流化床換熱器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種流化床鍋爐的流化床換熱器。本發(fā)明尤其涉及一種流化床換熱器，其包括:前壁，其與流化床鍋爐相鄰；后壁，其與前壁對置；以及兩個側(cè)壁，該壁形成為水管面板；入口開口，其布置在換熱器的上部部分的第一區(qū)段中，以用于從流化床鍋爐向換熱器引入熱顆粒；換熱表面，其布置在換熱器中以用于從顆?；厥諢?；以及出口開口，其布置在換熱器的上部部分的第二區(qū)段中，以用于將冷卻的顆粒作為溢流從換熱器返還回流化床鍋爐，其中，換熱器包括在換熱器的上部部分的第一和第二區(qū)段之間的間隔壁。
【背景技術(shù)】
[0002]通常，包封換熱器的前壁、后壁以及側(cè)壁主要是豎直的，并且它們具有公知的管-翅片-管構(gòu)造。然后將各個壁的管連接至水平的下部的集流管，其布置在壁下面，以便向上部集流管或另一水管平面上游運(yùn)送熱傳遞流體(通常為水或蒸汽)。典型地，包封壁的水管作為在汽包鍋爐中的蒸發(fā)表面和在直流式鍋爐中的水預(yù)熱表面起作用。
[0003]流化床換熱器通常在流化床鍋爐中使用，來從熱固體顆粒回收熱，該熱固體顆粒從鍋爐的火爐運(yùn)送至換熱器。在換熱器中的冷卻之后，將冷卻的顆粒返還回火爐。流化床換熱器可連接至循環(huán)流化床鍋爐的熱環(huán)路，或者其可直接從火爐接收熱固體顆粒。還常見的是，熱固體顆粒既從熱環(huán)路(即，從流化床鍋爐的固體分離器)，又直接從火爐接收至換熱器。
[0004]換熱器的基礎(chǔ)要求或期望的特性包括:可在換熱器中回收充分量的熱；回收的熱的量可如所期望地控制；換熱器可無問題地持續(xù)地使用；以及換熱器的操作不例如通過增加向環(huán)境的排放而損壞在渦輪中的工序。
[0005]美國專利N0.7，240，639公開了一種帶有流化床換熱器的循環(huán)流化床鍋爐，該流化床換熱器尤其有利于回收的熱的有效控制。其包括入口開口，該入口開口用于直接從火爐和從鍋爐的顆粒分離器向換熱器的頂部引入固體顆粒。顆粒的一部分在換熱表面中冷卻并且通過升高通道從換熱器的底部排放回至火爐。顆粒的另一部分(尤其是處于高負(fù)載下)可通過另一開口和排放通道作為溢流排放而不冷卻火爐。該構(gòu)造的缺點(diǎn)是在火爐附近的升高通道的存在，傾向于將換熱器的重心進(jìn)一步遠(yuǎn)離火爐移動，這使得換熱器的支撐更困難。
[0006]美國專利N0.6，336，500在圖3中顯示了一種帶有流化床換熱器的循環(huán)流化床鍋爐，該流化床換熱器具有:入口開口，其用于通過在換熱器的傾斜頂壁和豎直后壁附近的入口通道，從鍋爐的顆粒分離器向換熱器的底部部分引入熱顆粒。顆粒在換熱器的換熱表面上冷卻并作為溢流排放回火爐。該構(gòu)造的缺點(diǎn)是在后壁附近的入口通道的存在，傾向于將換熱器的重心進(jìn)一步遠(yuǎn)離火爐移動。
[0007]美國專利N0.5，533，471在圖3中顯示了一種帶有流化床換熱器的流化床鍋爐，該流化床換熱器具有:入口開口，其用于直接從鍋爐的火爐向換熱器的頂部引入熱顆粒。顆粒沿著通過傾斜間隔壁形成的傾斜入口通道運(yùn)送，該傾斜間隔壁布置在換熱器的傾斜頂壁附近。顆粒在作為溢流從換熱器的頂部排放回至火爐之前，在換熱器的換熱表面上冷卻。該構(gòu)造的缺點(diǎn)是:入口通道引起對引入的顆粒流的摩擦，并且可限制可引入到換熱器中的顆粒的最大量。此外，在一些條件下，由于在換熱器中收集或形成的粗顆?；蚓奂瘔K，入口通道和出口通道可變成至少部分地阻礙。
[0008]在上面提及的現(xiàn)有技術(shù)文檔中，將固體顆粒沿著通道運(yùn)送至換熱器或從換熱器運(yùn)送，該通道形成于換熱器的前壁、頂壁或后壁附近。雖然未公開形成通道的間隔壁的構(gòu)造，但是根據(jù)常規(guī)技術(shù)，間隔壁可形成作為不冷卻的耐火構(gòu)造或耐火材料覆蓋金屬盤構(gòu)造。但是，冷卻的間隔壁通常是關(guān)于構(gòu)造的耐性或熱平衡的更好的解決方案?？拷噜彽谋诘睦鋮s的間隔壁可有利地通過將水管的一部分彎曲出相鄰的壁外，來沿著間隔壁、平行于相鄰壁的水管延長，并最終彎曲回相鄰的壁而構(gòu)造。在美國專利N0.5，526，775中顯示了通過彎曲火爐壁的水管形成排放通道的實例。但是，這種構(gòu)造可相當(dāng)復(fù)雜，并且可具有如下缺點(diǎn):作為從相鄰壁彎曲水管來沿著間隔壁延長的結(jié)果，在相鄰壁中的水管的數(shù)量下降，這可引起對壁的有害的熱應(yīng)力。
[0009]在其中將固體顆粒沿著通道運(yùn)送至換熱器或從換熱器運(yùn)送的構(gòu)造，可尤其在高負(fù)載下產(chǎn)生如下情況:其中，朝向換熱器進(jìn)入的熱固體顆粒的一部分不能流動穿過換熱器，但是可使它們旁通換熱器并返還至未冷卻的火爐。因而，為了回收足夠的能量，換熱器和熱傳遞表面必須被相對大地制成，來增加在換熱器中的顆粒的停留時間，以便將顆粒冷卻至相對低的溫度。大型換熱器要求大空間并且使得支撐更加困難。在換熱器中的相對低溫可在一些情況下導(dǎo)致不需要的化學(xué)反應(yīng)。尤其是在含氧燃料燃燒中，其中，CO2的顆粒壓力高，過低的溫度可導(dǎo)致在換熱器中的CaO的再碳酸化。
[0010]本發(fā)明的目的在于提供一種流化床鍋爐的流化床換熱器，其中，減少了至少一些上面提及的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]根據(jù)一方面，本發(fā)明提供一種流化床鍋爐的流化床換熱器，換熱器包括:前壁，其與流化床鍋爐相鄰；后壁，其與前壁對置；以及兩個側(cè)壁，該壁形成為水管面板；入口開口，其布置在換熱器的上部部分的第一區(qū)段中，以用于從流化床鍋爐向換熱器引入熱顆粒；換熱表面，其布置在換熱器中以用于從顆?；厥諢?；以及出口開口，其布置在換熱器的上部部分的第二區(qū)段中，以用于將冷卻的顆粒作為溢流從換熱器返還回流化床鍋爐，其中，換熱器包括在換熱器的上部部分的第一和第二區(qū)段之間的間隔壁，并且其中，間隔壁從前壁延伸至換熱器的中心區(qū)段，并且間隔壁通過從換熱器的至少一個側(cè)壁彎曲水管形成。
[0012]間隔壁延伸至換熱器的中心區(qū)段的描述在本文中表示:間隔壁延伸至換熱器的一部分，該部分大約處于離前壁和離后壁相等的距離。因而，間隔壁不布置在前壁或后壁附近，而是其從前壁導(dǎo)向至換熱器的中心區(qū)段。優(yōu)選地，間隔壁從前壁延伸直至換熱器的一部分，該部分從前壁和后壁分開換熱器的總深度(即，從在后壁和前壁之間的距離起)的30-70%、甚至更優(yōu)選地為40-60%。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)為:因為間隔壁從前壁僅僅延伸至換熱器的中心區(qū)段，而不延伸至后壁的附近，因而引入的顆粒具有用于它們的流的相對寬的剖面區(qū)域。因而，在顆粒的流路徑中不存在將限制向換熱器的顆粒流的阻塞物。
[0013]作為溢流從換熱器返回至鍋爐的返還的冷卻顆粒的描述在本文中表示:將顆粒從主流化床(即，在其中布置換熱表面的流化床)的頂部直接從換熱器排放顆粒。因而，換熱器的出口不包括升高通道，其中顆粒從換熱器的底部向上游排放。有利地，換熱器的流化床是未分開的。因而，不存在間隔壁，例如，分開流化床的部分的實質(zhì)部分的豎直間隔壁，其中換熱表面布置成兩個區(qū)段。
[0014]通過從換熱器的至少一個側(cè)壁彎曲水管形成的間隔壁的描述在本文中意指:間隔壁包括水管，該水管是換熱器的至少一個側(cè)壁的相對應(yīng)的水管的延續(xù)。
[0015]因為，流動穿過換熱器的顆粒的可通過利用本構(gòu)造的上述特征，而易于設(shè)計為以便可能呈現(xiàn)相對高的顆粒流，實際上，可獲得任何期望的熱回收速率而不在換熱器中將顆粒冷卻至十分低的溫度。因而，換熱器可相對小。而且，由于冷卻的低水平，因而減少了尤其是在含氧燃料燃燒中的不需要的化學(xué)反應(yīng)的可能性。
[0016]通過使顆粒物壁延伸至換熱器的中心區(qū)段，因而變成，為間隔壁布置冷卻壁比為在換熱器的后壁或前壁附近的間隔壁更加困難。一個可能將為:將橫向集流管布置在間隔壁的下部端部處，來向沿著間隔壁流向前壁的水管提供水。但是，在這種構(gòu)造中，進(jìn)一步從前壁延續(xù)水管是相對困難的。因而，本發(fā)明提供一種解決方案，其中，間隔壁通過從換熱器的至少一個側(cè)壁彎曲水管而形成。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，通過從至少一個側(cè)壁彎曲管形成的間隔壁作為第一水平區(qū)段朝向間隔壁的中心區(qū)段延伸，并且作為第二水平區(qū)段從間隔壁的中心區(qū)段返回至所述側(cè)壁。優(yōu)選地，通過從兩個側(cè)壁中的每一個彎曲管形成的間隔壁作為第一水平區(qū)段朝向間隔壁的中心區(qū)段延伸，并且從中心區(qū)段作為第二水平區(qū)段返回至所述側(cè)壁。有利地，第一水平區(qū)段布置在第二水平區(qū)段下方。
[0018]優(yōu)選地，當(dāng)從前壁看時，間隔壁向下游傾斜，以便將引入到換熱器中的顆粒引導(dǎo)至更接近后壁，進(jìn)一步遠(yuǎn)離火爐。因而，在換熱器的頂部表面處的任何位置處將朝向換熱器引入的顆粒引導(dǎo)至換熱器的后部部分。顆粒通過在前壁中的出口開口從換熱器排放，并且因而它們水平地朝向前壁在換熱器的流化床中前進(jìn)。通過改變流化床的流化速度，有可能有效地控制繞換熱表面的顆粒的運(yùn)動，和在換熱器中的熱回收的速率。因而，本構(gòu)造提供用于控制例如過熱或回?zé)嵴羝臏囟鹊挠行骷?br>[0019]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，換熱表面布置在出口開口的下部邊緣的豎直水平下方。因而出口開口的下部邊緣限定在換熱器中形成的流化床的頂部表面的豎直水平，因而該構(gòu)造提供如下優(yōu)點(diǎn):換熱表面經(jīng)常嵌入在流化床中使用。優(yōu)選地，間隔壁的下部端部大約處于與出口開口的下部邊緣相同的豎直水平處，甚至更有選地處于比出口開口的下部邊緣稍低的豎直水平處。這是有利的，因為如果間隔壁的下部端部處于比出口開口的下部的邊緣更高的水平處，那么將存在如下可能:顆?？芍苯訌娜肟谙虺隹谄≡诹骰驳谋砻嫔?，而不在換熱表面中冷卻。優(yōu)選地，間隔壁的下部端部在出口開口的下部邊緣的豎直水平下方至多為0.2m，甚至更有選地為至多0.lm。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，將風(fēng)箱布置在換熱器下方，該風(fēng)箱分成主要在間隔壁下方的第一區(qū)段和主要不在間隔壁下方的第二區(qū)段。在風(fēng)箱的第一區(qū)段和第二區(qū)段上方的流化床的部分可因而分別稱作流化床的出口側(cè)和入口側(cè)。分開的風(fēng)箱10呈現(xiàn)出，可能在流化床的入口側(cè)和出口側(cè)上具有不同的流化速度。優(yōu)選地，在流化床的出口側(cè)上使用比在流化床的入口側(cè)上稍高的流化速度，以便增強(qiáng)在流化床中的顆粒的循環(huán)。在含氧燃燒中，有可能具有引入穿過第一和第二風(fēng)箱區(qū)段的流化氣體的不同的氧含量。還可能，尤其在大型流化床換熱器中，將第一和第二風(fēng)箱區(qū)段中的至少一個進(jìn)一步分成兩個、或甚至多于