[發明專利]一種超臨界二氧化碳塔式鍋爐爐墻受熱面布置結構

在審

• 申請號: 201910338631.7
• 申請日: 2019-04-25
• 公開（公告）號: CN110056852A
• 公開（公告）日: 2019-07-26
• 發明（設計）人: 閆凱;楊濤;張翔;烏曉江
• 申請（專利權）人: 上海鍋爐廠有限公司
• 主分類號: F22B31/08
• 分類號: F22B31/08;F23M5/08
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 翁若瑩;柏子雵

本發明涉及一種超臨界二氧化碳塔式鍋爐爐墻受熱面布置結構，其特征在于，沿工質流程所述爐墻受熱面依次分為爐膛底部受熱面、燃燒器區受熱面、爐膛中部受熱面和鍋爐上部爐墻受熱面，燃燒器區受熱面的管排以相對于鍋爐煙道煙氣主流方向一定傾角螺旋布置，爐膛底部受熱面、爐膛中部受熱面和鍋爐上部爐墻受熱面的管排采取相對于煙道煙氣主流方向為螺旋布置的方式或平行布置方式。本發明充分考慮管內二氧化碳和水工質的傳熱特性差異，從塔式鍋爐爐墻沿煙氣流程熱負荷分布特點出發，將塔式鍋爐爐墻受熱面(包含爐膛和尾部煙道包墻)分為4部分，從而盡可能地減少了超臨界二氧化碳塔式鍋爐爐墻受熱面部分的阻力。

技術領域

本發明涉及超臨界二氧化碳布雷頓循環高效循環發電領域，具體涉及一種超臨界二氧化碳塔式鍋爐爐墻受熱面布置結構。

背景技術

能源的日益匱乏是制約當今社會發展的一大因素，提高能源的利用率受到了人們的重視。與傳統水工質朗肯循環相比，超臨界二氧化碳布雷頓循環在500～700℃時具有循環熱效率高，能量密度大，系統簡單緊湊，安全性好，不需要設置除氧、除鹽、排污及疏放水設施等優勢，可以在提升系統熱功轉換效率的同時降低投入成本。因此，開發超臨界二氧化碳先進動力循環技術提高機組性能對煤炭高效清潔利用具有重要意義。

超臨界二氧化碳與水蒸汽物性差異巨大。在鍋爐中，相對于水/水蒸汽，超臨界二氧化碳具有密度高，導熱能力低，比熱容低等特點。這些特點決定了在相同條件下，超臨界二氧化碳較水/水蒸汽具有更差的傳熱能力。特別是對于鍋爐的爐膛受熱面，為了保證水冷壁管子材料的正常工作，就需要管內的二氧化碳具有更高的對流傳熱能力，即更高的管內流速。同時考慮到水工質鍋爐的爐膛受熱面內工質以液態形態存在，密度較大，而在超臨界二氧化碳鍋爐的爐膛中，工質以氣態形態存在，其密度遠小于水工質。綜合以上兩點，超臨界二氧化碳鍋爐爐膛受熱面工質的壓降顯著高于水工質鍋爐。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：如何在保證受熱面管子安全工作的條件下盡可能地降低受熱面工質側的阻力至關重要。

為了解決上述技術問題，本發明的技術方案是提供了一種超臨界二氧化碳塔式鍋爐爐墻受熱面布置結構，所述爐墻受熱面布置于鍋爐的爐墻內側，爐墻受熱面中的工質從鍋爐爐膛底部引入，從鍋爐頂部的四周爐墻引出，其特征在于，沿工質流程所述爐墻受熱面依次分為爐膛底部受熱面、燃燒器區受熱面、爐膛中部受熱面和鍋爐上部爐墻受熱面，燃燒器區受熱面的管排以相對于鍋爐煙道煙氣主流方向一定傾角螺旋布置，爐膛底部受熱面、爐膛中部受熱面和鍋爐上部爐墻受熱面的管排采取相對于煙道煙氣主流方向為螺旋布置的方式或平行布置方式；。

優選地，所述爐膛底部受熱面和所述燃燒器區受熱面由燃燒器最下層一次風噴口中心線向下1.5m處分開，燃燒器設置于鍋爐爐膛下部。

優選地，所述燃燒器區受熱面和所述爐膛中部受熱面由距離鍋爐爐膛最下端高度為0.5～0.7倍爐膛高度處分開

優選地，所述爐膛中部受熱面和鍋爐上部爐墻受熱面由距離爐膛最下端高度為0.8～0.9倍爐膛高度處分開。

優選地，所述燃燒器區受熱面的管排相對于煙道煙氣主流方向的傾角不小于爐膛底部受熱面、爐膛中部受熱面和鍋爐上部爐墻受熱面的管排的傾角。

優選地，所述鍋爐上部爐墻受熱面的管排相對于煙道煙氣主流方向的傾角小于所述爐膛中部受熱面的管排的傾角。

優選地，爐膛下游的煙道空間中布置有尾部主受熱面，額定工況下平均煙氣溫度為1000℃的煙道截面為鍋爐爐膛和尾部的分界面，燃料燃燒所產生的煙氣依次經過爐膛和尾部主受熱面，且煙道中的煙氣主流方向保持不變。

優選地，額定工況下平均煙氣溫度為1000℃的煙道截面至爐膛最下端的距離為爐膛高度。

優選地，所述爐膛底部受熱面、燃燒器區受熱面、爐膛中部受熱面和鍋爐上部爐墻受熱面之間的連接設置混合集箱。