循环流化床锅炉的外置式换热器的制作方法

本发明涉及循环流化床锅炉技术领域，具体而言，涉及一种循环流化床锅炉的外置式换热器。

背景技术

循环流化床锅炉具有燃料适应性好，同时能够以比较经济的方式达到低的so2和nox排放等优越性能得到了快速发展，是大规模利用劣质煤及洗煤废物的最佳方式。超(超)临界蒸汽技术与循环流化床锅炉技术的结合，使得循环流化床机组具有和煤粉炉机组接近或相当的热效率。截止目前，中国已成功投运17台超临界循环流化床机组，对中国升级电力产业技术和提升装备水平起到了积极的作用。

外置式换热器是大型循环流化床锅炉的关键部件，具有通过控制循环灰流量灵活调节炉内温度和控制再热汽温，受热面布置更加灵活，低负荷下锅炉汽温特性较好等突出特点。外置式换热器实质上是一个具有定向流动特性的细颗粒鼓泡床，其内受热面管屏可与循环灰流向垂直或平行布置，管屏垂直循环灰流向时，受热面管屏须分区设计，且不同分区内管屏规格尺寸不同，管组设计复杂，而管屏平行布置方式，受热面管屏可采用相同规格，无需分区设计，系统设计简单。管屏平行布置方式在600mw超临界循环流化床锅炉等多台机组上得到应用。

带有外置床的超临界循环流化床锅炉实际运行情况表明，当外置式换热器管屏采用平行布置方式，布置在外置式换热器中受热面存在一定的热偏差，其中布置高温再热器的外置式换热器管屏的最大壁温差达到70℃，此时管屏材料仍有足够的温度裕度。当蒸汽参数从超临界进一步提升至高效超超临界，再热温度从569℃提升至623℃，此时如果外置式换热器仍存在较大的热偏差，将会导致现有高温再热器材料不能选用，必须采用更高等级的再热器管材，造价非常昂贵。

当外置式换热器管屏平行于循环灰流向时，采用相同规格管屏的u型管组布置方式，管屏蒸汽侧流量偏差和结构偏差相对较小，因此管组热偏差产生主要来源是灰侧放热偏差。研究表明，外置式换热器冷却仓内底部、四周颗粒浓度远高于中心区域，冷却仓壁面区域流化性能明显弱于中心区域，无法保证外置式换热器整个区域均匀流化，是导致外置式换热器管屏存在较大的热偏差的重要原因。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提供一种循环流化床锅炉的外置式换热器，以解决现有技术中的外置式换热器管屏存在较大的热偏差的问题。

为了实现上述目的，提供了一种循环流化床锅炉的外置式换热器，外置式换热器包括混合仓、冷却仓、循环灰入口和循环灰出口，循环灰入口与混合仓连通，循环灰出口与冷却仓连通，冷却仓与混合仓之间设置有隔墙，冷却仓具有相对设置的两个侧墙，冷却仓内间隔设置有多列管屏，多列管屏位于两个侧墙之间，外置式换热器还包括多个导风结构，多个导风结构分别设置在两个侧墙上并与冷却仓连通。

进一步地，外置式换热器的长、宽、高的比例为0.6～2：0.5～1.2：0.75～1.2。

进一步地，外置式换热器的高度为3300～5300mm，隔墙的高度为2000～3200mm。

进一步地，相邻各导风结构的水平节距为600～800mm。

进一步地，导风结构为风帽或开口沿出风方向逐渐缩小的喷口。

进一步地，喷口的延伸方向与侧墙之间具有夹角，且喷口的延伸方向倾斜向下。

进一步地，喷口的延伸方向与侧墙之间的夹角为20～40°。

进一步地，外置式换热器还包括侧墙流化风母管、支管联箱和多个流化风支管，各流化风支管均与侧墙连通，且各流化风支管与各导风结构一一对应地连通，流化风支管连通设置于支管联箱上，支管联箱与侧墙流化风母管连通。

进一步地，侧墙流化风母管沿轴向的任意截面为矩形或圆形，且沿轴向截面的尺寸逐渐缩小。

进一步地，各列管屏沿冷却仓的水平中心线对称分布，管屏包括第一管屏组、第二管屏组和第三管屏，第二管屏组以第一管屏组为中心分布于第一管屏组的两侧，第三管屏为单列的管屏，且第三管屏以第一管屏组为中心分布于第二管屏组的两侧，第一管屏组中的相邻各管屏具有相同的第一横向节距，第二管屏组中的相邻各管屏具有相同的第二横向节距，第三管屏与侧墙之间具有第三横向节距，第一横向节距小于第二横向节距，第二横向节距小于第三横向节距。

进一步地，第一管屏组包括20～40列管屏，第二管屏组包括9～16列以第一管屏组为中心分布于第一管屏组两侧的管屏，第一横向节距为100～130mm，第二横向节距为140～200mm，第三横向节距为200～400mm。

进一步地，外置式换热器还包括蒸汽入口联箱和蒸汽出口联箱，蒸汽入口联箱与各列管屏的一端连通，蒸汽出口联箱分别与各列管屏的另一端连通。

进一步地，支管联箱为多个，每个支管联箱上设置有一排导风结构。

进一步地，各列管屏包括相连的多层冷却管组，最上层的冷却管组与蒸汽出口联箱直接连通，最下层的冷却管组与蒸汽入口联箱直接连通，且最上排的导风结构与最上层的冷却管组之间的最小距离为300～600mm。

进一步地，外置式换热器还包括混合仓风室和冷却仓风室，混合仓风室与混合仓连通，冷却仓风室与上述冷却仓连通。

进一步地，外置式换热器还包括位于冷却仓风室与冷却仓之间的布风板，外置式换热器包括多排导风结构，最下排的导风结构与布风板之间的最小距离为500～800mm。

应用本发明的技术方案，提供了一种循环流化床锅炉的外置式换热器，外置式换热器中的冷却仓具有相对设置的两个侧墙，冷却仓内具有在侧墙之间间隔设置的多列管屏，由于该外置式换热器还包括设置于冷却仓之外并与侧墙连通的多个导风结构，从而能够通过侧墙流化风再流化，有效地消除冷却仓侧墙壁面高浓度颗粒区域，壁面区域流化特性得到显著改善，进而在不影响外置式换热器正常运行的情况下，能够在运行中通过调节冷却仓侧墙流化风量的百分比，保证外置式换热器壁面区域和中心区域的流化特性基本相同，实现外置式换热器整个区域的均匀流化，从而控制外置式换热器管屏的热偏差在最佳范围。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了本发明所提供的一种外置式换热器的正视图；

图2示出了图1中所述的外置式换热器的a-a视图；

图3示出了图2中所述的外置式换热器的b-b视图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

1、外置式换热器本体；2、混合仓；3、冷却仓；4、隔墙；5、管屏；6、蒸汽入口联箱；7、蒸汽出口联箱；8、循环灰入口；9、循环灰出口；10、混合仓风室；11、冷却仓风室；12、导风结构；13、侧墙流化风母管；14、支管联箱；15、流化风支管；16、侧墙；17、温度测点；18、布风板。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明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，以便这里描述的本发明的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

正如背景技术中所介绍的，现有技术中无法保证外置式换热器整个区域均匀流化，导致外置式换热器管屏存在较大的热偏差。本申请的发明人针对上述问题进行研究，提出了一种循环流化床锅炉的外置式换热器，如图1至3所示，外置式换热器包括混合仓2、冷却仓3、循环灰入口8和循环灰出口9，循环灰入口8与混合仓2连通，循环灰出口9与冷却仓3连通，冷却仓3与混合仓2之间设置有隔墙4，冷却仓3具有相对设置的两个侧墙16，冷却仓3内间隔设置有多列管屏5，多列管屏5位于两个侧墙16之间，外置式换热器还包括多个导风结构12，多个导风结构12分别设置在两个侧墙16上并与冷却仓3连通。

由于本发明的上述外置式换热器中冷却仓具有相对设置的两个侧墙，冷却仓内具有在侧墙之间间隔设置的多列管屏，且该外置式换热器还包括设置于冷却仓之外并与侧墙连通的多个导风结构，从而能够通过侧墙流化风再流化，有效地消除冷却仓侧墙壁面高浓度颗粒区域，壁面区域流化特性得到显著改善，进而在不影响外置式换热器正常运行的情况下，能够在运行中通过调节冷却仓侧墙流化风量占流化风量的百分比，保证外置式换热器壁面区域和中心区域的流化特性基本相同，实现外置式换热器整个区域的均匀流化，从而控制外置式换热器管屏的热偏差在最佳范围。

在本发明的上述外置式换热器中，为了有效解决较为突出的外置式换热器壁面流化问题，优选地，上述外置式换热器的长、宽、高的比例为0.6～2：0.5～1.2：0.75～1.2。并且，为了紧凑有效布置导风结构12，保证壁面区域，尤其是仓室底部区域的充分流化，更为优选地，上述外置式换热器的高度为3300～5300mm，隔墙4的高度为2000～3200mm。

在本发明的上述外置式换热器中，隔墙4将外置式换热器本体1的内部分为混合仓2与冷却仓3，如图1所示。为了通过侧墙4流化风再流化，更为有效地消除冷却仓3的侧墙16壁面高浓度颗粒区域，优选地，相邻各导风结构12的水平节距为600～800mm。本领域技术人员可以根据现有技术对上述导风结构12的种类进行合理选取，为了通过导风结构12有效地改善冷却仓3的侧墙16壁面区域的流化特性，优选地，上述导风结构12为风帽或开口沿出风方向逐渐缩小的喷口；更为优选地，上述喷口的延伸方向与侧墙16之间具有夹角，且所述喷口的延伸方向倾斜向下，喷口的延伸方向与侧墙16之间的夹角优选为20～40°。

在本发明的上述外置式换热器中，为了使侧墙流化风能够通过侧墙16进入冷却仓3内，从而消除冷却仓3的侧墙16壁面高浓度颗粒区域，优选地，上述外置式换热器还包括侧墙流化风母管13、支管联箱14和多个流化风支管15，如图1和2所示，各流化风支管15均与侧墙16连通，且各流化风支管15与各导风结构12一一对应地连通，流化风支管15连通设置于支管联箱14上，支管联箱14与侧墙流化风母管13连通。更为优选地，上述侧墙流化风母管13沿轴向的任意截面为矩形或圆形，且沿轴向各截面的尺寸逐渐缩小。

在本发明的上述外置式换热器中，为了使流化风能够通过侧墙16均匀地进入冷却仓3内，优选地，如图1所示，上述支管联箱14可以为多个，且每个支管联箱14上设置有一排导风结构12，位于各支管联箱14上的各导风结构12之间可以均匀分布。

为了紧凑有效布置导风结构12，保证壁面区域充分流化，更为优选地，如图3所示，各列管屏5包括相连的多层冷却管组，最上层的冷却管组与蒸汽出口联箱7直接连通，最下层的冷却管组与蒸汽入口联箱6直接连通，且最上排的导风结构12位于管屏5最上层管以下区域，与最上层的冷却管组之间的最小距离为300～600mm。

本发明的上述外置式换热器还可以包括混合仓风室10和冷却仓风室11，如图1所示，混合仓风室10与混合仓2连通，冷却仓风室11与上述冷却仓3连通。上述混合仓风室10用于从混合仓2的底部向混合仓2提供流化风，以使混合仓2内的循环灰能够在流化风作用下经隔墙4溢流至冷却仓3内，上述冷却仓风室11用于从冷却仓3的底部向冷却仓3提供流化风，通过与从侧墙16进入冷却仓3的流化风共同作用，以实现对冷却仓3的均匀流化。

为了使冷却仓风室11中的流化风能够均匀地进入冷却仓3中，优选地，上述外置式换热器还包括位于冷却仓风室11与冷却仓3之间的布风板18，如图1和2所示，上述布风板18上可以设置有多个风帽；为了保证冷却仓3底部靠壁面区域充分流化，更为优选地，上述外置式换热器包括多排导风结构12，最下排的导风结构12与布风板18之间的最小距离为500～800mm。

在一种优选的实施方式中，上述各列管屏5沿冷却仓3的水平中心线对称分布，如图2所示，管屏5包括第一管屏组、第二管屏组和第三管屏，第二管屏组以第一管屏组为中心分布于第一管屏组的两侧，第三管屏为单列的管屏5，且第三管屏以第一管屏组为中心分布于第二管屏组的两侧，第一管屏组中的相邻各管屏5具有相同的第一横向节距，第二管屏组中的相邻各管屏5具有相同的第二横向节距，第三管屏与侧墙16之间具有第三横向节距，第一横向节距小于第二横向节距，第二横向节距小于第三横向节距。

在上述优选的实施方式中，通过将冷却仓3的壁面区域中管屏5的横向节距分区设计，并与侧墙流化风再流化相结合，能够更为有效地消除侧墙16壁面的高浓度颗粒区域。更为优选地，上述第一管屏组包括20～40列所述管屏5，第二管屏组包括9～16列以第一管屏组为中心分布于第一管屏组两侧的管屏5，第一横向节距为100～130mm，第二横向节距为140～200mm，第三横向节距为200～400mm。

本发明的上述外置式换热器还可以包括蒸汽入口联箱6和蒸汽出口联箱7，如图1至图3所示，蒸汽入口联箱6与各列管屏5的一端连通，蒸汽出口联箱7分别与各列管屏5的另一端连通。上述蒸汽入口联箱6用于使蒸汽能够均匀地进入到各列管屏中，以实现外置式换热器的换热，上述蒸汽出口联箱7用于将换热后的蒸汽均匀地从外置式换热器排出。并且，上述外置式换热器还可以包括壁面温度测点17，该壁面温度测点17设置于各列管屏5上，用于测量温度偏差以反映流化性能。

根据本发明的另一方面，还提供了一种循环流化床锅炉外置式换热器的均匀流化方法，该均匀流化方法采用上述的外置式换热器对循环灰进行换热，具体地，该外置式换热器的均匀流化方法可以包括以下步骤：循环灰经循环灰入口8进入混合仓2混合后，使流化风从混合仓风室10进入混合仓2中，在混合仓2内流化风作用下经隔墙溢流至冷却仓3后进入循环灰出口9，底部流化风经冷却仓风室11进入冷却仓3，使侧墙流化风经侧墙流化风母管13从侧墙16上的导风结构12(即风口)进入冷却仓3，侧墙流化风所占冷却仓3中流化风总量的百分比为2～10％。

在上述均匀流化方法中，通过冷却仓的壁面区域中管屏的横向节距分区设计及侧墙流化风再流化，可有效消除壁面高浓度颗粒区域，运行中通过调节冷却仓侧墙流化风量所占的百分比控制侧墙壁面区域的流化性能，从而保证外置式换热器整个区域达到均匀流化。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：

1、上述外置式换热器包括设置于冷却仓之外并与侧墙连通的多个导风结构，通过侧墙流化风再流化，能够有效地消除冷却仓侧墙壁面高浓度颗粒区域，壁面区域流化特性得到显著改善；

2、通过将冷却仓的壁面区域中管屏的横向节距分区设计与侧墙流化风再流化相结合，能够更为有效地消除侧墙壁面的高浓度颗粒区域；

3、在不影响外置式换热器正常运行的情况下，进而在运行中能够通过调节冷却仓侧墙流化风量占流化风量的百分比，保证外置式换热器壁面区域和中心区域的流化特性基本相同，实现外置式换热器整个区域的均匀流化，从而控制外置式换热器管屏的热偏差在最佳范围。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。