1.本实用新型属于电站锅炉的技术领域，具体而言，涉及一种高参数小容量一次再热煤粉燃烧汽包炉。


背景技术：

2.一般发电用锅炉的参数与容量相匹配，容量越小参数越低，小容量机组为节约建设成本往往是无再热器系统的汽包炉。随着技术的进步和对环境保护、二氧化碳减排的重视，小容量锅炉提升参数甚至增加再热蒸汽系统成为提高机组效率、节约能源消耗的重要方向。而传统的锅炉受热面布置方式无法适应参数提升的要求。
3.在提高蒸汽参数以及增设再热器系统后，传统的小容量煤粉锅炉蒸汽参数难以达到额定值，其主要原因是：为满足燃料高效燃烧同时降低氮氧化物排放，炉膛尺寸需控制在合适的范围内。炉膛尺寸过大不利于稳定燃烧，过小则无法降低氮氧化物的排放。传统锅炉炉膛四周均为水冷膜式壁受热面，接受炉膛内高温烟气的辐射，炉膛出口布置过热器及再热器。由于小容量锅炉炉膛占全炉受热面的比例大于大容量锅炉，这就造成了按传统设计的小容量锅炉水冷壁吸热量(蒸发吸热)比例远大于大容量锅炉。当蒸汽压力提高或增加再热器时，工质蒸发需要的吸热量比例将显著减少，就出现了工质蒸发吸热量与受热面布置无法匹配的问题。


技术实现要素：

4.鉴于此，为了解决现有技术存在的上述问题，本实用新型的目的在于提供一种高参数小容量一次再热煤粉燃烧汽包炉以达到锅炉过热器、锅炉再热器的出口蒸汽温度均能在较宽负荷内达到额定汽温的目的。
5.本实用新型所采用的技术方案为：一种高参数小容量一次再热煤粉燃烧汽包炉，包括炉膛、与炉膛连通的水平烟道、与水平烟道连通的后竖井，还包括：
6.设于炉膛内的水冷壁；
7.设于炉膛内且覆盖于部分水冷壁受热面上的壁式再热器；
8.布置于炉膛内的中温再热器和高温再热器，所述壁式再热器的出口蒸汽依次通过中温再热器和高温再热器流入至汽机中；
9.对于带再热的小容量锅炉，由于炉膛上部设置了壁式再热器，使锅炉再热器的出口蒸汽温度能在较宽负荷内达到额定汽温，满足汽机的运行需求。
10.进一步地，所述中温再热器和高温再热器均布置于炉膛的折焰角上方，且中温再热器为悬吊式的半辐射受热面，高温再热器为悬吊式的纯对流式受热面，中温再热器和高温再热器能有效吸收炉膛的辐射热量。
11.进一步地，所述壁式再热器分别为前墙壁式再热器和侧墙壁式再热器，前墙壁式再热器和侧墙壁式再热器分别覆盖于炉膛的前墙和侧墙对应的部分水冷壁上，且前墙壁式再热器和侧墙壁式再热器串联布置；由于前墙壁式再热器及侧墙壁式再热器采用串联连
接，有效解决了布置在高烟温区壁式再热器内工质流速偏低，管壁温度较高的问题。
12.进一步地，还包括：
13.汽包，所述水冷壁的受热面管连接有出口集箱，出口集箱通过连接管与汽包连通；
14.设于炉膛顶部且与水冷壁相连的顶棚过热器，所述顶棚过热器与汽包相连。
15.进一步地，还包括：
16.设于炉膛内部上方的大屏过热器和后屏过热器，所述顶棚过热器的蒸汽出口与大屏过热器连通，大屏过热器与后屏过热器连通；
17.设于水平烟道内的高温过热器，所述高温过热器与后屏过热器连通，且高温过热器的蒸汽出口连接至汽机；
18.壁式再热器覆盖了炉膛水冷壁受热面，减少了蒸发受热面的面积，降低了蒸发吸热在整个锅炉吸热量中的比例，使高温过热器的出口蒸汽温度能在较宽负荷内达到额定汽温，并满足汽机的正常运行。
19.进一步地，所述大屏过热器为悬吊式的全辐射屏式受热面，后屏过热器为悬吊式的半辐射屏式受热面，高温过热器为纯对流式受热面。
20.进一步地，所述连接管的流通面积应大于水冷壁的受热面管的流通面积，以确保蒸汽的正常流通。
21.进一步地，所述水平烟道内设有水平烟道包墙，后竖井内设有后竖井包墙；所述顶棚过热器向炉膛后方延伸至后竖井的下部，且通过“马蹄形”集箱连接至后竖井包墙，后竖井包墙连接至水平烟道包墙，以充分吸收烟气的辐射热量。
22.进一步地，所述后竖井内还设有省煤器和设于省煤器上方的低温过热器，低温过热器与水平烟道包墙连通，低温过热器采用由下至上的逆流布置，其能够有效热交换。
23.进一步地，所述低温过热器的蒸汽入口位于后竖井的下部且与水平烟道包墙连通；所述低温过热器包括水平段蛇形管圈和垂直段管，且水平段蛇形管圈固定于后竖井的膜式壁上。
24.本实用新型的有益效果为：
25.1.采用本实用新型所提供的高参数小容量一次再热煤粉燃烧汽包炉，其炉膛的燃烧室上部布置壁式再热器，通过壁式再热器遮挡部分水冷壁的受热面，较好解决了小容量汽包锅炉在运行时，当蒸汽压力提高或增加再热器时，工质蒸发吸热量与水冷壁受热面面积无法匹配的问题。
附图说明
26.图1是本实用新型所提供的高参数小容量一次再热煤粉燃烧汽包炉的结构示意图；
27.附图中标注如下：
[0028]1‑
省煤器，2
‑
水冷壁，3
‑
汽包，4
‑
顶棚过热器，5
‑
后竖井包墙，6
‑
水平烟道包墙，7
‑
低温过热器，8
‑
大屏过热器，9
‑
后屏过热器，10
‑
中温再热器，11
‑
高温再热器，12
‑
高温过热器，13
‑
前墙壁式再热器，14
‑
侧墙壁式再热器，15
‑“
马蹄形”集箱。
具体实施方式
[0029]
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
[0030]
因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0031]
需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0032]
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
[0033]
在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0034]
在本实用新型实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义；实施例中的附图用以对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
[0035]
实施例1
[0036]
如图1所示，在本实施例中具体提供了一种高参数小容量一次再热煤粉燃烧汽包炉，主要是应用于小容量锅炉，其旨在解决当蒸汽压力提高或增加再热器时，工质蒸发需要的吸热量比例将显著减少，导致工质蒸发吸热量与受热面布置无法匹配的问题。
[0037]
对于小容量锅炉，其组成主要包括炉膛、与炉膛出口连通的水平烟道且炉膛出口设有折焰角、与水平烟道连通的后竖井，其中，以炉膛和后竖井的中轴线作为本实施例中的竖直方向。
[0038]
为实现其能够使锅炉过热器、锅炉再热器的出口温度能在较宽负荷内达到额定汽温的目的，对于带再热器的高参数小容量锅炉，其设计还包括：设于炉膛内的壁式再热器，在炉膛内的侧墙、前后墙上布置有水冷壁2，将壁式再热器覆盖于水冷壁2的部分受热面上。其中，壁式再热器选用壁式单面辐射再热器，壁式再热器的载荷通过合理的连接结构和吊挂方式传递至顶板。
[0039]
在炉膛内还布置有中温再热器10和高温再热器11，中温再热器10和高温再热器11
均布置于炉膛的折焰角上方，所述壁式再热器的出口蒸汽依次通过中温再热器10和高温再热器11流入至汽机中。具体的：壁式再热器的出口蒸汽通过连接管进入布置在折焰角上方的中温再热器10，中温再热器10为悬吊式的半辐射受热面(也称为：半辐射再热器)且为顺列顺流(或逆流)布置，中温再热器10的出口蒸汽通过连接管进入高温再热器11，高温再热器11也布置在折焰角上方，高温再热器11为悬吊式的纯对流式受热面(也称为：对流式再热器)且为顺列顺流(或逆流)布置，高温再热器11的出口蒸汽通过连接管进入汽机。对于带再热的小容量锅炉，由于炉膛上部设置了辐射式再热器，使锅炉再热器的出口温度能在较宽负荷内达到额定汽温。
[0040]
在实际应用时，壁式再热器分别为前墙壁式再热器13和侧墙壁式再热器14，前墙壁式再热器13和侧墙壁式再热器14分别覆盖于炉膛的前墙和侧墙对应的部分水冷壁2上，以对水冷壁2的部分受热面遮挡，且前墙壁式再热器13和侧墙壁式再热器14串联布置，串联布置的侧墙壁式再热器14和前墙壁式再热器13管内蒸汽流向均为从下向上流动，使得烟温更高的炉膛下部区域管内工质温度较低，可有效降低壁温水平；同时，有效解决了布置在高烟温区壁式再热器质量流速偏低，管壁温度较高的问题。优选的，侧墙壁式再热器14的工质由两根导管从左右两侧引入至前墙壁式再热器13的进口集箱，采用进口集箱的连接形式也有助于控制再热器系统的温度偏差。
[0041]
该高参数小容量一次再热煤粉燃烧汽包炉，其还包括：汽包3和设于炉膛顶部且与水冷壁2相连的顶棚过热器4，所述水冷壁2的受热面管连接有出口集箱，出口集箱通过连接管与汽包3连通，此处，该连接管的流通面积应大于水冷壁2的受热面管的流通面积，优选的，该连接管的流通面积应大于水冷壁2的受热面管流通面积的0.8倍。所述顶棚过热器4与汽包3相连，汽包3分离出来的饱和蒸汽送入至炉膛顶部的顶棚过热器4。其中，炉膛内的水冷壁2和顶棚过热器4均采用“管子
‑
扁钢
‑
管子”焊接成整体的膜式壁结构。在水冷壁2和与之相连的顶棚过热器4之间采用合理的连接结构和支撑吊挂，使炉膛下部的水冷壁2载荷能有效传递到炉膛上部的顶棚过热器4。
[0042]
在水平烟道内设有水平烟道包墙6，在后竖井内设有后竖井包墙5；将上述顶棚过热器4向炉膛后方延伸至后竖井的下部，且通过“马蹄形”集箱15连接至后竖井包墙5，后竖井包墙5连接至水平烟道包墙6，在后竖井内还设有省煤器1和设于省煤器1上方的低温过热器7，低温过热器7与水平烟道包墙6连通，给水通过连接管进入省煤器1。其中，省煤器1布置在后竖井下部，且为水平布置的蛇形管圈，省煤器1的管屏通过管夹、吊杆将荷载传递至后竖井包墙5的下集箱，再通过后竖井包墙5将荷载传至顶部大板梁。在实际应用时，对于水平烟道包墙6将其分为两部分，第一分部水平烟道包墙6的蒸汽入口与后竖井包墙5的蒸汽出口相连且该部分水平烟道包墙6内的蒸汽流向为由上至下；第一部分水平烟道包墙6的蒸汽出口与第二部分水平烟道包墙6的蒸汽入口，且该部分水平烟道包墙6内的蒸汽流向为由下至上，且第二部分水平烟道包墙6的蒸汽出口通过连接管接入至低温过热器7的蒸汽入口。
[0043]
低温过热器7的蒸汽入口位于后竖井的下部且通过连接管与水平烟道包墙6的蒸汽出口连通，低温过热器7的蒸汽出口延伸至顶棚过热器4的上方；对于低温过热器7的设计为：包括水平段蛇形管圈和垂直段管，且水平段蛇形管圈通过支撑装置固定于后竖井的膜式壁上，膜式壁将荷载通过布置在炉顶的吊挂装置传至顶板。具体的，设为两个水平段蛇形管圈，两个水平段蛇形管圈之间通过垂直段管连通，且一个水平段蛇形管圈通过一垂直段
管延伸至顶棚过热器4上方并作为蒸汽出口，一个水平段蛇形管圈通过一垂直段管延伸至后竖井的下方并作为蒸汽入口。
[0044]
该高参数小容量一次再热煤粉燃烧汽包炉，其还包括：设于炉膛内部上方的大屏过热器8和后屏过热器9、设于水平烟道内的高温过热器12，所述顶棚过热器4的蒸汽出口通过大口径连接管流向炉前，并与大屏过热器8连通，大屏过热器8与后屏过热器9连通。其中，大屏过热器8为悬吊式的全辐射屏式受热面(也称为：全辐射屏式过热器)，顺列顺流(逆流)布置，悬吊屏用夹持管防止管屏晃动。大屏过热器8出口的蒸汽通过连接管进入后屏过热器9，后屏过热器9为悬吊式的半辐射屏式受热面(也称为：半辐射屏式过热器)，顺列顺流(逆流)布置。后屏过热器9出口的蒸汽通过连接管(也可通过集箱)进入高温过热器12，后屏过热器9与高温过热器12连通，高温过热器12为纯对流式受热面(也称为：纯对流式过热器)，顺列顺流(逆流)布置，用管夹固定管屏防止其晃动，出口蒸汽通过连接管进入汽机，使锅炉过热器的出口蒸汽温度能在较宽负荷内达到额定汽温。在实际应用时，根据蒸发吸热的比例选取炉膛中间合适的位置作为水冷壁2与过热器(大屏过热器8、后屏过热器9)的分界点，且分界点宜低于炉膛出口辐射式过热器(大屏过热器8、后屏过热器9)的屏底。此处的分界点并非是指具体的分界点，而是指在水冷壁2中在烟气加热的作用下由冷却水变为蒸汽的分界线，该分界线的下方为水冷壁2，而分界线的上方则为过热器。
[0045]
上述所提供的高参数小容量一次再热煤粉燃烧汽包炉，其在运行时，其工作原理如下：
[0046]
燃料与空气在锅炉的炉膛中燃烧生成烟气，布置在炉膛中的水冷壁2、大屏过热器8、后屏过热器9、壁式再热器吸收烟气的辐射热量，烟气经折焰角方向折转后依次流过布置在炉膛出口后的中温再热器10，而后流过布置在水平烟道中的高温再热器11及高温过热器12，流经转向室后方向向下折转依次流过低温过热器7和省煤器1，而后烟气进入布置在锅炉尾部的空气预热器。由于在炉膛上部布置了壁式再热器，并且将中温再热器10前移至折焰角正上方，使其能够吸收部分炉膛辐射热量，使得部分低负荷下再热器的汽温能够得到有效保证。
[0047]
本实用新型不局限于上述可选实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是落入本实用新型权利要求界定范围内的技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。