本發(fā)明屬于燃煤鍋爐技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種二次再熱超超臨界鍋爐及其受熱面布置方法。

背景技術(shù)：

超超臨界燃煤發(fā)電技術(shù)是一種先進(jìn)、高效的發(fā)電技術(shù)，它比超臨界機(jī)組的熱效率高出約4％，與常規(guī)燃煤發(fā)電機(jī)組相比優(yōu)勢就更加明顯。目前，超超臨界機(jī)組的鍋爐內(nèi)工質(zhì)均為水，超臨界和超超臨界并無嚴(yán)各的界限，國內(nèi)及國際上一般認(rèn)為只要主蒸汽溫度達(dá)到或過600℃，就認(rèn)為是超超臨界機(jī)組。

從2006年第一臺(tái)百萬級超超臨界機(jī)組投運(yùn)以來，國內(nèi)已經(jīng)有近50臺(tái)百萬級超超臨界機(jī)組投入商業(yè)運(yùn)行。為了進(jìn)一步提高超超臨界機(jī)組的發(fā)電效率，研究人員提出了二次再熱的結(jié)構(gòu)設(shè)想并付諸實(shí)施。研究發(fā)現(xiàn)，二次再熱在應(yīng)用時(shí)存在一次再熱蒸汽和二次蒸汽蒸汽溫度達(dá)不到設(shè)計(jì)值的問題。在發(fā)明專利201110276427.0中公開了一種700℃機(jī)組超超臨界鍋爐的蒸汽系統(tǒng)的受熱面布置結(jié)構(gòu)，其在水冷壁受熱面增加壁掛式輻射受熱面，這種將部分再熱器提前的方式容易導(dǎo)致結(jié)焦結(jié)渣；發(fā)明專利201610381277.2公開了650℃先進(jìn)超超臨界機(jī)組鍋爐的再熱器，其通過使用先進(jìn)材料以增加再熱器傳熱效率的方法提高再熱蒸汽溫度，這種方法提高蒸汽溫度顯然有局限性。也即目前尚缺少針對一次、二次再熱蒸汽溫度達(dá)不到設(shè)計(jì)值的問題的有效解決方案。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種二次再熱超超臨界鍋爐及其受熱面布置方法，其可有效解決一次、二次再熱蒸汽溫度達(dá)不到設(shè)計(jì)值的問題并提高發(fā)電效率。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：一種二次再熱超超臨界鍋爐，其包括爐膛、灰渣斗和煙道，所述爐膛豎直設(shè)置且其下端連通所述灰渣斗、上端連通所述煙道，所述爐膛側(cè)壁分為水冷壁和再熱壁兩部分，所述水冷壁位于所述再熱壁下方，所述水冷壁的中部或下部區(qū)域設(shè)置有燃燒器，所述再熱壁分為離地高度相等或接近的一次再熱壁和二次再熱壁兩部分，所述煙道內(nèi)沿?zé)煔獾那斑M(jìn)方向依次設(shè)置有高溫過熱器、高再冷再熱器組、低溫過熱器、高再熱再熱器組、低溫再熱器組和省煤器，所述高再冷再熱器組包括并列設(shè)置的一次再熱高再冷再熱器和二次再熱高再冷再熱器，所述高再熱再熱器組包括并列設(shè)置的一次再熱高再熱再熱器和二次再熱高再熱再熱器，所述低溫再熱器組包括并列設(shè)置的一次再熱低溫再熱器和二次再熱低溫再熱器，所述省煤器、水冷壁、低溫過熱器、高溫過熱器依次通過管道連通，以保證工質(zhì)被依次梯級加熱并送往高壓汽輪機(jī)做功；所述一次再熱壁、一次再熱低溫再熱器、一次再熱高再冷再熱器、一次再熱高再熱再熱器依次通過管道連通，以保證一次再熱乏汽依次梯級加熱并送往中壓汽輪機(jī)做功；所述二次再熱壁、二次再熱低溫再熱器、二次再熱高再冷再熱器、二次再熱高再熱再熱器依次通過管道連通，以保證二次再熱乏汽依次梯級加熱并送往低壓汽輪機(jī)做功。再熱泛汽是指通入汽輪機(jī)中蒸汽在釋放熱勢能做功之后由排汽孔排出的汽，一次再熱泛汽是指高壓汽輪機(jī)排出的汽，二次再熱乏汽指中壓汽輪機(jī)排出的汽。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以做如下改進(jìn)。

進(jìn)一步，所述灰渣斗側(cè)壁上設(shè)置有用于預(yù)熱一次再熱乏汽的再熱前置冷卻壁，所述再熱前置冷卻壁、一次再熱壁、一次再熱低溫再熱器、一次再熱高再冷再熱器、一次再熱高再熱再熱器依次通過管道連通，以保證一次再熱乏汽依次梯級加熱并送往中壓汽輪機(jī)做功。該結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的好處在于，可有效保證通入中壓汽輪機(jī)的蒸汽溫度達(dá)到設(shè)定值(達(dá)標(biāo))。

進(jìn)一步，所述灰渣斗側(cè)壁上設(shè)置有用于預(yù)熱二次再熱乏汽的再熱前置冷卻壁，所述再熱前置冷卻壁、二次再熱壁、二次再熱低溫再熱器、二次再熱高再冷再熱器、二次再熱高再熱再熱器依次通過管道連通，以保證二次乏汽依次梯級加熱并送往低壓汽輪機(jī)做功。該結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)在于，可有效保證通入低壓汽輪機(jī)的蒸汽溫度達(dá)到設(shè)定值。

進(jìn)一步，所述爐膛的橫截面為矩形，所述再熱壁分為前壁、后壁、左壁和右壁，所述前壁、后壁、左壁和右壁的上下兩端均分別設(shè)置有獨(dú)立的聯(lián)箱，所述一次再熱壁由所述前壁、后壁、左壁和右壁中的任意兩個(gè)或三個(gè)及相應(yīng)的獨(dú)立聯(lián)箱組成。該結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢在于，前壁、后壁、左壁、右壁中的任一個(gè)及其兩端的獨(dú)立聯(lián)箱均為一個(gè)獨(dú)立的吸熱部件，可根據(jù)中壓做功和低壓做功的負(fù)荷靈活選用合適的組合形成一次再熱壁和二次再熱壁。

進(jìn)一步，所述一次再熱壁由所述前壁和后壁及相應(yīng)的獨(dú)立聯(lián)箱組成，所述二次再熱壁由所述左壁和右壁及相應(yīng)的獨(dú)立聯(lián)箱組成。

進(jìn)一步，所述一次再熱壁由所述前壁和左壁及相應(yīng)的獨(dú)立聯(lián)箱組成，所述二次再熱壁由所述后壁和右壁及相應(yīng)的獨(dú)立聯(lián)箱組成。

進(jìn)一步，所述一次再熱壁由前壁、后壁、左壁及相應(yīng)的獨(dú)立聯(lián)箱組成，所述二次再熱壁由所述右壁及相應(yīng)的獨(dú)立聯(lián)箱組成。

進(jìn)一步，沿著煙氣的前進(jìn)方向，所述煙道內(nèi)的所述省煤器之后還設(shè)置有空氣預(yù)熱器，空氣經(jīng)空氣預(yù)熱器預(yù)熱后與煤粉混合并進(jìn)入所述燃燒器內(nèi)。

本發(fā)明還提供一種二次再熱超超臨界鍋爐的受熱面布置方法，其將豎直的爐膛的側(cè)壁分為水冷壁和再熱壁兩部分，所述水冷壁位于所述再熱壁下方，所述再熱壁分為一次再熱壁和二次再熱壁，所述爐膛的橫截面為矩形，所述再熱壁分為前壁、后壁、左壁和右壁，所述前壁、后壁、左壁和右壁的上下兩端均分別設(shè)置有獨(dú)立的獨(dú)立聯(lián)箱，所述一次再熱壁由所述前壁、后壁、左壁和右壁中的任意兩個(gè)或三個(gè)及相應(yīng)的獨(dú)立聯(lián)箱組成。

在上述受熱面布置方法的基礎(chǔ)上，還可以有如下改進(jìn)。

進(jìn)一步，所述爐膛的下端連接有灰渣斗，所述灰渣斗的側(cè)壁上設(shè)置有對一次再熱乏汽或二次再熱乏汽進(jìn)行預(yù)熱的再熱前置冷卻壁。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

(1)再熱壁的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)新穎，包括離地高度相近或相等的一次再熱壁和二次再熱壁，即相當(dāng)于沿一豎直面將再熱壁剖分成兩部分(包括但不限于該種情況)，在不增加爐膛高度和不在豎直方向依次一、二、三級吸熱結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上(本發(fā)明的二、三級吸熱結(jié)構(gòu)位于同一高度或接近同一高度)，實(shí)現(xiàn)了水冷壁吸熱后的高壓做功、一次再熱的中壓做功和二次再熱的低壓做功，相對于現(xiàn)有技術(shù)中有同等效果的鍋爐，本發(fā)明的爐膛相對可設(shè)計(jì)的更矮且結(jié)構(gòu)更簡單。

(2)現(xiàn)有技術(shù)中的一次再熱壁和二次再熱壁的吸熱量通常是固定的，當(dāng)出現(xiàn)中壓做功或低壓做功再熱蒸汽不達(dá)標(biāo)的情況時(shí)，難以通過調(diào)節(jié)。本發(fā)明的一次再熱壁和二次再熱壁的吸熱量可調(diào)節(jié)，一次再熱壁可以選擇前、后、左、右四壁中的兩個(gè)或三個(gè)，剩下的為二次再熱壁，故其吸熱量可以有較大范圍的調(diào)節(jié)；另外，本發(fā)明還可以在灰渣斗處設(shè)置預(yù)熱再熱乏汽的再熱前置冷卻壁，其與一次再熱壁或二次再熱壁的配合，可更加靈活調(diào)節(jié)一次再熱和二次再熱的吸熱量，以使再熱蒸汽的溫度達(dá)標(biāo)。

(3)本發(fā)明的煙道內(nèi)沿?zé)煔馇斑M(jìn)方向依次設(shè)置了高溫過熱器、高再冷再熱器組、低溫過熱器、高再熱再熱器組、低溫再熱器組和省煤器，多級吸熱結(jié)構(gòu)，可有效實(shí)現(xiàn)工質(zhì)的梯級加熱，保證通入汽輪機(jī)的蒸汽溫達(dá)標(biāo)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明提供的一種二次再熱超超臨界鍋爐的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1所示鍋爐的再熱壁沿a-a’的截面圖；

圖3為實(shí)施例1中提供的二次再熱超超臨界鍋爐各部件的連接示意圖；

圖4為實(shí)施例2中提供的二次再熱超超臨界鍋爐各部件的連接示意圖。

附圖中，各標(biāo)號(hào)所代表的部件列表如下：

1.水冷壁；2.再熱壁；3.燃燒器；4.一次再熱壁；5.二次再熱壁；6.高溫過熱器；7.一次再熱高再冷再熱器；8.二次再熱高再冷再熱器；9.低溫過熱器；10.一次再熱高再熱再熱器；11.二次再熱高再熱再熱器；12.一次再熱低溫再熱器；13.二次再熱低溫再熱器；14.省煤器；15.再熱前置冷卻壁；16.空氣預(yù)熱器；17.高壓汽輪機(jī)；18.中壓汽輪機(jī)；19.低壓汽輪機(jī)。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對本發(fā)明的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。

如圖1至4所示，本發(fā)明提供一種二次再熱超超臨界鍋爐，其包括爐膛、灰渣斗和煙道，所述爐膛豎直設(shè)置且其下端連通所述灰渣斗、上端連通所述煙道，所述爐膛側(cè)壁分為水冷壁1和再熱壁2兩部分，所述水冷壁1位于所述再熱壁2下方，所述水冷壁1的中部或下部區(qū)域設(shè)置有燃燒器3，所述再熱壁2分為離地高度相等或接近的一次再熱壁4和二次再熱壁5兩部分，所述煙道內(nèi)沿?zé)煔獾那斑M(jìn)方向依次設(shè)置有高溫過熱器6、高再冷再熱器組、低溫過熱器9、高再熱再熱器組、低溫再熱器組和省煤器14，所述高再冷再熱器組包括并列設(shè)置的一次再熱高再冷再熱器7和二次再熱高再冷再熱器8，所述高再熱再熱器組包括并列設(shè)置的一次再熱高再熱再熱器10和二次再熱高再熱再熱器11，所述低溫再熱器組包括并列設(shè)置的一次再熱低溫再熱器12和二次再熱低溫再熱器13，所述省煤器14、水冷壁1、低溫過熱器9、高溫過熱器6依次通過管道連通，以保證工質(zhì)被依次梯級加熱并送往高壓汽輪機(jī)17做功；所述一次再熱壁4、一次再熱低溫再熱器12、一次再熱高再冷再熱器7、一次再熱高再熱再熱器10依次通過管道連通，以保證一次再熱乏汽依次梯級加熱并送往中壓汽輪機(jī)18做功；所述二次再熱壁5、二次再熱低溫再熱器13、二次再熱高再冷再熱器8、二次再熱高再熱再熱器11依次通過管道連通，以保證二次再熱乏汽依次梯級加熱并送往低壓汽輪機(jī)19做功。

在上述基本結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還提供如下更具體的實(shí)施方式。

實(shí)施例1

如圖2所示，所述爐膛的橫截面為矩形，所述再熱壁2分為前壁、后壁、左壁和右壁，所述前壁、后壁、左壁和右壁的上下兩端均分別設(shè)置有獨(dú)立聯(lián)箱，所述一次再熱壁4由所述前壁和后壁及相應(yīng)的獨(dú)立聯(lián)箱組成，所述二次再熱壁5由所述左壁和右壁及相應(yīng)的獨(dú)立聯(lián)箱組成。由圖2中可見，前、后壁較窄，左、右壁較寬，故一次再熱壁和二次再熱壁的換熱面積明顯不同，一次再熱的吸熱面積相對較小，此時(shí)若一次再熱蒸汽的溫度達(dá)不到設(shè)定要求(即通入中壓汽輪機(jī)做功的蒸汽溫度低于設(shè)定值)，可對一次再熱乏汽進(jìn)行預(yù)熱，如圖3所示，所述灰渣斗側(cè)壁上設(shè)置有用于預(yù)熱一次再熱乏汽的再熱前置冷卻壁15，所述再熱前置冷卻壁15、一次再熱壁4、一次再熱低溫再熱器12、一次再熱高再冷再熱器7、一次再熱高再熱再熱器10依次通過管道連通，以保證一次再熱乏汽依次梯級加熱并送往中壓汽輪機(jī)18做功。

實(shí)施例2

如圖2所示，所述爐膛的橫截面為矩形，所述再熱壁2分為前壁、后壁、左壁和右壁，所述前壁、后壁、左壁和右壁的上下兩端均分別設(shè)置有獨(dú)立聯(lián)箱，所述一次再熱壁4由所述前壁和后壁及相應(yīng)的獨(dú)立聯(lián)箱組成，所述二次再熱壁5由所述左壁和右壁及相應(yīng)的獨(dú)立聯(lián)箱組成，由圖2中可見，前、后壁較窄，左、右壁較寬，故一次再熱壁和二次再熱壁的換熱面積明顯不同，一次再熱的吸熱面積相對較小。若二次再熱蒸汽溫度仍達(dá)不能到設(shè)定要求(即通入低壓汽輪機(jī)做功的蒸汽溫度低于設(shè)定值)，可對二次再熱乏汽進(jìn)行預(yù)熱，如圖4所示，所述灰渣斗側(cè)壁上設(shè)置有用于預(yù)熱一次再熱乏汽的再熱前置冷卻壁15，所述再熱前置冷卻壁15、二次再熱壁5、二次再熱低溫再熱器13、二次再熱高再冷再熱器8、二次再熱高再熱再熱器11依次通過管道連通，以保證二次乏汽依次梯級加熱并送往低壓汽輪機(jī)19做功。

實(shí)施例3

爐膛的橫截面為矩形，所述再熱壁2分為前壁、后壁、左壁和右壁，所述前壁、后壁、左壁和右壁的上下兩端均分別設(shè)置有獨(dú)立聯(lián)箱，所述一次再熱壁4由前壁、后壁、左壁及相應(yīng)的獨(dú)立聯(lián)箱組成，所述二次再熱壁5由所述右壁及相應(yīng)的獨(dú)立聯(lián)箱組成。此時(shí)二次再熱壁5的吸熱面積相對較小，若二次再熱蒸汽溫度達(dá)不到設(shè)定要求，可對二次再熱乏汽先進(jìn)行預(yù)熱，如圖4所示，所述灰渣斗側(cè)壁上設(shè)置有用于預(yù)熱二次再熱乏汽的再熱前置冷卻壁15，所述再熱前置冷卻壁15、二次再熱壁5、二次再熱低溫再熱器13、二次再熱高再冷再熱器8、二次再熱高再熱再熱器11依次通過管道連通，以保證二次乏汽依次梯級加熱并送往低壓汽輪機(jī)19做功。

實(shí)施例4

爐膛的橫截面為矩形，所述再熱壁2分為前壁、后壁、左壁和右壁，所述前壁、后壁、左壁和右壁的上下兩端均分別設(shè)置有獨(dú)立聯(lián)箱，所述一次再熱壁4由前壁、左壁、右壁及相應(yīng)的獨(dú)立聯(lián)箱組成，所述二次再熱壁5由所述后壁及相應(yīng)的獨(dú)立聯(lián)箱組成。此時(shí)二次再熱壁5的吸熱面積相對較小，若二次再熱蒸汽溫度達(dá)不到設(shè)定要求，可對二次再熱乏汽先進(jìn)行預(yù)熱，如圖4所示，所述灰渣斗側(cè)壁上設(shè)置有用于預(yù)熱二次再熱乏汽的再熱前置冷卻壁15，所述再熱前置冷卻壁15、二次再熱壁5、二次再熱低溫再熱器13、二次再熱高再冷再熱器8、二次再熱高再熱再熱器11依次通過管道連通，以保證二次乏汽依次梯級加熱并送往低壓汽輪機(jī)19做功。

實(shí)施例5

爐膛的橫截面為矩形，所述再熱壁2分為前壁、后壁、左壁和右壁，所述前壁、后壁、左壁和右壁的上下兩端均分別設(shè)置有獨(dú)立聯(lián)箱，所述一次再熱壁4由后壁、左壁、右壁及相應(yīng)的獨(dú)立聯(lián)箱組成，所述二次再熱壁5由所述前壁及相應(yīng)的獨(dú)立聯(lián)箱組成。此時(shí)二次再熱壁5的吸熱面積相對較小，若二次再熱蒸汽溫度達(dá)不到設(shè)定要求，可對二次再熱乏汽先進(jìn)行預(yù)熱，如圖4所示，所述灰渣斗側(cè)壁上設(shè)置有用于預(yù)熱二次再熱乏汽的再熱前置冷卻壁15，所述再熱前置冷卻壁15、二次再熱壁5、二次再熱低溫再熱器13、二次再熱高再冷再熱器8、二次再熱高再熱再熱器11依次通過管道連通，以保證二次乏汽依次梯級加熱并送往低壓汽輪機(jī)19做功。進(jìn)一步的，沿著煙氣的前進(jìn)方向，所述煙道內(nèi)的所述省煤器14之后還設(shè)置有空氣預(yù)熱器16，空氣經(jīng)空氣預(yù)熱器16預(yù)熱后與煤粉混合并進(jìn)入所述燃燒器3內(nèi)。

本發(fā)明還提供一種二次再熱超超臨界鍋爐的受熱面布置方法，其將豎直的爐膛的側(cè)壁分為水冷壁1和再熱壁2兩部分，所述水冷壁1位于所述再熱壁2下方，所述再熱壁2分為一次再熱壁4和二次再熱壁5，所述爐膛的橫截面為矩形，所述再熱壁2分為前壁、后壁、左壁和右壁，所述前壁、后壁、左壁和右壁的上下兩端均分別設(shè)置有獨(dú)立聯(lián)箱，所述一次再熱壁4由所述前壁、后壁、左壁和右壁中的任意兩個(gè)或三個(gè)及相應(yīng)的獨(dú)立聯(lián)箱組成。所述爐膛的下端連接有灰渣斗，所述灰渣斗的側(cè)壁上設(shè)置有對再熱乏汽(一次再熱乏汽或二次再熱乏汽)進(jìn)行預(yù)熱的再熱前置冷卻壁15。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。