一种全疏水烟气循环调温超临界超高温燃气锅炉的制作方法

1.本实用新型涉及一种全疏水烟气循环调温超临界超高温燃气锅炉，属于电力和热力能源技术领域。


背景技术：

2.能源的高效利用一直是电力及热力能源领域长期关注的问题，提高锅炉的蒸汽参数是一种有效的提高能源利用率的方法。由于现主汽压力17.50mpa、过热蒸汽温度571℃、再热蒸汽温度569℃的亚临界机组效率可达40.5％，故供电煤气气耗相对常规超高压参数机组减少0.20nm3/kw.h。因此对于锅炉温度、压力等参数进一步提高，有助于机组效率的进一步提升。
3.若将机组参数锅炉出口提升至超临界，即提升主汽压力至25.4mpa、过热蒸汽温度至605℃和再热蒸汽温度至603℃，那么相比超高温亚临界参数可降低煤气气耗，可达到供电煤气气耗2.45nm3/kw.h，实现了钢企煤气的进一步高效利用，大大减少了碳排放，但现有的高温燃气锅炉由于存在低热值、煤气燃烧温度低、辐射吸热弱的问题，无法对上述锅炉温度、压力等参数进一步提高。
4.因此，为适应钢铁行业对电力及热力的需求，匹配小容量高参数汽轮机，以高炉煤气等为燃料的高效超临界燃气锅炉的研发是十分必要的，故亟需提出一种新型的高效超临界燃用低热值煤气锅炉，以解决上述技术问题。


技术实现要素：

5.本实用新型研发目的是提供一种为变压运行、一次中间再热、单炉膛、平衡通风、全钢架悬吊结构、露天布置的全疏水烟气循环调温超临界超高温燃气锅炉，解决现有的高温燃气锅炉存在低热值、煤气燃烧温度低、辐射吸热弱的问题，在下文中给出了关于本实用新型的简要概述，以便提供关于本实用新型的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本实用新型的穷举性概述。它并不是意图确定本实用新型的关键或重要部分，也不是意图限定本实用新型的范围。
6.本实用新型的技术方案：
7.一种全疏水烟气循环调温超临界超高温燃气锅炉，包括炉体、水冷壁、包墙、上级省煤器、下级省煤器、管式空预器、汽水分离器、顶棚管、低温过热器、屏式过热器、三级过热器、末级过热器、低温再热器、高温再热器、烟气再循环风机和一体式疏水扩容器，炉体内固定安装有水冷壁和包墙，包墙上装有上级省煤器，上级省煤器底部连接有下级省煤器，下级省煤器底部装有管式空预器，上级省煤器与水冷壁建立连接，所述水冷壁连接有汽水分离器，汽水分离器与顶棚管建立连接，包墙的后烟道布置有低温过热器，低温过热器分别与顶棚管和屏式过热器建立连接，屏式过热器与三级过热器建立连接，三级过热器与末级过热器建立连接，包墙的前烟道安装有低温再热器，低温再热器与高温再热器建立连接，烟气再循环风机分别与上级省煤器的烟气出口和炉体的底部连通，一体式疏水扩容器在炉体上跨
内布置。
8.优选的：所述水冷壁的下侧为螺旋管圈水冷壁，水冷壁的上侧为垂直管屏水冷壁，螺旋管圈水冷壁和垂直管屏水冷壁通过过渡集箱建立连接。
9.优选的：所述低温过热器一部分布置于包墙的尾部，另一部分布置于炉体内的前炉膛上方。
10.优选的：所述水冷壁的下方的炉体内布置有燃烧器。
11.优选的：所述屏式过热器布置于炉体的炉膛出口处，三级过热器布置于低温过热器和末级过热器之间的炉体内，末级过热器布置于屏式过热器与高温再热器之间的炉体内。
12.优选的：所述低温过热器和屏式过热器之间设置有一级减温器，三级过热器和末级过热器之间设置有二级减温器，低温过热器、屏式过热器和二级减温器的受热面均采用水平布置。
13.优选的：所述燃烧器为双旋流低nox燃烧器，且双旋流低nox燃烧器的左右墙对冲布置。
14.本实用新型具有以下有益效果：
15.1.本实用新型内部结构分布合理且紧凑，节省了空间，且具有高热值的特性，增强再热器对流吸热，减弱炉体辐射吸热，低温再热器和高温再热器均参与温度调节，可满足更低负荷再热蒸汽达到设计参数；
16.2.本实用新型的低温过热器、屏式过热器和二级减温器的受热面均采用水平布置，可保证疏水完全，可有效防止高温氧化皮堵塞，燃烧器使炉体内温度场均匀，可有效缩短热风道的布置长度，有效减小锅炉的深度；
17.3.本实用新型高温高压的水蒸汽通过汽轮发电机组，高效转化为电能，从而完成燃料燃烧热向电能的高效转换；
18.4.本实用新型的省煤器采用上级省煤器底部连接有下级省煤器的分级布置形式，以保证脱硝入口烟温低负荷满足运行要求。
19.5.本实用新型锅炉出口过热器、再热器蒸汽温度区别于传统超临界571℃、569℃，分别达到了605℃、603℃，进一步提高了机组效率
附图说明
20.图1是一种全疏水烟气循环调温超临界超高温燃气锅炉的配合安装图；
21.图中1-炉体、2-螺旋水冷壁、3-包墙、4-上级省煤器、5-下级省煤器、6-管式空气预热器、7-汽水分离器、8-一体式疏扩系统、8-顶棚管、9-低温过热器、10-屏式过热器、11-三级过热器、12-末级过热器、13-低温再热器、14-高温再热器、15-烟气再循环、16-垂直水冷壁、17-燃烧器、18-一体式疏水扩容器。
具体实施方式
22.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中示出的具体实施例来描述本实用新型。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本实用新型的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混
淆本实用新型的概念。
23.本实用新型所提到的连接分为固定连接和可拆卸连接，所述固定连接即为不可拆卸连接包括但不限于折边连接、铆钉连接、粘结连接和焊接连接等常规固定连接方式，所述可拆卸连接包括但不限于螺纹连接、卡扣连接、销钉连接和铰链连接等常规拆卸方式，未明确限定具体连接方式时，默认为总能在现有连接方式中找到至少一种连接方式能够实现该功能，本领域技术人员可根据需要自行选择。例如：固定连接选择焊接连接，可拆卸连接选择铰链连接。
24.具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，本实施方式的一种全疏水烟气循环调温超临界超高温燃气锅炉，包括炉体1、水冷壁2、包墙3、上级省煤器4、下级省煤器5、管式空预器6、汽水分离器7、顶棚管8、低温过热器9、屏式过热器10、三级过热器11、末级过热器12、低温再热器13、高温再热器14、烟气再循环风机15和一体式疏水扩容器18；
25.炉体1内固定安装有水冷壁2和包墙3，包墙3上装有上级省煤器4，上级省煤器4的下侧预留有scr脱硝空间，省煤器采用上级省煤器4底部连接有下级省煤器5的分级布置形式，以保证脱硝入口烟温低负荷满足运行要求，所述上级省煤器4采用支撑固定，下级省煤器5采用吊挂固定；省煤器采用换热能力较强的螺旋鳍片结构，下级省煤器5底部装有管式空预器6，上级省煤器4与水冷壁2建立连接；
26.所述水冷壁2连接有汽水分离器7，汽水分离器7与顶棚管8建立连接，过热器系统采用四级布置，即包墙3的后烟道布置有低温过热器9，采用支撑固定结构，低温过热器9分别与顶棚管8和屏式过热器10建立连接，屏式过热器10与三级过热器11建立连接，三级过热器11与末级过热器12建立连接，再热器采用两级布置，即包墙3的前烟道安装有低温再热器13，采用支撑固定结构，低温再热器13与高温再热器14建立连接，高温再热器14采用逆流布置，可缩短连接管道及热再管道的长度。所述低温再热器13布置于三级过热器11和高温再热器14之间，在锅炉负荷变化再热蒸汽温度出现波动，高于设定值时控制再热蒸汽温度。三级过热器11、低温再热器13和高温再热器14的受热面均采用水平布置，可保证疏水完全，可有效防止高温氧化皮堵塞，一体式疏水扩容器18与汽水分离器7底部建立连接，一体式疏水扩容器18在炉体1上跨内布置，烟气再循环风机15分别与上级省煤器4的烟气出口和炉体1的底部连通，所述的烟气再循环风机15将上级省煤器4出口抽取的约400℃的烟气由炉体1的底部重新打入炉体1的炉膛内，增强再热器对流吸热，减弱炉体1辐射吸热，低温再热器13和高温再热器14均参与温度调节，可满足更低负荷再热蒸汽达到设计参数。
27.所述屏式过热器10吊挂炉体1的炉膛内部受热面的同时布置于炉体1的炉膛出口处，屏式过热器10连接有疏水小集箱，所述三级过热器11连接有中间混合集箱，以保证温度偏差。所述水冷壁2的下方的炉体1内布置有燃烧器17。
28.过热蒸汽温度采用气水比和两级喷水减温控制，即所述低温过热器9和屏式过热器10之间设置有一级减温器，屏式过热器10和三级过热器11之间设置有二级减温器，低温过热器9、屏式过热器10和二级减温器的受热面均采用水平布置，可保证疏水完全，可有效防止高温氧化皮堵塞。
29.所述燃烧器17为双旋流低nox燃烧器，且双旋流低nox燃烧器的左右墙对冲布置，使炉体1内温度场均匀，可有效缩短热风道的布置长度，有效减小锅炉的深度。
30.所述水冷壁2的下侧和炉体1的锅炉冷灰斗均为螺旋管圈水冷壁，水冷壁2的上侧
为垂直管屏水冷壁16，螺旋管圈水冷壁和垂直管屏水冷壁16通过过渡集箱建立连接。螺旋管圈水冷壁采用带张力板可膨胀的垂直刚性梁系统，螺旋管圈水冷壁的螺旋管圈的悬吊由均匀附着于管壁外表面的张力板实现；张力板从炉冷灰斗的底部一直布置到螺旋管圈和垂直管屏水冷壁16的过渡区，在过渡区把重量荷载通过梳形吊板均匀地传给垂直管屏水冷壁16的上部垂直管屏；刚性梁体系及炉墙等的自重荷载完全由垂直搭接板支吊，炉体1的下部炉膛和锅炉冷灰斗的荷载能传递给垂直管屏水冷壁16。
31.一体式疏扩系统18为启动系统，采用大气扩容器式，系统简单，易于维护；所述的大气扩容器和疏水小集箱采用一体化设计，实现一体式疏扩系统18的锅炉跨内布置。
32.螺旋管圈水冷壁的同一管带中的各管子以相同方式从下到上绕过炉体1内炉膛的角隅部分和中间部分，适用能力强，在各种负荷下均有足够的冷却能力，由于能有效地补偿沿炉膛周界上的热偏差，水动力特性稳定。
33.工作原理如下：
34.本实施方式主要将燃料的燃烧热通过炉体1内部受热面传递给受热面内部的能量传递工质，能量传递工质可以为水或水蒸汽；
35.高温高压的水蒸汽通过汽轮发电机组，高效转化为电能，从而完成燃料燃烧热向电能的高效转换。其中烟气侧，燃料与管式空预器6出口的高温空气于炉体1内燃烧，依次经过炉体1内的各级受热面，最后经空气预热器排出。一次汽即过热蒸汽侧，依次经过上级省煤器4、下级省煤器5、水冷壁2、汽水分离器7、包墙3、低温过热器9、屏式过热器10、三级过热器11、末级过热器12最后经主汽管道进入汽轮机高压缸进行发电。二次汽即再热蒸汽侧，来自高压缸的排汽经过冷再管道依次进入低温再热器13、高温再热器14，后经热再管道进入汽轮机中压缸进行发电。
36.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
37.除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
38.在本实用新型的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
39.为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在
……
之上”、“在
……
上方”、“在
……
上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在
……
上方”可以包括“在
……
上方”和“在
……
下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
40.需要说明的是，本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
41.需要说明的是，在以上实施例中，只要不矛盾的技术方案都能够进行排列组合，本领域技术人员能够根据排列组合的数学知识穷尽所有可能，因此本实用新型不再对排列组合后的技术方案进行一一说明，但应该理解为排列组合后的技术方案已经被本实用新型所公开。
42.以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。