一种水冷壁中间集箱系统的制作方法

1.本发明属于锅炉发电技术领域，尤其涉及一种水冷壁中间集箱系统。


背景技术：

2.配有风扇磨系统褐煤锅炉的燃烧系统与常见的烟煤炉燃烧系统不同，是采用适应风扇磨煤机特点的多角墙式切圆燃烧系统，其特点是由一台磨煤机控制垂直方向上的一组燃烧器，而非控制水平方向上的一层燃烧器。因此，当有磨煤机处于停运时，投运的燃烧器在炉膛截面上会处于几何不对称状态，此时火焰中心非常可能会产生偏移，一般会偏向未投运燃烧器的方向。由此造成的烟气侧偏差以及水冷壁间热负荷偏差会明显增加，并使得水冷壁中工质温度偏差扩大。
3.经数值模拟分析发现，某600mw等级锅炉即使是在理想工况下，即：燃用设计煤种、满负荷、6台磨煤机投运，四面墙螺旋段的吸热仍有较大偏差；而低负荷5台磨煤机运行时，四面墙螺旋段的吸热偏差更大。因此需要采取一定措施以减小水冷壁垂直段的进口温度偏差，否则水冷壁壁温差太大将引起水冷壁开裂，进而影响机组安全运行。
4.现有的锅炉燃烧系统仅在炉膛之间设置一个过渡集箱，或者将下炉膛前后左右墙水冷壁出口端分别与下炉膛四个横置中间汇合集箱连接，上炉膛前后左右墙水冷壁入口端分别与上炉膛四个横置中间汇合集箱相连，下炉膛四个横置中间汇合集箱与上炉膛四个横置汇合集箱通过连接管与位于锅炉左右两侧的两个竖置中间混合集箱相连，后者的设计仅适用上下炉膛均为垂直段的情况，而且设置左右2个中间混合集箱，左侧中间混合集箱的混合范围是左侧半个炉膛水冷壁，右侧中间混合集箱的混合范围是右侧半个炉膛水冷壁，混合不充分仍然会导致上炉膛水冷壁出口具有较大的温度偏差。
5.经分析，对于多角墙式切圆燃烧系统，如果采用与四角切圆系统相同的水冷壁设计，其墙间的出口偏差达接近60℃，影响到水冷壁的安全运行。如果通过提高管子设计温度来平衡此温度偏差，则会增加大量的材料用量和抬高汽水侧压降，并且水冷壁后部的部件如分离器、贮水箱等的壁厚也需要增加，甚至可能引起材料等级的提升，造成成本明显上升。因此，采取有效措施以降低水冷壁壁温的偏差，无论是从经济性还是确保水冷壁安全运行的角度看，都十分必要。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种水冷壁中间集箱系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
7.为了解决上述技术问题，本发明提供一种水冷壁中间集箱系统，包括多个出口集箱、多个混合集箱和多个进口集箱，所述出口集箱通过第一连接件与所述混合集箱连接，所述混合集箱通过第二连接件与所述进口集箱连接。
8.在本领域中，炉膛水冷壁上设置有水冷壁进口集箱和水冷壁出口集箱，本发明提供的中间集箱系统位于炉膛水冷壁进口集箱和水冷壁出口集箱之间的任意位置，所述中间
集箱系统与炉膛水冷壁相连接。
9.本发明提供的中间集箱系统位于炉膛水冷壁进口集箱和水冷壁出口集箱之间的任意位置，具有更好的适应性。
10.进一步地，所述出口集箱、混合集箱和进口集箱的数量均在四个以上。
11.所述出口集箱、混合集箱和进口集箱的数量根据炉膛的特点及实际需要可任意设置；
12.进一步地，所述中间集箱系统将炉膛分为上下两部分，分别为上炉膛和下炉膛，上炉膛水冷壁和下炉膛水冷壁设计为螺旋段或垂直段，上炉膛水冷壁和下炉膛水冷壁的管子采用光管或内螺纹管。
13.上炉水冷壁可以设计成螺旋段或垂直段，下炉膛水冷壁也可以设计成螺旋段或垂直段，水冷壁的管子也可根据需要设计成光管或内螺纹管，因此本发明提供的中间集箱系统可以应用在不同的炉膛上，适应范围较广。
14.炉膛每面水冷壁墙都由很多根管子拼成，以往上炉膛水冷壁和下炉膛水冷壁通过一个过渡集箱连接，由于下炉膛水冷壁出口的管子间会有汽温偏差，仅仅通过一个过渡集箱无法有效减小上炉膛水冷壁的进口温度偏差，此结构仅起到连接下部与上部水冷壁管子的作用，且一共设计前后左右四个过渡集箱分别在炉膛的前后左右四面墙侧，即炉膛前过渡集箱的混合范围是前侧炉膛水冷壁，炉膛后过渡集箱的混合范围是后侧炉膛水冷壁，炉膛左过渡集箱的混合范围是左侧炉膛水冷壁，炉膛右过渡集箱的混合范围是右侧炉膛水冷壁，混合方式较为单一，无法起到充分的混合，无法有效降低炉膛前后左右墙水冷壁的温度偏差；本发明通过在炉膛水冷壁进口集箱和水冷壁出口集箱之间设置中间集箱系统，可实现任意下炉膛水冷壁两面墙的混合，从而消除上炉膛水冷壁的温度偏差，使得上炉膛水冷壁的进口所有管子间的汽温偏差在很小的范围内，上炉膛水冷壁的出口偏差也会大幅度降低。
15.进一步地，所述下炉膛水冷壁的出口与所述出口集箱连接，所述上炉膛水冷壁的进口与所述进口集箱连接。
16.进一步地，所述出口集箱设置四个，分别位于下炉膛的前后左右墙侧；
17.所述混合集箱设置四个，分别位于炉膛的四个拐角处，每个所述出口集箱与相邻的两个所述混合集箱连接；
18.所述进口集箱设置四个，分别位于上炉膛的前后左右墙侧。
19.进一步地，每个所述混合集箱与任意两个所述进口集箱连接。
20.所述下炉膛水冷壁的出口与所述出口集箱的连接方式是任意的，根据炉膛的实际需要进行布置连接，一般情况下为了简化连接管的布置，下炉膛前后左右四面墙的出口分别与前后左右四个出口集箱相连接，通常为了降低上炉膛水冷壁出口的温度偏差，将每个所述混合集箱与任意两个所述进口集箱连接，从而使得工质温度偏高的混合集箱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分配到工质温度偏高的进口集箱，另外中间集箱系统中布置的第一连接件和第二连接件，一方面起到平衡压力的作用，另一方面也使得所述出口集箱、混合集箱和进口集箱之间相互贯通连接，使得工质温度在中间集箱系统中得到充分的混合，达到降低上炉膛水冷壁出口温度偏差的目的。
21.进一步地，所述第一连接件包括一根以上的混合集箱进口连接管道，所述第二连
接件包括一根以上的混合集箱出口连接管道。
22.所述出口集箱通过一根以上混合集箱进口连接管道与所述混合集箱连接，所述混合集箱通过一根以上的混合集箱出口连接管道与所述进口集箱连接，除此之外，当下炉膛水冷壁的出口与所述出口集箱以及所述上炉膛水冷壁的进口与所述进口集箱连接时，同样可以选择用一根或多根连接管道连接。上述所述的连接管道无论在数量、材质和形状上都可以是相同或不同的，根据实际需要选择设置即可。
23.有益效果：
24.(1)本发明提供的一种水冷壁中间集箱系统，包括多个出口集箱、多个混合集箱和多个进口集箱，可以放在炉膛水冷壁进口集箱和水冷壁出口集箱之间的任意位置，具有更好的适应性，在炉膛水冷壁管子通过热负荷较高的区域后采用有效的混合措施可以消除由烟气测偏差引起的工质侧温度偏差。
25.(2)本发明提供的一种水冷壁中间集箱系统，中间集箱系统中布置的第一连接件和第二连接件，一方面起到平衡压力的作用，使各面墙的流量分配更均匀，另一方面也使得所述出口集箱、混合集箱和进口集箱之间相互贯通连接，使得工质温度在中间集箱系统中得到充分的混合，达到降低上炉膛水冷壁出口温度偏差的目的。
26.以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
附图说明
27.图1为本发明一种水冷壁中间集箱系统的实施例1的结构示意图；
28.图2为本发明一种水冷壁中间集箱系统的实施例2的结构示意图；
29.图3为本发明一种水冷壁中间集箱系统的实施例2的结构连接示意图；
30.附图说明：1
‑
出口集箱；2
‑
混合集箱；3
‑
进口集箱；4
‑
第一连接件；5
‑
第二连接件。
具体实施方式
31.下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本技术所附权利要求书所限定的范围。
32.在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。附图所示的每一组件的尺寸和厚度是任意示出的，本发明并没有限定每个组件的尺寸和厚度。为了使图示更清晰，附图中有些地方适当夸大了部件的尺寸。
33.实施例1：
34.如图1所示，在一个较佳的实施例中，提供一种水冷壁中间集箱系统，包括多个出口集箱1、多个混合集箱2和多个进口集箱3，所述出口集箱1通过第一连接件4与所述混合集箱2连接，所述混合集箱2通过第二连接件5与所述进口集箱3连接。
35.在本领域中，炉膛水冷壁上设置有水冷壁进口集箱和水冷壁出口集箱，本发明提供的中间集箱系统位于炉膛水冷壁进口集箱和水冷壁出口集箱之间的任意位置，所述中间集箱系统与炉膛水冷壁相连接。
36.本发明提供的中间集箱系统位于炉膛水冷壁进口集箱和水冷壁出口集箱之间的任意位置，具有更好的适应性。
37.所述中间集箱系统将炉膛分为上炉膛和下炉膛，本实施例中，下炉膛水冷壁设计为螺旋段，采用螺旋光管；
38.上炉膛水冷壁设计为垂直段，采用垂直光管。
39.炉墙在高度方向分成两部分，下部为螺旋段，上部为垂直段。炉膛每面水冷壁墙都由很多根管子拼成，以往螺旋段与垂直段之间通过一个过渡集箱连接，由于螺旋段出口的管子间会有汽温偏差，仅仅通过一个过渡集箱无法有效减小水冷壁垂直段的进口温度偏差，此结构仅起到连接下部与上部水冷壁管子的作用，且一共设计前后左右四个过渡集箱分别在炉膛的前后左右四面墙侧，即炉膛前过渡集箱的混合范围是前侧炉膛水冷壁，炉膛后过渡集箱的混合范围是后侧炉膛水冷壁，炉膛左过渡集箱的混合范围是左侧炉膛水冷壁，炉膛右过渡集箱的混合范围是右侧炉膛水冷壁，混合方式较为单一，无法起到充分的混合，无法有效降低炉膛前后左右墙水冷壁的温度偏差；本发明通过在螺旋段和垂直段之间设置中间集箱系统，可实现螺旋段两面墙的混合，从而消除垂直段的温度偏差，使得垂直段进口所有管子间的汽温偏差在很小的范围内，垂直段出口偏差也会大幅度降低。
40.本实施例中，所述下炉膛水冷壁的出口与所述出口集箱1连接，所述上炉膛水冷壁的进口与所述进口集箱3连接。
41.所述出口集箱1设置四个，分别位于下炉膛的前后左右墙侧；
42.所述混合集箱2设置四个，分别位于炉膛的四个拐角处，每个所述出口集箱1与相邻的两个所述混合集箱2连接；
43.所述进口集箱3设置四个，分别位于上炉膛的前后左右墙侧；
44.所述第一连接件4包括一根以上的混合集箱进口连接管道，所述第二连接件5包括一根以上的混合集箱出口连接管道。
45.所述出口集箱1通过一根以上的混合集箱进口连接管道与所述混合集箱2连接，所述混合集箱2通过一根以上的混合集箱出口连接管道与所述进口集箱3连接，除此之外，当下炉膛水冷壁的出口与所述出口集箱1以及所述上炉膛水冷壁的进口与所述进口集箱3连接时，同样可以选择用一根或多根连接管道连接。上述所述的连接管道无论在数量、材质和形状上都可以是相同或不同的，根据实际需要选择设置即可。
46.所述下炉膛水冷壁的出口与所述出口集箱1的连接方式是任意的，根据炉膛的实际需要进行布置连接，一般情况下为了简化连接管的布置，下炉膛前后左右四面墙的出口分别与前后左右四个出口集箱1相连接；
47.本实施例中，每个所述混合集箱2与离其最近的两个所述进口集箱3通过第二连接件5相连接，这样可以在保证工质得到充分混合的情况下，简化管路连接方式。
48.由下炉膛螺旋段水冷壁出口引出的蒸汽先进入出口集箱1，随后通过第一连接件4进入相邻的两个混合集箱2中，实现相邻两面墙中的工质在一个混合集箱2中进行混合，混合集箱2出口通过第二连接件5与垂直段的进口集箱3连接，最终从垂直段水冷壁的出口出来，可实现工质的交叉混合，以进一步降低烟气侧偏差造成的汽温偏差，同时，通过第一连接件4和第二连接件5实现了出口集箱1、混合集箱2和进口集箱3之间的互联互通，平衡了各面墙间的压力，使各面墙的流量分配更均匀。
49.在某配风扇磨塔式锅炉水冷壁螺旋段出口设置中间集箱系统后可有效降低垂直段水冷壁出口的工质温度偏差，减轻炉膛内的较大烟气偏差对水冷壁所带来的影响，通过锅炉计算软件，将系统数据输入软件中计算，结果显示温度偏差可减少15
°
，从而提高水冷壁的运行安全性。
50.实施例2：
51.如图2～3所示，为本发明的另一个实施例示意图，提供一种水冷壁中间集箱系统，与实施例1基本相同，主要区别如下：
52.为了方便说明，本实施例中，将图2～3中左侧的出口集箱1定义为水冷壁螺旋段前墙出口集箱，顺时针方向分别为水冷壁螺旋段左侧墙出口集箱、水冷壁螺旋段后墙出口集箱、水冷壁螺旋段右侧墙出口集箱，将左侧的进口集箱定义为水冷壁垂直段前墙进口集箱、顺时针方向分别为水冷壁垂直段左侧墙进口集箱、水冷壁垂直段后墙进口集箱、水冷壁垂直段右侧墙进口集箱，将左上方的混合集箱定义为1#混合集箱，顺时针方向分别为2#混合集箱、3#混合集箱、4#混合集箱；
53.可以看出，本实施例中，1#混合集箱和4#混合集箱中的工质流入水冷壁垂直段后墙进口集箱中，2#混合集箱和3#混合集箱中的工质流入水冷壁垂直段前墙进口集箱中，3#混合集箱和4#混合集箱中的工质流入水冷壁垂直段左侧墙进集箱中，1#混合集箱和2#混合集箱中的工质流入水冷壁垂直段右侧墙进口集箱中，而实施例1中，每个所述混合集箱与离其最近的两个所述进口集箱通过第二连接件5相连接。
54.通常为了降低垂直段水冷壁出口的温度偏差，将每个所述混合集箱与任意两个所述进口集箱连接，从而使得工质温度偏高的混合集箱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分配到工质温度偏高的进口集箱，另外中间集箱系统中布置的第一连接件4和第二连接件5一方面起到平衡压力的作用，另一方面也使得所述出口集箱、混合集箱和进口集箱之间相互贯通连接，使得工质温度在中间集箱系统中得到充分的混合，达到降低垂直段水冷壁出口温度偏差的目的。
55.需要说明的是，本发明中混合集箱和进口集箱的连接方式不限于以上所述的两种情况，混合集箱可以选择和相邻的两个进口集箱连接，也可以选择与对面的一个或多个进口集箱连接，根据实际需求进行连接布置即可。