带悬挂屏的超超临界循环流化床锅炉炉膛及其控制方法与流程

本发明涉及超超临界循环流化床锅炉领域，具体涉及一种带悬挂屏的超超临界循环流化床锅炉炉膛及其控制方法。

背景技术：

我国的煤炭资源十分丰富，已探明的煤炭资源可采储量约占世界已探明总量的13％，由我国能源结构导致煤炭作为我国主要能源提供者的地位在很长一段时间内不会改变。我国的煤炭燃烧方式主要以直接燃烧为主，过程中排放大量有害气体和烟尘、粉尘颗粒对生态环境造成极大污染，因而大力发展高效的洁净煤燃烧技术已经刻不容缓。循环流化床(cfb)燃烧技术作为煤的洁净燃烧技术的一种，具有燃料适应性好、效率高、污染物排放少等特点在电站锅炉中得到广泛应用。通过近几十年科学技术的飞速发展，cfb锅炉逐渐向着大型化和高参数的方向发展，其燃烧技术基本成熟，制造和运行成本较为低廉，并且基本可以满足世界上最为严格的环保标准，从而使得cfb锅炉成为我国现阶段对最切实可行的洁净煤燃烧手段之一。

随着cfb锅炉容量的增大，炉膛几何尺寸也随之增大，如何保证炉膛内流场均匀性以及维持合理的床温和炉膛出口烟气温度成为炉膛设计制造中需要考虑的重要问题之一。盲目地增大炉膛内受热面积，增加炉膛高度会对锅炉结构布置和制造成本带来严重问题，因此，对cfb锅炉炉膛内受热面进行科学合理的布置是目前需要解决的重要问题。

通过检索，中国专利(cn200940824y)公开了带背靠背水冷壁中隔墙的循环流化床锅炉炉膛，专利中发明设计的分体式炉膛结构包括含耐磨层、水冷壁、保温层的炉膛墙体和炉膛顶及其相应的上、下集箱和前、后集箱,设于前、后墙体上的排渣口,回料口、石灰石进口、燃料及二次风进口、烟气出口,前、后炉床及其风室,倒“v”型炉床分隔墙及设于分隔墙与炉膛顶之间带上、下集箱的栅栏式背靠背水冷壁中隔墙。该专利在一定程度上提高了炉膛蒸发受热面积，但是这种倒“v”型炉膛结构下部采用双布风板的方式，而中上部又合并成一个整体炉膛，这使得运行过程中容易出现两侧床压波动从而发生翻床等危险。此外，由于炉膛结构复杂，设计制造，安装成本较高；随着锅炉容量的增加，所需炉膛内蒸发受热面难以实现相应比例增加；以及对运行控制系统的可靠性和灵敏性要求很高等问题，使得其在实际工程应用中存在一定难度。

技术实现要素：

为克服原有技术不足，本发明提供一种带悬挂屏的超超临界循环流化床锅炉炉膛及其控制方法。该炉膛结构避免采用炉内分隔墙的方法，从而降低了对运行控制系统的要求，提高了运行的灵活性和安全性；同时，并联悬挂屏的数量可以根据锅炉容量的改变而改变，不会出现实际炉膛内蒸发受热面面积与炉膛容量不匹配的问题，并且具有结构简单，设计安装成本低等优点。

本发明解决现有技术问题所采用的技术方案是：

带悬挂屏的超超临界循环流化床锅炉炉膛，包括炉膛水冷壁、上集箱、悬挂屏和下集箱，所述的炉膛水冷壁内部为炉膛；所述的上集箱设置在炉膛水冷壁顶部，下集箱设置在炉膛水冷壁外部，悬挂屏布置在炉膛内部，悬挂屏上设置有倾斜上升管，倾斜上升管两端分别连接上集箱的进水口和下集箱的出水口；锅炉给水管路分别通过第一给水分水管和第二给水分水管连接下集箱的进水口和炉膛水冷壁的进水口，炉膛水冷壁的出水口与上集箱连接。

作为本发明的进一步改进，所述的悬挂屏上并排设置有多个倾斜上升管，多个倾斜上升管端部交叉后与上集箱连接，具体交叉结构为：最外侧的两个根管的端部交汇后与上集箱的第一进水口相连接；次外侧的根管的端部交汇后与上集箱的第二进水口相连接；第n组管的端部交汇后与上集箱的第n进水口相连接，多个倾斜上升管端部依次形成交叉结构，n≥4。

作为本发明的进一步改进，多个下集箱对称设置在炉膛水冷壁两侧，每个下集箱与多面悬挂屏连接。

作为本发明的进一步改进，每个下集箱连接的多面悬挂屏并联设置。

作为本发明的进一步改进，所述的倾斜上升管为双面曝光的鳍片管，倾斜上升管表面涂有耐磨材料。

作为本发明的进一步改进，每面悬挂屏宽度不超过3.5m，并且在鳍片上开若干个平衡孔用于平衡悬挂屏两侧的气压。

作为本发明的进一步改进，所述的倾斜上升管的倾斜角度为105°～110°。

作为本发明的进一步改进，所述的倾斜上升管采用内螺纹管管型。

一种带悬挂屏的超超临界循环流化床锅炉炉膛的控制方法，包括以下步骤：

锅炉给水通过第一给水分水管和第二给水分水管分别流入下集箱内和炉膛水冷壁下部；进入下集箱中的水通过悬挂屏上的倾斜上升管流入上集箱内；进入炉膛水冷壁下部的水向上流动并吸收炉膛内热量后汇入上集箱中，然后与通过倾斜上升管流入的水混合。

优选地，锅炉给水管路的流量平均分配至第一给水分水管和第二给水分水管。

本发明的有益效果为：

该炉膛结构采用内部设置悬挂屏的方式，将倾斜上升管布置在悬挂屏上，倾斜上升管内的水与炉膛进行热交换，交换效率更高。避免采用炉内分隔墙的方法，从而降低了对运行控制系统的要求，提高了运行的灵活性和安全性；同时，并联悬挂屏的数量可以根据锅炉容量的改变而改变，不会出现实际炉膛内蒸发受热面面积与炉膛容量不匹配的问题。综上所述，本发明解决了cfb锅炉在大型化过程中存在的受热面布置困难，受热面吸热量低等问题。并且具有结构简单，设计安装成本低等优点，适用性广泛，既适用于660mw容量等级及以上的cfb锅炉，也适用于660mw容量等级及以下的cfb锅炉。

此外，悬挂屏之间为并联结构，相比于串联结构，上下集箱数量明显减少，降低了设计安装成本和难度。

同时，本发明对悬挂屏倾斜上升管与上集箱连接方式采用“交叉法”以减小集箱箱体热应力，确保运行安全性。

本发明的控制方法采用下集箱中的水通过悬挂屏上的倾斜上升管流入上集箱内；炉膛水冷壁下部的水向上流动并吸收炉膛内热量后汇入上集箱中，然后与通过倾斜上升管流入的水混合；两路水充分与炉膛内热量进行交换，使得受热面吸热量高，热传递效率大大提高。

附图说明

图1为带悬挂屏的超超临界循环流化床锅炉炉膛正视图；

图2为带悬挂屏的超超临界循环流化床锅炉炉膛俯视图；

图3为a处结构放大图；

图4为b处结构放大图。

图中，1-上集箱；2-悬挂屏；3-旋风分离器；4-下集箱；5-炉膛水冷壁；6-第一给水分水管；7-第二给水分水管；8-炉膛；9-倾斜上升管；图中各箭头为水的流动方向。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。

如图1和图2所示，本发明带悬挂屏的超超临界循环流化床锅炉炉膛，包括上集箱1、悬挂屏2、旋风分离器3、下集箱4、炉膛水冷壁5、第一给水分水管6、第二给水分水管7及炉膛8。上集箱1设置在炉膛水冷壁5顶部，下集箱4设置在炉膛水冷壁5两侧，悬挂屏2布置在炉膛8内部，悬挂屏2上设置有倾斜上升管9，倾斜上升管9两端分别连接上集箱1的进水口和下集箱4的出水口；锅炉给水管路分别通过第一给水分水管6和第二给水分水管7连接下集箱4的进水口和炉膛水冷壁5的进水口，炉膛水冷壁5的出水口与上集箱1连接。旋风分离器3布置在炉膛水冷壁5的两侧。

其工作原理及控制方法为：锅炉给水通过第一给水分水管6和第二给水分水管7分别流入下集箱4内和炉膛水冷壁5下部，第一给水分水管6和第二给水分水管7为并联流量分配关系；进入下集箱4中的水通过悬挂屏2倾斜上升管9流入上集箱1内；进入炉膛水冷壁5下部的水向上流动并吸收炉膛8内热量后汇入上集箱1与通过悬挂屏2倾斜上升管9流入的水混合。

其中，如图1所示，所述的下集箱4与炉膛水冷壁5之间的流量分配为并联关系，即给水分别通过第一给水分水管6和第二给水分水管7流入下集箱4和炉膛水冷壁5。

如图3和图4所示，所述的悬挂屏2倾斜上升管9的倾斜角度(与水平面的夹角)为105°—110°；有助于水通过悬挂屏2倾斜上升管9流入上集箱1内。所述的悬挂屏2布置于炉内，其倾斜上升管9为双面曝光的鳍片管，其表面涂有耐磨材料。

每1面悬挂屏2之间的流量分配为并联分配关系，即均给水经由下集箱4均匀分配给各悬挂屏2；所述的每1面悬挂屏2宽度不超过3.5m，并且在鳍片上开若干个直径为30mm的平衡孔以平衡悬挂屏2两侧的气压。

所述的悬挂屏2倾斜上升管9采用内螺纹管管型。

如图3所示，所述的悬挂屏2倾斜上升管9与上集箱1连接方式为“交叉法”，即最外侧的2根管(图3中的编号为a、d的管)在相同位置与上集箱1相连接；次外侧的2根管(图3中的编号为b、c的管)在相同位置与上集箱1相连接；当悬挂屏2中倾斜上升管9数量大于4根时，其与上集箱1的连接方式依此类推。

需说明的是，上述实施例仅为本发明较佳的实施方式，但本发明并不受上述实施例限制，凡在本发明的原理和精神实质下对以上实施例所作的任何简单修改、组合、等效替换、变更、简化，均应包含在本发明的保护范围内。