[实用新型]一种用于煤气锅炉的大比例热负荷调节装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及锅炉技术领域，尤其涉及一种通过调节对流传热的受热面，以满足不同燃料燃烧工况，并通过减少省煤器换热负荷，降低特殊工况单侧省煤器含汽率，保证设备安全的用于煤气锅炉的大比例热负荷调节装置。

背景技术

锅炉作为现代工业重要的动力设备，燃烧各种燃料将热量转化为蒸汽内能以推动蒸汽发电机组工作。锅炉的常规燃料为动力煤、燃油、天然气等高发热值物质，随着社会的发展，对能源的需求不断增大，常规能源的供给出现逐渐衰竭的迹象，对工业系统中的工艺废弃能源、人类生活和自然界中的低热值燃料的利用逐渐发展起来，作为常规燃料的补充与之共同使用。

钢铁产业的煤气就是近年发展起来的一种特殊燃料。钢铁行业中会产生高炉煤气（BFG）、转炉煤气（LDG）、焦炉煤气（COG），而钢铁行业对电力需求又很大，所以以煤气为主配合常规燃料使用的锅炉单台容量逐步增加，目前国内已经达到配置125～150MW机组等级。125～150MW汽轮发电机组采用超高压蒸汽参数，使用一次再热蒸汽循环系统，机组效率高，负荷调节范围大，可以满足企业自备电站的需求。

但是与常规燃料相比高炉煤气（BFG）、转炉煤气（LDG）的各项特性指标均差异很大。首先发热值很低，只有常规燃料的1/3到1/10，其次燃烧后温度低，烟气量大，烟尘浓度低。这些都造成锅炉各部分受热面的换热能力和换热负荷不匹配，加之企业自备电站受工艺条件影响，锅炉整体负荷变化很大，在蒸汽参数保证、效率保证、金属材料安全保证等方面。这些因素都和燃料在锅炉内的燃烧和传热过程相关，炉内传热方式分为两种：辐射和对流，炉膛部位传热主要以辐射为主，烟道部位主要以对流为主。

抛开锅炉结构性因素外，辐射换热与烟气温度、烟气成分、烟尘浓度相关，其中尤以烟气温度影响最大，辐射换热系数与温度之间为指数1.8倍的关系，常规燃料绝热燃烧温度可以达到1700～1900℃甚至更高，而高炉煤气（BFG）、转炉煤气（LDG）只有1200～1400℃，辐射换热能力只有常规燃料的一半左右；而对流换热与烟气流速、烟尘浓度、烟气温度、烟气成分相关，影响最大的是烟气流速、烟尘浓度，低热值煤气包含有很大比例的惰性气体，同等发热值对应的烟气量约是常规燃料的2倍，而且在纯燃气状态烟尘含量几乎为零，因此烟速可以达到14m/s，燃煤状态烟速一般为8m/s，对流传热系数相差40%左右。烟气体积的较大变化，会引起尾部受热面吸热比例的变化和排烟温度的变化，由于其布置有受热面，必然会影响锅炉的热效率和蒸汽温度的波动，并且由于烟道内烟气流变化，某些工况条件下会造成单侧省煤器含汽率过高，对于水平横置管会产生汽水分层，以至于造成管子上部超温等不安全因素。使用常规燃料的锅炉如果不做修改，直接使用低热值煤气时锅炉内部的工作状态往往偏离预期值，严重时甚至造成产品失效。

由于煤气锅炉尚处于发展状态，在开发此技术时期尚未有125～150MW汽轮发电机组等级锅炉。而且现有投运的煤气锅炉都存在着蒸汽超温、排烟温度偏高的现象。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种通过调节对流传热的受热面，以满足不同燃料燃烧工况，并通过减少省煤器换热负荷，降低特殊工况单侧省煤器含汽率，保证设备安全的用于煤气锅炉的大比例热负荷调节装置。

为了达到上述目的，本实用新型通过以下技术方案实现：一种用于煤气锅炉的大比例热负荷调节装置，包括炉膛、尾部烟道和布置于炉膛内水冷蒸发屏，其中，炉膛连接尾部烟道，所述的尾部烟道分支成尾部烟道I和尾部烟道II，所述的尾部烟道I和尾部烟道II内均设置有烟气调节挡板，所述的尾部烟道I和尾部烟道II分别设置有内设置有受热面I和受热面II；所述的尾部烟道I和尾部烟道II的下部合并于尾部烟道内。锅炉运行期间再热蒸汽温度调节采用烟气流量调节方式，因此必须要设置成双通道结构，其中一个通道放置再热器，另一个通道放置过热器或者省煤器，再于两个分支尾部烟道内布置省煤器，满足整体热量回收的要求。