专利名称：至少一根集中下降管设置在炉膛中的循环流化床锅炉的制作方法
技术领域：
本发明涉及循环流化床锅炉技术领域，特别是循环流化床锅炉中汽包的集中下降
管的布置。
背景技术：
在自然循环的锅炉中，汽包底部设有下降管，用于将汽包中的水引入到水冷壁下集箱中，其与汽包、炉膛水冷壁构成锅炉工质的自然循环回路。锅炉下降管分为分散下降管和集中下降管两种。分散下降管直径较小，工质流动阻力较高，汽包开孔也较多，大多应用于小型低压锅炉；大型锅炉上通常采用大直径的集中下降管，直径约为325 435mm，一般每台锅炉设有2 6，少数锅炉达到8根，汽包开孔数大大减少，工质流动阻力小，布置简单。由于自然循环的建立，利用的是下降管中的工质与水冷壁中的工质的密度差，因此，下降管不能受热。对于循环流化床锅炉，汽包通常布置在炉顶前侧，集中下降管一般是沿炉膛前墙外侧设置在炉前；同时，循环流化床锅炉常采用炉前给煤方式，炉前需要布置多台给煤机——多台给煤机与多根集中下降管同时布置在炉前给锅炉设计带来较大的难度，而且给煤系统与下降管同时布置在炉前也给设备的检修维护带来了一定的困难。为解决以上问题，中国专利申请201010547661.8公开了一种新型亚临界循环流化床锅炉的布置结构，将汽包位置由炉顶前侧改到炉顶后侧、靠近旋风分离器，下降管沿炉膛后墙向下布置，以解决锅炉给煤与下降管之间的布置空间紧张问题。但由于炉膛后墙外还设有旋风分离器和返料器，因此下降管的布置仍然具有一定难度。随着循环流化床锅炉的大型化发展，汽包集中下降管的数量越来越多，锅炉给煤系统与物料循环系统也越来越复杂，因此无论下降管布置在炉膛前侧或后侧都越来越困难。而且，由于锅炉下降管设在炉膛外，而管内流动的是温度远高于环境温度的水，因此下降管需要进行保温，而且进行保温后下降管仍有一定的散热量。中国专利ZL 200710151813.0公开了一种炉膛内设有带水冷柱的循环流化床锅炉，水冷柱内侧空间与大气直接相通时，其内侧须设置保温材料，但由于柱内空间有限，保温材料的安装难度较大；而且由于大型锅炉中的水冷柱高度较高，需要在柱内安装刚性梁以增加水冷柱膜式水冷壁的强度，这也给水冷柱的设计、安装、维护带来了困难。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术缺陷，提供一种循环流化床锅炉集中下降管的布置方式，既可避免集中下降管与给煤系统或物料循环装置争夺布置空间，又可以简化炉膛水冷柱内侧的结构，同时还可以减少下降管的散热量。为达到上述目的，本发明的技术解决方案如下:根据本发明，提出了一种循环流化床锅炉，包括:炉膛；汽包，所述汽包下方设置有多根集中下降管；水冷柱，所述水冷柱设置在炉膛中且由膜式水冷壁围合而成，其中:至少一根集中下降管在竖直方向上延伸穿过所述水冷柱的内部。
可选地，所有集中下降管在所述竖直方向上延伸穿过所述水冷柱的内部。所述水冷柱的数量可为多根。有利地，每一根水冷柱内布置一根集中下降管。可选地，所述多根集中下降管包括设置在炉膛外部的集中下降管。例如，两根集中下降管分别布置在炉膛的左侧墙和右侧墙的外侧。而2根、4根或6根集中下降管可同时布置在水冷柱中。有利地，所述至少一根集中下降管沿所述竖直方向从所述汽包下方延伸并且在所述竖直方向上继续延伸穿过所述水冷柱的内部。在以上循环流化床锅炉中，有利地，布置有集中下降管的水冷柱内壁上固定有梳形板；布置在水冷柱中的集中下降管的外壁上固定有护圈；且所述梳形板抵靠对应护圈的外周边设置。进一步地，抵靠同一护圈的相邻梳形板之间具有通风通道，和/或所述护圈通过肋板固定在所述集中下降管的外壁上、且所述肋板彼此间隔开。布置有集中下降管的水冷柱在所述竖直方向上的两端设置有供空气流入流出的通道，流入所述水冷柱内的空气的流量被控制以防止水冷柱内的温度升高。有利地，从所述水冷柱内流出的空气进入一次风管道或二次风管道。有利地，布置有集中下降管的水冷柱内壁上还固定有加固用刚性梁，所述刚性梁抵靠至少一个梳形板。通过下文中参照附图对本发明所作的描述，本发明的其它目的和优点将显而易见，并可帮助对本发明有全面的理解。
本发明将参照附图来进一步详细说明，其中:图1为根据本发明的一个实施例的水冷柱内布置有集中下降管的循环流化床锅炉的炉膛示意图。图2为根据本发明的一个实施例的集中下降管及管外水冷柱的局部放大示意图。图3为根据本发明的实施例1的循环流化床锅炉的俯视示意图。图4为根据本发明的实施例1的循环流化床锅炉的水冷柱与其中的集中下降管的放大横截面示意图。图5为根据本发明的实施例2的循环流化床锅炉的俯视示意图。
具体实施例方式虽然将参照含有本发明的较佳实施例的附图充分描述本发明，但在此描述之前应了解本领域的普通技术人员可修改本文中所描述的发明，同时获得本发明的技术效果。因此，须了解以上的描述对本领域的普通技术人员而言为一广泛的揭示，且其内容不在于限制本发明所描述的示例性实施例。参见图1-5，根据本发明的循环流化床锅炉包括:炉膛10 ;汽包11，所述汽包下方设置有多根集中下降管12 ;水冷柱30，所述水冷柱设置在炉膛10中且由膜式水冷壁22围合而成，其中:至少一根集中下降管12在竖直方向上延伸穿过所述水冷柱30的内部。在集中下降管12较少的情况下或者存在多根水冷柱30足以容纳所有集中下降管12的情况下，所有集中下降管在所述竖直方向上延伸穿过所述水冷柱的内部。有利地，在存在多根水冷柱30的情况下，每一根水冷柱30内可布置一根集中下降管12。所述水冷柱30的数量也可为一根。另外，需要指出的是，本发明的技术方案也包括水冷柱直接将炉膛完全分隔开的情形，这也在本发明的保护范围之内。本发明利用了循环流化床锅炉炉膛中的水冷柱30的柱内空间，将全部或部分锅炉集中下降管设置在水冷柱内。由于集中下降管12在汽包11上的开孔应尽量沿汽包长度方向均布，因此每个水冷柱30中不宜设置过多的集中下降管，依水冷柱横截面尺寸的不同，每个水冷柱30中可设置I 4根集中下降管；当炉膛水冷柱30不足以提供全部集中下降管所需的空间时，其余下降管12可沿汽包长度方向布置于炉膛10外。换言之，并非要求所有的集中下降管12都设置在水冷柱30内，即所述多根集中下降管也可包括设置在炉膛10外部的集中下降管。具体地，如图5中所示，两根集中下降管12分别布置在炉膛的左侧墙和右侧墙的外侧，而另外的2根、4根或6根集中下降管布置在水冷柱30中。为便于汽包11与集中下降管12的连接，汽包11可不再设置于炉膛10前墙上方或后墙上方，而是可置于水冷柱30的正上方。具体地，所述至少一根集中下降管12沿所述竖直方向从所述汽包11下方延伸并且在所述竖直方向上继续延伸穿过所述水冷柱30的内部。不过，需要专门指出的是，虽然在附图中汽包11设置在水冷柱30的正上方，但是，在大直径弯管技术可行的情况下，汽包11也可不设置在水冷柱30的正上方，该方案也在本发明的保护范围之内。在上述的循环流化床锅炉中，有利地，参见图2-5，布置有集中下降管12的水冷柱30的内壁上固定有梳形板23 ;布置在水冷柱30中的集中下降管12的外壁上固定有护圈15 ;所述梳形板23抵靠对应护圈15的外周边设置。具体地，构成水冷柱柱面的膜式水冷壁内侧，即背火面，固定多层水平的梳形板23，同时水冷柱30内的集中下降管12上与梳形板23所在高度相对应的位置固定有护圈15，安装时将梳形板23顶住护圈15，使水冷柱30的膜式水冷壁22内侧与集中下降管12之间的距离固定，从而提高水冷柱30的膜式水冷壁22的强度。梳形板23和护圈15的层数根据炉膛高度和强度计算而定。此外，集中下降管12的管壁可适当加厚，以提高强度，应对支撑水冷柱30的膜式水冷壁22的需要。当水冷柱30的横截面积较小，每根水冷柱30内置设置一根集中下降管12时，可使水冷柱30的膜式水冷壁22的内侧全部梳形板23都顶住集中下降管12的护圈15。当水冷柱30内设置多根集中下降管12、集中下降管12的管间距离较大时，部分梳形板23与集中下降管12距离较远，则可通过局部设置刚性梁24来加固，所述刚性梁24通过梳形板23与水冷柱30的膜式水冷壁22相固定。由于水冷柱30中流动的工质与集中下降管12中流动的工质温度同为汽包压力所对应的饱和水的温度，因此水冷柱30的膜式水冷壁22与集中下降管12 二者之间温差很小，只要使水冷柱30内形成相对较封闭的空间，则水冷柱30内侧和柱内的集中下降管12均不需要包裹保温材料。为确保集中下降管12不被加热，抵靠同一护圈15的相邻梳形板23之间具有通风通道31 ;和/或所述护圈15通过肋板32固定在所述集中下降管12的外壁上，且所述肋板32彼此间隔开。具体地，水冷柱30两端设有供空气流入流出的通道，柱内有流量可控的空气流过，使柱内温度不超过汽包压力所对应的饱和水温度、保证集中下降管不受热，确保锅炉工质自然循环的正常进行。正常情况下空气流量不会很大，因此集中下降管的散热量很小。另外，该空气流经柱内空间后，还可汇入一次风或二次风管道，带走的热量仍会进入炉膛，不会成为系统的热损失。将集中下降管12布置于炉膛内侧的水冷柱30内，简化了集中下降管12的布置，同时为给煤输送系统及返料系统留出了充足的布置空间，以解决锅炉给煤或返料与集中下降管之间的布置困难问题。利用本发明的布置方式，可以节省集中下降管布置空间，降低金属材料耗量。此外，集中下降管从炉膛中部引出至水冷壁前后墙和侧墙下集箱，进一步提高了水冷壁下集箱的工质分配均匀性，该布置方式提高了锅炉水动力安全性。而且，利用本发明的布置方式，采用更大口径更少数量的集中下降管，简化汽包加工工艺，降低加工与材料成本，增加汽包强度，降低工质流动阻力，使集中下降管布置简单化。在详细说明本发明的较佳实施例之后，熟悉本领域的技术人员可清楚的了解，在不脱离随附权利要求的保护范围与精神下可进行各种变化与改变，且本发明亦不受限于说明书中所举示例性实施例的实施方式。应注意，措词“包括”不排除其它元件或步骤，措词“一”或“一个”不排除多个。另外，权利要求的任何元件标号不应理解为限制本发明的范围。
权利要求
1.一种循环流化床锅炉，包括: 炉膛； 汽包，所述汽包下方设置有多根集中下降管； 水冷柱，所述水冷柱设置在炉膛中且由膜式水冷壁围合而成， 其中: 至少一根集中下降管在竖直方向上延伸穿过所述水冷柱的内部。
2.根据权利要求1所述的循环流化床锅炉，其中: 所有集中下降管在所述竖直方向上延伸穿过所述水冷柱的内部。
3.根据权利要求2所述的循环流化床锅炉，其中: 所述水冷柱的数量为多根。
4.根据权利要求3所述的循环流化床锅炉，其中: 每一根水冷柱内布置一根集中下降管。
5.根据权利要求2所述的循环流化床锅炉，其中: 所述水冷柱的数量为一根。
6.根据权利要求1所述的循环流化床锅炉，其中: 所述多根集中下降管包括设置在炉膛外部的集中下降管。
7.根据权利要求6所述的循环流化床锅炉，其中: 两根集中下降管分别布置在炉膛的左侧墙和右侧墙的外侧。
8.根据权利要求7所述的循环流化床锅炉，其中: 2根、4根或6根集中下降管布置在水冷柱中。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的循环流化床锅炉，其中: 所述至少一根集中下降管沿所述竖直方向从所述汽包下方延伸并且在所述竖直方向上继续延伸穿过所述水冷柱的内部。
10.根据权利要求1-8中任一项所述的循环流化床锅炉，其中: 布置有集中下降管的水冷柱内壁上固定有梳形板； 布置在水冷柱中的集中下降管的外壁上固定有护圈； 所述梳形板抵靠对应护圈的外周边设置。
11.根据权利要求10所述的循环流化床锅炉，其中: 抵靠同一护圈的相邻梳形板之间具有通风通道；和/或 所述护圈通过肋板固定在所述集中下降管的外壁上，且所述肋板彼此间隔开。
12.根据权利要求11所述的循环流化床锅炉，其中: 布置有集中下降管的水冷柱在所述竖直方向上的两端设置有供空气流入流出的通道，流入所述水冷柱内的空气的流量被控制以防止水冷柱内的温度升高。
13.根据权利要求12所述的循环流化床锅炉，其中: 从所述水冷柱内流出的空气进入一次风管道或二次风管道。
14.根据权利要求10所述的循环流化床锅炉，其中: 布置有集中下降管的水冷柱中还设有与梳形板配合的加固用刚性梁。
15.根据权利要求10所述的循环流化床锅炉，其中: 所述至少一根集中下降管沿所述竖直方向从所述汽包下方延伸并且在所述竖直方向上继续延伸穿过 所述水冷柱的内部。
全文摘要
本发明提出了一种循环流化床锅炉，包括炉膛；汽包，所述汽包下方设置有多根集中下降管；水冷柱，所述水冷柱设置在炉膛中且由膜式水冷壁围合而成，其中至少一根集中下降管在竖直方向上延伸穿过所述水冷柱的内部。利用本发明的技术方案，既可避免集中下降管与给煤系统或物料循环装置争夺布置空间，又可以简化炉膛水冷柱内侧的结构，同时还可以减少下降管的散热量。
文档编号F22B31/08GK103216809SQ201210018189
公开日2013年7月24日 申请日期2012年1月19日 优先权日2012年1月19日
发明者吕清刚, 高鸣, 宋国良, 张缦, 孙运凯, 王小芳, 周托 申请人:中国科学院工程热物理研究所