超超臨界循環(huán)流化床鍋爐的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種循環(huán)流化床鍋爐。
【背景技術】
[0002]目前循環(huán)流化床燃燒技術已經發(fā)展到超臨界參數，為了進一步提高發(fā)電效率，研發(fā)更高參數更高效率的超超臨界循環(huán)流化床鍋爐勢在必行。超超臨界參數鍋爐，一般指蒸汽壓力超過25MPa，蒸汽溫度超過580°C的鍋爐。理論計算結果表明，當蒸汽溫度達到600°C，蒸汽壓力達到26MPa時，一次中間再熱的機組效率可以達到47.99%，高于超臨界機組42%的機組效率，遠優(yōu)于亞臨界機組僅37%的機組效率。
[0003]然而，循環(huán)流化床鍋爐在實現超超臨界蒸汽參數方面存在較大技術難題。首先，循環(huán)流化床鍋爐低溫燃燒，其通常不超過930°C的燃燒溫度使得循環(huán)流化床鍋爐要滿足超超臨界參數要求的高溫末級過熱器和高溫末級再熱布置成為一個技術難題。從有利于傳熱而言，末級過熱器、末級再熱應該布置在爐膛或者外置式熱交換器內，但受限于鍋爐可以使用的材料原因，必須控制末級過熱器和末級再熱器蒸汽溫度的偏差，防止由于偏差引起的蒸汽超溫，損壞管材。其次，為了實現同樣的低負荷蒸汽特別是再熱蒸汽溫度，將對再熱器的布置提出非常嚴苛的要求，因為低負荷下鍋爐爐膛出口氣固兩相流體溫度已經比高負荷時有大幅下降，因此在低負荷下如何滿足末級過熱、再熱汽溫仍達到額定值將成為鍋爐能否開發(fā)成功的關鍵。再次，對于不同類型的受熱面，需要考慮多種潛在的極端惡劣工況，否則鍋爐難于實現安全運行。最后，還需分析其他制約因素如循環(huán)流化床氣固流動特性、超超臨界循環(huán)流化床鍋爐經濟性等，否則所開發(fā)出來的循環(huán)流化床鍋爐將很難獲得市場認可。
[0004]以上均限制了超超臨界蒸汽參數在循環(huán)流化床燃燒技術上有效實施，使循環(huán)流化床鍋爐機組效率的進一步提高難于實現。
【實用新型內容】
[0005]本實用新型針對循環(huán)流化床鍋爐與超超臨界參數相結合的難點，提供了一種切實可行的超超臨界循環(huán)流化床鍋爐。
[0006]為實現循環(huán)流化床鍋爐蒸汽達到超超臨界參數，需考慮受熱面布置、特殊受熱面惡劣工況的安全隱患以及經濟性選材等因素。
[0007]在受熱面布置方面，通過系統(tǒng)詳細的鍋爐熱力計算，并對比了多種方案，結果表明，為實現低負荷下再熱汽溫達到額定值，采用兩級再熱器基本難于實現。主要原因是鍋爐低負荷時由于爐膛斷面氣速的降低，使得爐膛出口顆粒濃度大幅衰減，無法提供充足的高溫循環(huán)灰進行換熱，因此需要增加再熱器級數，使得再熱器布置更加靈活，滿足低負荷再熱汽溫。計算發(fā)現，三級布置時，若將低溫再熱器、中溫再熱器布置尾部煙道內，將高溫再熱器布置在爐膛內，則會因爐內空間有限而難于實現受熱面的布置。因此考慮采用外置式熱交換器，同時由于外置式熱交換器的換熱系數高，還可有效減少金屬用量。因此，經過以上分析對比，最終得到將高溫再熱器或中溫再熱器放置于外置式熱交換器中的方案。
[0008]根據以上計算分析，可進一步得到上述三級再熱器布置的各類優(yōu)選方案。
[0009]本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是:超超臨界循環(huán)流化床鍋爐，包括爐膛、分離器、外置式熱交換器和尾部煙道，以及鍋爐的再熱器系統(tǒng)，所述再熱器系統(tǒng)分三級布置，包括低溫再熱器、中溫再熱器和高溫再熱器，低溫再熱器布置在尾部煙道內，中溫再熱器布置在尾部煙道或外置式熱交換器或爐膛內，高溫再熱器布置在爐膛或外置式熱交換器內，并且中溫再熱器與高溫再熱器擇一布置在外置式熱交換器內。
[0010]與常規(guī)的循環(huán)流化床鍋爐相比，本實用新型的貢獻在于通過大量的模擬計算，確定實現超超臨界蒸汽參數須增加了一級再熱器，并確定了中溫再熱器與高溫再熱器擇一布置在外置式熱交換器內的布置方式。具體而言，所述三級布置有以下的方式:
[0011 ] 低溫再熱器布置于尾部煙道內，中溫再熱器布置在外置式熱交換器內，高溫再熱器布置在爐膛內；
[0012]低溫再熱器布置于煙氣溫度較低的尾部煙道內，中溫再熱器布置在煙氣溫度最高的尾部煙道內，高溫再熱器布置在外置式熱交換器內；
[0013]低溫再熱器布置于尾部煙道內，中溫再熱器布置在爐膛內，高溫再熱器布置在外置式熱交換器內。
[0014]所述中溫再熱器布置在尾部煙道內并且為尾部煙道第一個受熱面。
[0015]所述中溫再熱器與低溫再熱器之間布置有其它受熱面。
[0016]所述低溫再熱器受熱面管徑大于中溫再熱器受熱面管徑。
[0017]所述鍋爐的爐膛內再熱器為膜式壁結構。
[0018]所述鍋爐的爐膛內再熱器為U型屏受熱面結構。
[0019]本實用新型的有益效果是:能實現蒸汽參數達到超超臨界，且在50%?100%BMCR工況實現再熱汽溫達到額定值，進一步提高現有大型循環(huán)流化床鍋爐機組的發(fā)電效率，且保證設備長期高效運行。
【附圖說明】
[0020]圖1是本實用新型超超臨界循環(huán)流化床鍋爐的實施例1的結構示意圖。
[0021]圖2是本實用新型超超臨界循環(huán)流化床鍋爐的實施例2的結構示意圖。
[0022]圖3是本實用新型超超臨界循環(huán)流化床鍋爐的實施例3的結構示意圖。
[0023]圖中標記為:爐膛1、分離器2、外置式熱交換器3、尾部煙道4、低溫再熱器51、中溫再熱器52、高溫再熱器53。
【具體實施方式】
[0024]下面結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。
[0025]如圖1、圖2、圖3所示，本實用新型的超超臨界循環(huán)流化床鍋爐包括爐膛1、分離器2、外置式熱交換器3和尾部煙道4，以及鍋爐的再熱器系統(tǒng)，所述再熱器系統(tǒng)分三級布置，再熱器系統(tǒng)包括低溫再熱器51、中溫再熱器52和高溫再熱器53，低溫再熱器51布置在尾部煙道4中，中溫再熱器5