一种基于塔式布置的超临界燃气锅炉的制作方法

本技术涉及超临界燃气锅炉领域，尤其涉及一种基于塔式布置的超临界燃气锅炉。

背景技术：

1、燃气发电作为相对清洁的过渡能源形式，其效率提升与碳排放控制至关重要。为满足日益严格的环保要求并强化能源资源利用效率，燃气锅炉技术持续迭代升级，运行参数（如蒸汽压力、温度）不断提升，已从传统的亚临界向高效的超临界、甚至更高参数迈进。

2、然而，传统的“п”型或箱型锅炉布局在应对高温高压、特别是追求更高热效率的超临界参数时，面临着诸多瓶颈。首先，受热面布置灵活性不足，难以根据超临界参数下的热力需求进行最优配置，导致热量利用不充分，影响锅炉效率。其次，热膨胀协调复杂，在高温高压环境下，锅炉各部件的热膨胀量不同，传统布局的结构设计使得各部件之间的约束较多，容易产生较大的热应力，不仅影响锅炉的使用寿命，还可能带来安全隐患。再者，大型化受限，随着电力需求的增长，锅炉需要向大型化发展，但“п”型或箱型布局在结构上难以实现更大规模的设计，受到空间和结构强度的限制。此外，难以实现更佳烟气流程，传统布局的烟气流动路径不够合理，导致烟气阻力较大，增加了风机的能耗，同时也影响了传热效果，不利于热效率的提高。

3、因此，本领域的技术人员致力于开发一种能够突破传统结构限制，适应超临界参数，具有更高效率、更优环保性能和更可靠运行的燃气锅炉。

技术实现思路

1、有鉴于现有技术的上述缺陷，本实用新型所要解决的技术问题是传统锅炉布局在超临界参数下的受热面布置僵化、热膨胀协调复杂、占地面积大、烟气流程不佳、省煤器保护不足、脱硝集成度低，以及现有塔式锅炉在精细化控制、传热强化、燃烧优化等问题。

2、为实现上述目的，本实用新型提供了一种基于塔式布置的超临界燃气锅炉，包括炉膛、燃烧器、水冷壁、炉内受热面、炉外集箱、省煤器、空气预热器；

3、所述炉膛采用单炉膛塔式布置，周围为水冷壁包覆；

4、所述燃烧器为分级配风结构，包括沿炉膛高度分层布置的主燃区喷口、过渡区喷口与燃尽区喷口；所述燃烧器为分级配风结构，包括沿炉膛高度分层布置的主燃区喷口、过渡区喷口与燃尽区喷口，配合双流体内混式雾化喷嘴，实现高效低氮燃烧；

5、所述水冷壁包括灰斗水冷壁、螺旋管圈水冷壁和垂直管圈水冷壁；所述灰斗水冷壁位于炉膛底部，所述螺旋管圈水冷壁位于炉膛下部，所述垂直管圈水冷壁位于炉膛上部；所述螺旋管圈水冷壁和垂直管圈水冷壁采用分段变流量控制结构，每段配置独立的流量调节阀门与壁温监测传感器，传感器与锅炉控制系统信号连接，实现壁温动态精准控制；

6、所述炉内受热面沿烟气流动方向依次包括屏式过热器（6）、高温过热器（7）、高温再热器（8）、蒸发器（9）、低温再热器（11）、低温过热器（10）；所述炉内受热面的鳍片为倾斜导流结构；优化烟气流动并减少积灰；

7、所述炉内受热面通过炉内悬吊管（12）进行悬吊，所述炉外集箱通过炉外悬吊管（13）进行悬吊；

8、所述省煤器包括上级省煤器（14）和下级省煤器（16），沿烟气方向布置在尾部出口向下的烟道中；

9、所述空气预热器布置在炉后尾部钢架内。

10、锅炉整体采用超临界参数设计，配套平衡通风系统与一次再热流程，全钢构架与全悬吊结构适配超临界工况下的热膨胀需求，属于高效燃气直流锅炉。

11、优选地，所述螺旋管圈水冷壁和灰斗水冷壁采用无缝连接，连接处管径相同。无缝连接与管径一致性设计可确保水冷壁系统的密封性能与结构完整性，避免高温高压下工质泄漏。

12、优选地，所述屏式过热器、高温过热器、高温再热器、蒸发器、低温再热器、低温过热器的受热面材质均为具有良好导热性能和耐高温腐蚀性能的合金钢材。良好的导热性可提升传热效率，保证锅炉热输出稳定性；耐高温腐蚀性能则能抵御烟气冲刷与腐蚀，降低维护成本。所述受热面管道采用内螺纹结构，管内螺纹深度为0.8-1.2mm，螺距为10-15mm，通过强化工质湍流程度提升传热系数。

13、优选地，所述炉内悬吊管和炉外悬吊管采用高强度合金钢制成；所述炉内悬吊管和炉外悬吊管内部有工质流动。高强度合金钢可满足受热面与集箱的悬吊承载需求，内部工质流动能够对悬吊管进行实时冷却，避免其长期处于高温烟气环境中发生过热损坏，提升悬吊结构的可靠性；所述炉内悬吊管和炉外悬吊管配置工质流量自适应调节回路，通过壁温反馈实时调整工质流量，所述自适应调节回路包括流量传感器、电动调节阀门与壁温监测探头，壁温监测探头安装于悬吊管中段高温区域，与锅炉控制系统信号连接，当温度超过580℃时自动增大阀门开度提升冷却流量，温度低于450℃时适当减小开度降低能耗，调节响应时间≤3s，确保悬吊管工作温度稳定在450℃-580℃区间。

14、优选地，所述上级省煤器和下级省煤器的管束排列方式为顺列布置，且管束之间的间距根据烟气流量和流速进行设计。顺列布置便于烟灰脱落，减少积灰堵塞风险；基于烟气参数设计的间距可降低烟气流动阻力，同时保证充足的传热面积，提升余热回收效率。所述省煤器管束表面涂覆al2o3-tio2复合多孔涂层，涂层厚度为50-80μm，孔隙率30%-40%，该涂层可提升管壁耐高温腐蚀性能，延长使用寿命，同时增强辐射与对流换热效果。

15、优选地，所述上级省煤器和下级省煤器设有省煤器旁路。在锅炉启动初期或低负荷运行时，可通过开启省煤器旁路分流部分给水，避免省煤器因烟气温度过高或水流速度过低导致的管壁过热。所述省煤器管束表面涂覆复合多孔涂层，且旁路与脱硝反应器构成温度闭环控制。

16、优选地，所述空气预热器为管式空气预热器，所述管式空气预热器的管道内设有螺旋形扰流片，扰流片高度为管道内径的1/5-1/3，增强冷空气湍流程度；管外表面为凹凸相间的波纹结构，用烟气流动压差产生振动实现自清灰。

17、优选地，所述上级省煤器和下级省煤器之间布置有脱销反应器，采用scr脱硝技术，通过喷氨格栅向烟气中喷入还原剂，在催化剂作用下将nox转化为氮气和水，脱硝效率≥90%。

18、本实用新型的有益技术效果：

19、本实用新型采用塔式布置，具有诸多优势。

20、（1）塔式锅炉方案偏差小，受热面的壁温安全性更高。由于受热面水平布置且布置方式合理，使得各受热面的吸热均匀性更好，壁温偏差小，减少了因局部过热导致的损坏风险。

21、（2）占地面积小，塔式布置将锅炉各部件在竖直方向上进行布置，大大节省了水平方向的空间，适合在场地有限的情况下使用。

22、（3）塔式锅炉烟风汽水阻力更低，合理的烟气和汽水流动路径设计，减少了流动过程中的阻力损失，降低了风机等设备的能耗。

23、（4）塔式锅炉膨胀系统更顺畅简洁，更适合快速变负荷的需求。各部件的热膨胀能够在竖直方向上较为自由地进行，减少了相互之间的约束和应力，使得锅炉在变负荷过程中能够快速响应，且运行更加稳定可靠。

24、以下将结合附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本实用新型的目的、特征和效果。