[发明专利]包含用于变截面炉膛中的水冷系统的锅炉

说明书

技术领域

本发明涉及一种锅炉，特别是涉及一种包含用于变截面炉膛中的水冷系统的锅炉。

背景技术

对于超临界锅炉而言，为使锅炉能够安全可靠运行，需要限制水冷壁管子最高金属温度和相邻管子间的温差。在超临界压力运行下的直流炉中，没有液相和汽相的区分，且介质温度是持续增加的。由于吸收辐射热的不均(由管子几何位置，燃烧热释放模式，炉膛清洁度引起)和质量流速差异(不同管子的流体阻力不同引起)，导致了管子的壁温差异，温差过大，将导致热应力加大，如不加限制，将引起管子泄漏。如图1所示，在非变截面炉膛针对此问题的解决方案为，在炉膛1的中下部热负荷较高的区域采用螺旋管作为水冷系统，使每根倾斜的管子2通过不同的热负荷区域，这样每根管子都吸收近似相同的热量，以此来解决热量吸收不均的问题；另一方面，在同等情况下，螺旋管有比垂直管更高的管内质量流速(一般为2～3倍，可通过螺旋角度调节)，即使受热和流量存在偏差，高的质量流速仍可以保证工质对管子的冷却效果。

然而，对于变截面炉膛的锅炉，由于炉膛形状的不规则性，很难再采用螺旋管结构来保证合理的性能设计和结构设计。螺旋管的管子的上升角度需根据不规则的炉膛形状相应变化，这就导致了加工制造上的困难。

在截面改变前，将螺旋管转变为垂直管可避免制造上的困难，但如图2所示，若简单的将螺旋管的螺旋状管子21的顶部由倾斜状变为垂直状，管间距离将大大增加，鳍片3无法得到有效的冷却，造成水冷壁过热损坏。若如图3所示，将单根螺旋管的螺旋状管子22上段通过三通等手段变为两根垂直管23(或多根，可通过螺旋角度x调节)，可解决管间距离过大的问题，但随之而来的问题是，单根螺旋状管子22中的流量被分配到两根或多根垂直管23中，必然导致水冷系统的管内质量流速的下降，影响对管子的冷却效果，此结构只有在热负荷较低的区域才是可行的，而炉膛截面改变一般发生在炉膛中下部热负荷很高的区域，从而此方案也是不可行的。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中变截面炉膛无法采用螺旋管作为水冷系统的缺陷，提供一种包含用于变截面炉膛中的水冷系统的锅炉。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：

一种包含用于变截面炉膛中的水冷系统的锅炉，其包括下部前墙、下部后墙、侧墙，由所述下部前墙、下部后墙与所述侧墙围成的下部炉膛；所述下部前墙向上延伸构成上部前墙、所述下部后墙向上延伸构成上部后墙，由所述上部前墙、所述上部后墙与所述侧墙围成的上部炉膛；所述下部炉膛自上而下分为过渡区、下炉膛及灰斗，所述下部前墙、所述下部后墙、所述侧墙、所述上部前墙和所述上部后墙均为由管子及扁钢结合而成的膜式壁，其特点在于：该水冷系统包括若干螺旋管以及与所述螺旋管一一对应、连通并向上延伸的垂直管；所述下部炉膛的膜式壁全部或部分为螺旋管。所述下部炉膛通过过渡区与截面变小的上部炉膛连接。

其中，所述螺旋管与所述垂直管的接壤处位于所述过渡区和所述下部炉膛的交界处。

其中，所述螺旋管与所述垂直管的接壤处位于所述下部炉膛和所述上部炉膛的交界处。

其中，所述螺旋管与所述垂直管的接壤处位于所述上部炉膛中。

其中，所述水冷系统还包括若干附加管，所述附加管与所述垂直管间隔设置。

其中，所述附加管内注入有过热蒸汽、再热蒸汽或过冷水。

本发明中，上述优选条件在符合本领域常识的基础上可任意组合，即得本发明各较佳实施例。

本发明的积极进步效果在于：本发明的包含用于变截面炉膛中的水冷系统的锅炉中的水冷系统结构简单，并且管内工质流量不变，避免原先一根管中的流量被分配到两根或多根管中，导致的管内质量流速的下降继而影响螺旋管及对应的垂直管的冷却效果。进一步地，利用相邻螺旋管相邻管道的角度的变化，即，垂直管中相邻的管子之间的距离在螺旋管转变为垂直管后增大，因此增加附加管使得这些管子之间距离和鳍片宽度变小，附加管内的流体吸收炉膛内的热量，冷却螺旋管、垂直管及鳍片，从而保证它们的安全运行。

附图说明

图1为非变截面炉膛中采用螺旋管水冷系统的示意图。

图2为螺旋管和垂直管简单结合的结构示意图。

图3为螺旋管和垂直管接壤处采用三通的结构示意图。

图4为本发明一较佳实施例中变截面炉膛中应用螺旋管冷水系统的锅炉的侧面剖视图。

图5为图4中的锅炉内的螺旋管冷水系统的放大图。

具体实施方式

下面结合附图给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。