[发明专利]一种带二次再热的循环流化床锅炉

说明书

技术领域

   本发明涉及一种循环流化床锅炉，特别是带二次再热的循环流化床锅炉。

背景技术

我国现已成为世界第一的能源生产国和消费国，近十年煤炭在能源结构中所占比重一直在70%左右，并预计将持续至本世纪中叶。然而，我国煤炭资源中，高硫份和高灰份的劣质煤所占比重较高，为此，提高机组发电效率，降低污染物排放是电力行业的中心任务。

循环流化床燃烧技术是近三十年发展起来的在现阶段唯一实现商业化和大型化的低品位燃料高效清洁燃烧利用技术，以其无与伦比的低污染物排放优势，有效解决了节能与环保两方面的问题，代表了当今燃烧技术的一大进步。

目前，提高蒸汽参数、增加再热次数是提高机组发电效率的有效方法，但循环流化床锅炉在进一步提高机组发电效率方面遇到较大的困难。这是因为，循环流化床锅炉在额定负荷下，炉内正常燃烧温度通常不超过930℃，相对于其它燃烧方式如煤粉锅炉或旋风燃烧炉等锅炉，其燃烧温度偏低，加之高参数受热面金属材料的问题，导致在进一步提高蒸汽参数方面遇到较大的瓶颈；若增加再热次数，则需考虑受热面的布置位置，煤粉锅炉有将二次再热受热面布置在烟温较高的炉膛出口水平烟道内的先例，但由于气固两相流动上的差异，循环流化床锅炉的炉膛出口处烟气携带大量的固体颗粒，且烟气速度可高达约30m/s，若此区域布置二次再热受热面，其磨损必然严重，使得锅炉难于安全运行；如将二次再热器全布置在尾部烟道内，则由于尾部烟道内还布置其它受热面，各受热面的吸热份额难于同步调节，在气温调节上难于布置。此外，更为重要的是，二次再热蒸汽压力比一次再热蒸汽压力更低，为使二次再热蒸汽压力损失不致过大，需要采用较低的蒸汽流速，然而，低蒸汽流速也使蒸汽对受热面管壁的冷却能力非常有限，即受热面管子壁温更接近于管外介质的温度，因此为考虑受热面管子的热承载能力，又不能将蒸汽流速取的过低，二者难以平衡；同时，在锅炉启动过程中，为保护再热器不致超温干烧，往往会采用如引入主蒸汽冷却等方法保护再热器。二次再热器的引入增加了再热受热面面积，使再热器的吸热份额超过了过热器的吸热份额，在采取主蒸汽冷却时，将需要更多的蒸汽量，即原有蒸汽量难于满足同时保护一次再热器和二次再热器；以上均限制了二次再热与循环流化床燃烧技术的结合，使循环流化床锅炉机组效率的进一步提高难于实现。

发明内容

 本发明的目的是针对现有技术存在的上述不足并克服上述二次再热与循环流化床锅炉相结合的难点，提供一种带二次再热的循环流化床锅炉，它在不显著增加燃料的情况下能有效提高炉内传热强度和热量利用率，从而实现二次再热与循环流化床锅炉的有效结合，达到进一步提高煤电机组发电效率与低污染物排放共存的目的，且保证设备长期高效运行。

为达到上述目的，本发明的一种带二次再热的循环流化床锅炉，包括风室、包含布风板和风帽的布风装置、炉膛、一次风系统、二次风系统、水平烟道、至少三台旋风分离器、至少三台外置式热交换器、尾部烟道，炉膛内设有带上、下集箱的水冷壁，其特征在于所述炉膛下部沿深度方向的收缩比为0.2-0.49；所述尾部烟道采用平行多烟道结构，至少包含两条平行烟道，每条烟道内设有烟气调节挡板，在至少一平行烟道内的烟气调节挡板沿烟气流动方向之前设有低温过热器，在至少另一平行烟道内的烟气调节挡板沿烟气流动方向之前设有一次低温再热器，在所有烟气挡板沿烟气流动方向之后的尾部烟道内布置省煤器和空预器；在至少一外置式热交换器内设有中温过热器，在至少一外置式热交换器内设有一次高温再热器，在至少一外置式热交换器内设有二次低温再热器，在至少一外置式热交换器内设有二次高温再热器；在炉内设有高温过热器；水冷壁的上集箱、低温过热器、中温过热器和高温过热器通过管路依次连通，一次低温再热器与一次高温再热器通过管路连通，二次低温再热器与二次高温再热器通过管路连通。

上述炉膛可以为单炉膛，其下部设有一布风板，布风板上设有数个风帽。

上述炉膛也可以采用单炉膛双布风板结构，其下部设有两布风板，每块布风板上设有数个风帽。

上述炉膛也可以为环形炉膛，其下部设有环形的布风板，该布风板上设有数个风帽。

使用时，已有一定过热度的锅炉蒸汽从水冷壁出来后依次流经低温过热器、中温过热器和高温过热器，进入汽轮机高压缸做功；从汽轮机高压缸出来的蒸汽依次流经一次低温再热器和一次高温再热器后进入汽轮机第一中压缸做功；从汽轮机第一中压缸出来的蒸汽又依次流经二次低温再热器和二次高温再热器，之后依次进入汽轮机第二中压缸和汽轮机低压缸做功；