调峰用水冷壁中间集箱系统及亚临界自然循环锅炉

摘要

本发明提供了一种调峰用水冷壁中间集箱系统及亚临界自然循环锅炉，调峰用水冷壁中间集箱系统包括出口集箱、进口集箱和混合集箱，其中，所述出口集箱的数量为多个且所有的所述出口集箱与下炉膛的工质出口相连，相邻的所述出口集箱通过压力平衡管相连通；所述进口集箱的数量为多个且所有的所述进口集箱与上炉膛的工质进口相连；所述混合集箱的数量为至少两个，所述混合集箱连接所述出口集箱和所述进口集箱；任意一个所述混合集箱与至少两个所述出口集箱和至少两个进口集箱相连。本发明提供的调峰用水冷壁中间集箱系统具有降低水冷壁出口汽温偏差、提高水动力稳定性的优点。

说明书

技术领域

本发明涉及调峰发电技术领域，尤其是涉及一种调峰用水冷壁中间集箱系统及亚临界自然循环锅炉。

背景技术

随着工业化和城市化的进程，人们对电力的需求不断增加。特别是在商业区和工业园区，负荷需求经常发生大幅波动，这给电力系统的运行带来了挑战。可再生能源的快速发展也对电力系统的稳定性造成了影响。可再生能源如风力和太阳能具有波动性，受到天气条件和季节变化的影响，其发电量难以预测和控制。这种不确定性给电力系统的平衡供需带来了一定的困难。为了应对这些挑战，火电深度调峰成为了一种重要的手段。火电厂具备较强的可调度性和快速响应能力，可以根据负荷波动情况调整发电量以平衡供需差异。通过火电深度调峰，可以确保电力系统的稳定运行，降低电力中断和能源浪费的风险。

但是火电深度调峰也面临技术上的问题，锅炉在偏离设计工况的低负荷条件下运行时，会出现燃烧不稳定及温度控制困难等问题。对于亚临界自然循环锅炉，当其在低负荷条件下运行时，锅炉的蒸汽和水流量相对较小，各水冷壁回路上的工质流量和热负荷不同，容易导致水冷壁内工质流动的不稳定。这可能导致锅炉内的水位波动，影响锅炉的稳定性和运行效果；同时可能会引起回路的不稳定循环、振荡和温差过大等问题。现有的亚临界自然循环锅炉通常采用上下炉膛结构，下炉膛水冷壁出口工质经过汇集集箱和混合集箱后进入对应的上炉膛水冷壁。由于前后左右墙水冷壁上的热负荷不同，不同墙面水冷壁内的工质无法混合，上炉膛出口工质的温度偏差较大，严重影响锅炉的安全运行。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的实施例提出一种调峰用水冷壁中间集箱系统及亚临界自然循环锅炉，该调峰用水冷壁中间集箱系统及亚临界自然循环锅炉具有低负荷运行期间降低水冷壁出口汽温偏差、提高水动力稳定性的优点。

本发明实施例提供的调峰用水冷壁中间集箱系统包括出口集箱、进口集箱和混合集箱，其中，所述出口集箱的数量为多个且所有的所述出口集箱与下炉膛的工质出口相连，相邻的所述出口集箱通过压力平衡管相连通；所述进口集箱的数量为多个且所有的所述进口集箱与上炉膛的工质进口相连；所述混合集箱的数量为至少两个，所述混合集箱连接所述出口集箱和所述进口集箱；任意一个所述混合集箱与至少两个所述出口集箱和至少两个进口集箱相连。

根据本发明实施例提供的调峰用水冷壁中间集箱系统，通过压力平衡管可以平衡下炉膛的出口集箱之间的，防止水冷壁中出现流动不稳定的现象；而在出口集箱和进口集箱之间设置混合集箱能够进一步均匀分配水冷壁内的工质，使得工质能够在不同的水冷壁处进行吸热处理，以尽可能的降低上炉膛各个水冷壁出口汽温的偏差，最终实现对水动力系统的优化，达到维持水冷壁系统内工质压力平衡的目的。该系统可以有效降低深度调峰状态下的炉膛水冷壁出口的汽温偏差，从而帮助锅炉在深度调峰状态下维持水冷壁的安全运行。

在一些实施例中，所述混合集箱与相邻的两个所述出口集箱相连。

在一些实施例中，与同一所述混合集箱相连的所述进口集箱和所述出口集箱一一对应的相反布置。

在一些实施例中，所述混合集箱位于所述出口集箱和所述进口集箱之间；或者，相邻的两个所述出口集箱之间设置有所述混合集箱。

在一些实施例中，所述出口集箱的数量为四个，分别为前墙出口集箱、左墙出口集箱、右墙出口集箱和后墙出口集箱；所述进口集箱的数量为四个，分别为前墙进口集箱、左墙进口集箱、右墙进口集箱和后墙进口集箱。

在一些实施例中，所述混合集箱的数量为四个。

在一些实施例中，任意相对布置的所述出口集箱和/或进口集箱分别与不同的所述混合集箱相连。

在一些实施例中，所述混合集箱通过第一混合管与相邻的两个所述出口集箱相连，所述混合集箱和所述进口集箱之间通过第二混合管相连。

在一些实施例中，所述第一混合管和/或所述第二混合管上布置有节流圈。

本发明实施例还提供了亚临界自然循环锅炉，包括上述任一项所述的调峰用水冷壁中间集箱系统。

根据本发明实施例提供的亚临界自然循环锅炉，通过应用上述调峰用水冷壁中间集箱系统可以达到均分炉膛内的水冷壁工质的目的，此时进口集箱、出口集箱和混合集箱内的压力平衡，工质流动稳定且水冷壁出口处的汽温偏差较小，进而提高该锅炉的深度调峰能力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例调峰用水冷壁中间集箱系统的连接示意图；

图2是本发明实施例调峰用水冷壁中间集箱系统中下炉膛的管路连接示意图；

图3是本发明实施例调峰用水冷壁中间集箱系统中上炉膛的管路连接示意图。

图中：

1、前墙出口集箱；2、左墙出口集箱；3、右墙出口集箱；4、后墙出口集箱；5、混合集箱；6、第一混合管；7、第二混合管；8、节流圈；9、前墙进口集箱；10、左墙进口集箱；11、右墙进口集箱；12、后墙进口集箱；13、压力平衡管。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面结合图1-图3描述根据本发明实施例的调峰用水冷壁中间集箱系统及亚临界自然循环锅炉。

本发明实施例提供了一种调峰用水冷壁中间集箱系统，如图1所示。调峰用水冷壁中间集箱系统包括出口集箱、进口集箱和混合集箱5，其中，出口集箱的数量为多个且所有的出口集箱与下炉膛的工质出口相连，相邻的出口集箱通过压力平衡管13相连通；进口集箱的数量为多个且所有的进口集箱与上炉膛的工质进口相连；混合集箱5的数量为至少两个，混合集箱5连接出口集箱和进口集箱；任意一个混合集箱5与至少两个出口集箱和至少两个进口集箱相连。

该调峰用水冷壁中间集箱系统可以通过压力平衡管13平衡下炉膛的出口集箱之间的，防止水冷壁中出现流动不稳定的现象；而在出口集箱和进口集箱之间设置混合集箱5能够进一步均匀分配水冷壁内的工质，使得工质能够在不同的水冷壁处进行吸热处理，以尽可能的降低上炉膛各个水冷壁出口汽温的偏差，最终实现对水动力系统的优化，达到维持水冷壁系统内工质压力平衡的目的。该系统可以有效降低深度调峰状态下的炉膛水冷壁出口的汽温偏差，从而帮助锅炉在深度调峰状态下维持水冷壁的安全运行。

在一些实施例中，压力平衡管13可以由普通的管路制成，也可以由耐高压的管路制成，只需要确保压力平衡管13能够较好的连通相邻的出口集箱即可。

具体的，上述出口集箱的出口管路与混合集箱5的进口管路相连通，进口集箱的进口管路与混合集箱5的出口管路相连通。在该调峰用水冷壁中间集箱系统工作时，不同的出口集箱内的工质能经混合管路进行混合后，分别流入不同的进口集箱内，以实现对工质的均匀分配，尽可能的降低上炉膛内各个水冷壁出口处的汽温偏差。

在一些实施例中，混合集箱5与相邻的两个出口集箱相连。

在一些实施例中，与同一混合集箱5相连的进口集箱和出口集箱一一对应的相反布置。

具体的，当进口集箱和出口集箱均沿同一方向依次排列时，此时与同一混合集箱5相连的进口集箱和出口集箱恰好相反布置，如图1所示；当进口集箱和出口集箱均呈环形阵列排布时，此时与同一混合集箱5相连的进口集箱和出口集箱恰好相对布置，如图2和图3所示。上述两种布置方式下的进口集箱和出口集箱布置位置均恰好相反。

在混合集箱5的作用下，相邻的两个出口集箱内的工质经混合集箱5混合后，流入与出口集箱位置相反的进口集箱内，达到均匀水冷壁管温度的效果。

在一些实施例中，混合集箱5位于出口集箱和进口集箱之间；或者，相邻的两个出口集箱之间设置有混合集箱5。

由于混合集箱5需要兼顾连通出口集箱和进口集箱以及连通相邻的两个出口集箱的功能，因此在布置混合集箱5时，需要考虑出口集箱和进口集箱的布置位置以及间距等情况，以确定混合集箱5的最佳布置位置。

在一些实施例中，上述出口集箱的数量为四个，分别为前墙出口集箱1、左墙出口集箱2、右墙出口集箱3和后墙出口集箱4；进口集箱的数量为四个，分别为前墙进口集箱9、左墙进口集箱10、右墙进口集箱11和后墙进口集箱12；此时，上述混合集箱5的数量应当不少于三个，以连通上述出口集箱和进口集箱。

在一些实施例中，混合集箱5的数量为四个且位于上炉膛和下路塔的四个拐角处，如图2和图3所示。

在一些实施例中，任意相对布置的出口集箱和/或进口集箱分别与不同的混合集箱5相连。

在一些实施例中，混合集箱5通过第一混合管6与相邻的两个出口集箱相连，如图2所示，混合集箱5和进口集箱之间通过第二混合管7相连，如图3所示。

上述节流圈8可以布置于第一混合管6和/或第二混合管7上。

一般而言，在第二混合管7上布置节流圈8即可调节流入进口集箱内的工质流量，满足流量分配需求。

下面以混合集箱5的数量为四为例，对上述出口集箱、混合集箱5和进口集箱的连接关系进行说明：

前墙出口集箱1与左墙出口集箱2连接至某一混合集箱5，该混合集箱5连接后墙进口集箱12和右墙进口集箱11；后墙出口集箱4与左墙出口集箱2连接至另一混合集箱5，该混合集箱5连接前墙进口集箱9和右墙进口集箱11；前墙出口集箱1与右墙出口集箱3连接至再一混合集箱5，该混合集箱5连接前墙进口集箱9和左墙进口集箱10；后墙出口集箱4与右墙出口集箱3连接至最后一个混合集箱5，该混合集箱5连接后墙进口集箱12和左墙进口集箱10。

工质在该调峰用水冷壁中间集箱系统内的循环路径如下：

下炉膛前墙水冷壁出口的工质流至前墙出口集箱1，下炉膛左墙水冷壁出口的工质流至左墙出口集箱2，下炉膛右墙水冷壁出口的工质流至右墙出口集箱3，下炉膛后墙水冷壁出口的工质流至后墙出口集箱4，由于相邻的两个出口集箱之间通过压力平衡管13连通，因此各个出口集箱内的工质压力相同。

前墙出口集箱1和左墙出口集箱2中的一半工质经第一混合管6流至混合集箱5混合，随后经第二混合管7在节流圈8的调控下分别流入右墙进口集箱11和后墙进口集箱12；后墙出口集箱4和右墙出口集箱3中的一半工质经第一混合管6流至另一混合集箱5混合，随后在节流圈8的调控下沿第二混合管7分别流至前墙进口集箱9和左墙进口集箱10；前墙出口集箱1和右墙出口集箱3中的一半工质经第一混合管6流至再一混合集箱5混合，随后经节流圈8沿第二混合管7流至左墙进口集箱10和后墙进口集箱12；后墙出口集箱4和左墙出口集箱2中的一半工质经第一混合管6流至最后一个混合集箱5混合，经过节流圈8沿第二混合管7流至前墙进口集箱9和右墙进口集箱11。

前墙进口集箱9内的工质混合后流至上炉膛前墙水冷壁管，左墙进口集箱10内的工质混合后流至上炉膛左墙水冷壁管，右墙进口集箱11内的工质混合后流至上炉膛右墙水冷壁管，后墙进口集箱12内的工质混合后流至上炉膛后墙水冷壁管，流至上炉膛水冷壁的工质在水冷壁管内吸收炉膛的热量，完成循环过程。

在锅炉低负荷运行过程中，水冷壁管容易出现流量分配不均和出口汽温偏差过大等现象，可以通过节流圈8调节进入不同进口集箱的工质流量，维持水冷壁内水动力的稳定性，降低上炉膛水冷壁出口汽温的偏差，提高亚临界自然循环锅炉深度调峰的能力。

可以理解的是，本实施例提供的调峰用水冷壁中间集箱系统通过进口集箱、混合集箱5和出口集箱间的连接实现了水冷壁四面墙之间的混合，使工质温度偏高的混合集箱5分配到工质温度偏低的进口集箱，工质温度偏低的混合集箱5分配到工质温度偏高的进口集箱，有效降低了上炉膛水冷壁管出口汽温的偏差。出口集箱之间通过压力平衡管13连通，维持了水冷壁系统内的压力平衡。混合集箱5与进口集箱的管路上设有节流圈8，可以调节进入各进口集箱的工质流量，维持水冷壁内水动力的稳定，减少水冷壁管出口汽温的偏差。通过上述布置，优化了水冷壁水循环的稳定性，确保深度调峰时水冷壁的安全性。

本发明实施例还提供了亚临界自然循环锅炉，包括上述任一项所述的调峰用水冷壁中间集箱系统。

该亚临界自然循环锅炉在低负荷运行期间，可以通过调峰用水冷壁中间集箱系统达到均分炉膛内的水冷壁工质的目的，此时进口集箱、出口集箱和混合集箱5内的压力平衡，工质流动稳定且水冷壁出口处的汽温偏差较小，进而提高该亚临界自然循环锅炉的深度调峰能力。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。