[发明专利]循环流化床锅炉的蒸发器表面结构和有这样蒸发器表面结构的循环流化床锅炉

说明书

技术领域

本发明涉及按照权利要求1前序部分所述的循环流化床锅炉(CFB锅炉)的蒸发器表面结构和有这样蒸发器表面结构的循环流化床锅炉。本发明特别涉及设置在大型CFB锅炉的炉子中的蒸发器表面结构，通常是超过400MW_e的直流电站锅炉(once-through utility boiler)。

背景技术

在CFB锅炉中加热的进料水的蒸发，即沸腾大部分是在锅炉炉子外壁的水管板内发生。当增加锅炉效率时，必须与效率成正比地增加炉子的横截面积，以便用对应原先流速的氧气流态化气体的流速燃烧所需数量的燃料。由于使锅炉水平截面的形状太扁长是不利的而且增加锅炉的高度太多也不行，所以在大型锅炉中由炉子外壁形成的蒸发器表面的总面积总是处于太小。例如，如果使用富氧空气代替空气作为流态化气体，作为蒸发器表面的现有炉壁的表面面积甚至可能减小更多。当使用低灰份有良好热值的燃料如干煤时，也可能需要增加附加的蒸发器表面。

为了保证在大型锅炉中足够的蒸发器表面面积，已经建议将不同类型的附加蒸发器表面设置在炉子中。美国专利3,736,908号和5,215,042号公开了由纵向的、横向的或交叉的从壁伸展到壁的水管壁分隔的部分炉子，它们的下部有一个开孔或多个开孔能使物料流动。美国专利5,678,497号建议通过用纵向隔板将炉子分成两部分来增加炉子中热交换表面，纵向隔板有短的横向壁部分连接到那里。虽然隔板中有开孔，上述两个实施例有在分隔的炉子的不同部分之间固体物料不流动和气体产生平衡的风险，例如它可能增加环境的排放或甚至在整个锅炉中造成操作的振荡。美国专利6,470,833号公开一种结构，它通过分隔出从炉子的底到顶延伸的封闭的蒸发器空腔形成附加的蒸发器表面从而改善CFB锅炉炉子的操作。这些蒸发器空腔的缺点是它们减小了现有的底表面面积而增加的热交换表面面积却相对很少。

发明内容

本发明的目的是提供循环流化床锅炉的一种蒸发器表面结构以便消除与循环流化床锅炉现有技术的蒸发器表面结构相关的各种问题。

本发明的目的特别是提供一种简单和耐用的循环流化床锅炉的蒸发器表面结构，有足够的蒸发效率而不会干扰锅炉的燃烧过程。

本发明还有一个目的是提供有这样的蒸发器表面结构的循环流化床锅炉。

为了解决上述现有技术的各种问题，建议提供循环流化床锅炉的一种蒸发器表面结构和循环流化床锅炉，该锅炉的蒸发器表面结构有在独立的设备权利要求的特征部分中定义的特征部件。

因此，按照本发明的循环流化床锅炉的蒸发器表面结构的特征部件包括在距炉壁的一定距离之内至少一个分离的由水管板构成的垂直的蒸发器表面单元，从循环流化床锅炉的炉底伸展到炉顶，蒸发器表面包括两个交叉连接的垂直的水管板。

按照本发明的蒸发器表面单元的水管板优选地是常规的水管板，由通过翅片，即窄的金属板连接的一组水管构成，从而它们形成至少部分气密的平板。因此在蒸发器表面单元中水管板的高度对应于炉子的高度和它们的宽度优选地是1-5m，最优选地是2-3m。当两个这样的板交叉连接时，提供耐用和刚性的结构。由按照本发明的蒸发器表面单元构成的蒸发器表面结构在使用中是可靠的，甚至在装配到大型CFB锅炉的炉子中时，炉子的高度可以有40-50m，即使水管板的宽度例如仅有2-3m，也是如此。

因为在蒸发器表面单元内部没有留下无用的空间，如美国专利6,470,833的结构中那样，按照本发明的蒸发器表面结构不会实质地减小炉子中燃烧过程现有的横截面积因而不会产生增加炉子外部尺寸的任何需求。蒸发器表面单元是与外壁分离的和间隔一定距离的，因而炉子中的气体和固体可以尽可能自由地在炉子的各部分中运动。因此，炉子的不同部分是互相平衡的和可以很容易地调节锅炉的操作从而使对环境的排放减至最小。

在某些情况下，对小型CFB锅炉可以仅设置一个按照本发明的蒸发器表面单元，但是大型锅炉优选地有两个或多个蒸发器表面单元。按照优选的实施例，一个锅炉包括3个纵向序列的蒸发器表面单元。 特别是在特大型锅炉中可以有4个或更多个蒸发器表面单元和它们也可用与纵向序列不同的方式设置在炉内，例如成两行。

蒸发器表面单无的各水管板优选地是互相成直角。通过使用这种结构，避免形成使固体物料运动不流畅的角，所谓的死角。但是在某些情况，板之间最小的角可以与直角有一定程度的差异。