CN109058982A - 一种防治四角切圆燃烧锅炉水冷壁高温腐蚀的贴壁风系统 - Google Patents

一种防治四角切圆燃烧锅炉水冷壁高温腐蚀的贴壁风系统 Download PDF

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蒙毅
孙军
杜智华
李炎
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    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C7/00—Combustion apparatus characterised by arrangements for air supply
    • F23C7/02—Disposition of air supply not passing through burner
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
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    • F23N3/005—Regulating air supply or draught using electrical or electromechanical means
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    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/34—Indirect CO2mitigation, i.e. by acting on non CO2directly related matters of the process, e.g. pre-heating or heat recovery

Abstract

本发明公开了一种防治四角切圆燃烧锅炉水冷壁高温腐蚀的贴壁风系统，包括由空气预热器热一次风母管引出的贴壁风在炉膛两侧分别形成两路贴壁风总风管，每一路贴壁风总风管均分为两路贴壁风支风管，每一路贴壁风支风管伸向炉墙分配出两层贴壁风喷口风管，每个贴壁风喷口风管均与一个贴壁风喷口相连，每层贴壁风形成与主燃烧器假想切圆方向相反的旋转气流。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上层燃烧器至燃尽风之间还原区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，从根本上防治四角切圆燃烧锅炉水冷壁管的高温腐蚀。

Description

一种防治四角切圆燃烧锅炉水冷壁高温腐蚀的贴壁风系统
技术领域
本发明涉及一种四角切圆燃烧锅炉的水冷壁高温腐蚀防治技术，尤其涉及一种采用反切方式布置、高风速、带垂直角度的矩形喷口、非均等配风方式来防治四角切圆燃烧锅炉水冷壁高温腐蚀的贴壁风系统。
背景技术
随着国内四角切圆燃烧锅炉氮氧化物污染物(NOx)控制要求和技术水平的不断提高，四角切圆燃烧锅炉已基本完成低氮燃烧改造，改造均采用了严格的空气深度分级与低氧运行等低氮燃烧技术，以保证锅炉NOx排放浓度达到国家环保标准。但是，在低氮燃烧条件下，炉膛水冷壁特别是上层燃烧器至燃尽风之间的还原区近壁处氧量低、CO浓度高，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)，造成还原区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，严重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。
目前国内发生高温腐蚀的四角切圆燃烧锅炉主要采用以下各种方法防治和缓解高温腐蚀现象：
(1)采用燃烧优化调整方法，主要措施包括提高锅炉运行氧量、降低燃尽风量等，该方法可一定程度上缓解锅炉水冷壁高温腐蚀，但导致NOx生成浓度显著提高，增加SCR脱硝反应系统的运行成本和空气预热器的堵塞风险；
(2)采用电弧喷涂、等离子喷涂、氧乙炔粉末喷涂、线材火焰喷涂和高温纳米陶瓷涂层喷涂等工艺使水冷壁管表面形成防腐蚀涂层，该方法可在使用有效期内缓解高温腐蚀，但无法从根本上防治水冷壁高温腐蚀，增加了锅炉长期运行成本；
(3)采用对水冷壁管进行渗铝改性的方法缓解高温腐蚀，渗铝管具有良好的抗高温氧化、耐高温腐蚀性能，但渗铝管和非渗铝管焊缝处不具备抗腐蚀性能，且渗铝改性成本较高，无法从根本上防治水冷壁高温腐蚀；
(4)采用对主燃烧器进行整体改造，在二次风层增加平行于水冷壁方向的对冲式贴壁风，该方法尚无工程应用案例，且贴壁风风源取锅炉大风箱内二次风，风压较低，难以形成有效覆盖水冷壁特别是还原区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，提供一种防治四角切圆燃烧锅炉水冷壁高温腐蚀的贴壁风系统，通过形成有效覆盖水冷壁特别是还原区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，有效实现四角切圆燃烧锅炉水冷壁还原区高温腐蚀的根本防治。
本发明采用如下技术方案来实现的：
一种防治四角切圆燃烧锅炉水冷壁高温腐蚀的贴壁风系统，包括由空气预热器热一次风母管引出的贴壁风在炉膛两侧分别形成两路贴壁风总风管，每一路贴壁风总风管均分为两路贴壁风支风管，每一路贴壁风支风管伸向炉墙分配出两层贴壁风喷口风管，每个贴壁风喷口风管均连接有一个贴壁风喷口。
本发明进一步的改进在于，由空气预热器热一次风母管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，每层贴壁风采用与燃烧器切圆方向相反的方式布置。
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在70～90m/s。
本发明进一步的改进在于，两层贴壁风喷口风量和垂直方向倾斜角度不同，单层贴壁风喷口风量占贴壁风总风量40％～60％，上层贴壁风喷口上倾5～15°、下层贴壁风喷口下倾30～40°。
本发明进一步的改进在于，在每个贴壁风支风管上安装有电动调节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。
本发明具有如下有益的技术效果：
本发明设计合理，布置简单，可以从根本上防治四角切圆燃烧锅炉水冷壁特别是还原区的高温腐蚀现象。首先，贴壁风系统采用矩形、带垂直倾角和非均等布置形式，可以提高贴壁风射流的刚性和对水冷壁管的覆盖面积，保证较小风率的贴壁风可以最大程度地有效利用；其次，贴壁风采用与主燃烧器假想切圆方向相反的布置方式，可对水冷壁高温腐蚀严重的主切圆气流下游位置进行重点防护，同时可减小炉膛出口的烟气流速和温度偏差。
附图说明
图1为本发明一种防治四角切圆燃烧锅炉水冷壁高温腐蚀的贴壁风系统的示意图。
图2为本发明的侧视图。
图中：1为空气预热器热一次风母管；2为贴壁风总风管；3为贴壁风支风管；4为贴壁风喷口风管；5为手动调节风门；6为贴壁风喷口；7为电动调节风门；8为风量测量装置；9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和图2所示，本发明提供的一种防治四角切圆燃烧锅炉水冷壁高温腐蚀的贴壁风系统，具有结构如下：
(1)贴壁风风源来自空气预热器热一次风母管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；贴壁风引出后在炉膛9两侧分别形成两路贴壁风总风管2，每一路贴壁风总风管2均分为两路贴壁风支风管3，每一路贴壁风支风管3伸向炉墙分配出两层贴壁风喷口风管4，每个贴壁风喷口风管4均与一个贴壁风喷口6相连。
(2)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，两层喷口风速控制70～90m/s，两层贴壁风喷口风量和垂直方向倾斜角度不同，单层贴壁风喷口风量占贴壁风总风量40％～60％，上层贴壁风喷口上倾5～15°、下层贴壁风喷口下倾30～40°，针对水冷壁特别是还原区近壁处还原性气氛和腐蚀性气体的分布情况实现贴壁风风量与风向的最佳分配，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)在贴壁风支风管3上安装有电动调节风门7和风量测量装置8，并在每支贴壁风喷口风管4上均安装有手动调节风门5，确保实现对各喷口贴壁风量的精确控制与调整。
本发明一种防治四角切圆燃烧锅炉水冷壁高温腐蚀的贴壁风系统，通过合理的风量分配和喷口设计实现贴壁风射流对炉膛上层燃烧器至燃尽风之间还原区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，从根本上防治四角切圆燃烧锅炉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，可以从根本上防治四角切圆燃烧锅炉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 (7)

1.一种防治四角切圆燃烧锅炉水冷壁高温腐蚀的贴壁风系统，其特征在于，包括由空气预热器热一次风母管(1)引出的贴壁风在炉膛(9)两侧分别形成两路贴壁风总风管(2)，每一路贴壁风总风管(2)均分为两路贴壁风支风管(3)，每一路贴壁风支风管(3)伸向炉墙分配出两层贴壁风喷口风管(4)，每个贴壁风喷口风管(4)均连接有一个贴壁风喷口(6)。
2.根据权利要求1所述的一种防治四角切圆燃烧锅炉水冷壁高温腐蚀的贴壁风系统，其特征在于，由空气预热器热一次风母管(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所述的一种防治四角切圆燃烧锅炉水冷壁高温腐蚀的贴壁风系统，其特征在于，每层贴壁风采用与燃烧器切圆方向相反的方式布置。
4.根据权利要求1所述的一种防治四角切圆燃烧锅炉水冷壁高温腐蚀的贴壁风系统，其特征在于，每个贴壁风喷口(6)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(6)的风速控制在70～90m/s。
5.根据权利要求1所述的一种防治四角切圆燃烧锅炉水冷壁高温腐蚀的贴壁风系统，其特征在于，两层贴壁风喷口风量和垂直方向倾斜角度不同，单层贴壁风喷口风量占贴壁风总风量40％～60％，上层贴壁风喷口上倾5～15°、下层贴壁风喷口下倾30～40°。
6.根据权利要求1所述的一种防治四角切圆燃烧锅炉水冷壁高温腐蚀的贴壁风系统，其特征在于，在每个贴壁风支风管(3)上安装有电动调节风门(7)和风量测量装置(8)。
7.根据权利要求1所述的一种防治四角切圆燃烧锅炉水冷壁高温腐蚀的贴壁风系统，其特征在于，在每支贴壁风喷口风管(4)上均安装有手动调节风门(5)。
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