CN113108273A - 一种风烟多级调控的配风系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种风烟多级调控的配风系统，包括由两个空气预热器风侧出口热一次风管道引出的两路热一次风管，以及由两个空气预热器烟气侧出口烟道开孔经炉烟风机的两路烟气管汇合形成两路主高压风烟管，主高压风烟管均分成两路分高压风烟管，每一路分高压风烟管伸向锅炉炉膛角部分2～4层经高压风烟喷口喷入锅炉内；由两个空气预热器风侧出口热二次风管道引出的热二次风管在锅炉后墙侧联通形成低压风联络风管。本发明将一、二次风和低温烟气通过合理的分配比例和布置方式有组织地设置于水冷壁附近区域，实现对水冷壁附近烟气成分的有效调控，降低水冷壁附近还原性气体浓度和腐蚀性气体浓度，从根本上解决水冷壁高温腐蚀问题。

Description

一种风烟多级调控的配风系统
技术领域
本发明涉及燃煤锅炉水冷壁附近烟气成分调控的配风技术，尤其涉及一种采用热一次风、低温烟气和热二次风多级调控的配风系统。
背景技术
随着燃煤锅炉普遍采用低氮燃烧技术和大比例燃用高硫煤，锅炉运行过程中炉膛水冷壁均不同程度地发生了还原性气氛型和硫化氢型高温腐蚀，导致水冷壁管壁大面积快速腐蚀减薄，增加了锅炉运行的安全风险和机组检修的维护成本，严重影响机组运行的安全性和经济性。
电厂多数采用燃烧优化调整、防腐喷涂和贴壁风技术等手段对水冷壁高温腐蚀进行控制和防治。其中，燃烧优化主要采用提高运行氧量、补充水冷壁附近氧量等手段缓解高温腐蚀，但防腐蚀效果有限，同时也影响氮氧化物的减排控制；防腐喷涂主要是应用不同的喷涂工艺对水冷壁管材表面处理，在管材表面形成防腐涂层，但防腐涂层使用寿命有限，发电企业需要定期投入检修成本；从高温腐蚀的长效管控考虑，诸多研究单位分别提出了不同贴壁风技术思路，通过配风手段从根本上解决水冷壁高温腐蚀问题。目前的贴壁风技术主要包括在被保护水冷壁上布置贴壁风和相邻炉墙角部布置贴壁风两种方式，贴壁风的风源采用热一次风或热二次风，取得了一定效果但也存在诸多问题。
(1)在被保护水冷壁上布置贴壁风的方式主要从二次风大风箱取二次风作为风源，为增加覆盖面积，喷口设置小且布置数量多，安装方式相对简单，但喷口极易发生结渣堵塞，难以长期保护水冷壁；
(2)在相邻炉墙角部布置贴壁风方式多数从二次风大风箱取风作为风源，主要应用于前后墙对冲燃烧锅炉，喷口布置在前后墙两侧靠近侧墙水冷壁附近的位置，但二次风压力较低，难以对腐蚀最严重的侧墙中部区域形成有效覆盖，同时贴壁风喷口阻力较燃烧器阻力小得多，会导致燃烧器二次风量不足造成低负荷燃烧不稳定、燃烧工况恶化、燃烧效率降低等问题。
(3)在相邻炉墙角部布置贴壁风方式也可采用热一次风作为风源，利用其风压高、刚性足的特点达到对水冷壁更大面积覆盖的目的，在已有的应用中也取得了较好的效果，但此种方式也主要针对前后墙对冲燃烧锅炉，对四角切圆燃烧锅炉的应用较少，另外此种贴壁风所用热一次风量较多，一般占运行总风量的5％左右，接近于一次风机出力的30％，许多锅炉存在一次风机出力不足的问题，因此此种贴壁风实施条件有限。
发明内容
本发明的目的在于针对上述问题，提供一种风烟多级调控的配风系统，通过将少量的热一次风和空气预热器出口含氧量较高的低温烟气混合形成高压风烟混合物，对喷口射流附近水冷壁区域的烟气成分进行调控，在高压风烟混合物射流下游通过补入风压较低的二次风，在射流余速作用下对下游水冷壁附近的烟气成分进行调控，整体上布置不同参数的多级风烟补入措施，实现对水冷壁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：
一种风烟多级调控的配风系统，包括由两个空气预热器风侧出口热一次风管道引出的两路热一次风管，以及由两个空气预热器烟气侧出口烟道开孔经炉烟风机的两路烟气管汇合形成两路主高压风烟管，主高压风烟管均分成两路分高压风烟管，每一路分高压风烟管伸向锅炉炉膛角部分2～4层经高压风烟喷口喷入锅炉内；由两个空气预热器风侧出口热二次风管道引出的热二次风管在锅炉后墙侧联通形成低压风联络风管，对四角切圆燃烧锅炉，低压风联络风管在锅炉四周形成环形管道，每一侧沿宽度方向伸出两个低压风喷口，对对冲燃烧锅炉，低压风联络风管在炉膛左右两侧形成两路U型管道，在左右侧沿宽度方向伸出两个低压风喷口，热二次风经低压风喷口喷入锅炉内。
本发明进一步的改进在于，由热一次风管来的全部热一次风量占锅炉运行总风量的1.5％～2％，由烟气管来的低温烟气量占锅炉运行总风量的1.5％～2％，由热二次风管来的全部热二次风量占锅炉运行总风量的3％～5％。
本发明进一步的改进在于，主高压风烟管内的高压风氧浓度控制在10％～15％。
本发明进一步的改进在于，对四角切圆燃烧锅炉，高压风烟喷口和低压风喷口沿炉膛高度方向布置在最上层燃烧器与燃尽风燃烧器之间的还原区，对对冲燃烧锅炉，高压风烟喷口和低压风喷口沿炉膛高度方向布置在最下层燃烧器至燃尽风燃烧器以下之间的区域。
本发明进一步的改进在于，高压风烟喷口采用矩形或圆形喷口，喷口的风速控制在80～100m/s。
本发明进一步的改进在于，高压风烟喷口布置在距离相邻炉墙壁面间距500mm～1000mm范围内，水平方向平行于炉墙壁面、垂直方向下倾5°～10°。
本发明进一步的改进在于，低压风喷口采用矩形或圆形喷口，喷口风速控制在20～30m/s，垂直于炉墙壁面。
本发明进一步的改进在于，对四角切圆燃烧锅炉，低压风喷口布置在同侧炉墙高压风烟射流下游1/2和3/4处，对对冲燃烧锅炉，低压风喷口布置在左右侧墙1/3和2/3处，且低压风喷口布置在同层高压风烟喷口射流的流线上。
本发明进一步的改进在于，对四角切圆燃烧锅炉，同层调控风喷口形成的调控风气流旋转方向与炉膛内主烟气旋转气流方向相反，对对冲燃烧锅炉，同层调控风喷口前后墙方向形成对冲气流。
本发明进一步的改进在于，热一次风管上安装有热一次风调节挡板和热一次风风量测量装置，烟气管上安装有烟气量调节挡板和烟气量测量装置，热二次风管上安装有热二次风调节挡板，高压风烟管上安装有高压风调节挡板和高压风风量测量装置低压风喷口前安装有低压风调节挡板。
相对于现有技术，本发明至少具有如下有益的技术效果：
本发明设计新颖，布置合理，可以从根本上对水冷壁附近烟气成分进行调控，以达到防治高温腐蚀的目的。本发明首次提出利用热一次风和含氧量较高的低温烟气进行混合形成高压风烟混合物并利用热二次风在炉膛不同位置合理布置的方法，既减少了热一次风和热二次风的用量，也利用了低温烟气中的空气预热器漏风，提高了高压一次风的利用率，同时可以保证各个吹扫射流对水冷壁的大面积覆盖，实现了对水冷壁附近烟气成分的灵活性调控。
附图说明
附图1为本发明一种风烟多级调控的四角切圆燃烧锅炉配风系统的示意图。
附图2为本发明一种风烟多级调控的对冲燃烧锅炉配风系统的示意图。
附图标记说明：
1为空气预热器；2为烟气侧出口烟道；3为风侧出口热二次风管道；4为风侧出口热一次风管道；5为炉烟风机；6为烟气管；7为烟气量测量装置；8为烟气量调节挡板；9为热一次风调节挡板；10为热一次风管；11为热一次风风量测量装置；12为主高压风烟管；13为热二次风调节挡板；14为热二次风管；15为低压风联络风管；16为分高压风烟管；17为低压风调节挡板；18为低压风喷口；19为高压风烟喷口；20为高压风风量测量装置；21为高压风调节挡板；22为炉膛；23为燃烧器。
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、2所示，本发明提供的一种风烟多级调控的配风系统，具体如下：
(1)一种风烟多级调控的配风系统，包括由两个空气预热器1风侧出口热一次风管道4引出的两路热一次风管10和由两个空气预热器1烟气侧出口烟道2开孔经炉烟风机5的两路烟气管6汇合形成两路主高压风烟管12，主高压风烟管12均分成两路分高压风烟管16，每一路分高压风烟管16伸向锅炉炉膛角部分2～4层经高压风烟喷口19喷入锅炉内；由两个空气预热器1风侧出口热二次风管道3引出的热二次风管14在锅炉后墙侧联通形成低压风联络风管15，对四角切圆燃烧锅炉，低压风联络风管15在锅炉四周形成环形管道，每一侧沿宽度方向伸出两个低压风喷口18，对对冲燃烧锅炉，低压风联络风管15在炉膛左右两侧形成两路U型管道，在左右侧沿宽度方向伸出两个低压风喷口18，热二次风经低压风喷口18喷入锅炉内。
(2)由热一次风管10来的全部热一次风量占锅炉运行总风量的1.5％～2％，由烟气管6来的低温烟气量占锅炉运行总风量的1.5％～2％，由热二次风管14来的全部热二次风量占锅炉运行总风量的3％～5％。
(3)主高压风烟管12内的高压风氧浓度控制在10％～15％。
(4)对四角切圆燃烧锅炉，高压风烟喷口19和低压风喷口18沿炉膛高度方向布置在最上层燃烧器与燃尽风燃烧器之间的还原区，对对冲燃烧锅炉，高压风烟喷口19和低压风喷口18沿炉膛高度方向布置在最下层燃烧器至燃尽风燃烧器以下之间的区域。
(5)高压风烟喷口19采用矩形或圆形喷口，喷口的风速控制在80～100m/s，高压风烟喷口19布置在距离相邻炉墙壁面间距500mm～1000mm范围内，水平方向平行于炉墙壁面、垂直方向下倾5°～10°。
(6)低压风喷口18采用矩形或圆形喷口，喷口风速控制在20～30m/s，垂直于炉墙壁面，对四角切圆燃烧锅炉，低压风喷口18布置在同侧炉墙高压风烟射流下游1/2和3/4处，对对冲燃烧锅炉，低压风喷口18布置在左右侧墙1/3和2/3处，且低压风喷口18布置在同层高压风烟喷口19射流的流线上。
(7)对四角切圆燃烧锅炉，同层调控风喷口19形成的调控风气流旋转方向与炉膛22内主烟气旋转气流方向相反，对对冲燃烧锅炉，同层调控风喷口19前后墙方向形成对冲气流。
(8)热一次风管10上安装有热一次风调节挡板9和热一次风风量测量装置11，烟气管6上安装有烟气量调节挡板8和烟气量测量装置7，热二次风管14上安装有热二次风调节挡板13，高压风烟管16上安装有高压风调节挡板21和高压风风量测量装置20低压风喷口18前安装有低压风调节挡板17。
本发明一种风烟多级调控的配风系统，将一、二次风和低温烟气通过合理的分配比例和布置方式有组织地设置于水冷壁附近区域，实现对水冷壁附近烟气成分的有效调控，降低水冷壁附近还原性气体浓度和腐蚀性气体浓度，从根本上解决水冷壁高温腐蚀问题。
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 (10)

1.一种风烟多级调控的配风系统，其特征在于，包括由两个空气预热器(1)风侧出口热一次风管道(4)引出的两路热一次风管(10)，以及由两个空气预热器(1)烟气侧出口烟道(2)开孔经炉烟风机(5)的两路烟气管(6)汇合形成两路主高压风烟管(12)，主高压风烟管(12)均分成两路分高压风烟管(16)，每一路分高压风烟管(16)伸向锅炉炉膛角部分2～4层经高压风烟喷口(19)喷入锅炉内；由两个空气预热器(1)风侧出口热二次风管道(3)引出的热二次风管(14)在锅炉后墙侧联通形成低压风联络风管(15)，对四角切圆燃烧锅炉，低压风联络风管(15)在锅炉四周形成环形管道，每一侧沿宽度方向伸出两个低压风喷口(18)，对对冲燃烧锅炉，低压风联络风管(15)在炉膛左右两侧形成两路U型管道，在左右侧沿宽度方向伸出两个低压风喷口(18)，热二次风经低压风喷口(18)喷入锅炉内。
2.根据权利要求1所述的一种风烟多级调控的配风系统，其特征在于，由热一次风管(10)来的全部热一次风量占锅炉运行总风量的1.5％～2％，由烟气管(6)来的低温烟气量占锅炉运行总风量的1.5％～2％，由热二次风管(14)来的全部热二次风量占锅炉运行总风量的3％～5％。
3.根据权利要求1所述的一种风烟多级调控的配风系统，其特征在于，主高压风烟管(12)内的高压风氧浓度控制在10％～15％。
4.根据权利要求1所述的一种风烟多级调控的配风系统，其特征在于，对四角切圆燃烧锅炉，高压风烟喷口(19)和低压风喷口(18)沿炉膛高度方向布置在最上层燃烧器与燃尽风燃烧器之间的还原区，对对冲燃烧锅炉，高压风烟喷口(19)和低压风喷口(18)沿炉膛高度方向布置在最下层燃烧器至燃尽风燃烧器以下之间的区域。
5.根据权利要求1所述的一种风烟多级调控的配风系统，其特征在于，高压风烟喷口(19)采用矩形或圆形喷口，喷口的风速控制在80～100m/s。
6.根据权利要求5所述的一种风烟多级调控的配风系统，其特征在于，高压风烟喷口(19)布置在距离相邻炉墙壁面间距500mm～1000mm范围内，水平方向平行于炉墙壁面、垂直方向下倾5°～10°。
7.根据权利要求1所述的一种风烟多级调控的配风系统，其特征在于，低压风喷口(18)采用矩形或圆形喷口，喷口风速控制在20～30m/s，垂直于炉墙壁面。
8.根据权利要求7所述的一种风烟多级调控的配风系统，其特征在于，对四角切圆燃烧锅炉，低压风喷口(18)布置在同侧炉墙高压风烟射流下游1/2和3/4处，对对冲燃烧锅炉，低压风喷口(18)布置在左右侧墙1/3和2/3处，且低压风喷口(18)布置在同层高压风烟喷口(19)射流的流线上。
9.根据权利要求1所述的一种风烟多级调控的配风系统，其特征在于，对四角切圆燃烧锅炉，同层调控风喷口(19)形成的调控风气流旋转方向与炉膛(22)内主烟气旋转气流方向相反，对对冲燃烧锅炉，同层调控风喷口(19)前后墙方向形成对冲气流。
10.根据权利要求1所述的一种风烟多级调控的配风系统，其特征在于，热一次风管(10)上安装有热一次风调节挡板(9)和热一次风风量测量装置(11)，烟气管(6)上安装有烟气量调节挡板(8)和烟气量测量装置(7)，热二次风管(14)上安装有热二次风调节挡板(13)，高压风烟管(16)上安装有高压风调节挡板(21)和高压风风量测量装置(20)低压风喷口(18)前安装有低压风调节挡板(17)。
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WO2022247039A1 (zh) * 2021-05-24 2022-12-01 西安热工研究院有限公司 一种风烟多级调控的配风系统

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