一种全回路金属格栅防磨结构的CFB锅炉的制作方法

一种全回路金属格栅防磨结构的cfb锅炉
技术领域
1.本实用新型属于cfb锅炉耐磨防护技术领域，更具体地，涉及一种全回路金属格栅防磨结构的cfb锅炉。


背景技术：

2.循环流化床锅炉(cfb锅炉)作为目前世界上公认工业化程度最高的锅炉，其相较于煤粉炉，其具有环保、节能和高效等特点，因此在发电领域占据重要地位。由于cfb锅炉的工作特性，在运行过程中炉内产生大量高温高速运动的烟气，此类烟气中包含许多微小的物料颗粒，在物料颗粒的冲刷下致使cfb锅炉受热面磨损严重，许多锅炉运行时间不长即出现受热面磨损泄露，据统计因受热面磨损泄漏造成的非正常停炉占cfb锅炉事故停炉总数的五成以上，严重影响cfb锅炉的使用效率。
3.在cfb锅炉实际运行过程中，还存在着以下问题：(1)低负荷工况下，锅炉水动力循环差，汽水流动性差，部分水冷壁区域容易超温；(2)锅炉机组度调峰期间，由于锅炉运行工况偏离设计工况较大，锅炉系统运行效率远低于设计效率；(3)深度调峰过程中，随着负荷降低，燃料量减少，气温也会随之降低，气温波动大；4)深度调峰过程中，锅炉机组负荷维持在20％～40％，远低于现有运行负荷，因此炉膛内贴壁流场会发生变化，磨损区域会发生偏移，产生新的磨损区域；(5)锅炉机组需要具备快速调峰的能力，各受热面换热能力必须加强，而现有cfb锅炉大部分易磨损区域使用的防磨方式依旧是喷涂或浇注料覆盖，传热性能差，换热能力不够。
4.专利cn203927990u公开了一种新型cfb锅炉膜式平流型壁网格栅结构，包括竖向间隔设置在膜式壁上的多个横板组，两横板组之间横向间隔设置有多个竖板组，所述横板组由多个横向放置焊接在膜式壁上且相互搭接的防磨合金板构成，所述竖板组由多个相互搭接的竖向放置的矩形板构成，矩形板的一侧边焊接在两膜式壁管之间的鳍片上，该专利的网格栅结构避免了带颗粒物的气流对管壁造成直接冲刷，使得与管壁接触的气流平稳并不影响管壁的受热，延长膜式壁管的使用寿命，但该专利中的网格栅结构只适用于直壁式受热面，对cfb锅炉内其它如斜壁式受热面或受热管道不能进行覆盖，无法降低其它区域的磨损度，且该专利的网格栅结构无法进行调温，依旧会出现局部超温的现象。


技术实现要素：

5.针对现有锅炉内受热面易磨损、换热能力差且部分区域易出现超温异响锅炉机组深度调峰等现象，本实用新型提供一种全回路金属格栅防磨结构的cfb锅炉，对锅炉受热面进行全方位保护，在增大换热能力的同时还可进行调温，满足锅炉机组深度调峰的需求。
6.为了实现上述目的，本实用新型提供一种全回路金属格栅防磨结构的 cfb锅炉，包括锅炉本体，设于锅炉本体内的热循环回路及设于热循环回路受热面上的水冷壁，所述水冷壁包括多根水冷壁管以及连接相邻两根水冷壁管的鳍片，所述水冷壁作为蒸发受热面可分为直壁式蒸发受热面、斜壁式蒸发受热面及涡流型蒸发受热面，所述cfb锅炉还包括：
设于所述直壁式蒸发受热面用于阻缓烟气对水冷壁磨损的第一格栅防磨结构，其包括多个格栅防磨横板和第一格栅防磨竖板，通过调整所述第一格栅防磨结构与直壁式蒸发受热面之间的夹角以减少水冷壁的受热辐射面积，同时防止积灰；设于所述斜壁式蒸发受热面的第二格栅防磨结构，其通过调整与水平线之间的俯角以减少轴向烟气的冲击力，同时防止积灰；设于所述涡流型蒸发受热面的第三格栅防磨结构，其通过阻挡径向气流，避免涡流型蒸发受热面上涡流的产生；以及设于所述锅炉本体内管道受热面上的管道防磨护管，其根据管道转弯半径调整其弯曲角度对管道受热面进行全面覆盖；通过设有第一格栅防磨结构、第二格栅防磨结构、第三格栅防磨结构及管道防磨护管对锅炉本体内受热面进行全回路保护，防止受热面磨损。
7.进一步地，所述格栅防磨横板垂直设与水冷壁上，其布设方向与水冷壁管的轴向垂直相交，多个相邻的格栅防磨横板搭接形成格栅防磨横板组；所述第一格栅防磨竖板垂直设于水冷壁的鳍片上，其布设方向与水冷壁管的轴向平行，多个相邻的第一格栅防磨竖板搭接形成格栅防磨竖板组；所述格栅防磨横板组与格栅防磨竖板组相互交错形成第一格栅防磨结构。
8.优选地，所述第一格栅防磨结构倾斜设于水冷壁上，其中：所述格栅防磨横板迎风面与轴向气流方向的夹角大于90
°
，所述第一格栅防磨竖板迎风面与径向气流方向的夹角大于90。
9.进一步地，所述格栅防磨横板为板状结构，其包括稳流槽、过气孔、左侧过气孔、右侧过气孔及横板焊接槽，其中：所述过气孔设于格栅防磨横板底部中端，其直径大于水冷壁管直径；所述横板焊接槽设于过气孔两侧；所述左侧过气孔及右侧过气孔对称设于格栅防磨横板底部两端；所述稳流槽设于格栅防磨横板顶部。
10.进一步地，所述第一格栅防磨竖板为板状结构，包括第一竖板导流槽、上端导流槽、下端导流槽、过气凸出部及第一竖板焊接槽，其中：所述过气凸出部设于第一格栅防磨竖板底部；所述第一竖板焊接槽设于过气凸出部上；所述第一竖板导流槽设于第一格栅防磨竖板顶部中端；所述上端导流槽设于第一格栅防磨竖板顶部上端；所述下端导流槽设于第一格栅防磨竖板顶部下端。
11.进一步地，所述第二格栅防磨结构包括多个格栅防磨横板和第二格栅防磨竖板，其中所述格栅防磨横板与水平线之间的俯角范围为10
°‑
45
°
，所述格栅防磨横板所述第二格栅防磨竖板上端与底部的夹角大小与所述格栅防磨横板与斜壁式蒸发受热面之间的夹角大小一致，所述第二格栅防磨竖板下端与上端平行。
12.优选地，所述格栅防磨横板与水平线之间的俯角为30
°
。
13.进一步地，所述第三格栅防磨结构包括多个格栅防磨横板和第三格栅防磨竖板，所述第三格栅防磨竖板包括防磨竖板和折弯部，所述折弯部固定设于防磨竖板顶部，其迎风面与径向气流的夹角大于90
°
。
14.进一步地，所述道防磨护管为管状结构，其直径与锅炉内管道直径相适配，包括护管管身、护管接头及护管固定螺栓孔，所述护管管身根据管道转弯半径调整弯曲角度并套设于管道上，所述护管接头直径大于护管管身直径，相邻管道防磨护管的护管接头套设于护管管身上进行紧密衔接，所述护管管身顶部还设有护管固定螺栓孔。
15.总体而言，通过本实用新型所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下
列有益效果：
16.(1)本实用新型的全回路金属格栅防磨结构的cfb锅炉，通过设有第一格栅防磨结构、第二格栅防磨结构、第三格栅防磨结构及管道防磨护管对锅炉机组进行了全回路换热优化改造，从整体上全方位地对锅炉本体内的磨损面进行保护，延长了锅炉的使用寿命。
17.(2)本实用新型的全回路金属格栅防磨结构的cfb锅炉，通过设有第一格栅防磨结构、第二格栅防磨结构、第三格栅防磨结构及管道防磨护管，此四类结构均采用导热性能良好的合金铸造而成，可将接收到的热量传递至蒸发受热面，有效提高了各蒸发受热面的换热能力；作为蒸发受热面的水冷壁无需再在其表面进行喷涂或浇注料覆盖，使其换热能力不再受到影响，运行稳定性更高，其效率也大大提高，对锅炉正常运行时的调节限制更小，使锅炉的时间运行工况到达设计工况值。
18.(3)本实用新型的全回路金属格栅防磨结构的cfb锅炉，通过设有格栅结构和水冷壁，在锅炉低负荷运行时，由于整体蒸发受热面的热交换能力提高，锅炉内的整体气温随之稳定性升高，气温波动性小。
19.(4)本实用新型的全回路金属格栅防磨结构的cfb锅炉，通过各蒸发受热面上格栅防磨结构，有效减少了易出现超温现象部位的受热辐射面积，对各蒸发受热面进行调温，使得锅炉机组整体能相应国家深度调峰的号召，能适应快速调峰、深度调峰的需求，不会有局部超温现象产生。
附图说明
20.图1为本实用新型实施例中一种全回路金属格栅防磨结构的cfb锅炉的结构示意图；
21.图2为本实用新型实施例中水冷壁的结构示意图；
22.图3为本实用新型实施例中第一格栅防磨结构的俯视图；
23.图4为本实用新型实施例中格栅防磨横板的结构示意图；
24.图5为本实用新型实施例中第一格栅防磨竖板的结构示意图；
25.图6为本实用新型实施例中第二格栅防磨结构的侧视图；
26.图7为本实用新型实施例中第三格栅防磨竖板布设示意图；
27.图8为本实用新型实施例中第三格栅防磨竖板的正视图；
28.图9为本实用新型实施例中第三格栅防磨竖板的侧视图；
29.图10为本实用新型实施例中管道防磨护管的布设示意图；
30.图11为本实用新型实施例中管道防磨护管的结构示意图；
31.图12为本实用新型实施例中管道防磨护管的剖面图。
32.在所有附图中，同样的附图标记表示相同的技术特征，具体为：1-锅炉本体、12-炉膛、13-水冷屏、14-旋风分离器、15-u型返料器、16-立管、 17-过热器、18-再热器、19-省煤器、2-水冷壁、21-水冷壁管、22-鳍片、 3-第一格栅防磨结构、31-第一格栅防磨竖板、311-第一竖板导流槽、312
‑ꢀ
上端导流槽、313-下端导流槽、314-第一竖板焊接槽、315-过气凸出部、 4-第二格栅防磨结构、41-第二格栅防磨竖板、411-第二竖板导流槽、412
‑ꢀ
第二竖板焊接槽、5-第三格栅防磨结构、51-第三格栅防磨竖板、511-防磨竖板、512-折弯部、513-第三竖板焊接槽、6-管道防磨护管、61-护管管身、 62-护管接头、63-护管固定螺栓孔、7-格栅防
磨横板、71-稳流槽、72-过气孔、73-左侧过气孔、74-右侧过气孔、75-横板焊接槽。
具体实施方式
33.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
34.如图1-12所示，本实用新型提供一种全回路金属格栅防磨结构的cfb 锅炉，包括锅炉本体1，设于锅炉本体1内热循环回路受热面上的水冷壁 2,所述水冷壁2作为蒸发受热面，起到冷却和防止锅炉受热面磨损的作用；根据锅炉本体1内各蒸发受热面上烟气走向，可将蒸发受热面分为轴流型蒸发受热面(即烟气竖直方向流动)和涡流型蒸发受热面(由轴向和径向的风形成的涡流)，其中轴流型蒸发受热面包括直壁式蒸发受热面和斜壁式蒸发受热面。在各蒸发受热面的基础上，本实用新型的全回路金属格栅防磨结构的cfb锅炉通过设有多种金属格栅防结构进一步地增加了换热能力和防磨损的效果：其中，所述直壁式蒸发受热面设有第一格栅防磨结构3，所述斜壁式蒸发受热面设有第二格栅防磨结构4，所述涡流型蒸发受热面设有第三格栅防磨结构5，通过设有多种金属格栅防结构对锅炉本体1内热循环回路进行全面保护，有效减少烟气内颗粒物对蒸发受热面的磨损，同时也增大了蒸发受热面面积，增强了蒸发受热面的换热能力；进一步地，通过在锅炉本体1内的管道上设有管道防磨护管6，进而从整体上全方位地对锅炉本体1内的磨损面进行保护，延长了本实用新型实施例中锅炉的使用寿命。
35.如图1-2所示，本实用新型实施例中，所述水冷壁2为膜式水冷壁，包括多根水冷壁管21以及连接相邻两根水冷壁管21的鳍片22。在锅炉本体1中，炉膛12、旋风分离器14、u型返料器15及立管16构成的热循环回路，其全回路的受热面由水冷壁2替换原有受热壁面，使其全回路蓄热能力减小，可使锅炉本体1升温快，冷却也快，可缩短本实用新型cfb锅炉启动和停炉冷却时间，提高了锅炉机组快速调峰的能力。其中，所述炉膛12上端膛壁、水冷屏13的吊屏等部位，其受热面与水平面垂直，所接触的烟气轴向流动，其上铺设的水冷壁2形成直壁式蒸发受热面；所述炉膛12下端密相区、旋风分离器14下部锥体段等部位，其受热面与水平面倾斜一定角度，所接触的烟气也为轴向流动，其上平行铺设的水冷壁2形成斜壁式蒸发受热面；所述旋风分离器14、u型返料器15、立管16及出风口等部位，其受热面同时受到轴向及径向的风，烟气形成涡流与受热面接触，其上铺设的水冷壁2形成涡流式蒸发受热面。所述水冷屏的13的吊屏底部、过热器17、再热器18及省煤器19等管道式结构，其受热面易磨损，采用本实用新型实施例中管道防磨护管6对这些部位加以保护。
36.如图3-5所示，本实用新型实施例中，所述第一格栅防磨结构3包括格栅防磨横板7和第一格栅防磨竖板31，其中，所述格栅防磨横板7垂直设与水冷壁2上，其布设方向与水冷壁管21的轴向垂直相交，多个相邻的格栅防磨横板7搭接形成格栅防磨横板组；所述第一格栅防磨竖板31垂直设于水冷壁2的鳍片22上，其布设方向与水冷壁管4的轴向平行，多个相邻的第一格栅防磨竖板31搭接形成格栅防磨竖板组，所述格栅防磨横板组与格栅防磨竖板组相互交错形成第一格栅防磨结构3。本实用新型实施例中，通过设有第一格栅防磨结构3，可阻挡直壁式蒸发受热面上竖直方向流动的烟气对水冷壁2表面的冲刷，避免其受到磨损，
延长了锅炉的使用寿命。
37.如图4所示，所述格栅防磨横板7为板状结构，其包括设有板身上的稳流槽71、过气孔72、左侧过气孔73、右侧过气孔74及横板焊接槽75，其中，所述过气孔72设于板身底部中端，其为半圆形不规则凹槽，直径略大于水冷壁管21，可通过水冷壁管21；所述过气孔72两侧设有横板焊接槽75，通过横板焊接槽75进行焊接加固，实现格栅防磨横板7与水冷壁2 的固定连接；所述格栅防磨横板77板身底部两端还对称设有左侧过气孔73 及右侧过气孔74，两者分别与相邻格栅防磨横板7的左侧过气孔73及右侧过气孔74搭接后，形成半圆形不规则凹槽，其直径与过气孔72一致，可通过水冷壁管21。安装时，将过气孔72卡和与于水冷壁管21上方，通过横板焊接槽75将格栅防磨横板7垂直焊接于鳍片22上，其左侧过气孔73 与左侧相邻格栅防磨横板7上的右侧过气孔74搭接于水冷壁管21上方，其右侧过气孔74与右侧相邻栅防磨横板7上的左侧过气孔73搭接于水冷壁管21上方。本实用新型实施例中，所述过气孔72的直径略大于水冷壁管21，使两者之间留有间隙，使热气流随过气孔72进行流动，增大了水冷壁2的换热能力；通过将过气孔72设计为半圆形不规则凹槽，以减小过气孔72与相对气流之间的夹角,使气流能够平顺地沿水冷壁2表面流动，防止产生涡流现象。所述格栅防磨横板7顶部设有稳流槽71用于引导高速气流平稳通过，便于气流中的固体颗粒通过其流向下方，有效避免固体颗粒于在格栅防磨横板7上堆积，同时降低格栅防磨横板7自身所受到的冲刷，保护横向合金板1并延长其使用寿命，优选的，所述稳流槽71可在板身顶部对称设有两组。
38.如图5所示，第一格栅防磨竖板31为板状结构，包括设于板身上的第一竖板导流槽311、上端导流槽312、下端导流槽313、过气凸出部315及第一竖板焊接槽314；其中，板身底部设有过气凸出部315，通过设于过气凸出部315上的第一竖板焊接槽314进行焊接加固，实现第一格栅防磨竖板31与水冷壁2的固定连接，所述过气凸出部315两侧与鳍片22之间留有间隙形成气流通道，使热气流可沿气流通道进行流通，增大了水冷壁2 的受热面积，加强了水冷壁的换热能力。所述第一格栅防磨竖板31顶部中端设有第一竖板导流槽311，其为半圆形凹槽，用于引导径向气流平稳通过，避免气流中的固体颗粒堆积，优选地，所述一竖板导流槽311设有两组。所述第一格栅防磨竖板31顶部的上端及下端分别对称设有上端导流槽312、下端导流槽313，相邻第一格栅防磨竖板31的上端导流槽312与下端导流槽313搭接形成半圆形凹槽，其直径与第一竖板导流槽311相同。
39.在锅炉中，热量以辐射换热(大部分)和对流换热(小部分)的形式，从锅炉空腔中传递到水冷壁2上，被水冷壁管21内的水或汽水混合物吸收带走。因此，通过减小水冷壁2的受热辐射面积，可有效减弱其换热能力，使其吸收的热量减少，温度降低，反之亦然。本实验新型优选例中，通过根据锅炉内不同部位需求，在需要进行热交换的部位将第一格栅防磨结构3 整体垂直于水冷壁2表面焊接固定，加大了水冷壁2的辐射换热面积使其吸收更多的热量，进而被水冷壁管21内的水和汽水混合物将热量带走，避免超温现象的发生，使锅炉机组需要具备快速调峰的能力，同时也加大了锅炉系统运行效率；进一步地，在温度较低的水冷壁2区域，将第一格栅防磨结构3整体倾斜一定角度于水冷壁2进行焊接固定，其中所述格栅防磨横板7迎风面与轴向气流方向的夹角大于90
°
，所述第一格栅防磨竖板 31迎风面与径向气流方向的夹角大于90
°
，其实际角度可根据不同部位温度的实际情况进行调整，减小水冷壁2辐射换热面积使其吸收热量减少，避免锅炉的燃烧效率下降。
40.本实用新型实施例中，设于斜壁式蒸发受热面的第二格栅防磨结构4 如图6所示，包括多个格栅防磨横板7和第二格栅防磨竖板41。为避免高速气流中的固体颗粒于格栅防磨横板7的堆积，所述格栅防磨横板7与水平线之间的俯角设于10
°‑
45
°
范围之间，优选为30
°
，可有效防止固体颗粒垂直冲击格栅防磨横板7表面对其造成磨损；进一步地，所述第二格栅防磨竖板41上端与底部的夹角大小与所述格栅防磨横板7与斜壁式蒸发受热面之间的夹角大小一致，所述第二格栅防磨竖板41下端与上端平行。通过将第二格栅防磨结构4设于炉膛12下部密相区、旋风分离器14下部锥体段等部位，减缓了此类部位中由于烟气密集、固体颗粒密度较大所造成的强冲击力，其倾斜结构可引导轴向气流顺畅通过，同时避免了固体颗粒堆积造成对水冷壁2的换热能力的影响。
41.本实用新型实施例中，设于涡流式蒸发受热面的第三格栅防磨结构5 如图7-9所示，包括多个格栅防磨横板7和第三格栅防磨竖板51。为避免旋风分离器14、u型返料器15、立管16及出风口等部位出现的较强的径向气流与轴向气流汇合形成涡流，所述第三格栅防磨竖板51通过顶部设有折弯部512用于阻缓径向气流，可有效避免涡流的产生，避免其携带的固体颗粒下沉对水冷壁2造成磨损。其中所述第三格栅防磨竖板51包括防磨竖板511和折弯部512，所述折弯部512固定设于防磨竖板511顶部，其迎风面与径向气流的夹角大于90
°
，通过设有第三格栅防磨竖板5，在减少磨损的同时，避免了物料下沉堆积导致水冷壁2辐射换热面积减小，从而减少旋风分离器14、u型返料器15、立管16及出风口等部位出现的超温现象，有利于锅炉进行深度调峰。
42.本实用新型实施例中，设于管道上的管道防磨护管6如图10-12所示，其为管状结构，其直径与锅炉内管道直径相适配，可套设于管道上对管道受热面进行保护。所述管道防磨护管6包括护管管身61、护管接头62及护管固定螺栓孔63，其中护管管身61可根据管道转弯半径调整其弯曲角度并套设于管道上，对管道受热面进行全面覆盖；所述护管接头62直径大于护管管身61直径，相邻管道防磨护管6的护管接头62可套设于护管管身61 上进行紧密衔接，对管道受热面进行全面防护，其可避免管道的磨损，延长了管道的使用寿命。所述护管管身61顶部还设有护管固定螺栓孔63，通过螺栓可实现管道防磨护管6与管道的固定连接。
43.本实用新型实施例中，通过设有第一格栅防磨结构3、第二格栅防磨结构4、第三格栅防磨结构5及管道防磨护管6对锅炉机组进行了全回路换热优化改造，此四类结构均采用导热性能良好的合金铸造而成，可将接收到的热量传递至蒸发受热面，有效提高了各至蒸发受热面的换热能力；同时，作为蒸发受热面的水冷壁2受到第一格栅防磨结构3、第二格栅防磨结构4、第三格栅防磨结构5及管道防磨护管6的保护，避免了烟气对其的磨损，无需再在其表面进行喷涂或浇注料覆盖，使其换热能力不再受到影响，运行稳定性更高，其效率也大大提高，对锅炉正常运行时的调节限制更小，使锅炉的时间运行工况到达设计工况值；进一步地，在锅炉低负荷运行时，由于整体蒸发受热面的热交换能力提高，锅炉内的整体气温随之稳定性升高，气温波动性小；进一步的，通过各蒸发受热面上格栅防磨结构，有效增加了易出现超温现象部位的辐射换热面积，对各蒸发受热面进行调温，使得锅炉机组整体能相应国家深度调峰的号召，能适应快速调峰、深度调峰的需求，不会有局部超温现象产生。
44.本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改
进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。