CN105509086A - 用于燃煤锅炉炉膛高温腐蚀防治的非对称高速贴壁风系统 - Google Patents

用于燃煤锅炉炉膛高温腐蚀防治的非对称高速贴壁风系统 Download PDF

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    • F23N3/00—Regulating air supply or draught

Abstract

用于燃煤锅炉炉膛高温腐蚀防治的非对称高速贴壁风系统，包括由热一次风系统引出的贴壁风在炉膛两侧分别形成两路水平布置的贴壁风总风管，每一路贴壁风总风管均分为两路水平布置的贴壁风支管，每一路贴壁风支管伸向炉墙连接至垂直布置在炉墙四角位置的贴壁风联络风管，每一路贴壁风联络风管分配出多路贴壁风喷口风管，每个贴壁风喷口风管均与一个贴壁风喷口相连，且多个贴壁风喷口沿高度方向在主燃烧与还原区域分多层非对称布置。本发明通过合理的风量分配和喷口设计实现贴壁风射流对炉膛燃烧器至燃尽风标高区域水冷壁管的有效覆盖，在水冷壁近壁处形成局部氧化性气氛并降低腐蚀性气体浓度，从根本上防治燃煤锅炉炉膛水冷壁管的高温腐蚀。

Description

用于燃煤锅炉炉膛高温腐蚀防治的非对称高速贴壁风系统
技术领域：
本发明涉及燃煤锅炉炉膛高温腐蚀防治技术，尤其涉及一种采用高风速、带垂直角度、矩形喷口、非对称配风方式来防治燃煤锅炉炉膛高温腐蚀的贴壁风系统，简称为非对称高速贴壁风系统。
背景技术：
煤炭在当前以及今后相当长时期内都将在我国能源结构中占据主导地位，随着国内燃煤锅炉污染物控制水平和要求的不断提高，大多数燃煤锅炉均采用了严格的低氧与空气深度分级等低氮燃烧技术，以实现低NOx排放，满足国家环保标准的要求。但是，在低氮燃烧条件下，炉膛水冷壁近壁处氧量较低、CO浓度较高，呈局部强还原性气氛，并存在大量腐蚀性气体(主要是H2S气体)，造成燃烧器至燃尽风标高区域水冷壁普遍出现严重的高温腐蚀现象，水冷壁管壁快速腐蚀减薄乃至爆管，显著影响机组运行的安全性和经济性，并在一定程度上制约了低氮燃烧技术的深度应用与环保达标要求。
目前国内发生高温腐蚀的燃煤锅炉主要采用以下各种方法防治和缓解高温腐蚀现象：
(1)进行燃烧优化调整，采用提高运行氧量、降低空气分级深度等措施来缓解炉膛高温腐蚀，但是同时NOx排放浓度显著提高，难以达到环保要求；
(2)采用氧乙炔粉末喷涂、线材火焰喷涂、电弧喷涂和等离子喷涂等喷涂工艺对水冷壁管表面进行喷涂，在水冷壁管表面形成防腐蚀金属涂层以缓解高温腐蚀，但无法从根本上防治高温腐蚀现象；
(3)采用渗铝管代替钢管以缓解高温腐蚀，渗铝管具有良好的抗高温氧化、耐高温腐蚀性能，如使用环境合适可延长使用寿命一倍以上，但渗铝管和钢管焊缝不具备抗腐蚀性能，且渗铝管成本较高，无法从根本上防治高温腐蚀现象；
(4)采用在水冷壁鳍片开孔的贴壁风布置，该方式施工简单，但对易腐蚀区域无法形成有效的吹扫射流，且喷口存在易结渣堵塞的问题；
(5)采用在炉膛四角位置水冷壁上开孔的贴壁风布置，风源来自锅炉二次风系统、喷口对称分布设计，由于所采用的风速和配风方式不合理，无法形成有效覆盖水冷壁易腐蚀区域的吹扫射流。
发明内容：
本发明的目的在于针对上述问题，提供一种用于燃煤锅炉炉膛高温腐蚀防治的非对称高速贴壁风系统，通过形成有效覆盖水冷壁易腐蚀区域的吹扫射流，使水冷壁近壁处形成局部氧化性气氛，降低腐蚀性气体浓度，有效实现炉膛高温腐蚀的根本防治。
为达到上述目的，本发明采用如下的技术方案予以实现：
用于燃煤锅炉炉膛高温腐蚀防治的非对称高速贴壁风系统，包括由热一次风系统引出的贴壁风在炉膛两侧分别形成两路水平布置的贴壁风总风管，每一路贴壁风总风管均分为两路水平布置的贴壁风支管，每一路贴壁风支管伸向炉墙连接至垂直布置在炉墙四角位置的贴壁风联络风管，每一路贴壁风联络风管分配出多路贴壁风喷口风管，每个贴壁风喷口风管均与一个贴壁风喷口相连，且多个贴壁风喷口沿高度方向在主燃烧与还原区域分多层非对称布置。
本发明进一步的改进在于：由热一次风系统引出的贴壁风的风率为锅炉运行总风量的3％～5％。
本发明进一步的改进在于：每个贴壁风喷口采用高宽比2:1的矩形贴壁风喷口，且布置在距离水冷壁水平间距1m处，各层贴壁风喷口的风速控制70～90m/s。
本发明进一步的改进在于：贴壁风喷口风量和下倾角度沿高度方向非对称布置，单层贴壁风喷口风量占贴壁风总风量20％～30％，下倾角度5～10°。
本发明进一步的改进在于：在每个贴壁风支管上安装有电动风门和风量测量装置。
本发明进一步的改进在于：在每支贴壁风喷口风管上均安装有手动调节风门。
相对于现有技术，本发明具有如下的有益效果：
本发明设计合理，布置简单，可以从根本上防治燃煤锅炉炉膛高温腐蚀现象。首先，非对称高速贴壁风喷口采用矩形形式可以提高贴壁风射流对水冷壁管的覆盖面积；其次，在采用较小的贴壁风率的前提下，喷口的高风速设计可以确保贴壁风射流的刚性，；再次，喷口的下倾角设计可以提高贴壁风射流对炉膛中部水冷壁的有效覆盖；最后，根据炉膛内还原性气氛和腐蚀性气体的实际分布情况，贴壁风风量与喷口下倾角度采用非对称设计，保证贴壁风最大程度地有效利用。
附图说明：
附图1本发明用于燃煤锅炉炉膛高温腐蚀防治的非对称高速贴壁风系统的示意图，其中，图1(a)为俯视图，图1(b)为侧视图。
图中：1为热一次风系统；2为贴壁风总风管；3为贴壁风支风管；4为贴壁风联络风道；5为贴壁风喷口风道；6为手动调节风门；7为贴壁风喷口；8为电动调节风门；9为风量测量装置；10为炉膛。
具体实施方式：
以下结合附图对本发明作进一步的详细说明。
如图1所示，本发明用于燃煤锅炉炉膛高温腐蚀防治的非对称高速贴壁风系统，具有如下：
(1)贴壁风风源来自高风压的锅炉热一次风系统1，贴壁风风率为锅炉运行总风量的3％～5％，确保足够高的风压和风速；贴壁风水平引出后在炉膛10两侧分别形成两路水平布置的贴壁风总风管2，每一路贴壁风总风管2均分为两路水平布置的贴壁风支管3，每一路贴壁风支管3伸向炉墙连接至垂直布置在炉墙四角位置的贴壁风联络风管4，每一路贴壁风联络风管4分配出多路贴壁风喷口风管5，每个贴壁风喷口风管5均与贴壁风喷口7相连；根据水冷壁近壁处还原性气氛和腐蚀性气体的分布情况，贴壁风喷口7沿高度方向在主燃烧与还原区域分多层非对称布置，实现贴壁风风量与风向的最佳分配，在对燃烧效率影响较小的前提下有效覆盖水冷壁易腐蚀区域。
(2)非对称高速贴壁风采用高宽比2:1的矩形贴壁风喷口，布置在距离水冷壁水平间距1m处，各层喷口风速控制70～90m/s，贴壁风喷口风量和下倾角度沿高度方向非对称布置，单层贴壁风喷口风量占贴壁风总风量20％～30％(沿高度方向自下至上分别为25％、30％、25％、20％)，下倾角度5～10°(沿高度方向自下至上分别为5°、10°、10°、5°)，确保贴壁风的刚性和对水冷壁管易腐蚀区域的有效覆盖；贴壁风喷口采用耐高温钢材整体铸造并正火处理以增强喷口的耐磨性能，其与供风管道变径连接处的方圆节采用高耐磨钢材制造，确保高风速下喷口的整体耐磨性能。
(3)在非对称高速贴壁风支管3上安装有电动风门8和风量测量装置9，并在每支贴壁风喷口风管5上均安装有手动调节风门6，确保实现对各喷口贴壁风量的精确控制与调整。
其中，贴壁风对燃烧效率的影响是指因贴壁风不参与主燃烧过程，在一定程度上增大了排烟热损失，降低燃烧效率，因此尽量提高贴壁风的有效利用率是贴壁风系统设计的首要问题。
其中，非对称布置指不同标高贴壁风的风量与风向的非对称设计。
本发明用于燃煤锅炉炉膛高温腐蚀防治的非对称高速贴壁风系统，通过合理的风量分配和喷口设计实现贴壁风射流对炉膛燃烧器至燃尽风标高区域水冷壁管的有效覆盖，在水冷壁近壁处形成局部氧化性气氛并降低腐蚀性气体浓度，从根本上防治燃煤锅炉炉膛水冷壁管的高温腐蚀。此外，本发明设计合理，布置简单，操作方便，可以从根本上防治燃煤锅炉炉膛水冷壁管的高温腐蚀。
本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明范围的情况下，还可以作出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也应属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由各权利要求限定。

Claims (6)

1.用于燃煤锅炉炉膛高温腐蚀防治的非对称高速贴壁风系统，其特征在于：包括由热一次风系统(1)引出的贴壁风在炉膛(10)两侧分别形成两路水平布置的贴壁风总风管(2)，每一路贴壁风总风管(2)均分为两路水平布置的贴壁风支管(3)，每一路贴壁风支管(3)伸向炉墙连接至垂直布置在炉墙四角位置的贴壁风联络风管(4)，每一路贴壁风联络风管(4)分配出多路贴壁风喷口风管(5)，每个贴壁风喷口风管(5)均与一个贴壁风喷口(7)相连，且多个贴壁风喷口(7)沿高度方向在主燃烧与还原区域分多层非对称布置。
2.根据权利要求1所述的用于燃煤锅炉炉膛高温腐蚀防治的非对称高速贴壁风系统，其特征在于：由热一次风系统(1)引出的贴壁风的风率为锅炉运行总风量的3％～5％。
3.根据权利要求1所述的用于燃煤锅炉炉膛高温腐蚀防治的非对称高速贴壁风系统，其特征在于：每个贴壁风喷口(7)采用高宽比2:1的矩形贴壁风喷口，且布置在距离水冷壁水平间距1m处，各层贴壁风喷口(7)的风速控制70～90m/s。
4.根据权利要求1所述的用于燃煤锅炉炉膛高温腐蚀防治的非对称高速贴壁风系统，其特征在于：贴壁风喷口风量和下倾角度沿高度方向非对称布置，单层贴壁风喷口风量占贴壁风总风量20％～30％，下倾角度5～10°。
5.根据权利要求1所述的用于燃煤锅炉炉膛高温腐蚀防治的非对称高速贴壁风系统，其特征在于：在每个贴壁风支管(3)上安装有电动风门(8)和风量测量装置(9)。
6.根据权利要求1所述的用于燃煤锅炉炉膛高温腐蚀防治的非对称高速贴壁风系统，其特征在于：在每支贴壁风喷口风管(5)上均安装有手动调节风门(6)。
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