一种二次再热锅炉及其汽温调节方法

技术领域

本发明属于电站锅炉技术领域，具体涉及一种二次再热锅炉及其汽温调节方法。

背景技术

锅炉再热汽温调节以烟气侧调节为主，以蒸汽侧调节为辅，烟气侧调节主要有燃烧器摆动、挡板调温、烟气再循环调温等，蒸汽侧的调节主要是喷水减温，而喷水减温还会降低机组经济性。二次再热锅炉增加了一级再热器，其汽温调节难度增加，目前国内几大锅炉厂均有二次再热锅炉投运，调温方式有三烟道挡板调温和烟气再循环调温。

参考图1所示，其中三烟道挡板调温是通过调节锅炉尾部三个平行烟道的挡板开度调节烟气份额，进而调节三个烟道内一次低再、二次低再和低过的吸热量，实现二次再热锅炉汽温的精准调节；锅炉尾部三烟道挡板调温实现了锅炉汽温的精确控制，同时可以实现宽负荷再热汽温达到额定值。

参考图2所示，烟气再循环调温是通过引入部分锅炉低温烟气(一般为省煤器出口)进入炉膛，调节炉膛出口烟温及烟气量，进而调节以对流换热为主的再热器的吸热量。以烟气再循环调温为主的机组，在实际运行中，也可以实现锅炉宽负荷达汽温，但部分烟气再循环调温的二次再热锅炉实际运行中存在风机磨损、厂用电率增加等问题，尤其是再循环系统磨损影响机组运行可靠性，需采取措施。

发明内容

本发明的目的在于：本发明提供了一种二次再热锅炉及其汽温调节方法，锅炉尾部采用两烟道布置，分别布置一次低温再热器和二次低温再热器，受热面面积进行优化，保证锅炉两个再热汽温在宽负荷可以达到额定值，同时锅炉不设置烟气再循环调温系统，通过蒸汽侧减温(该蒸汽减温与常规喷水减温不同)进行调节，解决了现有调温方式结构复杂、影响机组性能的问题。

本发明目的通过下述技术方案来实现：

一种二次再热锅炉，包括过热器，过热器、汽轮机超高压缸、一次低温再热器、第一连接管、一次高温再热器、汽轮机高压缸、二次低温再热器、第二连接管、二次高温再热器、汽轮机中压缸之间依次连通形成介质流向，第一连接管和第二连接管中的至少一个布置有工质调温装置；炉膛沿烟气流向依次布置有过热器、二次高温再热器、一次高温再热器后分别与前烟道、后烟道连通，一次低温再热器、一次低再侧烟气挡板沿烟气流向布置在前烟道和后烟道中的其中一个，二次低温再热器、二次低再侧烟气挡板布置在前烟道和后烟道中的另外一个。

进一步的，所述的过热器包括沿烟气流向依次布置的一级过热器、二级过热器和三级过热器。

进一步的，所述的一次低温再热器与一次低再侧烟气挡板之间、二次低温再热器与二次低再侧烟气挡板之间设有省煤器。

进一步的，所述的前烟道沿烟气流向依次布置有一次低温再热器、一次低再侧烟气挡板，后烟道沿烟气流向依次布置有二次低温再热器、二次低再侧烟气挡板。

进一步的，所述的第二连接管上布置有工质调温装置，或第一连接管上布置有工质调温装置。

进一步的，所述的工质调温装置为非接触式工质调温装置。

进一步的，所述的第一连接管上布置有一次再热减温器，第二连接管上布置有二次再热减温器。

进一步的，所述的一次再热减温器和二次再热减温器均为喷水减温器，且均为应急备用调温措施。

一种二次再热锅炉的汽温调节方法，针对上述的二次再热锅炉，包括如下步骤：

S1，保持一次低再侧烟气挡板/二次低再侧烟气挡板开度全开，通过调节二次低再侧烟气挡板/一次低再侧烟气挡板开度，来调节二次/一次再热器的蒸汽温度是否达到额定值区间，大于/小于额定值区间则降低/增加二次低再侧烟气挡板/一次低再侧烟气挡板开度，直至等于额定值区间；

S2，通过调整工质调温装置的换热量来调节一次/二次再热器出口蒸汽温度是否达到额定值区间，大于额定值区间则投运工质调温装置，小于额定值区间则强化再热器吸热，直至等于额定值区间。

进一步的，所述的S2中，通过加强再热器吹灰和/或增加过量空气系数来强化再热器吸热。

本发明的有益效果：

(1)通过烟气侧和蒸汽侧减温协同调节再热汽温，但蒸汽侧减温与常规喷水减温不同，从而蒸汽侧减温不降低机组经济性。

(2)两级再热汽温可分别通过烟气侧挡板和工质侧减温分别调节，调节简单。

(3)二次再热锅炉不设置烟气再循环系统，锅炉运行可靠性提高。

(4)无烟气再循环系统，不增加厂用电率，机组经济性提高。

前述本发明主方案及其各进一步选择方案可以自由组合以形成多个方案，均为本发明可采用并要求保护的方案；且本发明，(各非冲突选择)选择之间以及和其他选择之间也可以自由组合。本领域技术人员在了解本发明方案后根据现有技术和公知常识可明了有多种组合，均为本发明所要保护的技术方案，在此不做穷举。

附图说明

图1是三烟道挡板调温的结构示意图。

图2是烟气再循环调温的结构示意图。

图3是本发明烟气通道的结构示意图。

图4是本发明介质通道的结构示意图。

图5是本发明调节方法的流程示意图。

图中：1-炉膛；2-一级过热器；3-二级过热器；4-三级过热器；5-省煤器；6-一次低温再热器；7-二次低温再热器；8-二次高温再热器；9-一次高温再热器；10-第一连接管；11-一次再热减温器；12-第二连接管；13-二次再热减温器；14-工质调温装置；15-一次低再侧烟气挡板；16-二次低再侧烟气挡板；17-汽轮机超高压缸；18-汽轮机高压缸；19-汽轮机中压缸。

具体实施方式

下列非限制性实施例用于说明本发明。

实施例1：

参考图3和图4所示，一种二次再热锅炉，包括炉膛1、过热器(一级过热器2、二级过热器3和三级过热器4)、省煤器5、一次低温再热器6、二次低温再热器7、二次高温再热器8、一次高温再热器9、第一连接管10、一次再热减温器11、第二连接管12、二次再热减温器13、工质调温装置14、一次低再侧烟气挡板15、二次低再侧烟气挡板16、汽轮机超高压缸17、汽轮机高压缸18和汽轮机中压缸19。

锅炉尾部采用前后两个烟道布置，炉膛1沿烟气流向依次布置有一级过热器2、二级过热器3、三级过热器4、二次高温再热器8、一次高温再热器9后分别与前烟道、后烟道连通，一次低温再热器6、一次低再侧烟气挡板15沿烟气流向布置在前烟道和后烟道中的其中一个，二次低温再热器7、二次低再侧烟气挡板16布置在前烟道和后烟道中的另外一个。

一次低温再热器6和二次低温再热器7的面积确保锅炉再热汽温在宽负荷可以达到额定值。再热器受热面面积的选取确保锅炉在宽负荷范围(如50％负荷以上)再热汽温达到额定值，同时锅炉不设置烟气再循环调温系统。一次再热系统不限于布置两级受热面，二次再热系统不限于布置两级受热面。

具体的，本实施例前烟道沿烟气流向依次布置有一次低温再热器6、省煤器5、一次低再侧烟气挡板15，后烟道沿烟气流向依次布置有二次低温再热器7、省煤器5、二次低再侧烟气挡板16。

烟气依次流经炉膛1、一级过热器2、二级过热器3、三级过热器4、二次高温再热器8、一次高温再热器9，然后流入前烟道、后烟道，烟气在前烟道内依次流经一次低温再热器6、省煤器5、一次低再侧烟气挡板15，烟气在后烟道内依次流经二次低温再热器7、省煤器5、二次低再侧烟气挡板16。

一级过热器2、二级过热器3、三级过热器4、汽轮机超高压缸17、一次低温再热器6、第一连接管10、一次高温再热器9、汽轮机高压缸18、二次低温再热器7、第二连接管12、二次高温再热器8、汽轮机中压缸19之间依次连通形成介质流向。

第一连接管10和第二连接管12中的至少一个布置有工质调温装置14，工质调温装置可以设置在一次再热系统管道中，也可以设置在二次再热系统管道中，或在两级再热系统管道均设置。工质调温装置14为非接触式工质调温装置，在一次再热系统和/或二次再热系统设置非接触的工质调温装置，调节再热器出口蒸汽温度在额定值。

具体的，本实施例第二连接管12上布置有工质调温装置14，第一连接管10不布置工质调温装置14。第一连接管10上布置有一次再热减温器11，第二连接管12上布置有二次再热减温器13，一次再热减温器11和二次再热减温器13均为喷水减温器。非接触式的工质调温装置可以与喷水减温协同调节，喷水减温作为备用辅助措施。

锅炉管内介质不限于蒸气(水)，也可以是二氧化碳等介质，以蒸气(水)进行说明，二次再热锅炉一共包含主蒸汽、一次再热蒸汽、二次再热蒸汽，其流程依次如下：主蒸汽从锅炉顶棚包墙来的蒸汽依次流经一级过热器2、减温器(不属于本申请侧重点，不详细说明)、二级过热器3、减温器、三级过热器4、汽轮机超高压缸17；从汽轮机超高压缸17做完功的一次再热蒸汽依次流经一次低温再热器、一次再热减温器11、一次高温再热器9、汽轮机高压缸18；从汽轮机高压缸18做完功的二次再热蒸汽依次流经二次低温再热器7、工质调温装置14(面式)、二次再热减温器13、二次高温再热器8、汽轮机中压缸19。蒸汽在汽轮机中压缸19做完功后进入低压缸，然后进入凝汽器。

实施例2：

一种二次再热锅炉的汽温调节方法，针对实施例1的二次再热锅炉，包括如下步骤：

S1，保持一次低再侧烟气挡板15/二次低再侧烟气挡板16开度全开，通过调节二次低再侧烟气挡板16/一次低再侧烟气挡板15开度，来调节二次/一次再热器的蒸汽温度是否达到额定值区间，大于/小于额定值区间则降低/增加二次低再侧烟气挡板16/一次低再侧烟气挡板15开度，直至等于额定值区间；

S2，通过调整工质调温装置的换热量来调节一次/二次再热器出口蒸汽温度是否达到额定值区间，大于额定值区间则投运工质调温装置，小于额定值区间则强化再热器吸热，通过加强再热器吹灰和/或增加过量空气系数来强化再热器吸热，直至等于额定值区间。

锅炉通过烟气侧和介质侧(蒸汽/水或二氧化碳)减温协同调节再热汽温，与常规二次再热锅炉以烟气侧调节汽温方式不同。构建了再热汽温通过挡板烟气侧调节和工质侧减温调节的协同控制方案。

通过相对固定一次再热汽温(或二次再热汽温)在额定值，而放开二次再热汽温(或一次再热汽温)，二次再热汽温(或一次再热汽温)再通过非接触的工质调温装置进行调节。反之亦可。

非接触式的工质调温装置冷却介质首选来自锅炉内部，如省煤器给水或冷风等；也可来自锅炉外部如给水泵出口；也可来自热力系统外部，如储热系统等。常规再热器的喷水减温方式，减温水来自给水泵中间抽头，在运行中喷入再热器减温水时，因该部分减温水没有经过回热系统加热，会降低机组整体经济性。但本申请的非接触式的工质调温装置的冷却介质来自锅炉内部，其热量还是回到了锅炉省煤器中，不降低机组经济性，可以理解为烟气的热量传给再热器，然后再热器再传给省煤器。

以挡板调节一次再热器蒸汽温度，工质调温装置调节二次再热蒸汽温度为例说明：保持二次再热挡板开度全开，通过调节一次低再侧烟气挡板开度，来调节一次再热器的蒸汽温度达到额定值区间；此时由于再热器面积的优化设计，二次再热器的汽温一般是超过额定值，二次再热器的汽温再通过工质调温装置调节，通过调整工质调温装置的换热量来调节二次再热器出口蒸汽温度。

前述本发明基本例及其各进一步选择例可以自由组合以形成多个实施例，均为本发明可采用并要求保护的实施例。本发明方案中，各选择例，与其他任何基本例和选择例都可以进行任意组合。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。