一種帶內循環灰換熱器的循環流化床鍋爐的制作方法

本發明涉及大型循環流化床燃燒技術，特別是大型循環流化床鍋爐技術。

背景技術：
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循環流化床鍋爐具有廣泛的燃料適應性、良好的負荷調節性能以及灰渣易于綜合利用等優點成為很有發展前景的一種鍋爐形式。而且，自從20世紀80年代以來，大型循環流化床鍋爐技術在大型化過程中進展順利，目前國內外已投運十多臺超臨界蒸汽參數的循環流化床電站鍋爐，其最高蒸汽溫度已達591℃。循環流化床鍋爐具有低溫燃燒的特點，其爐內脫硫、脫硝都較為簡便。但隨著超超臨界循環流化床鍋爐蒸汽參數(溫度和壓力)的不斷提高，未來的超超臨界循環流化床鍋爐的過熱蒸汽溫度和再熱蒸汽溫度可能會高達700℃。另一方面，為簡化鍋爐系統，降低造價，未來的超超臨界循環流化床鍋爐可能不設置外置式循環灰換熱器。由此產生了兩個急需解決的問題：其一如何在低負荷時保持過熱汽溫及再熱汽溫。由于循環流化床鍋爐在低負荷運行時，爐膛出口的煙氣溫度通常低于700℃，因此布置在爐膛出口后面的過熱器及再熱器無法將過熱汽溫和再熱汽溫加熱到700℃。其二是在無外置床的循環流化床鍋爐中，爐膛床溫會隨鍋爐負荷變化而變化，從而偏離最佳的低污染燃燒溫度范圍。

技術實現要素：
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本發明的目的就是為了克服上述背景技術的不足，提出一種能夠對鍋爐內循環灰走向進行調節的循環流化床鍋爐。

一種帶內循環灰換熱器的循環流化床鍋爐，包括爐膛8、回料通道9、旋風分離器10，至少一個內循環灰換熱器1，其中爐膛8下部布風板面積占爐膛8上部橫截面積的40～60％，爐膛8密相區上部有折彎段，折彎段與水平方向的夾角為45～70°，折彎段的存在，可以使更多的內循環灰進入內循環灰換熱器1。鍋爐正常運行時，由煙氣攜帶進入旋風分離器10的絕大部分飛灰，在旋風分離器10內被分離下來，形成外循環灰。外循環灰流經外循環灰回路，由爐膛8底部的外循環灰回料口8-2返回爐膛。爐內煙氣向上流動過程中，所攜帶的部分物料，會在重力作用下，沿爐膛8壁面下行，形成內循環灰。

內循環灰換熱器1采用模塊化結構布置在爐膛8的密相區兩側，內循環灰換熱器1使用水冷壁管彎制而成、內襯耐火澆注料，內循環灰換熱器1中的內循環灰通過內循環熱灰出口1-1或內循環冷灰出口1-2進入回料通道9，再經過內循環灰回料口8-1回到爐膛8的密相區，內循環灰換熱器1內部可布置過熱器、再熱器、蒸發受熱面或省煤器受熱面。

所述的一種帶內循環灰換熱器的循環流化床鍋爐，其所述內循環灰換熱器1內部被內循環灰隔板5和換熱室隔板6分為：內循環灰回料室2、內循環灰引入室3和換熱室4，內循環灰通過內循環灰入口1-3進入內循環灰引入室3，內循環灰引入室3底部和內循環灰回料室2相通，內循環灰引入室3通過換熱室進灰口6-1和換熱室4相通，換熱室4內布置熱交換器7，熱交換器7可以作為過熱器、再熱器、蒸發受熱面或省煤器受熱面，內循環灰換熱器1可以單側布置熱交換器7、另一側用于使內循環灰在不需要加熱熱交換器7時，返回爐膛8的密相區，也可以雙側布置熱交換器7，在內循環灰在不需要加熱熱交換器7時，使內循環灰從內循環灰換熱器1的中間返回爐膛8的密相區。

所述的一種帶內循環灰換熱器的循環流化床鍋爐，其所述布風板面積較大的換熱室4使用在其底部的等壓風室11單獨供風。內循環灰換熱器1內部被分為三個室時，內循環灰回料室2和內循環灰引入室3使用在其底部的等壓風室11單獨供風，流化風可使用空氣或凈化后的煙氣；內循環灰換熱器1內部被分為四個室時，為了保證正常流化，內循環灰回料室2和內循環灰引入室3使用底部的高壓風母管12進行單風帽供風，即每個風帽單獨對應一根帶有一個浮子流量計的高壓風子管14，高壓風子管14上設置有壓縮空氣接口管13。正常運行時，浮子流量計中的浮子位于浮子流量計滿量程的1/2～2/3之間，一旦發現浮子高度低于這個區間，就說明該風帽有堵塞現象，可以立即關閉高壓風子管14上的閥門，打開壓縮空氣接口管13的閥門，用壓縮空氣將風帽吹通，然后關閉壓縮空氣接口管13，再打開高壓風子管14，使該風帽重新投入使用。

本發明采用在內循環灰換熱器1中靈活布置受熱面以及控制內循環灰換熱器1中各個室流化狀態的方式，可有效地組織爐內高溫內循環灰的定向流動。一方面在低負荷時，通過將爐內密相區附近高達800℃的高溫內循環灰引入布置在內循環灰換熱器1中的換熱室4內的過熱器或再熱器，使過熱器或再熱器具有較大的傳熱溫差，從而確保在低負荷時，使超超臨界循環流化床鍋爐的過熱蒸汽和再熱蒸汽可以被加熱到700℃以上，具體汽溫視鍋爐蒸汽參數設計。另一方面，鍋爐負荷變化時，通過減少或增加內循環灰換熱器1中被內循環灰加熱的受熱面數量，即可改變密相區的吸熱量，從而達到在不同負荷下維持爐膛密相區溫度基本恒定的目的，使其處于最佳的低污染燃燒溫度范圍。

本發明所涉及的一種帶內循環灰換熱器的循環流化床鍋爐解決了如何在循環流化床鍋爐低負荷時保證過熱器和再熱器出口汽溫達到設計值，以及無外置式換熱器循環流化床鍋爐如何在不同負荷時保證爐內密相區溫度處于最佳的低污染燃燒溫度范圍等問題。

附圖說明：

圖1為本發明帶內循環灰換熱器的循環流化床鍋爐的剖視圖；

圖2為圖1的A-A剖面示意圖；

圖3為實施例1的內循環灰換熱器的剖視圖；

圖4為圖3的B-B剖面示意圖；

圖5為圖3的C-C剖面示意圖；

圖6為實施例2的內循環灰換熱器的剖視圖；

圖7為圖6的D-D剖面示意圖；

圖8為圖6的E-E剖面示意圖；

上述圖中：1為內循環灰換熱器、1-1為內循環熱灰出口、1-2為內循環冷灰出口、1-3為內循環灰引入口、2為內循環灰回料室、3為內循環灰引入室、4為換熱室、5為內循環灰隔板、6為換熱室隔板、6-1為換熱室進灰口、7為熱交換器、8為爐膛、8-1為內循環灰回料口、8-2為外循環灰回料口、9為回料通道、10為旋風分離器、11為等壓風室、12為高壓風母管、13為壓縮空氣接口管、14為高壓風子管。

具體實施方式：

下面通過實施例，并結合附圖，對本發明的技術方案作進一步具體的說明。

本發明所述的帶內循環換熱器的循環流化床鍋爐，包括爐膛8、回料通道9、旋風分離器10，其包括至少一個內循環灰換熱器1。爐膛8密相區中的內循環灰通過內循環灰入口1-3進入內循環灰換熱器1，內循環灰換熱器1采用模塊化結構布置在鍋爐底部，內循環灰換熱器1中的換熱室4可以布置過熱器、再熱器、省煤器或蒸發受熱面，內循環灰換熱器1內部通過控制各個室是否處于流化狀態，來引導內循環灰的走向，以達到低負荷保證過熱汽溫和再熱汽溫以及靈活調節床溫的目的。

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的描述：

實施例1

如圖1、圖2、圖3、圖4和圖5所示，內循環灰換熱器1內部被內循環灰隔板5和換熱室隔板6分為四個室——內循環灰回料室2、內循環灰引入室3、換熱室4，換熱室4對稱布置在內循環灰回料室2和內循環灰引入室3兩邊，每個室單獨供風，可采用空氣或凈化后的煙氣對每個室進行流化。若要保證循環流化床鍋爐低負荷過熱汽溫及再熱汽溫時，鍋爐設計時可在換熱室4內布置過熱器或再熱器作為熱交換器7。

在鍋爐運行低負荷時，需要使用內循環灰對熱交換器7進行加熱，才可保證過熱蒸汽及再熱蒸汽溫度達到700℃。此時，使內循環灰引入室3和換熱室4流化，內循環灰回料室2不流化。對于來自爐膛8密相區的內循環灰，由于內循環灰回料室2不流化，內循環灰只能從內循環灰引入室3底流經過換熱室進灰口6-1進入換熱室4，加熱熱交換器7，再溢流通過內循環冷灰出口1-2進入回料通道9，通過內循環灰回料口8-1回到爐膛8的密相區；由于內循環灰來自爐膛8密相區熱灰(800℃以上)，所以，在流經換熱室4內的熱交換器7后，可以保證將過熱汽溫或再熱汽溫升高到700℃。

而在鍋爐高負荷運行時，無需使用內循環灰對熱交換器7進行加熱，即可保證過熱蒸汽及再熱蒸汽溫度達到設計值。此時，流化內循環灰回料室2和內循環灰引入室3，而換熱室4不流化。對于來自爐膛8密相區的內循環灰，從內循環灰入口1-3進入內循環灰引入室3，再通過底部開口，底流進入內循環灰回料室2，最后溢流通過內循環熱灰出口1-1進入回料通道9，通過內循環灰回料口8-1回到爐膛8密相區。

如圖1、圖2、圖3、圖4和圖5所示，若要在不同負荷下，保證床溫處于最佳的低污染燃燒溫度范圍，可在內循環灰換熱器1中的換熱室4布置蒸發受熱面、省煤器受熱面或中溫過熱器受熱面。在鍋爐床溫需要提高時，控制內循環灰不流過換熱室4中的受熱面，減少鍋爐汽水系統吸熱，提高返回爐膛8密相區的內循環灰溫度，從而有助于提升爐膛8密相區溫度。此時，流化內循環灰回料室2和內循環灰引入室3，而換熱室4不流化。內循環灰將不通過換熱室4中的熱交換器7，直接回到爐膛8的密相區。而在鍋爐床溫需要降低時，使內循環灰流過換熱室4中的熱交換器7，增加汽水系統吸熱量以降低返回爐膛8密相區的內循環灰溫度，使床溫降低。此時，流化內循環灰引入室3和換熱室4，而內循環灰回料室2不流化。內循環灰將流過換熱室4并加熱其中的熱交換器7再回到爐膛8的密相區。

另外為了保證正常流化，除了兩側布風板面積較大的換熱室4使用在其底部的等壓風室11單獨供風外，內循環灰回料室2和內循環灰引入室3使用底部的高壓風母管12單風帽供風，即每個風帽單獨對應一根帶有一個浮子流量計的高壓風子管14，高壓風子管14上設置有壓縮空氣接口管13。正常運行時，浮子流量計中的浮子位于浮子流量計滿量程的1/2～2/3之間，一旦發現浮子高度低于這個區間，就說明該風帽有堵塞現象，可以立即關閉高壓風子管14上的閥門，打開壓縮空氣接口管13的閥門，用壓縮空氣將風帽吹通，然后關閉壓縮空氣接口管13，再打開高壓風子管14，使該風帽重新投入使用。

通過在大型循環流化床鍋爐內模塊化布置內循環灰換熱器1，可以使大型循環流化床鍋爐同時具備低負荷保證過熱汽溫和再熱汽溫以及靈活調節床溫等目的。

實施例2

如圖1、圖2、圖6、圖7、圖8所示，本實施例結構上與實施例1不同之處在于內循環灰換熱器1內部被內循環灰隔板5和換熱室隔板6分為三個室——內循環灰回料室2、內循環灰引入室3、換熱室4，每個室單獨供風，流化風可使用空氣或凈化后的煙氣。通過控制內循環灰回料室2、內循環灰引入室3和換熱室4的流化狀態，內循環灰可以流經內循環灰換熱器1一側的換熱室4加熱熱交換器7后返回爐膛8密相區，也可以從另一側的內循環灰回料室2直接返回爐膛8的密相區。其余結構與實施例1相同。