一种炉膛分段的塔式二次再热锅炉及其调温方法与流程

本发明涉及锅炉，具体是一种炉膛分段的塔式二次再热锅炉及其调温方法。

背景技术：

1、随着火电机组参数不断迭代升级，高效超超临界参数已成为当前660～1000mw等级大容量机组的首选。锅炉作为高效超超临界火电机组的主要设备之一，目前主要有π型锅炉和塔式锅炉两种炉型。塔式锅炉由于占地尺寸小的特点，在一些场地受限的项目中逐渐得到应用。

2、现有技术存在以下问题：

3、塔式锅炉的受热面均水平布置在炉膛出口第一烟道，烟道尺寸与炉膛尺寸保持一致，没有采用分段方式，如图1所示。

4、一、考虑到扩大锅炉煤质适应性，兼顾灰熔点低、易结渣的煤种，会选择较大的锅炉炉膛尺寸来降低炉膛热负荷，以防止结渣。但是随着炉膛尺寸的变大，炉膛出口烟道尺寸也会跟着变大，会带来受热面面积增多、烟气流通截面变大、烟气流速降低、受热面积灰风险加大等问题。尤其目前火电机组深度调峰次数越来越多，在低负荷下烟速更低，受热面更容易积灰，随着负荷波动，受热面积灰层可能会大面积塌落，导致锅炉火检闪烁、丧失甚至触发锅炉主燃料跳闸(mft)，影响锅炉安全、稳定运行。

5、二、现有二次再热塔式锅炉基本都是采用烟气再循环作为主要调温方式，即通过调节烟气再循环风机送入炉膛内烟气量的大小来调节再热汽温，一般烟气从空预器入口抽出，通过再循环风机送入炉膛，具体如图2所示。

6、烟气再循环作为主调温方式，运行时会增加厂用电，经济性不高，并且再循环风机磨损情况无法避免，可靠性差，需要长期维护，成本高；随着锅炉负荷降低，再循环烟气比例会逐渐升高，低负荷运行时会对燃烧产生一定的影响。

技术实现思路

1、为克服现有技术的不足，本发明提供了一种炉膛分段的塔式二次再热锅炉及其调温方法，解决现有技术存在的受热面积灰风险大、维护成本高等问题。

2、本发明解决上述问题所采用的技术方案是：

3、一种炉膛分段的塔式二次再热锅炉，锅炉的炉膛采用分段布置，锅炉的炉膛外包围有从下至上连接的下部螺旋段水冷壁、上部垂直段水冷壁，下部螺旋段水冷壁包围的炉膛截面尺寸为d1×w；上部垂直段水冷壁包围的炉膛截面为变截面；其中，d1表示下部螺旋段水冷壁包围形成的炉膛截面的深度，w表示下部螺旋段水冷壁包围形成的炉膛截面的宽度，变截面指截面尺寸在炉膛高度方向上不唯一。

4、作为一种优选的技术方案，变截面方式为：在炉膛的高度方向上从下至上将后墙水冷壁分为第一后墙垂直段水冷壁、后墙过渡区水冷壁和第二后墙垂直段水冷壁，后墙过渡区水冷壁倾斜布置，倾角为α。

5、作为一种优选的技术方案，受热面烟道截面积与炉膛截面积之比为0.7～0.85。

6、作为一种优选的技术方案，α范围为30°～45°。

7、作为一种优选的技术方案，后墙过渡区水冷壁下部的截面尺寸与炉膛一致，后墙过渡区水冷壁上部炉膛出口烟道的截面尺寸为d2×w；其中，d2表示后墙过渡区水冷壁上部炉膛出口烟道的截面深度。

8、作为一种优选的技术方案，上部垂直段水冷壁内设有沿烟气流向依次布置的一级过热器、三级过热器、一次高温再热器、二次高温再热器。

9、作为一种优选的技术方案，还包括隔墙，隔墙在宽度方向上将后墙过渡区水冷壁上部炉膛出口烟道分隔为左烟道、中烟道、右烟道三个烟道，左烟道内从下至上依次布置二级过热器和左省煤器，中烟道内从下至上依次布置一次低温再热器、中省煤器，右烟道内从下至上依次布置二次低温再热器和右省煤器。

10、作为一种优选的技术方案，左烟道的出口布置有左挡板，中烟道的出口布置有中挡板右烟道的出口布置有右挡板，左挡板、中挡板、右挡板用于通过控制挡板的开度来控制流经对应烟道的烟气量。

11、一种炉膛分段的塔式二次再热锅炉的调温方法，使用所述的一种炉膛分段的塔式二次再热锅炉，通过控制左挡板、中挡板、右挡板的开度来控制流经对应烟道的烟气量。

12、作为一种优选的技术方案，调温时，固定左挡板，用右挡板调节一次再热和二次再热汽温的平均值，再用中挡板调节一次再热和二次再热汽温之间的偏差。

13、本发明相比于现有技术，具有以下有益效果：

14、(1)本发明针对二次再热项目，采用三烟道挡板调温方式，可以省去烟气再循环系统的投资，避免再循环风机磨损和长期维护等问题，减少厂用电率，提高机组运行经济性；

15、(2)本发明提出了一种塔式锅炉炉膛出口烟道变截面的布置方式，炉膛和受热面烟道采用不同的截面尺寸，炉膛尺寸更大，可以降低炉膛热负荷，防止结渣；受热面烟道更小，可以提高受热面烟速流速，提高换热效率减少受热面面积，降低受热面积灰风险，烟速提高，受热面积灰减少，也能避免低负荷塌灰导致火检丢失、甚至mft影响锅炉安全运行的问题。

技术特征：

1.一种炉膛分段的塔式二次再热锅炉，其特征在于，锅炉的炉膛采用分段布置，锅炉的炉膛外包围有从下至上连接的下部螺旋段水冷壁(1)、上部垂直段水冷壁(2)，下部螺旋段水冷壁(1)包围的炉膛截面尺寸为d1×w；上部垂直段水冷壁(2)包围的炉膛截面为变截面；其中，d1表示下部螺旋段水冷壁(1)包围形成的炉膛截面的深度，w表示下部螺旋段水冷壁(1)包围形成的炉膛截面的宽度，变截面指截面尺寸在炉膛高度方向上不唯一。

2.根据权利要求1所述的一种炉膛分段的塔式二次再热锅炉，其特征在于，变截面方式为：在炉膛的高度方向上从下至上将后墙水冷壁分为第一后墙垂直段水冷壁(21)、后墙过渡区水冷壁(22)和第二后墙垂直段水冷壁(23)，后墙过渡区水冷壁(22)倾斜布置，倾角为α。

3.根据权利要求2所述的一种炉膛分段的塔式二次再热锅炉，其特征在于，受热面烟道截面积与炉膛截面积之比为0.7～0.85。

4.根据权利要求3所述的一种炉膛分段的塔式二次再热锅炉，其特征在于，α范围为30°～45°。

5.根据权利要求4所述的一种炉膛分段的塔式二次再热锅炉，其特征在于，后墙过渡区水冷壁(22)下部的截面尺寸与炉膛一致，后墙过渡区水冷壁(22)上部炉膛出口烟道的截面尺寸为d2×w；其中，d2表示后墙过渡区水冷壁(22)上部炉膛出口烟道的截面深度。

6.根据权利要求5所述的一种炉膛分段的塔式二次再热锅炉，其特征在于，上部垂直段水冷壁(2)内设有沿烟气流向依次布置的一级过热器(3)、三级过热器(4)、一次高温再热器(5)、二次高温再热器(6)。

7.根据权利要求2至6任一项所述的一种炉膛分段的塔式二次再热锅炉，其特征在于，还包括隔墙(12)，隔墙(12)在宽度方向上将后墙过渡区水冷壁(22)上部炉膛出口烟道分隔为左烟道、中烟道、右烟道三个烟道，左烟道内从下至上依次布置二级过热器(7)和左省煤器(101)，中烟道内从下至上依次布置一次低温再热器(8)、中省煤器(102)，右烟道内从下至上依次布置二次低温再热器(9)和右省煤器(103)。

8.根据权利要求7所述的一种炉膛分段的塔式二次再热锅炉，其特征在于，左烟道的出口布置有左挡板(111)，中烟道的出口布置有中挡板(112)右烟道的出口布置有右挡板(113)，左挡板(111)、中挡板(112)、右挡板(113)用于通过控制挡板的开度来控制流经对应烟道的烟气量。

9.一种炉膛分段的塔式二次再热锅炉的调温方法，其特征在于，使用权利要求8所述的一种炉膛分段的塔式二次再热锅炉，通过控制左挡板(111)、中挡板(112)、右挡板(113)的开度来控制流经对应烟道的烟气量。

10.根据权利要求9所述的一种炉膛分段的塔式二次再热锅炉的调温方法，其特征在于，调温时，固定左挡板(111)，用右挡板(113)调节一次再热和二次再热汽温的平均值，再用中挡板(112)调节一次再热和二次再热汽温之间的偏差。

技术总结本发明涉及锅炉技术领域，公开了一种炉膛分段的塔式二次再热锅炉及其调温方法，该锅炉，锅炉的炉膛采用分段布置，锅炉的炉膛外包围有从下至上连接的下部螺旋段水冷壁、上部垂直段水冷壁，下部螺旋段水冷壁包围的炉膛截面尺寸为D1×W；上部垂直段水冷壁包围的炉膛截面为变截面；其中，D1表示下部螺旋段水冷壁包围形成的炉膛截面的深度，W表示下部螺旋段水冷壁包围形成的炉膛截面的宽度，变截面指截面尺寸在炉膛高度方向上不唯一。本发明解决了现有技术存在的受热面积灰风险大、维护成本高等问题。技术研发人员：刘宇钢,熊鹏,王婷,刘毅,潘绍成,莫春鸿,李维成受保护的技术使用者：东方电气集团东方锅炉股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/3/11