[发明专利]超高参数超超临界锅炉三段式炉膛

说明书

本发明是一种超高参数超超临界锅炉三段式炉膛，该锅炉三段式炉膛采用上、中、下三段式设计，所述炉膛下部和中部采用螺旋水冷壁管构成的螺旋管炉膛结构，上部采用垂直水冷壁管构成的垂直管结构，从下往上分别为下部螺旋炉膛（1）、中部螺旋炉膛（2）和上部垂直炉膛（3）。本发明可大幅提高热偏差较小的螺旋炉膛的高度，减少热偏差较大的垂直炉膛的高度，并通过增加一次混合过程，有效降低汽水侧各个循环回路之间的热力偏差，达到在极端工况下将水冷壁的壁温控制在12Cr1MoVG管材许用温度范围之内，极大降低设备制造和安装的成本，提高锅炉运行的安全性和可靠性。

技术领域

本发明属于大型火力发电成套设备，尤其是涉及主蒸汽和再热蒸汽温度参数在630℃及以上的超高参数超超临界锅炉的炉膛。

背景技术

目前大型火力发电厂用燃煤燃油燃气超临界锅炉，常采用多次往复上升多通道炉膛设计或是采用螺旋炉膛设计。这两种炉膛设计都是采用一定的结构措施来提高锅炉水冷壁循环系统内的工质质量流速，从而达到大幅提高水冷壁管内流动工质与水冷壁管壁之间的对流传热系数，防止膜态或类膜态沸腾，使得有足够多的热量被工质吸收，避免水冷壁在高温环境下过热超温，维持锅炉稳定长期安全运行。

但在目前更高参数的锅炉设计条件下，以上两种锅炉炉膛水循环系统的设计都出现了各回路之间汽水温度偏差控制困难，使得在设计中炉膛材料选取面临必须升级的局面。在当前超超临界锅炉主流过热蒸汽和再热蒸汽温度参数为605℃/623℃的条件下，炉膛水冷壁管材已经需要选用12Cr1MoVG这种高压锅炉合金管材。当锅炉过热蒸汽和再热蒸汽温度参数提高630℃，甚至到650℃/650℃的温度水平时，如果仍采用以上两种常规炉膛循环系统回路设计方式，其在各回路汽水偏差控制上的局限性，已经使得12Cr1MoVG这种高压锅炉合金管不能满足更高的温度压力条件下的强度要求，因此必须将炉膛水冷壁材料升级到T23、T24甚至T91等更高等级的高压合金管材。但是将这些管材运用到模式水冷壁的车间制造尤其是现场安装过程中都存在着到目前为止尚未完全客服的工艺问题，其中T23管材在国内外都曾经由于这些工艺问题在实际运行中发生过大量的安全生产事故，导致国内各个火力发电企业在设备采购过程中明确禁止将T23材料用作水冷壁的选材。

在更高参数（630℃及以上等级）的超超临界锅炉中采用更高等级的材料作为炉膛水冷壁的用材，面临着制造加工和现场安装等一系列的工艺技术问题，尤其是工地现场安装的技术问题至今没有十分可靠有效的解决办法，即使将来找到了可行的技术解决方案，仍将大幅提高锅炉设备的制造安装成本。

发明内容

本发明的目的是从锅炉水冷壁循环系统回路的设计出发，采用新的炉膛回路划分和连接方式，在锅炉过热蒸汽和再热蒸汽温度参数提高至630℃及以上等级的温度水平时，最大程度的减小水冷壁循环系统的各项热力偏差，降低水冷壁管子在各种运行工况条件下中可能出现的极端高温，将温度控制在12Cr1MoVG管材的温度使用限制范围之内，在更高参数的超超临界锅炉设计上避免使用T23、T24和T91等等级更高但是水冷壁制造和安装工艺尚不成熟的材料，达到可保证锅炉长期安全稳定运行并有效降低制造和安装成本的目的。

为了实现本发明的目的，提出以下技术方案：

超高参数超超临界锅炉三段式炉膛，所述锅炉三段式炉膛采用上、中、下三段式设计，所述炉膛下部和中部采用螺旋水冷壁管构成的螺旋管炉膛结构，上部采用垂直水冷壁管构成的垂直管结构，从下往上分别为下部螺旋炉膛1、中部螺旋炉膛2和上部垂直炉膛3。

所述下部螺旋炉膛1和中部螺旋炉膛2之间具有四根连接集箱4，位于炉膛四周；该连接集箱4是下部螺旋炉膛1的出口集箱，同时也是中部螺旋炉膛2的进口集箱，下部螺旋炉膛1引出的工质在该连接集箱4中进行第一次混合，混合后的工质进入中部螺旋炉膛2；