CN111256111A - 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 - Google Patents

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 Download PDF

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    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
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Abstract

本发明公开了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，包括热二次风管道、增压风机、若干贴壁风风箱、若干贴壁风支管及若干贴壁风喷口；一个贴壁风风箱对应一个贴壁风支管及一个贴壁风喷口，热二次风管道经增压风机与各贴壁风风箱的入口相连通，各贴壁风风箱的出口经对应的贴壁风支管与锅炉侧墙上对应的贴壁风喷口相连通，所有贴壁风喷口分为两组，其中一组贴壁风喷口位于锅炉的左侧墙上，另一组贴壁风喷口位于锅炉的右侧墙上，所述贴壁风支管上设置有调节阀，该系统及方法能够解决锅炉水冷壁高温腐蚀问题。

Description

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
技术领域
本发明属于锅炉燃烧改造技术领域，涉及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。
背景技术
近几年，随着环保排放标准的逐步严格，全国大部分燃煤发电机组都进行了超低排放改造，以适应氮氧化物、硫化物及粉尘的排放要求。而随着环保设施的投运，使得电厂在污染物排放达标的同时又产生了新的问题。如目前普遍采用的低氮燃烧系统，由于主燃烧器区域整体处于缺氧燃烧状态，抑制了煤粉在燃烧过程中产生大量的氮氧化物，但生成了大量的CO和H2S等还原性气体，导致水冷壁区域极易出现高温腐蚀，严重影响了机组的安全稳定运行。因此，如何采用有效、合理的技术方案解决水冷壁区域的高温腐蚀具有重要的现实意义。
前后墙对冲燃烧系统在目前的大容量锅炉中应用较为普遍，这种燃烧方式采用旋流燃烧器，能够有效提高煤粉与一次风的充分混合，从而提高燃烧的稳定性。但是，由于以下几个方面的原因，侧墙水冷壁极易因缺氧而产生高温腐蚀：
该种燃烧方式，二次风从风箱两端进入，燃烧器沿风箱宽度方向布置，而风箱内静压两端低中间高，同样风门开度下，两侧燃烧器进风量要少于中间。
低氮燃烧器的主燃区一般呈缺氧状态，尤其是射流尾端。前后墙对冲燃烧时，气流会裹挟着煤粉向两侧墙运动并燃烧，射流尾部未燃尽的碳粒被挤压至两侧墙，对侧墙水冷壁进行直接冲刷，同时进一步加剧两侧墙中间部位的缺风。
为降低氮氧化物，不同类型的旋流燃烧器均会采用一些手段来推迟煤粉颗粒与二次风的混合，如增强外二次旋流强度、增加外二次风扩口角度、煤粉喷嘴稳燃环采用扳边等。外二次风与煤粉混合越晚，射流尾部煤粉燃尽率就越低，前后墙对冲后侧墙的缺风情况就会越严重。
目前，针对锅炉水冷壁高温腐蚀的常规解决办法除了降低入炉煤的硫分、调整运行参数外，另一种较为有效的方法是通过喷涂，在水冷壁表面形成一层致密的保护膜来阻挡和减缓水冷壁与还原性气体的反应，从而降低水冷壁的腐蚀速率。由于低氮燃烧的原理与运行参数调整的局限性，无法彻底解决水冷壁高温腐蚀问题；而水冷壁喷涂则是一种被动防护方式，通过牺牲涂层材料来保护水冷壁不受腐蚀，虽然具有较好的防护效果，但存在着成本高、喷涂工艺复杂和使用寿命有限等问题，因而仅单独通过水冷壁喷涂来解决其腐蚀问题的可行性较差。因此，通过有针对性的技术改造，从根本上改善侧墙水冷壁区域的烟气氛围，解决锅炉水冷壁的高温腐蚀问题，对于机组长期安全稳定运行具有重要意义。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了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，该系统及方法能够解决锅炉水冷壁高温腐蚀问题。
为达到上述目的，本发明所述的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包括热二次风管道、增压风机、若干贴壁风风箱、若干贴壁风支管及若干贴壁风喷口；
一个贴壁风风箱对应一个贴壁风支管及一个贴壁风喷口，热二次风管道经增压风机与各贴壁风风箱的入口相连通，各贴壁风风箱的出口经对应的贴壁风支管与锅炉侧墙上对应的贴壁风喷口相连通，所有贴壁风喷口分为两组，其中一组贴壁风喷口位于锅炉的左侧墙上，另一组贴壁风喷口位于锅炉的右侧墙上，所述贴壁风支管上设置有调节阀。
二次风管道的入口与空气预热器的热二次风出口相连通。
贴壁风喷口为圆形风喷口或者矩形风喷口，其中，锅炉左侧墙上圆形风喷口与矩形风喷口依次交错分布，锅炉右侧墙上圆形风喷口与矩形风喷口依次交错分布。
贴壁风喷口喷出的贴壁风射入方向与锅炉侧墙水冷壁平行。
锅炉左侧墙上的贴壁风喷口与锅炉右侧墙上的贴壁风喷口沿锅炉深度方向前后对称布置，且沿锅炉高度方向布置在中、上层燃烧器区域以及上层燃烧器与燃尽风之间的还原区域处。
还包括用于实时测量锅炉侧墙壁面气氛的壁面气氛测量系统。
本发明所述的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方法包括以下步骤：
热二次风管道输出的热二次风经增压风机增压后进入到各贴壁风风箱中，然后经各贴壁风喷口沿与锅炉侧墙平行的方向喷入炉膛内，从而在锅炉的侧墙上形成一层气膜，通过该气膜抵挡靠近锅炉侧墙位置燃烧器火焰射流对水冷壁的冲刷，减轻对水冷壁的直接冲刷磨损；同时，引入的热二次风能够向炉膛内补充氧气，以改善锅炉侧墙水冷壁区域的还原性气氛，使水冷壁的高温腐蚀程度降低。
本发明具有以下有益效果：
本发明所述的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在具体操作时，热二次风管道输出的热二次风经增压风机增压后进入到各贴壁风风箱中，然后经各贴壁风喷口沿与锅炉侧墙平行的方向喷入炉膛内，从而在锅炉的侧墙上形成一层气膜，通过该气膜抵挡靠近锅炉侧墙位置燃烧器火焰射流对水冷壁的冲刷，减轻对水冷壁的直接冲刷磨损；同时，引入的热二次风能够向炉膛内补充氧气，以改善锅炉侧墙水冷壁区域的还原性气氛，使水冷壁的高温腐蚀程度降低，结构简单，操作方便，实用性极强。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明中喷口的分布图。
其中，1为增压风机、2为贴壁风风箱、3为调节阀、4为贴壁风支管、5为圆形风喷口、6为矩形风喷口、7为壁面气氛测量系统。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参考图1及图2，本发明所述的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包括热二次风管道、增压风机1、若干贴壁风风箱2、若干贴壁风支管4及若干贴壁风喷口；一个贴壁风风箱2 对应一个贴壁风支管4及一个贴壁风喷口，热二次风管道经增压风机1 与各贴壁风风箱2的入口相连通，各贴壁风风箱2的出口经对应的贴壁风支管4与锅炉侧墙上对应的贴壁风喷口相连通，所有贴壁风喷口分为两组，其中一组贴壁风喷口位于锅炉的左侧墙上，另一组贴壁风喷口位于锅炉的右侧墙上，所述贴壁风支管4上设置有调节阀3。
二次风管道的入口与空气预热器的热二次风出口相连通；贴壁风喷口为圆形风喷口5或者矩形风喷口6，其中，锅炉左侧墙上圆形风喷口5 与矩形风喷口6依次交错分布，锅炉右侧墙上圆形风喷口5与矩形风喷口6依次交错分布。
贴壁风喷口喷出的贴壁风射入方向与锅炉侧墙水冷壁平行；锅炉左侧墙上的贴壁风喷口与锅炉右侧墙上的贴壁风喷口沿锅炉深度方向前后对称布置，且沿锅炉高度方向布置在中、上层燃烧器区域以及上层燃烧器与燃尽风之间的还原区域处。
本发明所述的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方法包括以下步骤：
热二次风管道输出的热二次风经增压风机1增压后进入到各贴壁风风箱2中，然后经各贴壁风喷口沿与锅炉侧墙平行的方向喷入炉膛内，从而在锅炉的侧墙上形成一层气膜，通过该气膜抵挡靠近锅炉侧墙位置燃烧器火焰射流对水冷壁的冲刷，减轻对水冷壁的直接冲刷磨损；同时，引入的热二次风能够向炉膛内补充氧气，以改善锅炉侧墙水冷壁区域的还原性气氛，使水冷壁的高温腐蚀程度降低。另外，壁面气氛测量系统 7能够实时测量壁面气氛，并以此控制各调节阀3的开度，从而控制贴壁风量的大小。
本发明通过向炉膛内引入高温的热二次风作为贴壁风，从根本上改善了侧墙水冷壁区域的还原性气氛，使侧墙水冷壁的高温腐蚀程度降低，而同时又不会对原有的低氮燃烧产生影响；其次，在实际操作时，根据前后墙对冲燃烧锅炉的燃烧特性，精确设计了贴壁风的进风位置、组合方式及贴壁风喷口的形式，同时，在侧墙位置针对每个贴壁风喷口设置壁面气氛测点，实时监测其作用范围内的壁面气氛，并通过测量反馈值自动控制调节阀3的开度，进而将该贴壁风喷口的风量调整至最佳大小。本发明解决了传统运行参数调整受设备影响大、局限性强和调节程度的有限，水冷壁喷涂成本高、工艺复杂和使用寿命有限，以及已有的贴壁风技术方案对锅炉效率影响大、覆盖范围有限和安全可靠性不高等问题，且结构简单、可靠，施工改造难度低、投资小，对解决前后墙对冲燃烧锅炉的水冷壁高温腐蚀问题，实现机组安全稳定运行具有重要意义。
本发明选取空气预热器出口的热二次风作为风源，空气预热器出口的热二次风风量足、温度高、无杂质而适合作为贴壁风直接进入炉膛内。热二次风首先经过增压风机1进行增压，使其在进入炉膛内后具有较好的刚性，从而有效抵挡靠近侧墙燃烧器的火焰射流冲刷；经增压风机1 增压后的热二次风则分别进入左右两侧墙区域的贴壁风风箱2，再通过贴壁风支管4的分配，最终由贴壁风喷口射流进入炉膛内，进入炉膛内的风量由壁面气氛测量系统7决定，根据侧墙不同位置的壁面气氛测量值来自动控制对应调节阀3的开度，从而控制对应贴壁风喷口的贴壁风风量。其中，对冲燃烧锅炉前后墙相同高度对应为一组燃烧器，因此，沿侧墙方向前后对称布置两组贴壁风喷口，以对应前后墙燃烧器喷口的火焰射流冲刷，侧墙贴壁风喷组距离前后墙的位置根据不同炉型尺寸，并结合燃烧器喷口火焰射流的长度来具体设定；根据大量的实际运行及试验情况，侧墙水冷壁的高温腐蚀主要发生在中、上层燃烧器标高区域，以及上层燃烧器与燃尽风之间的还原区标高区域，因此，沿炉膛高度方向，分别在中、上层燃烧器区域，以及上层燃烧器与燃尽风之间的还原区域设置贴壁风喷组，每个贴壁风喷组的位置根据不同炉型尺寸，并结合实际运行情况下的腐蚀磨损位置来具体设定。
与将贴壁风喷口布置在前后墙位置的系统及方法相比，由于该锅炉的高温腐蚀区域主要位于侧墙水冷壁靠近炉膛中间的高温部位，而靠近燃烧器的两侧部位则温度较低，因此该设计具有的贴壁风量大、射程有限、初始速度高等特点，既带来了近喷口区域水冷壁易磨损的隐患，又因为其射程衰减快而不能很好地覆盖高温腐蚀区域，同时还会因抽取风量过大而造成锅炉燃烧效率下降。
本发明通过由外部而来的一路风源作为贴壁风在侧墙相应位置形成一层具有一定刚性的气膜，来抵挡靠近侧墙位置燃烧器火焰射流对水冷壁的冲刷，减轻对水冷壁的直接冲刷磨损；同时，引入的空气能够向炉膛内补充氧气，从而改善侧墙水冷壁区域的还原性气氛，使水冷壁的高温腐蚀程度降低。

Claims (7)

1.一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，其特征在于，包括热二次风管道、增压风机(1)、若干贴壁风风箱(2)、若干贴壁风支管(4)及若干贴壁风喷口；
一个贴壁风风箱(2)对应一个贴壁风支管(4)及一个贴壁风喷口，热二次风管道经增压风机(1)与各贴壁风风箱(2)的入口相连通，各贴壁风风箱(2)的出口经对应的贴壁风支管(4)与锅炉侧墙上对应的贴壁风喷口相连通，所有贴壁风喷口分为两组，其中一组贴壁风喷口位于锅炉的左侧墙上，另一组贴壁风喷口位于锅炉的右侧墙上，所述贴壁风支管(4)上设置有调节阀(3)。
2.根据权利要求1所述的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，其特征在于，二次风管道的入口与空气预热器的热二次风出口相连通。
3.根据权利要求1所述的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，其特征在于，贴壁风喷口为圆形风喷口(5)或者矩形风喷口(6)，其中，锅炉左侧墙上圆形风喷口(5)与矩形风喷口(6)依次交错分布，锅炉右侧墙上圆形风喷口(5)与矩形风喷口(6)依次交错分布。
4.根据权利要求1所述的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，其特征在于，贴壁风喷口喷出的贴壁风射入方向与锅炉侧墙水冷壁平行。
5.根据权利要求1所述的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，其特征在于，锅炉左侧墙上的贴壁风喷口与锅炉右侧墙上的贴壁风喷口沿锅炉深度方向前后对称布置，且沿锅炉高度方向布置在中、上层燃烧器区域以及上层燃烧器与燃尽风之间的还原区域处。
6.根据权利要求1所述的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，其特征在于，还包括用于实时测量锅炉侧墙壁面气氛的壁面气氛测量系统(7)。
7.一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方法，其特征在于，包括以下步骤：
热二次风管道输出的热二次风经增压风机(1)增压后进入到各贴壁风风箱(2)中，然后经各贴壁风喷口沿与锅炉侧墙平行的方向喷入炉膛内，从而在锅炉的侧墙上形成一层气膜，通过该气膜抵挡靠近锅炉侧墙位置燃烧器火焰射流对水冷壁的冲刷，减轻对水冷壁的直接冲刷磨损；同时，引入的热二次风能够向炉膛内补充氧气，以改善锅炉侧墙水冷壁区域的还原性气氛，使水冷壁的高温腐蚀程度降低。
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