《350MW超臨界循環流化床鍋爐及汽水循環方法》是哈爾濱鍋爐廠有限責任公司於2013年11月25日申請的專利，該專利的公布號為CN103591575A，申請公布日為2014年2月19日，發明人是張彥軍、王鳳君、姜孝國、高新宇、付興金等。
《350MW超臨界循環流化床鍋爐及汽水循環方法》的組成包括：單爐膛（1），在爐膛後側安裝三個汽冷分離器（2），單爐膛與分離器入口煙道（3）連線，分離器入口煙道與汽冷分離器連線，汽冷分離器與分離器出口煙道（4）連線，分離器出口煙道與尾部對流雙煙道（5）連線，在單爐膛內安裝有中溫屏式過熱器（6）、高溫屏式再熱器（7），單爐膛分別與風道燃燒器（8）、冷渣器（9）、回料閥（10）連線，汽冷分離器與回料閥連線，尾部對流雙煙道與省煤器（14）連線，省煤器下部安裝有空氣預熱器（15）。該發明用於火力發電廠動力的提供。
2017年12月11日，《350MW超臨界循環流化床鍋爐及汽水循環方法》獲得第十九屆中國專利優秀獎。
（概述圖為《350MW超臨界循環流化床鍋爐及汽水循環方法》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：350MW超臨界循環流化床鍋爐及汽水循環方法
- 申請人：哈爾濱鍋爐廠有限責任公司
- 申請日：2013年11月25日
- 申請號：2013105997337
- 發明人：張彥軍、王鳳君、姜孝國、高新宇、付興金、馬明華、王君峰、劉宏
- 公布號：CN103591575A
- 公布日：2014年2月19日
- 地址：黑龍江省哈爾濱市香坊區三大動力路309號
- 分類號：F23C10/08(2006.01)I、F23C10/18(2006.01)I、F23C10/30(2006.01)I
- 代理機構：哈爾濱東方專利事務所
- 代理人：陳曉光
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,有益效果,附圖說明,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
流化床鍋爐技術顯示出其優良的環境排放特性，其污染控制成本是2013年前其它技術無法替代的。中國的流化床鍋爐技術雖然起步較晚，但經過發展，截至2013年11月，已經成為了流化床鍋爐裝機容量最多的國家，但從容量來說卻普遍偏低。針對這種情況，中國自2003年中國正式引進ALSTOM公司300兆瓦等級循環流化床鍋爐技術，自此中國的流化床鍋爐在容量上已經與世界接軌。受引進技術的制約，無法開拓海外市場。為了給中國國內用戶提供更加優良的產品，最佳化產業結構，並開拓海外市場，開發更加先進的、符合中國國情的大容量流化床鍋爐勢在必行。350兆瓦超臨界循環流化床鍋爐是介於300兆瓦亞臨界機組和600兆瓦超臨界機組之間的流化床產品，發電效率與600兆瓦超臨界機組持平，而燃煤量僅略高於300兆瓦亞臨界機組，屬於低燃料耗量高效率的流化床技術。
發明內容
專利目的
該發明的目的是提供一種350兆瓦超臨界循環流化床鍋爐及汽水循環方法。
技術方案
《350MW超臨界循環流化床鍋爐及汽水循環方法》所述超臨界循環流化床鍋爐，其組成包括：單爐膛，在所述的爐膛後側安裝三個汽冷分離器，所述的單爐膛與分離器入口煙道連線，所述的分離器入口煙道與所述的汽冷分離器連線，所述的汽冷分離器與分離器出口煙道連線，所述的分離器出口煙道與尾部對流雙煙道連線，在所述的單爐膛內安裝有中溫屏式過熱器、高溫屏式再熱器，所述的單爐膛分別與風道燃燒器、冷渣器、回料閥連線，所述的汽冷分離器與所述的回料閥連線，所述的尾部對流雙煙道與省煤器連線，所述的省煤器下部安裝有空氣預熱器。
所述的350兆瓦超臨界循環流化床鍋爐，所述的單爐膛包括燃燒室，所述的燃燒室的蒸發受熱面包括膜式水冷壁、水冷屏結構，所述的燃燒室下部裝有單水冷布風板、大直徑鐘罩式風帽，所述的單爐膛與所述的分離器通過入口煙道連線。
所述的350兆瓦超臨界循環流化床鍋爐，所述的汽冷分離器包括膜式壁外殼，所述的膜式壁外殼內壁塗有耐磨耐火材料層，所述的汽冷分離器上部為圓筒形部分，所述的汽冷分離器下部為錐形部分，所述的汽冷分離器下部與所述的回料閥連線，所述的回料閥與返料腿連線，所述的回料閥為自平衡式非機械型回料閥，所述的回料閥下部與高壓風機連線，所述的回料閥包括回料閥鋼板外殼，所述的回料閥鋼板外殼與內襯絕熱材料層連線，所述的內襯絕熱材料層與所述的耐磨耐火材料層連線，所述的內襯絕熱材料層與所述的耐磨耐火材料層通過拉鉤、抓釘和支架固定在所述的回料閥鋼板外殼上。
所述的350兆瓦超臨界循環流化床鍋爐，所述的尾部對流雙煙道安裝有將所述的尾部對流雙煙道分隔為前煙道和後煙道的中隔牆過熱器，在所述的前煙道中安裝有低溫再熱器，在所述的低溫再熱器下面布置有省煤器A，在所述的後煙道中安裝有兩級過熱器系統、省煤器B，所述的兩級過熱器系統包括高溫過熱器、低溫過熱器，在所述的高溫過熱器下面布置所述的低溫過熱器，在所述的低溫過熱器下面布置所述的省煤器B，所述的尾部對流雙煙道上部包覆有膜式包牆過熱器，所述的尾部對流雙煙道下部為單煙道，所述的單煙道下部布置有所述的空氣預熱器，所述的省煤器採用H型省煤器順列布置或光管順列布置，所述的空氣預熱器採用管式空氣預熱器或迴轉式預熱器。
所述的350兆瓦超臨界循環流化床鍋爐，過熱器系統由所述的膜式包牆過熱器、所述的低溫過熱器、所述的中溫屏式過熱器、所述的高溫過熱器組成，在所述的低溫過熱器與所述的中溫屏式過熱器之間管道上布置有一級噴水減溫器，所述的中溫屏式過熱器與所述的高溫過熱器之間管道上布置有二級噴水減溫器；所述的中溫屏式過熱器布置在所述的單爐膛內，所述的低溫過熱器和所述的高溫過熱器布置在所述的尾部對流雙煙道的尾部煙道中。
一種350兆瓦超臨界循環流化床鍋爐的汽水循環方法，爐膛、汽冷分離器、回料閥構成循環流化床鍋爐的核心部分，即物料熱循環迴路，煤與石灰石在燃燒室內完成燃燒及脫硫反應，產生的煙氣分別進入三個汽冷分離器，進行氣固兩相分離，經過分離器淨化過的煙氣進入尾部煙道；鍋爐給水經省煤器預熱後送入水冷壁，經過水冷壁後通過連線管引入水冷屏，加熱成過熱蒸汽後送入2個汽水分離器內，然後引入過熱系統中；從汽水分離器出來的過熱蒸汽首先被引入汽冷分離器，然後經連線管引入到尾部對流煙道的包牆過熱器，然後經連線管引入到尾部低溫過熱器，從低溫過熱器出來的過熱蒸汽進入屏式中溫過熱器，最後引入到尾部高溫過熱器，在高溫過熱器內加熱到額定溫度後引出鍋爐，進入汽輪機高壓缸。
有益效果
1.該發明採用水冷布風板，大直徑鐘罩式風帽，具有布風均勻、防堵塞、防結焦和便於維修。
2.該發明的爐膛內布置高溫屏式再熱器和中溫屏式過熱器，以增加過熱器系統和再熱器系統的輻射受熱面積，使過熱汽溫和再熱汽溫具有良好的調節特性。
3.該發明的燃燒室與雙煙道包牆均採用水平繞帶式剛性梁來防止內外壓差作用造成的變形。
4.該發明鍋爐設有膨脹中心，各部分煙氣、物料的連線處設定性能優異的非金屬膨脹節，解決了由熱位移引起的三維膨脹問題，各受熱面穿牆部位均採用成熟的密封技術設計，確保鍋爐的良好密封。
5.該發明循環流化床燃燒用風分級送入燃燒室，以降低NOx的生成量，除從布風板送入的一次風外，還從燃燒室下部錐段分二層不同高度引入二次風，脫硫劑採用石灰石，以氣力輸送方式分八點送入回料閥斜腿，分八路進入爐膛，燃燒效果好。
6.該發明鍋爐啟動採用床上啟動燃燒器和床下啟動燃燒器結合的啟動方式，以節省啟動用油；床下布置有兩隻啟動燃燒器（熱煙發生器），床上布置八隻啟動燃燒器。
7.該發明的鍋爐除在燃燒室、分離器、回料閥等有關部位設定非金屬耐火防磨材料外，還在尾部對流受熱面、燃燒室等有關部位採取了金屬材料防磨措施，以有效保障鍋爐安全連續運行。
8.該發明的鍋爐採用支吊結合的固定方式，冷渣器和空氣予熱器為支撐結構，回料閥為支吊結合，其餘均為懸吊結構。
9.該發明的布風板後側排渣，非常有利於給煤和排渣設備布置。給煤從前牆給入，底渣從後牆排出，這樣保證了排渣口遠離給煤口，有效地防止了給煤直接進入冷渣器，有利於降低底渣含碳量，提高燃燒效率，
10.該發明採用屏式受熱面取代原有的外置式換熱器的結構，不採用外置式換熱器，整個鍋爐系統簡單，有利於設計院對電廠系統進行有效布置；再熱器採用了擋板調溫的方式，成熟可靠；
11.該發明的大容量無外置式熱交換器循環流化床的投運，在調試、運行控制的風險水平可控制在最低範圍；降低了鍋爐啟停和甩負荷、MFT等工況下的熱慣性，也無需高投資的緊急補水等輔助系統，對受熱面的保護更加有利。
12.該發明的過熱器和再熱器系統都採用了對流＋輻射的布置方式，與單純採用對流受熱面的布置方式相比，鍋爐汽溫在較大負荷範圍內的變化較小。之所以採取這樣的布置方式，主要是考慮到當鍋爐負荷變化時，對流過熱器（再熱器）與輻射過熱器（再熱器）的汽溫變化特性是相反的，在對流過熱器中，隨著負荷增加，蒸汽的焓增增大，對流過熱器的出口汽溫將增加；而輻射過熱器中正好相反，隨著鍋爐負荷的增加，由於爐膛內煙氣溫度變化不大，輻射傳熱量增加不多，跟不上蒸汽流量的增加，因而使工質的焓增減小，故隨鍋爐負荷的增加輻射過熱器的出口汽溫是下降的。在進行過熱器（再熱器）系統設計時，採用輻射與對流相結合，並採取適當的吸熱量比例，使過熱汽溫和再熱汽溫都具有比較平穩的溫度特性，保證鍋爐在各種工況下的穩定運行。
13.該發明根據雙布風板結構爐膛的特點，將冷渣器布置在爐膛中間，給煤口布置在爐膛外側，可防止給煤與排渣短路，有利於降低底渣含碳量，提高燃燒效率，這是滾筒冷渣器與雙布風板結合使用的另一個創新點。
14.該發明採用“H”型省煤器具有防磨、可靠性和綜合經濟性能高等優點，同時，完全能滿足長期安全運行。
15.該發明採用H型布置與雙煙道擋板調再熱器汽溫相結合的全新布置，同時採用滾筒冷渣器，布風板後側排渣，取消外置床，爐膛內布置屏式受熱面。
附圖說明
附圖1是《350MW超臨界循環流化床鍋爐及汽水循環方法》的結構示意圖。
附圖2是附圖1的汽水流程圖。圖中，16為水冷屏，17為分離器，18為旋風分離器。
權利要求
1.一種350兆瓦超臨界循環流化床鍋爐，其組成包括：單爐膛，其特徵是：在所述的爐膛後側安裝三個汽冷分離器，所述的單爐膛與分離器入口煙道連線，所述的分離器入口煙道與所述的汽冷分離器連線，所述的汽冷分離器與分離器出口煙道連線，所述的分離器出口煙道與尾部對流雙煙道連線，在所述的單爐膛內安裝有中溫屏式過熱器、高溫屏式再熱器，所述的單爐膛分別與風道燃燒器、冷渣器、回料閥連線，所述的汽冷分離器與所述的回料閥連線，所述的尾部對流雙煙道與省煤器連線，所述的省煤器下部安裝有空氣預熱器。
2.根據權利要求1所述的350兆瓦超臨界循環流化床鍋爐，其特徵是：所述的單爐膛包括燃燒室，所述的燃燒室的蒸發受熱面包括膜式水冷壁、水冷屏結構，所述的燃燒室下部裝有單水冷布風板、大直徑鐘罩式風帽，所述的單爐膛與所述的汽冷分離器通過所述的分離器入口煙道連線。
3.根據權利要求1或2所述的350兆瓦超臨界循環流化床鍋爐，其特徵是：所述的汽冷分離器包括膜式壁外殼，所述的膜式壁外殼內壁塗有耐磨耐火材料層，所述的汽冷分離器上部為圓筒形部分，所述的汽冷分離器下部為錐形部分，所述的汽冷分離器下部與所述的回料閥連線，所述的回料閥與返料腿連線，所述的回料閥為自平衡式非機械型回料閥，所述的回料閥下部與高壓風機連線，所述的回料閥包括回料閥鋼板外殼，所述的回料閥鋼板外殼與內襯絕熱材料層連線，所述的內襯絕熱材料層與所述的耐磨耐火材料層連線，所述的內襯絕熱材料層與所述的耐磨耐火材料層通過拉鉤、抓釘和支架固定在所述的回料閥鋼板外殼上。
4.根據權利要求1或2所述的350兆瓦超臨界循環流化床鍋爐，其特徵是：所述的尾部對流雙煙道安裝有將所述的尾部對流雙煙道分隔為前煙道和後煙道的中隔牆過熱器，在所述的前煙道中安裝有低溫再熱器，在所述的低溫再熱器下面布置有省煤器A，在所述的後煙道中安裝有兩級過熱器系統、省煤器B，所述的兩級過熱器系統包括高溫過熱器、低溫過熱器，在所述的高溫過熱器下面布置所述的低溫過熱器，在所述的低溫過熱器下面布置所述的省煤器B，所述的尾部對流雙煙道上部包覆有膜式包牆過熱器，所述的尾部對流雙煙道下部為單煙道，所述的單煙道下部布置有所述的空氣預熱器，所述的省煤器採用H型省煤器順列布置或光管順列布置，所述的空氣預熱器採用管式空氣預熱器或迴轉式預熱器。
5.根據權利要求3所述的350兆瓦超臨界循環流化床鍋爐，其特徵是：所述的尾部對流雙煙道安裝有將所述的尾部對流雙煙道分隔為前煙道和後煙道的中隔牆過熱器，在所述的前煙道中安裝有低溫再熱器，在所述的低溫再熱器下面布置有省煤器A，在所述的後煙道中安裝有兩級過熱器系統、省煤器B，所述的兩級過熱器系統包括高溫過熱器、低溫過熱器，在所述的高溫過熱器下面布置所述的低溫過熱器，在所述的低溫過熱器下面布置所述的省煤器B，所述的尾部對流雙煙道上部包覆有膜式包牆過熱器，所述的尾部對流雙煙道下部為單煙道，所述的單煙道下部布置有所述的空氣預熱器，所述的省煤器採用H型省煤器順列布置或光管順列布置，所述的空氣預熱器採用管式空氣預熱器或迴轉式預熱器。
6.根據權利要求1或2或5所述的350兆瓦超臨界循環流化床鍋爐，其特徵是：過熱器系統由所述的膜式包牆過熱器、所述的低溫過熱器、所述的中溫屏式過熱器、所述的高溫過熱器組成，在所述的低溫過熱器與所述的中溫屏式過熱器之間管道上布置有一級噴水減溫器，所述的中溫屏式過熱器與所述的高溫過熱器之間管道上布置有二級噴水減溫器；所述的中溫屏式過熱器布置在所述的單爐膛內，所述的低溫過熱器和所述的高溫過熱器布置在所述的尾部對流雙煙道的尾部煙道中。
7.根據權利要求3所述的350兆瓦超臨界循環流化床鍋爐，其特徵是：過熱器系統由所述的膜式包牆過熱器、所述的低溫過熱器、所述的中溫屏式過熱器、所述的高溫過熱器組成，在所述的低溫過熱器與所述的中溫屏式過熱器之間管道上布置有一級噴水減溫器，所述的中溫屏式過熱器與所述的高溫過熱器之間管道上布置有二級噴水減溫器；所述的中溫屏式過熱器布置在所述的單爐膛內，所述的低溫過熱器和所述的高溫過熱器布置在所述的尾部對流雙煙道的尾部煙道中。
8.根據權利要求4所述的350兆瓦超臨界循環流化床鍋爐，其特徵是：過熱器系統由所述的膜式包牆過熱器、所述的低溫過熱器、所述的中溫屏式過熱器、所述的高溫過熱器組成，在所述的低溫過熱器與所述的中溫屏式過熱器之間管道上布置有一級噴水減溫器，所述的中溫屏式過熱器與所述的高溫過熱器之間管道上布置有二級噴水減溫器；所述的中溫屏式過熱器布置在所述的單爐膛內，所述的低溫過熱器和所述的高溫過熱器布置在所述的尾部對流雙煙道的尾部煙道中。
9.一種350兆瓦超臨界循環流化床鍋爐的汽水循環方法，其特徵是：爐膛、汽冷分離器、回料閥構成循環流化床鍋爐的核心部分，即物料熱循環迴路，煤與石灰石在燃燒室內完成燃燒及脫硫反應，產生的煙氣分別進入三個汽冷分離器，進行氣固兩相分離，經過分離器淨化過的煙氣進入尾部煙道；鍋爐給水經省煤器預熱後送入水冷壁，經過水冷壁後通過連線管引入水冷屏，加熱成過熱蒸汽後送入2個汽水分離器內，然後引入過熱系統中；從汽水分離器出來的過熱蒸汽首先被引入汽冷分離器，然後經連線管引入到尾部對流煙道的包牆過熱器，然後經連線管引入到尾部低溫過熱器，從低溫過熱器出來的過熱蒸汽進入中溫屏式過熱器，最後引入到尾部高溫過熱器，在高溫過熱器內加熱到額定溫度後引出鍋爐，進入汽輪機高壓缸。
實施方式
實施例1
一種350兆瓦超臨界循環流化床鍋爐，其組成包括：單爐膛1，在所述的爐膛後側安裝三個汽冷分離器2，所述的單爐膛與分離器入口煙道3連線，所述的分離器入口煙道與所述的汽冷分離器連線，所述的汽冷分離器與分離器出口煙道4連線，所述的分離器出口煙道與尾部對流雙煙道5連線，在所述的單爐膛內安裝有中溫屏式過熱器6、高溫屏式再熱器7，所述的單爐膛分別與風道燃燒器8、冷渣器9、回料閥10連線，所述的汽冷分離器與所述的回料閥連線，所述的尾部對流雙煙道與省煤器14連線，所述的省煤器下部安裝有空氣預熱器15。
實施例2
根據實施例1所述的350兆瓦超臨界循環流化床鍋爐，所述的單爐膛包括燃燒室，所述的燃燒室的蒸發受熱面包括膜式水冷壁、水冷屏結構，所述的燃燒室下部裝有單水冷布風板、大直徑鐘罩式風帽，所述的單爐膛與所述的分離器通過入口煙道連線。
實施例3
根據實施例1或2所述的350兆瓦超臨界循環流化床鍋爐，所述的汽冷分離器包括膜式壁外殼，所述的膜式壁外殼內壁塗有耐磨耐火材料層，所述的汽冷分離器上部為圓筒形部分，所述的汽冷分離器下部為錐形部分，所述的汽冷分離器下部與所述的回料閥連線，所述的回料閥與返料腿連線，所述的回料閥為自平衡式非機械型回料閥，所述的回料閥下部與高壓風機連線，所述的回料閥包括回料閥鋼板外殼，所述的回料閥鋼板外殼與內襯絕熱材料層連線，所述的內襯絕熱材料層與所述的耐磨耐火材料層連線，所述的內襯絕熱材料層與所述的耐磨耐火材料層通過拉鉤、抓釘和支架固定在所述的回料閥鋼板外殼上。
實施例4
根據實施例1或2或3所述的350兆瓦超臨界循環流化床鍋爐，所述的尾部對流雙煙道安裝有將所述的尾部對流雙煙道分隔為前煙道和後煙道的中隔牆過熱器，在所述的前煙道中安裝有低溫再熱器11，在所述的低溫再熱器下面布置有省煤器A，在所述的後煙道中安裝有兩級過熱器系統、省煤器B，所述的兩級過熱器系統包括高溫過熱器12、低溫過熱器13，在所述的高溫過熱器下面布置所述的低溫過熱器，在所述的低溫過熱器下面布置所述的省煤器B，所述的尾部對流雙煙道上部包覆有膜式包牆過熱器，所述的尾部對流雙煙道下部為單煙道，所述的單煙道下部布置有所述的空氣預熱器，所述的省煤器採用H型省煤器順列布置或光管順列布置，所述的空氣預熱器採用管式空氣預熱器或迴轉式預熱器。
實施例5
根據實施例1或2或3或4所述的350兆瓦超臨界循環流化床鍋爐，過熱器系統由所述的膜式包牆過熱器、所述的低溫過熱器、所述的中溫屏式過熱器、所述的高溫過熱器組成，在所述的低溫過熱器與所述的中溫屏式過熱器之間管道上布置有一級噴水減溫器，所述的中溫屏式過熱器與所述的高溫過熱器之間管道上布置有二級噴水減溫器；所述的中溫屏式過熱器布置在所述的單爐膛內，所述的低溫過熱器和所述的高溫過熱器布置在所述的尾部對流雙煙道的尾部煙道中。
實施例6
上述的350兆瓦超臨界循環流化床鍋爐的汽水循環方法，爐膛、汽冷分離器、回料閥構成循環流化床鍋爐的核心部分，即物料熱循環迴路，煤與石灰石在燃燒室內完成燃燒及脫硫反應，產生的煙氣分別進入三個汽冷分離器，進行氣固兩相分離，經過分離器淨化過的煙氣進入尾部煙道；鍋爐給水經省煤器預熱後送入水冷壁，經過水冷壁後通過連線管引入水冷屏，加熱成過熱蒸汽後送入2個汽水分離器內，然後引入過熱系統中；從汽水分離器出來的過熱蒸汽首先被引入汽冷分離器，然後經連線管引入到尾部對流煙道的包牆過熱器，然後經連線管引入到尾部低溫過熱器，從低溫過熱器出來的過熱蒸汽進入屏式中溫過熱器，最後引入到尾部高溫過熱器，在高溫過熱器內加熱到額定溫度後引出鍋爐，進入汽輪機高壓缸。
實施例7
所述的350兆瓦超臨界循環流化床鍋爐，H型省煤器，尾部煙道內的受熱面在布置時，根據煙溫、煙氣中灰含量選取合適的平均煙氣流速，避免平均煙速過高，受熱面磨損快，並且採用H型省煤器。其主要結構和性能特點如下：
結構特點：（1）高精度的鰭片焊接，確保煙氣通道順暢；（2）此種省煤器設計不容易產生磨損；
性能特點：
（1）可靠性高，煙氣側擋板保護彎管部分；鰭片與煙氣流順向布置，減少磨損；減少煙氣側煙風阻力、水側壓降；降低引風機和給水泵的運行和投資成本。
（2）減少積灰，煙氣流通順暢；具有良好防止飛灰磨損的鰭片節距；最大限度保證吹灰效果。
（3）可節省空間；綜上所述，採用“H”型省煤器具有防磨、可靠性和綜合經濟性能高等優點，同時，完全能滿足長期安全運行。
實施例8
所述的350兆瓦超臨界循環流化床鍋爐，再熱蒸汽系統流程是來自汽輪機高壓缸的蒸汽由兩端進入再熱器入口集箱，引入位於尾部豎井前煙道的低溫再熱器蛇行管，蒸汽逆流而上進入冷段再熱器出口集箱，再自集箱兩端引出，經連線管引向爐前，經由分配集箱進入高溫屏式再熱器向上進入熱段再熱器出口集箱，達到540℃的再熱蒸汽最後兩端引出，進入汽輪機中壓缸。
榮譽表彰
2017年12月11日，《350MW超臨界循環流化床鍋爐及汽水循環方法》獲得第十九屆中國專利優秀獎。
