專利名稱：直流式鍋爐的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種直流式鍋爐，包括燃燒室，它有一些用于礦物燃料的燃燒器和一個由互相氣密焊接的鍋爐管構成的外圍壁，其中，在燃燒室上部區(qū)就燃氣而言的下游通過水平煙道連接垂直煙道，以及，在水平煙道下方，外圍壁的面朝垂直煙道的部分向內(nèi)傾斜， 由此與毗鄰的水平煙道底部一起形成一個伸入燃燒室中的凸起。
背景技術：
在燃燒礦物燃料的鍋爐中，礦物燃料的能量用于產(chǎn)生過熱蒸汽，過熱蒸汽接著例如在電廠中可以供給汽輪機發(fā)電。尤其在電廠環(huán)境中常見的蒸汽溫度和壓力下，鍋爐通常設計為水管鍋爐，亦即供給的水流入一些管子中，它們吸收形式上為燃燒器火焰輻射熱的能量和/或通過與燃燒時形成的煙氣對流來吸收能量。在燃燒器的區(qū)域內(nèi)，鍋爐管通常構成燃燒室壁，為此它們互相氣密焊接。在就煙氣而言連接在燃燒室下游的另一些區(qū)域內(nèi)，也可以采用設在排氣通道內(nèi)的鍋爐管。燃燒礦物燃料的鍋爐可借助多項準則分類鍋爐一般可設計為自然循環(huán)式、強制循環(huán)式或直流式鍋爐。在直流式鍋爐中，加熱多個鍋爐管導致鍋爐管內(nèi)的流動介質(zhì)在一次通過時完全蒸發(fā)。通常為水的流動介質(zhì)，在其蒸發(fā)后供給連接在鍋爐管下游的過熱器管并在那里被過熱。這種表述只是在鍋爐內(nèi)水處于亞臨界壓力(PM 221bar)的部分負荷時才認為是準確的。但為了清楚易懂在下面的說明中始終采用這種說法。在這種情況下蒸發(fā)終點的位置，亦即流動中水的份額在這里完全汽化的地點，是可變的和與運行類型有關。在這種直流式鍋爐全負荷運行時，蒸發(fā)終點例如位于鍋爐管的一個端部區(qū)內(nèi)，所以汽化的流動介質(zhì)在鍋爐管內(nèi)已經(jīng)開始過熱。與自然循環(huán)、強制循環(huán)鍋爐不同，直流式鍋爐不受壓力限制，所以它可以設計為使新汽壓力遠高于水的臨界壓力。在低負荷運行時或起動時，這種直流式鍋爐通常以在鍋爐管內(nèi)流動介質(zhì)的最小流量運行，以確保鍋爐管可靠冷卻。為此，正好在例如小于設計負荷40%的低負荷時，單純通過鍋爐的連續(xù)質(zhì)量流量通常不再足以冷卻鍋爐管，所以在循環(huán)時在通過鍋爐的流動介質(zhì)流量上，疊加一個附加的流動介質(zhì)流量。因此，在起動或在低負荷運行時，在鍋爐管內(nèi)根據(jù)運行規(guī)定的流動介質(zhì)最小流量在鍋爐管內(nèi)沒有完全汽化，從而在這種運行類型的情況下，在鍋爐管末端還存在未蒸發(fā)的流動介質(zhì)，尤其水汽混合物。然而因為通常只是在流過燃燒室壁后才連接在直流式鍋爐的鍋爐管下游的過熱器管，并不針對未蒸發(fā)的流動介質(zhì)流設計，所以一般將直流式鍋爐設計為，即便在起動或在低負荷運行時，也能可靠避免水進入過熱器管內(nèi)。為此，鍋爐管通常經(jīng)由汽水分離系統(tǒng)與連接在其下游的過熱器管連接。汽水分離器在這里促使在起動或在低負荷運行時從鍋爐管排出的水汽混合物分離為水和蒸汽。蒸汽供給連接在汽水分離器下游的過熱器管，而分離出來的水則例如可借助循環(huán)泵重新輸入鍋爐管，或通過減壓器排出。此外，基于氣流的流動方向，鍋爐還例如分為垂直和水平的結構類型。其中對于燃燒礦物燃料的立式鍋爐，通常還區(qū)分單通道和雙通道式鍋爐。在單通道或塔式鍋爐的情況下，通過在燃燒室內(nèi)燃燒產(chǎn)生的煙氣始終垂直地從下向上流動。配置在煙氣通道中的所有加熱面就煙氣而言處于燃燒室上方。塔式鍋爐提供一種比較簡單的結構和易于控制由于管子熱膨脹產(chǎn)生的應力。此外，配置在煙氣通道中的鍋爐管所有的加熱面是水平的并因而可以完全排水，這在有冰凍危險的環(huán)境中應是期望的。在雙通道鍋爐的情況下，在燃燒室上部區(qū)就煙氣而言的下游連接水平煙道，它匯入垂直煙道內(nèi)。氣體通常垂直地從上向下流入此第二垂直煙道內(nèi)。因此在雙通道鍋爐中煙氣進行多次轉向。這種結構方式的優(yōu)點例如在于結構高度低和由此導致較低的生產(chǎn)成本。
在設計為雙通道鍋爐的鍋爐中，壁通常懸掛地安裝在鍋爐骨架內(nèi)，所以它們在運行中受熱時可以向下自由膨脹。在這里雙通道鍋爐一般包括每個通道四個壁，對此應當注意的是，各通道的壁應均勻膨脹，因為要不然會在各壁的連接處產(chǎn)生不允許的應力。此外，這種雙通道鍋爐往往還包括所謂的燃燒室凸起。所述凸起是一個凸塊，它由在通向水平煙道的過渡處向里傾斜的燃燒室壁和水平煙道的底部構成。這種燃燒室凸起改善在通向水平煙道的過渡處煙氣的流動。然而與此同時存在的缺點是，由于這種燃燒室凸起，將燃燒室后壁，亦即面朝水平煙道和第二垂直煙道的壁的管系截斷。因此，后壁的重量通常必須通過在凸起上端與下端之間特殊的結構傳入鍋爐骨架內(nèi)，從而在加熱或受載時，例如由于內(nèi)壓、灰渣沉積物或自重，后壁以與其他壁相同的量運動。為了解決這一問題，迄今存在不同的方案例如，凸起的上端和下端可以借助拉桿和彈簧或所謂恒定吊桿(盡管彈簧行程改變它們?nèi)允冀K傳遞近似相同的力)實現(xiàn)。因此這種結構與壁不同的膨脹相適應。然而例如由于內(nèi)壓變化或由于灰渣沉積物造成的不同負荷，引起與側壁的連接處高的應力。此外，這些恒定吊桿成本很高。另一種可能性在于，下部燃燒室的管沿垂直方向干脆進一步延伸到在鍋爐骨架內(nèi)的懸掛點。由此從凸起下端到鍋爐骨架的連接處有與側壁和前壁近似相同的溫度。當然， 凸起的管系此時必須單獨實現(xiàn)，這意味著附加的連接管費用。另一種可能性在于，燃燒室后壁的管在凸起下端就流動介質(zhì)而言分割，從而一部分管導入凸起的管系內(nèi)，另一部分與凸起平行地垂直于鍋爐骨架。但由此僅一部分管和流動介質(zhì)可供凸起使用，這在有些情況下會導致凸起不能充分地冷卻，因為凸起由于其在燃燒室內(nèi)突出的位置因而被加入比較大的熱量。與之相比，對于引用的垂直向上延伸的支承管的加熱量比較小，這會引起有關質(zhì)量流量分配的問題。在凸起上方的所有壁管和支承管， 在出口處應盡可能有相同的蒸汽溫度。此外，在凸起的管系內(nèi)例如由于改變管的分割或不同的管幾何尺寸需要復雜的過渡。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明要解決的技術問題是，提供一種前言所述類型的直流式鍋爐，它在運行可靠性特別高的同時，有簡單的結構。按本發(fā)明為達到此目的采取的措施是，在凸起的至少一部分鍋爐管就流動介質(zhì)而言的下游，在其上端連接一些支承管，它們基本上垂直于凸起的下端延伸。本發(fā)明在這里考慮問題的出發(fā)點在于，若后壁尤其在凸起區(qū)內(nèi)的懸掛能通過垂直配置的支承管實現(xiàn)并因而無需附加的彈簧或恒定吊桿，則按雙通道結構形式的直流式鍋爐可以實現(xiàn)一種特別簡單的技術結構。在這里為了運行安全應當注意，基于高的加入熱量對凸起本身應進行充分的冷卻。由于這一背景，應將燃燒室后壁下部區(qū)的管盡可能大部分引入凸起內(nèi)，從而幾乎全部質(zhì)量流量可提供用于凸起的冷卻。此時當然管不再用作后壁的支承管。凸起復雜的分配系統(tǒng)或單獨的管系，這些作為補救辦法當然又意味著技術上附加的結構費用。因此為了達到這些看上去矛盾的設計目的，首先在凸起的上端至少一部分管應逆燃燒室管系要不然通常的流動方向從上向下延伸。然后這些管可以在與凸起下端連接時用作后壁的支承管。按有利的設計，在凸起另一部分鍋爐管就流動介質(zhì)而言的下游，在它們的上端連接一些支承管，這些支承管基本上垂直于燃燒室的頂蓋延伸。由此也提供支承管，它們將凸起和燃燒室的與凸起連接的下部與頂蓋連接，從而保證可靠懸掛。因為這些支承管流過流動介質(zhì)，所以它們與燃燒室的其余部分一樣膨脹，這導致所有四個燃燒室壁均勻地膨脹，以及在壁的連接處不產(chǎn)生不允許的應力。按另一項有利的設計，外圍壁的面朝垂直煙道的部分的所有鍋爐管就流動介質(zhì)而言的下游連接凸起的鍋爐管。由此保證，來自燃燒室后壁或其下部鍋爐管的全部流動介質(zhì)流入凸起內(nèi)，并因而確保凸起的充分冷卻。也就是說，凸起基于其在燃燒室內(nèi)部突出的位置，所以加入特別大的熱量。有利地，在向凸起下端延伸的支承管下游連接一個設在凸起下端區(qū)域內(nèi)的收集器。這種收集器因而可以收集支承管分路的流動介質(zhì)，并通過相應的其他管道提供系統(tǒng)繼續(xù)使用。此外，在向凸起下端延伸的支承管下游連接一些連接管，它們匯入連接在燃燒室上部區(qū)的鍋爐管下游的管子內(nèi)。因此支承管分路的流動介質(zhì)與燃燒室上部區(qū)其他鍋爐管并聯(lián)以及重新輸入系統(tǒng)。由此可以充分利用支承管的介質(zhì)流。采用本發(fā)明獲得的優(yōu)點尤其是，通過就流動介質(zhì)而言在下游連接一些基本上垂直于凸起下端延伸的支承管，在凸起的至少一部分鍋爐管的上端，可以在鍋爐有高運行可靠性的同時，實現(xiàn)一種技術上特別簡單的結構。一方面為了由鍋爐骨架承受負荷而完全使用鍋爐管，不采用單獨結構，例如恒定吊桿，另一方面通過所述結構使后壁的全部水汽流量可供凸起使用，并保證燃燒室凸起充分冷卻。此外在鍋爐管壁內(nèi)形成基本相同的溫度，不需要凸起單獨和昂貴的管系或通過改變管的幾何結構復雜地過渡。


下面借助附圖詳細說明本發(fā)明的一種實施例。其中圖1示意表示礦物燃料加熱的雙通道結構形式的直流式鍋爐；以及圖2示意表示燃燒室壁的各鍋爐管的連接法。在這兩個圖中相同部分采用同樣的附圖標記。
具體實施例方式按圖1的直流式鍋爐1包括一個設計為垂直煙道的燃燒室2，在它下游的一個上部區(qū)4內(nèi)連接水平煙道6。另一個垂直煙道8與水平煙道6相連。 在燃燒室2的下部區(qū)10內(nèi)設一些沒有詳細表示的燃燒器，它們在燃燒室2內(nèi)燃燒液體或固體燃料。燃燒室2的外圍壁12由互相氣密焊接的鍋爐管構成，通過沒有詳細表示的泵將一種流動介質(zhì)，通常為水，泵入鍋爐管內(nèi)，并被燃燒器產(chǎn)生的熱量加熱。在燃燒室2 的下部區(qū)10內(nèi)，鍋爐管可以或螺旋形或垂直定向。螺旋形的布局需要比較高的結構費用， 對此產(chǎn)生的缺陷，亦即在并聯(lián)管內(nèi)流動介質(zhì)質(zhì)量流量和溫度的差異，比垂直管系的燃燒室此外，為了改善煙氣導引，直流式鍋爐1還包括一個凸起14，它直接過渡為水平煙道6的底部16和伸入燃燒室2內(nèi)。由于它在燃燒室2內(nèi)部突出的位置，凸起14有特別大的加熱量，因此應當有特別大的流動介質(zhì)流量，以保證凸起14的充分冷卻。鍋爐1的這些煙道懸掛地安裝在骨架18上，所以鍋爐1的這些煙道在加熱時可以無阻礙地向下膨脹。為了使尤其鍋爐1的燃燒室2的所有壁進行盡可能均勻膨脹，燃燒室 2的所有外圍壁12應有大體相同的溫度，從而實現(xiàn)均勻加熱和膨脹。通過整個支承結構由鍋爐管組成，可以最簡單地實現(xiàn)這一點。為了一方面能實現(xiàn)尤其燃燒室2的外圍壁12面朝水平煙道6的部分的一種支承結構，以及另一方面保證凸起14充分冷卻，如圖2所表示的那樣連接燃燒室2面朝水平煙道6的外圍壁12的鍋爐管。首先，燃燒室2后壁下部區(qū)的鍋爐管20在點A (有關點A至D的幾何位置也表示在圖中)匯入收集器22以及進一步導向點B。在這里起先全部質(zhì)量流從A引入凸起14的管系內(nèi)。因此來自燃燒室后壁鍋爐管20的全部質(zhì)量流可提供使用于冷卻凸起14。質(zhì)量流在點C分配，一部分管作為支承管M向在鍋爐頂蓋上的點D延伸，另一部分從點C出發(fā)作為支承管沈向下導向點B。因此支承管MJ6構成由鍋爐管組成的用于燃燒室后壁連續(xù)的支承結構。支承管沈在點B匯入收集器28，以及介質(zhì)流通過連接管30供給連接在點B下游的管子或水汽分離系統(tǒng)。因此也可以利用來自支承管沈的介質(zhì)流。
權利要求
1.一種直流式鍋爐(1)，包括燃燒室O)，它有一些用于礦物燃料的燃燒器和一個由互相氣密焊接的鍋爐管00)構成的外圍壁(12)，其中，在燃燒室(2)上部區(qū)(4)就燃氣而言的下游通過水平煙道(6)連接垂直煙道(8)，以及，在水平煙道(6)下方，外圍壁(1 的面朝垂直煙道(8)的部分向內(nèi)傾斜，由此與毗鄰的水平煙道(6)底部(16) —起形成一個伸入燃燒室O)中的凸起(14)，以及，在所述凸起(14)的至少一部分鍋爐管OO)就流動介質(zhì)而言的下游，在其上端連接一些支承管( )，這些支承管基本上垂直于凸起(14)的下端延伸。
2.按照權利要求1所述的直流式鍋爐(1)，其中，在所述凸起(14)的另一部分鍋爐管 (20)就流動介質(zhì)而言的下游，在它們的上端連接一些支承管(M)，這些支承管04)基本上垂直于燃燒室O)的頂蓋延伸。
3.按照權利要求1或2所述的直流式鍋爐(1)，其中，在外圍壁(12)的面朝垂直煙道 (8)的部分的所有鍋爐管OO)就流動介質(zhì)而言的下游連接凸起(14)的鍋爐管。
4.按照權利要求1至3之一所述的直流式鍋爐(1)，其中，在向凸起(14)下端延伸的支承管06)下游連接一個設在凸起(14)下端區(qū)域內(nèi)的收集器08)。
5.按照權利要求1至4之一所述的直流式鍋爐(1)，其中，在向凸起(14)下端延伸的支承管06)下游連接一些連接管(30)，它們匯入連接在燃燒室( 上部區(qū)的鍋爐管下游的管子內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種直流式鍋爐(1)，包括燃燒室(2)，它有一些用于礦物燃料的燃燒器和一個由互相氣密焊接的鍋爐管(20)構成的外圍壁(12)，其中，在燃燒室(2)上部區(qū)(4)就燃氣而言的下游通過水平煙道(6)連接垂直煙道(8)，以及，在水平煙道(6)下方，外圍壁(12)的面朝垂直煙道(8)的部分向內(nèi)傾斜，由此與毗鄰的水平煙道(6)底部(16)一起形成一個伸入燃燒室(2)中的凸起(14)，這種直流式鍋爐(1)在運行可靠性特別高的同時，應當有簡單的結構。為此，在凸起(14)的至少一部分鍋爐管(20)就流動介質(zhì)而言的下游，在其上端連接一些支承管(26)，這些支承管基本上垂直于凸起(14)的下端延伸。
文檔編號F22B29/06GK102245966SQ200980148943
公開日2011年11月16日 申請日期2009年10月28日 優(yōu)先權日2008年11月10日
發(fā)明者安德烈亞斯.施耐德, 馬丁.埃弗特 申請人:西門子公司