CN110274221A - 一种防止水冷壁高温腐蚀的锅炉 - Google Patents

一种防止水冷壁高温腐蚀的锅炉 Download PDF

Info

Publication number
CN110274221A
CN110274221A CN201910556724.7A CN201910556724A CN110274221A CN 110274221 A CN110274221 A CN 110274221A CN 201910556724 A CN201910556724 A CN 201910556724A CN 110274221 A CN110274221 A CN 110274221A
Authority
CN
China
Prior art keywords
air
adherent wind
air duct
duct valve
air hose
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201910556724.7A
Other languages
English (en)
Inventor
曾令艳
李佳伟
韩徽
刘洪烨
李晓光
陈智超
李争起
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Harbin Institute of Technology
Original Assignee
Harbin Institute of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Harbin Institute of Technology filed Critical Harbin Institute of Technology
Priority to CN201910556724.7A priority Critical patent/CN110274221A/zh
Publication of CN110274221A publication Critical patent/CN110274221A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C5/00—Disposition of burners with respect to the combustion chamber or to one another; Mounting of burners in combustion apparatus
    • F23C5/08—Disposition of burners
    • F23C5/28—Disposition of burners to obtain flames in opposing directions, e.g. impacting flames
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23L—SUPPLYING AIR OR NON-COMBUSTIBLE LIQUIDS OR GASES TO COMBUSTION APPARATUS IN GENERAL ; VALVES OR DAMPERS SPECIALLY ADAPTED FOR CONTROLLING AIR SUPPLY OR DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; INDUCING DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; TOPS FOR CHIMNEYS OR VENTILATING SHAFTS; TERMINALS FOR FLUES
    • F23L1/00—Passages or apertures for delivering primary air for combustion 
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23L—SUPPLYING AIR OR NON-COMBUSTIBLE LIQUIDS OR GASES TO COMBUSTION APPARATUS IN GENERAL ; VALVES OR DAMPERS SPECIALLY ADAPTED FOR CONTROLLING AIR SUPPLY OR DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; INDUCING DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; TOPS FOR CHIMNEYS OR VENTILATING SHAFTS; TERMINALS FOR FLUES
    • F23L9/00—Passages or apertures for delivering secondary air for completing combustion of fuel 

Abstract

一种防止水冷壁高温腐蚀的锅炉，本发明涉及一种防止水冷壁高温腐蚀装置，为解决现有贴壁风技术存在的缺陷，本发明提出一种结构简单、运行操作方便、覆盖面积大、负荷适应性广的一种防止水冷壁高温腐蚀的锅炉，它包括炉体，它还包括DCS系统、两组侧墙烟气取样分析系统、多组前后墙贴壁风装置和多个燃烧器；炉体包括前墙、后墙和两个侧墙，两个侧墙相对设置在前墙和后墙之间，每个侧墙分别安装有一组侧墙烟气取样分析系统，前墙的两侧分别设有一组前后墙贴壁风装置，后墙的两侧分别设有一组前后墙贴壁风装置，DCS系统设置在炉体外部，本发明属于防止锅炉高温腐蚀领域。

Description

一种防止水冷壁高温腐蚀的锅炉
技术领域
本发明涉及一种防止水冷壁高温腐蚀装置，具体涉及一种适用于不同负荷前后墙对冲锅炉的防止水冷壁高温腐蚀的装置及利用该装置的方法，本发明属于防止锅炉高温腐蚀领域。
背景技术
我国是一个煤炭生产和消费的大国，煤炭是我国生产和消费的主要能源，目前我国电力行业中76％的燃料来自煤炭。煤炭燃烧产生的NOx主要是燃料型NOx(70％左右)。煤中的氮在氧化性气氛下燃烧容易形成NOx；如果在低氧还原性气氛下燃烧，容易形成N2。随着国家对环保力度的加大,国家环境保护局对于燃煤锅炉的氮氧化物排放提出了更高的要求。为了满足要求，现有的燃煤锅炉需要首先进行低NOx燃烧技术改造，使炉膛出口NOx排放浓度大幅降低后，再进行尾部烟气脱硝技术改造，因为烟气脱硝技术的投资和运行成本与炉膛出口NOx浓度呈正比，仅采用烟气脱硝技术，投资和运行成本较高。低NOx燃烧技术改造主要是采用低氮氧化物燃烧器和炉内空气分级燃烧技术(燃尽风技术)。该技术使燃烧器区域过量空气系数小于1，煤粉在缺氧还原气氛下燃烧，抑制燃料型NOx的生成，从而降低锅炉NOx的排放量。为了实现锅炉较低的NOx排放浓度，而当前采用旋流煤粉燃烧技术的锅炉(或称为墙式对冲锅炉)，多数都采用了较大的燃尽风率，使燃烧器区域的氧气浓度更低，还原性更强，这造成了燃烧器等高度左右侧墙附近区域还原性气氛浓度较高。同时较多锅炉采用了煤粉浓缩型燃烧器，在燃烧器出口的煤粉多呈现外侧煤粉浓度大，中心煤粉浓度低的形式(见图1)，外侧大量的煤粉易被旋转的内外二次风携带一起旋转，甩到炉膛侧墙，或者煤粉在侧墙附近燃烧，导致侧墙壁面附近还原性气氛进一步升高。这些还原性气氛中CO、H2和H2S含量较高，他们将左右侧墙水冷壁上致密的氧化铁保护膜还原成疏松氧化亚铁(FeO)或硫化亚铁(FeS)，水冷壁管的耐磨性明显变差，锅炉运行中，管壁会逐渐减薄，这就发生了高温腐蚀问题。水冷壁一旦发生高温腐蚀，其管壁强度降低，在热交变应力作用下极易发生裂纹扩展，导致爆管，严重影响机组的安全稳定运行。如果停炉检修时大面积换管，不仅耗费材料，而且检修时间延长，工作量增加，经济损失巨大。例如重庆发电厂在2002年共发生水冷壁爆管泄露事故6次，其中4次为高温腐蚀引起水冷壁爆管。每次爆管造成经济损失约574万元计算，4次高温腐蚀造成的直接经济损失就达到2296万元。由此可见，高温腐蚀对火电厂经济性的影响十分巨大。
针对高温腐蚀问题，可采用耐腐蚀高合金钢以及在管外喷涂等方式，降低腐蚀速度，但是经济性降低，不符合我国国情。而另一种成本较低的降低高温腐蚀的措施是采用贴壁风技术。该技术是指，在燃烧器附近靠近侧墙区域安装喷口，将二次风从喷口喷入侧墙，从而增加侧墙区域的氧气浓度，降低还原性氛浓度，达到降低燃烧器区域侧墙水冷壁高温腐蚀目的。但该技术实施后也存在一些问题，如果采用较小的贴壁风率，侧墙区域仍存在较高的还原性气氛，高温腐蚀问题没有得到缓解。而采用较高的贴壁风率时，主燃烧器区域氧量下降，导致燃烧延迟，火焰中心偏移，造成锅炉燃烧不稳定、氮氧化物升高或者主汽温度偏差较大等问题。除此之外，贴壁风量无法根据锅炉负荷进行调节，贴壁风在侧墙分布不均等问题，使锅炉侧墙高温腐蚀问题没有缓解。
因此，贴壁风技术的进一步完善对我国电力工业及国民经济具有重大意义，亟需开发一种适用于不同负荷前后墙对冲锅炉的防高温腐蚀装置。
发明内容
为解决现有贴壁风技术存在的缺陷，本发明提出一种结构简单、运行操作方便、覆盖面积大、负荷适应性广的一种防止水冷壁高温腐蚀的锅炉。
本发明为解决上述问题而采用的技术方案是：
它包括炉体，它还包括DCS系统、两组侧墙烟气取样分析系统、多组前后墙贴壁风装置和多个燃烧器；炉体包括前墙、后墙和两个侧墙，每组前后墙贴壁风装置是由两个至四个前后墙贴壁风装置由上至下竖直设置组成，两个侧墙相对设置在前墙和后墙之间，每个侧墙分别安装有一组侧墙烟气取样分析系统，前墙的两侧分别设有一组前后墙贴壁风装置，后墙的两侧分别设有一组前后墙贴壁风装置，前墙上位于两组前后墙贴壁风装置之间设有多个燃烧器，后墙上位于两组前后墙贴壁风装置之间设有多个燃烧器，DCS系统设置在炉体外部，每组侧墙烟气取样分析系统、每个前后墙贴壁风装置和每个燃烧器均与DCS系统连接。
本发明的有益效果：
(1)本发明可在线观测侧墙烟气组分
本发明所涉及的一种适用于不同负荷前后墙对冲锅炉的防高温腐蚀装置中，锅炉左右侧墙中心线上装有烟气取样分析系统。该系统有六个(或多个)取样测点，通过测量装置可以测得该位置处的烟气的组分，测量结果可以实时反馈至锅炉DCS系统。通过DCS系统，可时刻观测到侧墙烟气的组分的测量结果。
(2)本发明可在线调整侧墙烟气组分
本发明靠近贴壁风的燃烧器中调节外二次风旋流强度的拉杆及和燃烧器喷口摆动装置均与DCS系统连接。贴壁风风道上安装的阀门、贴壁风喷口的摆动装置和贴壁风旋流叶片拉杆也都与DCS系统相连接。
当DCS上观测到侧墙烟气的组分中CO浓度(还原性气体中CO的浓度最高，测量结果更准确，代表性更强)高于标准或者O2浓度低于标准值时，根据每个位置检测到的数据，可以根据情况，选择下列一种或者多种方式同时操作，调节烟气组分。1.DCS系统调节某层或多层靠近贴壁风的燃烧器喷口角度，燃烧器喷口远离侧墙，避免燃烧器火焰亦冲刷侧墙；2.DCS系统调节某层或多层靠近贴壁风的燃烧器外二次风叶片位置，减少旋流燃烧器的旋流强度，降低其产生回流区的卷吸能力，减缓旋流燃烧器火焰冲刷侧墙；3.DCS系统调节某层或多层贴壁风喷口摆动装置，改变贴壁风的覆盖位置，增加某CO浓度较高区域的O2浓度；4.DCS系统调节某层或多层贴壁风风道上安装的阀门，增加贴壁风风速，增强其穿透能力和覆盖侧墙的面积；5.DCS系统调节某层或多层贴壁风道上旋流叶片的位置，改变贴壁风的旋流强度，改变贴壁风穿透和扩散能力及覆盖范围。
(3)本发明可根据不同负荷调整侧墙烟气组分
本发明在锅炉负荷发生变化时，通过DCS系统调节贴壁风阀门开度，从而调整贴壁风的风量，防止贴壁风风量过高导致主燃烧区域氧量不足，火焰中心偏移，主蒸汽温度偏离正常温度范围的问题。负荷变化时，还可以根据DCS上显示的侧墙烟气的组分，使用DCS系统调节某层或多层靠近贴壁风的燃烧器喷口角度、燃烧器外二次风叶片位置、贴壁风喷口角度、贴壁旋流叶片位置等参数，使侧墙烟气中的CO及O2浓度，达到预期范围，减缓发生高温腐蚀问题。当锅炉负荷较低的时候，可以关小或关闭旋流贴壁风风道阀门，增大直流风阀门，从而保证贴壁风的穿透深度，达到覆盖侧墙水冷壁的效果。
(4)本发明贴壁风覆盖的面积较大
传统贴壁风仅在某固定位置安装贴壁风喷口，贴壁风覆盖的面积有限，锅炉检修时，仍会发现某些局部区域有严重的高温腐蚀问题。本发明可以利用DCS系统改变某层或多层贴壁风摆动角度，可以有选择性的覆盖侧墙水冷壁范围。贴壁风装置中含有不带叶片的直流风道和带旋转叶片的旋流风通道，调节贴壁风旋流叶片的位置，改变其旋流强度，也可以改变贴壁风覆盖范围。直流的贴壁风，风速高、动量和穿透力大，在较远处覆盖侧墙。旋流的贴壁风可以在近贴壁风区域覆盖侧墙，使得侧墙水冷壁全面覆盖氧气，从而减少局部发生高温腐蚀问题的可能性。
(5)本发明可有效减缓侧墙结渣
由于靠近侧墙的旋流燃烧器火焰易冲刷侧墙，未燃尽的煤粉颗粒甩到侧墙上，造成侧墙结渣。本发明可通过DCS系统调节靠近贴壁风的燃烧器喷口角度和燃烧器旋流强度，大大减少随旋流二次风转动甩到侧墙上的未燃尽煤粉颗粒量，从而减缓侧墙结渣。
附图说明
图1是锅炉三维结构图，图中前墙和后墙各15个燃烧器、6个贴壁风、5个燃尽风，侧墙各3个烟气取样分析系统，图1结构是本申请中锅炉示例，本申请中燃烧器的个数为30个，贴壁风个数为12个，燃尽风个数为10个。
图2是锅炉平面展开图，图中由左向右依次为前墙、右墙、后墙和左墙。
图3是本发明燃烧器结构示意图。
图4是本发明实施方式三的结构示意图，图中设有一个直流风道，风道设有一个阀门。
图5是本发明实施方式四的结构示意图，图中设有两个直流风道，且每个风道各设有一个阀门。
图6是本发明实施方式五的结构示意图，图中设有一个直流风道，一个旋流风道，且每个风道各设有一个阀门。
图7是本发明实施方式六的结构示意图，图中设有两个直流风道，一个旋流风道，且每个风道各设有一个阀门。
图8是本发明实施方式七的结构示意图，图中设有两个直流风道，一个旋流风道，且每个风道各设有一个阀门。
图9是本发明实施方式八的结构示意图，图中设有一个直流风道和两个旋流风道，且每个风道各设有一个阀门。
图10是Fluent软件对某电厂600MW前后墙对冲锅炉全炉膛没有安装贴壁风装置时侧墙CO浓度分布情况的数值模拟，横纵坐标单位均为米。
图11是Fluent软件对某电厂600MW前后墙对冲锅炉全炉膛采用本发明后侧墙CO浓度分布情况的数值模拟，横纵坐标单位均为米。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1-图7说明本实施方式，本实施方式所述一种防止水冷壁高温腐蚀的锅炉，它包括炉体，它还包括DCS系统4、两组侧墙烟气取样分析系统3、多组前后墙贴壁风装置2和多个燃烧器1；炉体包括前墙、后墙和两个侧墙，每组前后墙贴壁风装置2是由两个至四个前后墙贴壁风装置2由上至下竖直设置组成，两个侧墙相对设置在前墙和后墙之间，每个侧墙分别安装有一组侧墙烟气取样分析系统3，前墙的两侧分别设有一组前后墙贴壁风装置2，后墙的两侧分别设有一组前后墙贴壁风装置2，前墙上位于两组前后墙贴壁风装置2之间设有多个燃烧器1，后墙上位于两组前后墙贴壁风装置2之间设有多个燃烧器1，DCS系统4设置在炉体外部，每组侧墙烟气取样分析系统3、每个前后墙贴壁风装置2和每个燃烧器1均与DCS系统4连接。DCS系统4控制侧墙烟气取样分析系统3、燃烧器1和前后墙贴壁风装置2，每组燃烧器1是由二个至四个燃烧器1由上至下沿竖直方向均布设置，每个燃烧器1距离相邻侧墙的距离为500～1000mm。本实施方式中从锅炉总的二次风道中引出二次风进入各前后墙贴壁风装置2的风道中。
本实施方式中DCS系统为集散控制系统。
具体实施方式二：结合图3说明本实施方式，本实施方式所述一种防止水冷壁高温腐蚀的锅炉，燃烧器1包括一次风通道、外二次风通道、内二次风通道、外二次风通道中的外二次风叶片1-1、内二次风通道中的内二次风叶片1-2、燃烧器水平摆动装置1-4和两个外二次风叶片拉杆1-3；外二次风通道、内二次风通道和一次风通道由外向内依次同轴设置，外二次风通道中的外二次风叶片1-1设置在外二次风通道内，内二次风通道中的内二次风叶片1-2设置在内二次风通道内，两个外二次风叶片拉杆1-3均设置在外二次风通道中的外二次风叶片1-1上，且每个外二次风叶片拉杆1-3的驱动端与外二次风通道中的外二次风叶片1-1连接设置，每个外二次风叶片拉杆1-3与DCS系统4连接。DCS系统4电控制每个外二次风叶片拉杆1-3。DCS系统4调整外二次风叶片拉杆1-3，通过二次风叶片拉杆1-3拉动外二次风叶片1-1改变外二次风叶片1-1的位置，外二次风叶片1-1位置可实现0-250mm范围内的移动，调整燃烧器水平摆动装置1-4，实现燃烧器喷口在幅度±15°范围内水平摆动，通过侧墙烟气取样分析系统3的数据反馈，调整外二次风叶片1-1位置和燃烧器喷口方向，外二次风叶片1-1位置可实现0-250mm范围内改变，叶片位置改变后，部分二次风不经过叶片，而从叶片上沿的缝隙进入炉膛，使外二次风的旋流强度降低，旋转能力减小。燃烧器喷口可水平摆动，摆动幅度为±15°，可根据DCS系统4上显示的侧墙烟气的组分，调节靠近贴壁风燃烧器1喷口的角度、外二次风叶片位置1-1，使侧墙烟气中CO及O2浓度达到预期范围，其它方法与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：结合图4说明本实施方式，本实施方式所述一种防止水冷壁高温腐蚀的锅炉，前后墙贴壁风装置2包括第一风管5和第一风道阀门6，第一风道阀门6安装在第一风管5上，第一风道阀门6与DCS系统4连接。DCS系统4电控制第一风道阀门6。第一风管5的内腔形成风道A，由第一风道阀门6控制其风量，可根据DCS系统4上显示的侧墙烟气的组分，调节贴壁风喷口角度、风道阀门6的开度等参数，使侧墙烟气中CO及O2浓度达到预期范围其它方法与具体实施方式一相同。
具体实施方式四：结合图5说明本实施方式，本实施方式所述一种防止水冷壁高温腐蚀的锅炉，前后墙贴壁风装置2包括第一风管5、第二风管7、第一风道阀门6和第二风道阀门8，第二风管7和第一风管5由外向内同轴设置，第一风道阀门6安装在第一风管5上，第二风道阀门8安装在第二风管7上，第一风道阀门6和第二风道阀门8与DCS系统4连接。DCS系统4电控制第一风道阀门6和第二风道阀门8。第一风管5的内腔为风道A，第一风管5的外表面和第二风管7的内壁之间的环形空腔为风道B，分别第一风道阀门6和第二风道阀门8控制风道A和风道B的风量，当锅炉满负荷或正常负荷运行时，两个风道A和风道B上的第一风道阀门6和第二风道阀门8装置全开。当锅炉低负荷运行时，通过调整各阀门的开度，以保持风道A中贴壁风仍为高风速30-70m/s。本实施方式的风道A、风道B均作为直流风道。可根据DCS系统4上显示的侧墙烟气的组分，调节前后墙贴壁风装置2喷口角度、第一风道阀门6和第二风道阀门8的开度等参数，使侧墙烟气中CO及O2浓度达到预期范围。其它方法与具体实施方式一相同。
具体实施方式五：结合图6说明本实施方式，本实施方式所述一种防止水冷壁高温腐蚀的锅炉，前后墙贴壁风装置2包括第一风管5、第二风管7、第一风道阀门6、第二风道阀门8、贴壁风旋流叶片9和两个贴壁风旋流叶片拉杆10；第二风管7和第一风管5由外向内同轴设置，第一风道阀门6安装在第一风管5上，第二风道阀门8安装在第二风管7上，贴壁风旋流叶片9安装在第二风管7内，两个贴壁风旋流叶片拉杆10设置在贴壁风旋流叶片9上，且每个贴壁风旋流叶片拉杆10的一端与贴壁风旋流叶片9连接，每个贴壁风旋流叶片拉杆10、第一风道阀门6和第二风道阀门8均与DCS系统4连接。DCS系统4电控制第一风道阀门6、第二风道阀门8和每个贴壁风旋流叶片拉杆10。其它方法与具体实施方式一相同。
具体实施方式六：结合图7说明本实施方式，本实施方式所述一种防止水冷壁高温腐蚀的锅炉，前后墙贴壁风装置2包括第一风管5、第二风管7、第三风管11、第一风道阀门6、第二风道阀门8、第三风道阀门12、贴壁风旋流叶片9和两个贴壁风旋流叶片拉杆10；第三风管11、第二风管7和第一风管5由外向内同轴设置，第一风道阀门6安装在第一风管5上，第二风道阀门8安装在第二风管7上，第三风道阀门12安装在第三风管11上，贴壁风旋流叶片9安装在第二风管7内，两个贴壁风旋流叶片拉杆10设置在贴壁风旋流叶片9上，且每个贴壁风旋流叶片拉杆10的一端与贴壁风旋流叶片9连接，每个贴壁风旋流叶片拉杆10、第一风道阀门6、第二风道阀门8和第三风道阀门12均与DCS系统4连接。DCS系统4电控制第一风道阀门6、第二风道阀门8、第三风道阀门12和每个贴壁风旋流叶片拉杆10。其它方法与具体实施方式一相同。
具体实施方式七：结合图8说明本实施方式，本实施方式所述一种防止水冷壁高温腐蚀的锅炉，前后墙贴壁风装置2包括第一风管5、第二风管7、第三风管11、第一风道阀门6、第二风道阀门8、第三风道阀门12、贴壁风旋流叶片9和两个贴壁风旋流叶片拉杆10；第三风管11、第二风管7和第一风管5由外向内同轴设置，第一风道阀门6安装在第一风管5上，第二风道阀门8安装在第二风管7上，第三风道阀门12安装在第三风管11上，贴壁风旋流叶片9安装在第三风管11内，两个贴壁风旋流叶片拉杆10设置在贴壁风旋流叶片9上，且每个贴壁风旋流叶片拉杆10的一端与贴壁风旋流叶片9连接，每个贴壁风旋流叶片拉杆10、第一风道阀门6、第二风道阀门8和第三风道阀门12均与DCS系统4连接。DCS系统4电控制第一风道阀门6、第二风道阀门8、第三风道阀门12和每个贴壁风旋流叶片拉杆10。其它方法与具体实施方式一相同。
具体实施方式八：结合图9说明本实施方式，本实施方式所述一种防止水冷壁高温腐蚀的锅炉，前后墙贴壁风装置2包括第一风管5、第二风管7、第三风管11、第一风道阀门6、第二风道阀门8、第三风道阀门12、两个贴壁风旋流叶片9和两个贴壁风旋流叶片拉杆10；第三风管11、第二风管7和第一风管5由外向内同轴设置，第一风道阀门6安装在第一风管5上，第二风道阀门8安装在第二风管7上，第三风道阀门12安装在第三风管11上，一个贴壁风旋流叶片9安装在第二风管7内，另一个贴壁风旋流叶片9安装在第三风管11内，两个贴壁风旋流叶片拉杆10设置在一个贴壁风旋流叶片9上，且每个贴壁风旋流叶片拉杆10的一端与贴壁风旋流叶片9连接，每个贴壁风旋流叶片拉杆10、第一风道阀门6、第二风道阀门8和第三风道阀门12均与DCS系统4连接。DCS系统4电控制第一风道阀门6、第二风道阀门8、第三风道阀门12和每个贴壁风旋流叶片拉杆10，第一风管5的内腔为风道A，第一风管5的外表面和第二风管7的内壁之间的环形空腔为风道B，第二风管7的外表面和第三风管11的内壁之间的环形空腔为风道C，分别由第一风道阀门6、第二风道阀门8和第三风道阀门12控制风道A、风道B和风道C的风量，风道B和风道C均设有贴壁风旋流叶片9的移动通道，且两风道B和风道C的叶片移动通道相互错开，以保证叶片可顺利移动。DCS系统4可对前后墙贴壁风旋流叶片9的位置进行0-250mm范围进行调节，叶片位置改变后，部分贴壁风不经过叶片，而从叶片上沿的缝隙进入炉膛，使贴壁风的旋流强度降低，旋转能力减小。贴壁风喷口可进行竖直方向±30°范围内调节，当锅炉满负荷或正常负荷运行时，风道A、风道B和风道C入口处第一风道阀门6、第二风道阀门8和第三风道阀门12全开。当锅炉低负荷运行时，贴壁风风量减少，调整第一风道阀门6、第二风道阀门8和第三风道阀门12的开度，调节贴壁风风量，以保持直流风风道A内仍具有高风速(30-70m/s)，使直流贴壁风在离喷口较远处进行氧气覆盖。可根据DCS系统4上显示的侧墙烟气的组分，调节前后墙贴壁风装置2喷口角度、第一风道阀门6、第二风道阀门8和第三风道阀门12的开度和贴壁风旋流叶片9的位置等参数，使侧墙烟气中CO及O2浓度达到预期范围。其它方法与具体实施方式一相同。
具体实施方式九：结合图4-图9说明本实施方式，本实施方式所述一种防止水冷壁高温腐蚀的锅炉，它还包括多个贴壁风竖直摆动装置13，每个前后墙贴壁风装置2上安装有一个贴壁风竖直摆动装置13，每个贴壁风竖直摆动装置13均与DCS系统4连接。DCS系统4电控制每个贴壁风竖直摆动装置13，贴壁风竖直摆动装置13可以使每个前后墙贴壁风装置2喷口在竖直方向在±30°范围内调节，贴壁风竖直摆动装置13与DCS系统4相连接。其它方法与具体实施方式三至八相同。
工作原理
电厂水冷壁发生高温腐蚀的主要因素有两点，分别是还原性气氛导致高温腐蚀和硫化物型高温腐蚀。当壁面附近缺氧时，近壁的还原性气体(CO、H2)含量较高。还原性气体与保护膜发生氧化还原反应，将致密的氧化铁保护膜还原成疏松氧化亚铁。
Fe2O3→Fe3O4+CO2
Fe3O4→FeO+CO2
3FeO+5CO→Fe3C+4CO2
Fe3C→3Fe+C
Fe+CO→FeO+C
当电厂燃用高硫煤时，高硫煤在缺氧条件下燃烧产生的大量H2S气体与水冷壁管氧化物保护膜发生如下反应：
FeO+H2S→FeS+H2O
H2S气体与基体铁进一步发生反应：
Fe+H2S→FeS+H2
而对于采用旋流燃烧器的前后墙对冲燃烧锅炉，因靠近侧墙附近的旋流燃烧器火焰亦冲刷侧墙，加剧了高温腐蚀问题的产生。
因此，削弱侧墙附近还原性气氛、增强氧化性气氛是有效解决高温腐蚀问题的途径。
本发明中，从贴壁风喷口出来的二次风与侧墙附近的还原性气氛发生氧化反应，可以有效削弱侧墙附近还原性气氛、增强氧化性气氛。
本发明所涉及的一种适用于不同负荷前后墙对冲锅炉的防高温腐蚀装置中，锅炉左右侧墙装有三个(或多个)取样测点，通过与锅炉DCS系统相连的测量装置可以实时观测取样位置处的烟气的组分。
本发明靠近贴壁风的燃烧器中调节外二次风叶片位置的拉杆及和燃烧器喷口摆动装置均与DCS系统连接。外二次风叶片位置可实现0-180mm范围内移动；燃烧器喷口可实现水平摆动，摆动幅度为±15°。由图3可知，燃烧器外二次风叶片处于圆台通道内，叶片位置为0mm时，叶片在圆台顶端，当拉杆向远离燃烧器出口方向移动时，部分外二次风不经过叶片，而是通过叶片上沿与圆台通道壁之间的缝隙，以直流风的形式进入炉膛，叶片位置为180mm时，此时旋流强度最低。因此燃烧器叶片位置增加后，外二次风的旋转能力减弱，卷吸煤粉气流的能力减弱，被甩到侧墙燃烧的未燃尽煤粉颗粒减少。燃烧器喷口摆动装置，可以使燃烧器喷口向炉内方向水平摆动，使燃烧器喷口的火焰远离侧墙偏向炉内，火焰距侧墙距离变大，二次风卷吸的煤粉颗粒不易被甩到侧墙上。
贴壁风风道上安装的阀门、贴壁风喷口装有的摆动装置、贴壁风旋流叶片拉杆也与DCS系统相连接。锅炉正常运行及负荷发生变化时，根据DCS系统上显示的侧墙烟气的组分，使用DCS系统调节靠近贴壁风的旋流燃烧器喷口角度、外二次风叶片位置、贴壁风的风量、贴壁风喷口角度、贴壁风旋流叶片位置等参数，调节侧墙烟气中的CO及O2浓度，达到预期范围(为弱还原或氧化性气氛)，从而减缓发生高温腐蚀问题。具体操作可选取以下一种或几种：
1.DCS系统调节某层或多层靠近贴壁风的旋流燃烧器喷口向炉内方向水平摆动，燃烧器喷口的火焰远离侧墙偏向炉内，火焰距侧墙距离变大，二次风卷吸的煤粉颗粒不易被甩到侧墙上。从而减缓侧墙结渣和高温腐蚀。
2.DCS系统调节某层或多层靠近贴壁风的旋流燃烧器外二次风叶片位置，部分外二次风通过叶片上沿与圆台通道壁之间的缝隙，以直流风的形式进入炉膛，燃烧器外二次风的旋转能力减弱，卷吸煤粉气流的能力减弱，被甩到侧墙燃烧的未燃尽煤粉颗粒减少，从而减缓侧墙结渣和高温腐蚀。
3.DCS系统调节某层或多层贴壁风喷口摆动装置，调节贴壁风喷口竖直方向的摆动角度，且三层贴壁风的摆动角度可以单独调节。通过调节贴壁风方向，从而改变贴壁风的覆盖位置，实现增加某CO浓度较高位置处的O2浓度，或者多个贴壁风组合，实现贴壁风分时段覆盖侧墙各区域的目的，使侧墙没有持续的还原性气氛区域，从而减缓或防止侧墙高温腐蚀。
4.DCS系统调节某层或多层贴壁风风道上安装的阀门，调节贴壁风的风量和风速，改变其穿透能力和覆盖侧墙的面积。调节贴壁风的风量，防止贴壁风风量过高导致主燃烧区域氧量不足，火焰中心偏移，主蒸汽温度偏离正常温度范围的问题。当锅炉满负荷或高负荷运行时，风道阀门装置全开，风率为3％左右，对炉内煤粉燃烧特性影响较小，不影响火焰中心位置。当锅炉低负荷运行时，部分燃烧器停运，锅炉整体二次风阻力减少，进入贴壁风的装置的风量增加，将影响炉内煤粉燃烧特性，影响火焰中心位置。而本发明可以通过调整各贴壁风风道阀门的开度，减少贴壁风装置中旋流风道的风量，和贴壁风总风量，从而保证锅炉火焰中心位置与设计值一致。但仍保持直流贴壁风具有高风速，使直流贴壁风在离喷口较远处的侧墙区域进行氧气覆盖，产生的旋流风在离喷口较近处氧气快速覆盖，不受低负荷的影响。从保证不同负荷下，减缓或防止侧墙高温腐蚀
5.DCS系统调节某层或多层贴壁风道上旋流叶片的位置，改变贴壁风穿透能力、扩散能力和覆盖范围。直流的贴壁风风速高，动量和穿透力大，在较远处覆盖侧墙；旋流的贴壁风可以在近贴壁风区域覆盖侧墙，使得侧墙水冷壁全面覆盖氧气，从而减少局部发生高温腐蚀问题的可能性。
本发明可以通过燃烧器与贴壁风组合的方式调节，进一步降低了侧墙水冷壁温度，且侧墙附近氧气浓度也进一步增加，破坏了侧墙附近高还原性气氛，从而更加有效避减缓和防止发生高温腐蚀。本发明从改善燃烧器和贴壁风两方面入手，这种适用于不同负荷前后墙对冲锅炉的防止或减缓高温腐蚀装置具有极好的效果。

Claims (9)

1.一种防止水冷壁高温腐蚀的锅炉，它包括炉体，其特征在于：它还包括DCS系统(4)、两组侧墙烟气取样分析系统(3)、多组前后墙贴壁风装置(2)和多个燃烧器(1)；炉体包括前墙、后墙和两个侧墙，每组前后墙贴壁风装置(2)是由两个至四个前后墙贴壁风装置(2)由上至下竖直设置组成，两个侧墙相对设置在前墙和后墙之间，每个侧墙分别安装有一组侧墙烟气取样分析系统(3)，前墙的两侧分别设有一组前后墙贴壁风装置(2)，后墙的两侧分别设有一组前后墙贴壁风装置(2)，前墙上位于两组前后墙贴壁风装置(2)之间设有多个燃烧器(1)，后墙上位于两组前后墙贴壁风装置(2)之间设有多个燃烧器(1)，DCS系统(4)设置在炉体外部，每组侧墙烟气取样分析系统(3)、每组前后墙贴壁风装置(2)和每个燃烧器(1)均与DCS系统(4)连接。
2.根据权利要求1所述一种防止水冷壁高温腐蚀的锅炉，其特征在于：燃烧器(1)包括一次风通道、外二次风通道、内二次风通道、外二次风通道中的外二次风叶片(1-1)、内二次风通道中的内二次风叶片(1-2)、燃烧器水平摆动装置(1-4)和两个外二次风叶片拉杆(1-3)；外二次风通道、内二次风通道和一次风通道由外向内依次同轴设置，外二次风通道中的外二次风叶片(1-1)设置在外二次风通道内，内二次风通道中的内二次风叶片(1-2)设置在内二次风通道内，两个外二次风叶片拉杆(1-3)均设置在外二次风通道中的外二次风叶片(1-1)上，且每个外二次风叶片拉杆(1-3)的驱动端与外二次风通道中的外二次风叶片(1-1)连接设置，每个外二次风叶片拉杆(1-3)与DCS系统(4)连接。
3.根据权利要求1所述一种防止水冷壁高温腐蚀的锅炉，其特征在于：前后墙贴壁风装置(2)包括第一风管(5)和第一风道阀门(6)，第一风道阀门(6)安装在第一风管(5)上，第一风道阀门(6)与DCS系统(4)连接。
4.根据权利要求1所述一种防止水冷壁高温腐蚀的锅炉，其特征在于：前后墙贴壁风装置(2)包括第一风管(5)、第二风管(7)、第一风道阀门(6)和第二风道阀门(8)，第二风管(7)和第一风管(5)由外向内同轴设置，第一风道阀门(6)安装在第一风管(5)上，第二风道阀门(8)安装在第二风管(7)上，第一风道阀门(6)和第二风道阀门(8)与DCS系统(4)连接。
5.根据权利要求1所述一种防止水冷壁高温腐蚀的锅炉，其特征在于：前后墙贴壁风装置(2)包括第一风管(5)、第二风管(7)、第一风道阀门(6)、第二风道阀门(8)、贴壁风旋流叶片(9)和两个贴壁风旋流叶片拉杆(10)；第二风管(7)和第一风管(5)由外向内同轴设置，第一风道阀门(6)安装在第一风管(5)上，第二风道阀门(8)安装在第二风管(7)上，贴壁风旋流叶片(9)安装在第二风管(7)内，两个贴壁风旋流叶片拉杆(10)设置在贴壁风旋流叶片(9)上，且每个贴壁风旋流叶片拉杆(10)的一端与贴壁风旋流叶片(9)连接，每个贴壁风旋流叶片拉杆(10)、第一风道阀门(6)和第二风道阀门(8)均与DCS系统(4)连接。
6.根据权利要求1所述一种防止水冷壁高温腐蚀的锅炉，其特征在于：前后墙贴壁风装置(2)包括第一风管(5)、第二风管(7)、第三风管(11)、第一风道阀门(6)、第二风道阀门(8)、第三风道阀门(12)、贴壁风旋流叶片(9)和两个贴壁风旋流叶片拉杆(10)；第三风管(11)、第二风管(7)和第一风管(5)由外向内同轴设置，第一风道阀门(6)安装在第一风管(5)上，第二风道阀门(8)安装在第二风管(7)上，第三风道阀门(12)安装在第三风管(11)上，贴壁风旋流叶片(9)安装在第二风管(7)内，两个贴壁风旋流叶片拉杆(10)设置在贴壁风旋流叶片(9)上，且每个贴壁风旋流叶片拉杆(10)的一端与贴壁风旋流叶片(9)连接，每个贴壁风旋流叶片拉杆(10)、第一风道阀门(6)、第二风道阀门(8)和第三风道阀门(12)均与DCS系统(4)连接。
7.根据权利要求1所述一种防止水冷壁高温腐蚀的锅炉，其特征在于：前后墙贴壁风装置(2)包括第一风管(5)、第二风管(7)、第三风管(11)、第一风道阀门(6)、第二风道阀门(8)、第三风道阀门(12)、贴壁风旋流叶片(9)和两个贴壁风旋流叶片拉杆(10)；第三风管(11)、第二风管(7)和第一风管(5)由外向内同轴设置，第一风道阀门(6)安装在第一风管(5)上，第二风道阀门(8)安装在第二风管(7)上，第三风道阀门(12)安装在第三风管(11)上，贴壁风旋流叶片(9)安装在第三风管(11)内，两个贴壁风旋流叶片拉杆(10)设置在贴壁风旋流叶片(9)上，且每个贴壁风旋流叶片拉杆(10)的一端与贴壁风旋流叶片(9)连接，每个贴壁风旋流叶片拉杆(10)、第一风道阀门(6)、第二风道阀门(8)和第三风道阀门(12)均与DCS系统(4)连接。
8.根据权利要求1所述一种防止水冷壁高温腐蚀的锅炉，其特征在于：前后墙贴壁风装置(2)包括第一风管(5)、第二风管(7)、第三风管(11)、第一风道阀门(6)、第二风道阀门(8)、第三风道阀门(12)、两个贴壁风旋流叶片(9)和两个贴壁风旋流叶片拉杆(10)；第三风管(11)、第二风管(7)和第一风管(5)由外向内同轴设置，第一风道阀门(6)安装在第一风管(5)上，第二风道阀门(8)安装在第二风管(7)上，第三风道阀门(12)安装在第三风管(11)上，一个贴壁风旋流叶片(9)安装在第二风管(7)内，另一个贴壁风旋流叶片(9)安装在第三风管(11)内，两个贴壁风旋流叶片拉杆(10)设置在一个贴壁风旋流叶片(9)上，且每个贴壁风旋流叶片拉杆(10)的一端与贴壁风旋流叶片(9)连接，每个贴壁风旋流叶片拉杆(10)、第一风道阀门(6)、第二风道阀门(8)和第三风道阀门(12)均与DCS系统(4)连接。
9.根据权利要求3、4、5、6、7或8所述一种防止水冷壁高温腐蚀的锅炉，其特征在于：它还包括多个贴壁风竖直摆动装置(13)，每个前后墙贴壁风装置(2)上安装有一个贴壁风竖直摆动装置(13)，每个贴壁风竖直摆动装置(13)均与DCS系统(4)连接。
CN201910556724.7A 2019-06-25 2019-06-25 一种防止水冷壁高温腐蚀的锅炉 Pending CN110274221A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910556724.7A CN110274221A (zh) 2019-06-25 2019-06-25 一种防止水冷壁高温腐蚀的锅炉

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910556724.7A CN110274221A (zh) 2019-06-25 2019-06-25 一种防止水冷壁高温腐蚀的锅炉

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110274221A true CN110274221A (zh) 2019-09-24

Family

ID=67962358

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910556724.7A Pending CN110274221A (zh) 2019-06-25 2019-06-25 一种防止水冷壁高温腐蚀的锅炉

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110274221A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112555799A (zh) * 2020-12-04 2021-03-26 华能国际电力股份有限公司德州电厂 一种基于co实时监测的水冷壁高温腐蚀监测系统
CN113776047A (zh) * 2021-09-30 2021-12-10 哈尔滨工业大学 燃烧锅炉防止水冷壁高温腐蚀装置及锅炉防腐蚀方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104344399A (zh) * 2013-08-05 2015-02-11 烟台龙源电力技术股份有限公司 贴壁风喷口以及锅炉、锅炉系统
CN104456538A (zh) * 2014-11-21 2015-03-25 国家电网公司 一种减缓旋流对冲燃烧锅炉水冷壁高温腐蚀的装置及方法
CN108151009A (zh) * 2017-12-25 2018-06-12 湘潭大学 一种防止燃煤锅炉水冷壁高温腐蚀的贴壁风方法及装置
CN207584766U (zh) * 2017-11-10 2018-07-06 徐州科融环境资源股份有限公司 一种高效工业煤粉炉用低氮燃烧器
CN208886755U (zh) * 2018-06-07 2019-05-21 新疆天山盈达碳素有限公司 一种可调节接力式贴壁风装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104344399A (zh) * 2013-08-05 2015-02-11 烟台龙源电力技术股份有限公司 贴壁风喷口以及锅炉、锅炉系统
CN104456538A (zh) * 2014-11-21 2015-03-25 国家电网公司 一种减缓旋流对冲燃烧锅炉水冷壁高温腐蚀的装置及方法
CN207584766U (zh) * 2017-11-10 2018-07-06 徐州科融环境资源股份有限公司 一种高效工业煤粉炉用低氮燃烧器
CN108151009A (zh) * 2017-12-25 2018-06-12 湘潭大学 一种防止燃煤锅炉水冷壁高温腐蚀的贴壁风方法及装置
CN208886755U (zh) * 2018-06-07 2019-05-21 新疆天山盈达碳素有限公司 一种可调节接力式贴壁风装置

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112555799A (zh) * 2020-12-04 2021-03-26 华能国际电力股份有限公司德州电厂 一种基于co实时监测的水冷壁高温腐蚀监测系统
CN112555799B (zh) * 2020-12-04 2022-07-01 华能国际电力股份有限公司德州电厂 一种基于co实时监测的水冷壁高温腐蚀监测系统
CN113776047A (zh) * 2021-09-30 2021-12-10 哈尔滨工业大学 燃烧锅炉防止水冷壁高温腐蚀装置及锅炉防腐蚀方法
CN113776047B (zh) * 2021-09-30 2022-08-26 哈尔滨工业大学 燃烧锅炉防止水冷壁高温腐蚀装置及锅炉防腐蚀方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106678783B (zh) 一种防止水冷壁高温腐蚀的燃烧优化系统及调整方法
Kuang et al. Review of gas/particle flow, coal combustion, and NOx emission characteristics within down-fired boilers
CN104456538B (zh) 一种减缓旋流对冲燃烧锅炉水冷壁高温腐蚀的装置及方法
CN110274221A (zh) 一种防止水冷壁高温腐蚀的锅炉
CN1308615C (zh) 防止水冷壁高温腐蚀和结渣的燃烧器墙式布置的锅炉装置
CN111256111A (zh) 一种用于前后墙对冲燃烧锅炉防止水冷壁高温腐蚀的高效贴壁风系统及方法
CN102966959B (zh) 一种防止垃圾焚烧炉水冷壁高温腐蚀的贴壁风系统
CN105605563A (zh) 墙式切圆锅炉水冷壁高温腐蚀监测控制装置及方法
CN206488270U (zh) 一种防止水冷壁高温腐蚀的燃烧优化系统
CN106989411A (zh) 一种锅炉水冷壁气膜保护装置
Liu et al. Influence of near-wall air position on the high-temperature corrosion and combustion in a 1000 MWth opposed wall-fired boiler
CN107869726A (zh) 燃煤发电机组烟气脱硝改造方法
CN204285447U (zh) 一种减缓旋流对冲燃烧锅炉水冷壁高温腐蚀的装置
CN205535764U (zh) 墙式切圆锅炉水冷壁高温腐蚀监测控制装置
CN110715288A (zh) 一种用于四角切圆燃煤锅炉的贴壁风系统
CN206637650U (zh) 一种锅炉水冷壁气膜保护装置
WO2022247039A1 (zh) 一种风烟多级调控的配风系统
CN207035089U (zh) 一种带有可调导流叶片的侧墙燃尽风结构
CN206064162U (zh) 可在线进行流场调节的燃烧设备scr烟气脱硝装置
CN105135411B (zh) 防止燃煤锅炉冷灰斗压力突增导致灭火的调节系统和方法
CN204153768U (zh) 四角切圆锅炉及其炉膛
CN207049950U (zh) 一种基于火旋风涡旋生成机理的安全环保型火炬系统
CN112945600A (zh) 基于水冷壁高温腐蚀防治的煤粉锅炉一体化综合调整方法
CN106594718A (zh) 一种用于煤粉锅炉平流式富氧燃烧器装置
CN113108272B (zh) 一种引射烟气的锅炉调控风系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20190924

RJ01 Rejection of invention patent application after publication