以及必要的调节门。
权利要求
1.一种700°C机组超超临界锅炉的蒸汽系统的受热面布置方式，其特征在于在现有的600°C机组超超临界锅炉的蒸汽系统的蒸汽侧分别增设一级或二级壁挂式辐射过热器和壁挂式辐射再热器，壁挂式辐射过热器和壁挂式辐射再热器的受热面以壁挂式辐射受热面的形式布置在锅炉炉膛水冷壁蒸汽发段上即相变点以下水冷壁的蒸发段受热面之上，且壁挂式辐射过热器布置在低温过热器与屏式过热器之间，并与低温过热器和屏式过热器通过管道相连通，壁挂式辐射再热器布置在一级再热器与二级再热器之间，并与一级再热器和原二级再热器通过管道相连通。
2.根据权利要求1所述的700°C机组超超临界锅炉的蒸汽系统的受热面布置方式，其特征在于所述的增设一级壁挂式辐射过热器和壁挂式辐射再热器时，一级壁挂式辐射过热器( 进口与低温过热器(1)出口相连接，其出口与屏式过热器(4)进口相连接，一级壁挂式辐射再热器(8)进口与一级再热器(7)出口相连接，其出口与二级再热器进口(10)相连接。
3.根据权利要求1所述的700°C机组超超临界锅炉的蒸汽系统的受热面布置方式，其特征在于所述的增设二级壁挂式辐射过热器和壁挂式辐射再热器时，一级壁挂式辐射过热器( 进口与低温过热器(1)出口相连接，其出口与二级壁挂式辐射过热器C3)进口相连接，二级壁挂式辐射过热器C3)出口与屏式过热器(4)进口相连接；一级壁挂式辐射再热器(8)进口与一级再热器(1)出口相连接，其出口与二级壁挂式辐射再热器(9)的进口相连接，二级壁挂式辐射再热器(9)的出口与二级再热器(10)的进口相连接。
全文摘要
一种700℃机组超超临界锅炉的蒸汽系统的受热面布置方式，该系统在原有的600℃机组超超临界锅炉蒸汽系统中增设壁挂式辐射受热面。在蒸汽侧，新增加的过热蒸汽受热面布置在原低温过热器与原屏式过热器之间，新增加的再热蒸汽受热面布置在原低温过热器与原二级再热器之间，以解决700℃机组超超临界锅炉过热蒸汽吸热及再热蒸汽吸热比例增大的问题。同时，在锅炉本体内，新增加的壁挂式辐射受热面以壁挂的方式布置在锅炉水冷壁蒸发段受热面之上，以遮蔽部分蒸发段受热面，减少水冷壁蒸发段的吸热量，使工质发生相变点的位置远离火焰中心，以减少工质相变点处的外部热负荷，防止其可能发生的传热恶化问题，达到保护该处受热面的目的。
文档编号F22B31/08GK102322627SQ20111027642
公开日2012年1月18日 申请日期2011年9月16日 优先权日2011年9月16日
发明者姚明宇, 张广才, 王春昌, 王月明, 聂剑平, 赵宗让, 陈罡 申请人:西安热工研究院有限公司