[發明專利]適用于蒸汽參數為700℃等級及以上電站鍋爐的蒸汽系統

有效

• 申請號: 201610037186.7
• 申請日: 2016-01-20
• 公開（公告）號: CN105627283B
• 公開（公告）日: 2017-12-05
• 發明（設計）人: 楊玉;王月明;姚明宇;白文剛
• 申請（專利權）人: 華能國際電力股份有限公司;西安熱工研究院有限公司
• 主分類號: F22B31/08
• 分類號: F22B31/08
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司61200
• 代理人: 徐文權

技術領域

本發明屬于火力發電領域，涉及一種適用于蒸汽參數為700℃等級及以上電站鍋爐的蒸汽系統。

背景技術

近年來，國內霧霾等環境問題的日益突出，加之國際社會對我國碳排放的指責，促使我國政府進行煤炭消費總量控制和優化煤炭使用方式。我國每年消費的煤中約有一半用于燃燒發電。對于發電企業來說，只有提高系統循環效率，才能在低煤耗和低污染物排放的情況下，生產出等量的電力。提高蒸汽參數是實現系統循環效率提高最有效的方法之一。

目前世界上最先進的發電機組的蒸汽參數超過了600℃，壓力超過了30MPa，系統循環效率可達44％。當蒸汽溫度提高到700℃級，壓力達到38MPa左右，系統的循環效率可提高到50％左右。對于一臺600MWe蒸汽參數為26.15MPa/605℃/603℃級機組而言，省煤器的吸熱比例為8.4％，水冷壁吸熱比例為50％左右，過熱蒸汽和再熱蒸汽的吸熱比例約為41.6％。當蒸汽參數提高到35MPa/702℃/720℃時，省煤器的吸熱比例為5.1％，水冷壁吸熱比例約為44.4％，過熱器和再熱器吸熱比例約為50.5％。與600℃級機組相比，700℃級機組的水冷壁吸熱比例降低了5.6％，而過熱器和再熱器的吸熱比例提高了8.9％。

如果按常規的方法布置受熱面，首先，尾部煙道中需布置過熱器和再熱器的對流受熱面，由于尾部煙道中煙氣的放熱量是一定的而蒸汽需要吸收更多的熱量以達到更高的參數，這可能導致最終的蒸汽參數無法達到設計值或者需布置很大的受熱面來彌補由傳熱溫差降低而減少的傳熱量；其次，假設出口的蒸汽參數達到38.5MPa/702℃/720℃級，那么水冷壁出口的蒸汽的溫度必然要超過該壓力下的擬臨界溫度，即工質溫度處于大比熱范圍時的水冷壁管段位于受熱較強的爐膛內部，甚至可能處于受熱最強的燃燒器區域，這可能會導致該區段水冷壁發生類膜態沸騰，引起傳熱惡化。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術的缺點，提供了一種適用于蒸汽參數為700℃等級及以上電站鍋爐的蒸汽系統，該系統能夠有效解決受熱面的鍋爐煙氣側放熱比例與蒸汽側吸熱比例難以匹配的問題，并且降低水冷壁內工質發生類膜態沸騰的可能性。

為達到上述目的，本發明所述的適用于蒸汽參數為700℃等級及以上電站鍋爐的蒸汽系統包括沿煙氣流動的方向依次相連通的爐膛、水平煙道及尾部煙道，爐膛內設有螺旋水冷壁、墻式再熱器及屏式過熱器，水平煙道內設有高溫過熱器及高溫再熱器，尾部煙道內設有低溫再熱器、低溫過熱器及省煤器；

墻式再熱器位于爐膛上部的外壁上，屏式過熱器位于爐膛的頂部，高溫過熱器及高溫再熱器沿煙氣流通的方向依次分布；

低溫再熱器及低溫過熱器位于省煤器的上部，尾部煙道的外壁上包覆有包覆過熱器，包覆過熱器的出口連接有汽水分離器。

鍋爐給水依次經省煤器、螺旋水冷壁、低溫過熱器、包覆過熱器、汽水分離器、屏式過熱器及高溫過熱器與汽輪機的高壓缸相連通，再熱蒸汽依次經低溫再熱器、墻式再熱器及高溫再熱器與汽輪機的中壓缸相連通。

尾部煙道的上部通過分隔墻分為前煙道及后煙道，其中，低溫再熱器位于前煙道中，低溫過熱器位于后煙道中，省煤器位于分隔墻的下部。

還包括儲水罐，汽水分離器的出水口與儲水罐的入水口相連通。

包覆過熱器中工質的流動方向與尾部煙道中煙氣的流動方向相反。

本發明具有以下有益效果：

本發明所述的用于蒸汽參數為700℃等級及以上電站鍋爐的蒸汽系統中爐膛下部為螺旋水冷壁，能夠有效的減少爐側煙氣釋放給水冷壁的熱量，從而有效解決700℃等級及以上的蒸汽參數下受熱面的鍋爐煙氣側放熱比例與蒸汽側吸熱比例難以匹配的問題，降低水冷壁內工質發生類膜態沸騰的可能性。螺旋水冷壁輸出的工質進入位于尾部煙道中的低溫過熱器中，使螺旋水冷壁輸出的工質溫度處于大比熱范圍時避開受熱較強的爐膛內部。另外，布置在上爐膛的墻式再熱器不僅能有效提高再熱蒸汽的吸熱量，而且還可以減少煙氣向再熱蒸汽的對流傳熱量，從而提高了煙氣向過熱蒸汽的對流傳熱量，保證最終的過熱蒸汽和再熱蒸汽達到設計值。再熱蒸汽的主要吸熱過程是在墻式再熱器中完成的，尾部煙道中煙氣通過對流換熱的方式釋放給再熱蒸汽的熱量較少，從而保證了低溫再熱器、低溫過熱器和低溫省煤器在換熱過程中有較大的傳熱溫差，從而能降低換熱器的傳熱面積。

附圖說明

圖1為本發明的結構示意圖。