CN104776419B - 一种具有自冷却功能的燃煤锅炉高温防腐装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有自冷却功能的燃煤锅炉高温防腐装置，包括贴壁风装置及其风源系统，其中，所述的贴壁风装置包括贴壁风箱(4)、灰斗(6)、凹入炉内水冷壁管的引入段(1)、凹入炉内水冷壁管的导流段(2)、凹入炉内水冷壁管的引出段(3)、贴壁风喷口(11)、贴壁风入口支管(5)和排灰管(7)；凹入炉内水冷壁由鳍片(12)与水冷壁管(13)依次连接组成，位于燃煤锅炉炉墙高温腐蚀易发生区域的下方；贴壁风喷口(11)设置在凹入炉内水冷壁的引出段(3)，由切除了鳍片(12)后在连接水冷壁管(13)之间形成的狭缝组成；灰斗(6)设置在贴壁风箱(4)的下方；凹入炉膛内部的水冷壁与贴壁风箱(4)通过肋板(14)固定连接。

Description

一种具有自冷却功能的燃煤锅炉高温防腐装置

技术领域

本发明涉及一种具有自冷却功能的燃煤锅炉高温防腐装置，属于电站锅炉防高温腐蚀技术领域。

背景技术

我国燃煤锅炉水冷壁高温腐蚀的现象普遍存在，这是因为我国燃用煤质较差，在炉内局部高温高还原性气氛区域，生成的HCl、NaOH、H₂S、[S]等强腐蚀性物质，极易造成水冷壁的结渣和高温腐蚀；当采用低氮燃烧技术时，水冷壁的结渣和高温腐蚀问题更趋严重。

近年来，众多高等院校和科研机构针对该高温腐蚀问题提出了一系列的解决方案，其中贴壁风技术是一种行之有效的措施。即通过贴壁风喷口送入新鲜空气，在水冷壁表面补充氧气以提高近壁处的氧化性气氛，从而防止水冷壁的高温腐蚀。

专利CN203442801U直接在水冷壁鳍片上开设圆孔引入贴壁风，但风直吹入炉内无法有效的在水冷壁上形成保护气膜；专利CN103912893A在鳍片上均匀开设小孔，只能在小孔周边很小区域形成一层空气膜，若要达到降低高温腐蚀的效果，必须在所有可能发生高温腐蚀的水冷壁区域均开设小孔，不仅造成改造工程复杂，而且可能影响锅炉刚性梁安装。

有许多研究者在设置喷口时，采用了内构件形式，如专利CN202769702U在侧墙布置贴壁风，炉内喷嘴内端堵死，轴向间隔布置长条喷口；专利CN103438438A则在侧墙的炉膛主燃烧区域矩阵式布置风帽式喷嘴，且周向开设喷口；专利CN203848277U在鳍片上开口，炉内构件则轴径向同时开孔。这些方式均能达到风贴壁的效果，但是内构件自身容易产生结渣和高温腐蚀，必须利用风强制冷却，在锅炉启动阶段就需通入大量冷风。

通过以上分析可知，现有的采用贴壁风技术解决高温腐蚀方法均存在一定问题，为了解决这些问题，本发明提出了一种具有自冷却功能的燃煤锅炉高温防腐装置。

发明内容

发明目的：提供一种具有自冷却功能的燃煤锅炉高温防腐装置，以解决现有技术存在的上述诸多问题。

技术方案：为解决上述问题，本发明提供的一种具有自冷却功能的燃煤锅炉高温防腐装置，包括贴壁风装置及其风源系统。

其中，所述的贴壁风装置包括贴壁风箱、灰斗、凹入炉内水冷壁管的引入段、凹入炉内水冷壁管的导流段、凹入炉内水冷壁管的引出段、贴壁风喷口、贴壁风入口支管和排灰管；凹入炉内水冷壁由鳍片与水冷壁管依次连接组成，位于燃煤锅炉炉墙高温腐蚀易发生区域的下方；凹入炉内水冷壁的导流段倾向炉墙与垂直方向呈现一定角度的倾斜；贴壁风喷口设置在凹入炉内水冷壁的引出段，由切除了鳍片后在连接水冷壁管之间形成的狭缝组成；灰斗设置在贴壁风箱的下方；凹入炉膛内部的水冷壁与贴壁风箱过肋板固定连接。

所述的凹入炉内的水冷壁与其余水冷壁呈一体，贴壁风装置利用水冷壁管内的工质进行冷却，具有自冷却功能。

所述的狭缝沿水平方向长度L＝50-500mm。

所述的凹入炉内水冷壁的导流段倾向炉墙与垂直方向呈现一定角度的倾斜，其倾斜角度与垂直方向的夹角θ＝1°～10°。

所述的凹入炉内的水冷壁通过紧固肋板与风箱固定连接，锅炉与贴壁风装置呈现整体性，保证足够的支撑强度。

有益效果：与常规的高温防腐蚀装置相比较，本发明具有如下的特色及优点：

1、本发明的贴壁风装置水冷壁凹入炉内，且与其余水冷壁成一体，这种方式不仅对锅炉的结构和工质流动无影响，且具有自冷却功能，避免了贴壁风装置自身的结渣和高温腐蚀。

2、本发明的凹入炉膛的水冷壁与贴壁风箱通过紧固肋板固定连接，结构一体，能有效支撑。

3、本发明的凹入炉膛的水冷壁和贴壁风箱壁形成狭长通道，且凹入炉内的水冷壁导流段倾向炉墙与垂直方向形成一定角度，这样的结构有利于气流从喷口流出后，沿着贴壁风装置上部的水冷壁贴壁上行，在水冷壁表面形成氧化性保护气膜，而且能在一定程度上防止炉内灰渣进入贴壁风喷口。

4、本发明的贴壁风喷口的水冷壁管向风侧进行防磨处理，能有效防止水冷壁管的磨损。

5、本发明的贴壁风喷口为取下水冷壁鳍片后的众多狭缝，不需任何喷口组件和内构件，同时水冷壁管的冷却效果仍在，避免了喷口的烧损。

6、本发明的贴壁风箱下方设有灰斗和排灰管，这样的设置避免了灰渣在风箱内的积聚和堵塞贴壁风口。

7、本发明的贴壁风来源于冷二次风和热二次风的组合，每股贴壁风都有自己的流量调节装置，其量可调，通过调节冷、热二次风比例，贴壁风的温度可调，因此，可在保证一定贴壁风射流速度的同时最大限度的以最小的风量达到防高温腐蚀的效果。

8、本发明的防腐装置既可用于垂直上升式水冷壁的亚临界及以下等级的锅炉，又可用于螺旋盘绕式水冷壁的超临界/超超临界的锅炉。

9、本发明的防腐装置不仅仅适用于四角切圆燃烧锅炉，也适用于旋流燃烧锅炉，适用炉型广泛。

附图说明

图1是本发明的一种具有自冷却功能的燃煤锅炉防腐装置的主视图，其中有：凹入炉内的水冷壁引入段1、凹入炉内的水冷壁导流段2、凹入炉内的水冷壁引出段3、贴壁风箱4、贴壁风入口支管5、灰斗6、排灰管7、冷二次风管道8、热二次风管道9和贴壁风总管10。

图2a是图1中A方向图；图2b是图1中B-B剖面图，其中有：贴壁风喷口11、水冷壁膜片12、水冷壁管13、紧固肋片14和贴壁风箱4。

图3是本发明的一种具有自冷却功能的燃煤锅炉防腐装置另一种型式水冷壁的贴壁风装置主视图。

图4a是本发明的燃煤锅炉防腐装置用于旋流燃烧锅炉的安装位置示意图；图4b是本发明的燃煤锅炉防腐装置用于四角切圆锅炉的安装位置示意图。

具体实施方式

所述的贴壁风装置包括、贴壁风箱、灰斗、凹入炉内水冷壁的引入段、凹入炉内水冷壁的导流段、凹入炉内水冷壁的引出段、贴壁风喷口、贴壁风入口支管和排灰管；凹入炉内的水冷壁位于高温腐蚀易发生区域的下方；凹入炉内水冷壁的导流段倾向炉墙与垂直方向呈现一定角度的倾斜；贴壁风喷口设置在凹入炉内水冷壁的引出段，由切除连接水冷壁管的鳍片形成的狭缝组成；灰斗设置在贴壁风箱的下方；凹入炉膛内部的水冷壁与贴壁风箱通过肋板固定连接。

所述的贴壁风源系统包括顺序连接的并联的冷、热二次风管道，贴壁风总管以及给各处贴壁风箱送风的贴壁风支管。所述的冷二次风管道从空气预热器的进口引出，热二次风管道从空气预热器的出口引出，且冷、热二次风管道都带有流量调节装置；冷、热二次风经带有流量调节装置的冷、热二次风管道汇入贴壁风总管，混合后进入贴壁风支管，再流入贴壁风箱。进入贴壁风箱的贴壁风，在流经凹入炉内水冷壁和贴壁风箱壁形成的狭长通道时，经过该狭长通道的导流和加速，从贴壁风喷口吹出，沿着贴壁风装置上部的水冷壁贴壁上行，在水冷壁表面形成氧化性保护气膜。

所述的冷、热二次风管上的流量调节装置可以调控总贴壁风管中的风量和风温，在腐蚀严重时，需要增大风量、降低风温，以缓解高温腐蚀；腐蚀不是很严重时，可以采用较高风温和较小风量。

优选的，所述的凹入炉内水冷壁的导流段向炉墙壁面与垂直方向的倾角为1°～10°。

优选的，所述的凹入炉内水冷壁引出段内的贴壁风喷口沿水平方向长为50-500mm。

优选的，所述的水冷壁管向风侧进行防磨处理(如喷涂防磨材料、加厚处理)。

以下参照附图详细说明本发明实施。本实施例在以本技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

本实施例针对660MW对冲燃烧锅炉进行防高温腐蚀贴壁风改造，额定工况下，燃烧器区域侧墙水冷壁面腐蚀现象明显，近壁面还原性气氛CO含量高于5％，O₂含量小于1％，尾部烟道出口NOx含量高达430mg/Nm³。

对于该锅炉，贴壁风装置布置于侧墙第一层燃烧器高度的下方(见图4a)，凹入炉内的水冷壁位于第一层燃烧器下方500mm处，凹入水冷壁的引出段3内的贴壁风喷口11距炉墙沿水平方向距离为260mm，凹入炉内水冷壁的导流段2向炉墙壁面与垂直方向呈现6°的倾角；每隔500mm，在凹入炉内的水冷壁与贴壁风箱4之间搭建紧固肋板14；灰斗6设在贴壁风箱4的下方，运行一段时间后，打开排灰管7放灰。

本装置的贴壁风来源于冷二次风和热二次风，其贴壁风源系统包括并联的冷二次风管道8和热二次风管道9、热二次风流量调节、冷二次风流量调节装置、贴壁风总管道10以及给各处贴壁风箱送风的贴壁风支管5。调节冷、热二次风流量调节阀门来控制总流量，使贴壁风总流量不超过总风量的4％，在锅炉燃烧器区域布置气氛检测装置，以实时监测壁面气氛参数。且初始设定冷、热二次风比例为1:1，后依据实际烟气气氛检测数据调节冷、热二次风比例，从而调节贴壁风总管10内的风温，当检测处的壁面处于强还原性气氛时，保证贴壁风喷口一定的风速，调大冷二次风流量，降低热二次风流量，从而降低进入贴壁风箱4的总贴壁风风温；当检测处的壁面强还原性气氛不浓时，保证贴壁风喷口一定的风速，调大热二次风流量，降低冷二次风流量，从而提高进入贴壁风箱4的总贴壁风风温。

从空气预热器进口引出经冷二次风管道8的冷二次风和从空气预热器出口引出经热二次风管道9的热二次风汇合于贴壁风总管10，混合后的总贴壁风经贴壁风支管6进入贴壁风箱4，经狭长的贴壁风道导流和加速后，在凹入水冷壁的引出段3内的贴壁风喷口11出口处，气流速度提升到30m/s以上，沿着贴壁风装置上部的水冷壁贴壁上行，在水冷壁表面形成氧化性保护气膜。

对于四角切圆锅炉，因燃烧切圆形成了向火侧和背火侧，向火侧的煤粉浓度高，氧气相对较少容易产生还原性气氛，所以对于四角切圆锅炉来说，防腐装置设于向火侧区域(见图4b)。高温防腐装置的结构形式及其风源系统与旋流燃烧锅炉相同。

Claims (5)

1.一种具有自冷却功能的燃煤锅炉高温防腐装置，其特征在于，所述的防腐装置包括顺序连接的贴壁风装置及其风源系统；

其中，所述的贴壁风装置包括贴壁风箱(4)、灰斗(6)、凹入炉内水冷壁管的引入段(1)、凹入炉内水冷壁管的导流段(2)、凹入炉内水冷壁管的引出段(3)、贴壁风喷口(11)、贴壁风入口支管(5)和排灰管(7)；凹入炉内水冷壁由鳍片(12)与水冷壁管(13)依次连接组成，位于燃煤锅炉炉墙高温腐蚀易发生区域的下方；凹入炉内水冷壁的导流段(2)倾向炉墙与垂直方向呈现一定角度的倾斜；贴壁风喷口(11)设置在凹入炉内水冷壁的引出段(3)，由切除了鳍片(12)后在连接水冷壁管(13)之间形成的狭缝组成；灰斗(6)设置在贴壁风箱(4)的下方；凹入炉膛内部的水冷壁与贴壁风箱(4)通过肋板(14)固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种具有自冷却功能的燃煤锅炉高温防腐装置，其特征在于：所述的凹入炉内的水冷壁与其余水冷壁呈一体，贴壁风装置利用水冷壁管内的工质进行冷却，具有自冷却功能。

3.根据权利要求1所述的一种具有自冷却功能的燃煤锅炉高温防腐装置，其特征在于：所述的狭缝沿水平方向长度L＝50-500mm。

4.根据权利要求1所述的一种具有自冷却功能的燃煤锅炉高温防腐装置，其特征在于：所述的凹入炉内水冷壁的导流段(2)倾向炉墙与垂直方向呈现一定角度的倾斜，其倾斜角度与垂直方向的夹角θ＝1°～10°。

5.根据权利要求1所述的一种具有自冷却功能的燃煤锅炉高温防腐装置，其特征在于：所述的凹入炉膛内部的水冷壁与贴壁风箱(4)通过肋板(14)固定连接，锅炉与贴壁风装置呈现整体性，保证足够的支撑强度。