CN113776047B - 燃烧锅炉防止水冷壁高温腐蚀装置及锅炉防腐蚀方法 - Google Patents

Abstract

燃烧锅炉防止水冷壁高温腐蚀装置及锅炉防腐蚀方法，本发明涉及锅炉防止水冷壁高温腐蚀装置及锅炉防腐蚀方法，本发明的目的是为了解决现有锅炉在前后墙主燃区改用中心给粉旋流煤粉燃烧器，它包括燃烧系统、炉膛和两组贴壁风系统；所述炉膛包括前墙、后墙和两个侧墙，所述燃烧系统包括两个二次风门、两个二次风风箱、多个燃烧器和多个燃尽风口，前墙、后墙和两个侧墙组成锅炉本体，所述方法是按照以下步骤实现的；步骤一：向二次风风箱内通风；步骤二：在侧墙增加贴壁风；步骤三：步骤一中的防高温腐蚀直流风和步骤二中的贴壁风共同作用，实现防止水冷壁高温腐蚀现象发生，达到本申请的目的。本发明用于锅炉领域。

Description

燃烧锅炉防止水冷壁高温腐蚀装置及锅炉防腐蚀方法

技术领域

本发明涉及锅炉防止水冷壁高温腐蚀装置及锅炉防腐蚀方法，具体涉及燃烧锅炉防止水冷壁高温腐蚀装置及锅炉防腐蚀方法，属于锅炉领域。

背景技术

随着NOx排放标准的日益提高，燃煤电厂不断强化炉内空气分级程度，降低主燃区氧量，加大燃尽风的比例，虽然有效降低了锅炉出口NOx的排放浓度，但是也给锅炉带来了高温腐蚀问题。前后墙对冲燃烧锅炉在我国电站锅炉中占有很大比例，其侧墙主燃区水冷壁的高温腐蚀问题尤为突出。水冷壁发生高温腐蚀会造成水冷壁管管壁厚度减薄，导致水冷壁管强度降低，严重时会引发水冷壁管泄露和爆管，给锅炉的安全、经济运行带来影响。因此，如何防止侧墙水冷壁的高温腐蚀是该类锅炉亟待解决的问题。

《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》(专利号：ZL200510009772.2)给出了一种防止水冷壁高温腐蚀和结渣的锅炉装置，在前后墙主燃区改用中心给粉旋流煤粉燃烧器，并取下两侧墙水冷壁鳍片形成缝隙，将二次风从缝隙处吹入炉膛，以期达到防止侧墙主燃区水冷壁高温腐蚀的目的。但实际应用表明，应用该发明装置的锅炉侧墙水冷壁仍会出现高温腐蚀问题。

因此，为了彻底解决上述问题，在上述专利的基础上，发明了一种新的防止前后墙对冲燃烧锅炉两侧墙水冷壁高温腐蚀的装置及使用方法。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有锅炉在前后墙主燃区改用中心给粉旋流煤粉燃烧器，并取下两侧墙水冷壁鳍片形成缝隙，将二次风从缝隙处吹入炉膛，锅炉侧墙水冷壁仍会出现高温腐蚀问题，进而提供对燃烧锅炉防止水冷壁高温腐蚀装置及锅炉防腐蚀方法。

所述技术问题是通过以下方案解决的：

它包括燃烧系统、炉膛和两组贴壁风系统；所述炉膛包括前墙、后墙和两个侧墙，所述燃烧系统包括两个二次风门、两个二次风风箱、多个燃烧器和多个燃尽风口，前墙、后墙和两个侧墙组成锅炉本体，前墙和后墙相对设置，两个侧墙相对设置，一个二次风门安装在前墙上，另一个二次风门安装在后墙上，前墙上安装有一个二次风风箱和多个燃烧器，后墙上安装有一个二次风风箱和多个燃烧器，每组贴壁风系统分别安装在一个侧墙上，每组贴壁风系统与一个二次风风箱连通。

所述方法是按照以下步骤实现的；

步骤一：向二次风风箱内通风，二次风风箱与防高温腐蚀风道连通，并通过二次风风箱对防高温腐蚀风道通风，防高温腐蚀风道提供风为直流风，风速为40～55m/s，风量为一次风和二次风总风量的0.1％，防高温腐蚀风道的高度为l，防高温腐蚀风道出口至高温腐蚀区域的距离为b，相邻两个防高温腐蚀风道中心线的垂直距离为c，防高温腐蚀风道内防高温腐蚀直流风气流扩展角为θ，并满足：l＝c-2b·tanθ；

防高温腐蚀风道布置于侧墙和靠近侧墙的燃烧器之间，防高温腐蚀风进入炉内后会立即阻隔向水冷壁方向运动的煤粉颗粒，随着防高温腐蚀风射流的发展，其边界向外扩展，高度范围逐渐增大，对煤粉颗粒的阻隔范围也越来越大，当上下相邻两层防高温腐蚀风到达腐蚀区域边界时，会在高度方向上相遇，射流继续流动就会在侧墙的高温腐蚀区域形成连续的空气膜覆盖，一方面，空气膜阻隔80％的煤粉颗粒冲刷水冷壁，减少抵达水冷壁近壁区域的煤粉量，进而降低近壁煤粉燃烧所消耗的氧量，另一方面，空气膜补入的风量还可进一步提高侧墙近壁区域氧量，两方面共同作用，可使侧墙近壁区域氧含量大幅度提升；

步骤二：在侧墙增加贴壁风，贴壁风取自二次风风箱，风量为一次风和二次风总风量的0.2％，贴壁风的风速2～2.6m/s，贴壁风喷口布置层数根据腐蚀区域高度为H，上下相邻的贴壁风喷口在腐蚀区域高度上间隔3000～4000mm布置，每层贴壁风喷口的组数根据高温腐蚀区域宽度为L以及贴壁风进风口的宽度为s2确定，当L与s2的比值小于5时，每层布置组贴壁风喷口；当L与s2的比值为5、6或7时每层布置4组贴壁风喷口；当L与s2的比值大于7时，每层布置组贴壁风喷口；

贴壁风气流依次经过贴壁风喷口的水平段风管、倾斜段风管和喷嘴后由位于侧墙上的贴壁风进风口吹入炉内，贴壁风气流与水冷壁所呈夹角为a，a的取值为10°～20°，，气流进入炉内后，立即平行于侧墙壁面竖直向上流动，在贴壁风进风口上方没有开口的高温腐蚀区域形成一层高度为3000～4000mm的连续空气膜，贴壁风空气膜覆盖到的区域，煤粉颗粒对侧墙的冲刷量大幅度降低，近壁煤粉燃烧耗氧量减少，另外，贴壁风吹入炉内后还可以进一步补充侧墙近壁区域氧含量，两方面共同作用，使侧墙近壁区域氧含量大幅度提升；

步骤三：步骤一中的防高温腐蚀直流风和步骤二中的贴壁风共同作用，实现防止水冷壁高温腐蚀现象发生，达到本申请的目的。

本发明与现有技术相比包含的有益效果是：

(1).贴壁风速度方向及大小不同，来源不同，解决高温腐蚀区域不同

已有专利采用取下水冷壁鳍片形成缝隙，并将部分二次风从缝隙垂直吹入炉膛形成空气膜的方法来防止侧墙高温腐蚀。膜式水冷壁管壁外径为d，d的取值为50～70mm，相对节距s与d的比值范围为1.2～1.3，(s为管间节距)，取下鳍片形成缝隙的相对宽度s1与d的比值为0.2～0.3，(s1为缝隙宽度)，进风缝隙狭小，为形成有效的空气膜就需要较高的贴壁风风速(15～20m/s)。贴壁风风速高，并且垂直水冷壁壁面吹入。气流进入炉内后，在炉膛中依旧垂直于水冷壁面的方向流动，不会向开口处垂直高度方向上方流动，导致贴壁风只能在开缝处形成空气膜。因此，为了解决高温腐蚀问题，需要取下水冷壁的所有鳍片。为了防止锅炉中煤粉燃烧爆燃等非正常工况下造成水冷壁和鳍片撕裂等问题，同时为了保证锅炉具有良好的密封性、有序膨胀以及正确传递荷载，在炉膛高度方向上布置有多层水平且紧贴水冷壁的刚性梁，加装刚性梁的区域占到侧墙面积的30％左右，这些区域不能布置贴壁风。因此，侧墙30％不能布置贴壁风的区域高温腐蚀问题无法解决。

采用本发明的方法和装置，通过弯曲水冷壁管的方式在侧墙腐蚀区域形成单独且连贯的贴壁风进风口，喷口的相对宽度s2与d的比值为60～70，(s2为喷口宽度)。相同开口高度及宽度下，本发明形成的进风口面积为上述缝隙面积的4～5倍。进风口面积大，相同贴壁风风量下，只需要较小的贴壁风风速(3～4m/s)。贴壁风风速低，并且气流与水冷壁壁面呈10°～20°的夹角吹入炉膛。气流进入炉内后倾斜向上流动，由于受到炉内高温烟气的挤压，贴壁风气流速度方向很快与壁面平行，即贴壁风沿壁面竖直向上流动，可以在喷口上方没有开口的区域形成一层空气膜，形成空气膜的高度为4000mm。只要上下相邻喷口间隔4000mm布置，贴壁风就可以覆盖到该两层喷口间的高温腐蚀区域。因此，布置喷口时只需避开刚性梁，并沿腐蚀区域高度方向间隔布置几层喷口，贴壁风就可以沿整个腐蚀区域形成空气膜，即实现100％高温腐蚀区域的空气膜覆盖，解决高温腐蚀问题。

另外，靠近两侧墙的燃烧器带有偏置的防高温腐蚀风道，该风道射出的直流风进入炉内后，随着射流的发展，气流在竖直方向上扩散，覆盖范围逐渐扩大，到达腐蚀区域时两层相邻燃烧器的防高温腐蚀直流风相遇，在侧墙近壁区域形成连续的空气膜。防高温腐蚀直流风是本发明贴壁风的又一个来源。本发明通过弯曲水冷壁管的方式在侧墙腐蚀区域形成单独且连贯的进风口引入贴壁风，以及通过燃烧器偏置布置的防高温腐蚀风道引入直流风，形成覆盖100％高温腐蚀区域的双层空气膜，进一步提高近壁区域烟气中氧含量，彻底解决高温腐蚀问题。

(2).燃烧器的防高温腐蚀风可阻隔煤粉颗粒冲刷水冷壁，提高近壁区域氧浓度

旋流燃烧器的旋流二次风会将煤粉颗粒卷吸携带至水冷壁区域，这部分煤粉颗粒不仅会冲刷水冷壁，还会在水冷壁附近区域燃烧，消耗近壁区域氧量，使水冷壁出现高温腐蚀和结渣问题。

1)本发明的防高温腐蚀直流风可提高近壁区域氧含量

本发明燃烧器自带偏置的防高温腐蚀风道，少量二次风经过该风道后以直流风的形式吹入炉膛，该股直流风位于侧墙和旋流二次风之间，进入炉内后会立即阻隔向水冷壁方向运动的煤粉颗粒。随着直流射流的发展，射流边界向外扩展，高度范围逐渐增大，对煤粉颗粒的阻隔范围也越来越大。当射流到达腐蚀区域边界时，相邻两层燃烧器的防高温腐蚀直流风在高度方向上相遇，射流继续流动就会在高温腐蚀区域形成连续的空气膜。与没有该股直流风相比，形成的空气膜减少了约80％的煤粉颗粒冲刷水冷壁，大大减少了抵达水冷壁近壁区域的煤粉量，进而也降低了近壁煤粉燃烧所消耗的氧量。另外，形成的空气膜还可进一步增加近壁区域氧量。因此，防高温腐蚀直流风兼具降低近壁煤粉燃烧耗氧量、提升近壁氧含量的双重效果，两者共同作用，可使近壁区域氧含量大幅度提升，有利于解决高温腐蚀问题。

2)本发明的防高温腐蚀直流风可防止水冷壁结渣

如上所述，燃烧器的防高温腐蚀直流风吹入炉膛后可减少约80％的煤粉颗粒冲刷水冷壁。煤粉颗粒冲刷量的减少，大幅度降低了水冷壁结渣的可能性。

另外，燃烧器的防高温腐蚀直流风吹入炉膛后可提高近壁区域氧浓度，近壁氧化性气氛得到加强，煤灰的灰熔点升高，相同温度下灰不易熔融，进一步降低了结渣的可能性。

(3)引入贴壁风和燃烧器防高温腐蚀风，风量小，不影响炉内正常燃烧

1)仅使用贴壁风时，贴壁风风量小，不影响炉内正常燃烧

已有专利采用取下水冷壁鳍片形成缝隙，并将部分二次风从缝隙垂直吹入炉膛形成空气膜的方法来防止侧墙高温腐蚀。膜式水冷壁管壁外径d一般为50～70mm，相对节距s与d的比值为1.2～1.3(s为管间节距)，取下鳍片形成缝隙的相对宽度s1与d的比值为0.2～0.3(s1为缝隙宽度)，相邻两根管子之间形成的进风缝隙狭小，为形成有效的空气膜就需要较高的贴壁风风速(15～20m/s)。贴壁风风速高，并且垂直水冷壁壁面吹入。气流进入炉内后，在炉膛中依旧垂直于水冷壁面的方向流动，不会向开口处垂直高度方向上方流动，导致贴壁风只能在开缝处形成空气膜。因此，为了解决高温腐蚀问题，需要取下水冷壁的所有鳍片，除去侧墙30％无法布置贴壁风的刚性梁区域，其他取下鳍片后形成的缝隙总面积仍占到整个侧墙面积的14％。进风缝隙的总面积大，而且贴壁风风速为15～20m/s，导致贴壁风风量高达10～20％。

引入该贴壁风后会造成燃烧器风量减少10～20％，炉内煤粉燃烧不充分，排烟中飞灰碳含量升高，降低锅炉效率。另外，贴壁风吹入炉内的深度大，风量大，影响炉内烟气的体积大，引起较大范围区域烟气中氧含量升高，造成NOx生成量增大。

本发明通过弯曲水冷壁管的方式在侧墙腐蚀区域形成单独且连贯的贴壁风进风口，喷口的相对宽度s2与d的比值为60～70(s2为喷口宽度)。相同开口高度及宽度下，本发明形成的进风口面积为上述缝隙面积的4～5倍。进风口面积大，相同贴壁风风量下，只需要较小的贴壁风风速(3～4m/s)；若控制贴壁风风量减少，贴壁风风速会进一步降低。贴壁风风速低，并且气流与水冷壁壁面呈10°～20°的夹角吹入炉膛。气流进入炉内后倾斜向上流动，由于受到炉内高温烟气的挤压，贴壁风气流速度方向很快与壁面平行，即贴壁风沿壁面竖直向上流动，可以在喷口上方没有开口的区域形成一层空气膜，形成空气膜的高度为4000mm。只要上下相邻喷口间隔4000mm布置，贴壁风就可以覆盖到该两层喷口间的高温腐蚀区域。因此，布置喷口时只需避开刚性梁，并沿腐蚀区域高度方向间隔布置几层喷口，贴壁风就可以沿整个腐蚀区域形成空气膜，即实现100％高温腐蚀区域的空气膜覆盖，解决高温腐蚀问题。如此设置贴壁风喷口，所有喷口的总面积仅占到侧墙面积的0.7％左右，而且贴壁风风速较小，贴壁风风量可以控制在0.3％左右。

本发明贴壁风风量小，贴壁风的引入对燃烧器风量的影响小，不会引起飞灰碳含量升高，锅炉效率降低的问题。贴壁风风速低，气流与水冷壁壁面呈10°～20°的夹角吹入炉膛后很快附壁，吹入炉膛的深度很小，只在水冷壁壁面形成一层薄空气膜，对炉内烟气的影响范围很小，不会引起NO_x排放升高。另外，贴壁风风量小，对燃烧器供风量的影响小，所以不会影响锅炉效率。因此，本发明贴壁风在解决高温腐蚀问题同时完全不影响炉内的正常燃烧。

2)同时使用贴壁风和燃烧器防高温腐蚀风，贴壁风风量更小，最大限度减少对炉内正常燃烧的影响

由(2)中的讨论可知，防高温腐蚀直流风兼具降低近壁煤粉燃烧耗氧量、提升近壁氧含量的双重效果，有利于解决高温腐蚀问题。因此，引入防高温腐蚀直流风后，可以相应的减少贴壁风的风量至0.2％，风速降低至2～2.6m/s，贴壁风风速的进一步降低又有利于气流附壁，形成空气膜覆盖水冷壁，增强防高温腐蚀效果。所以，贴壁风风量的略微降低，不影响整体的防高温腐蚀效果。这样，燃烧器的防高温腐蚀风和贴壁风的总风量不超过0.3％，两者共同作用，在使用最小风量达到防止高温腐蚀效果的同时，最大限度的减少了对炉内正常燃烧的影响。

(4)本发明解决了贴壁风进风口处结渣、水冷壁管壁磨损的问题

1)本发明解决了喷口结渣的问题

由(3)中的讨论可知，已有专利的进风缝隙的相对宽度仅为相对节距的0.2～0.3倍。进风缝隙狭小，缝隙处极易结渣堵渣。

相同开口高度及宽度下，本发明形成的进风口面积为上述缝隙面积的4～5倍。进风口面积增大，可以有效防止喷口结渣。

2)本发明解决了进风口处水冷壁管壁磨损的问题

由(3)中的讨论可知，已有专利的贴壁风风速为15～20m/s。进风缝隙处风速过高，对水冷壁管外壁造成的磨损严重。

本发明同时使用燃烧器防高温腐蚀直流风和贴壁风，贴壁风风速仅为2～2.6m/s。由于管壁的磨损量大致与气流速度的3次方成正比，所以已有专利水冷壁管外壁的磨损量为本专利的500倍。因此，相比已有专利，本专利有效解决了进风口处水冷壁管壁磨损的问题。

附图说明

图1为本发明的整体示意图，图1中靠近两侧墙的箭头表示防高温腐蚀直流风，螺旋的线表示旋流二次风。

图2为图1的A-A剖视图。

图3为燃烧器结构示意图，箭头表示从风道进入炉膛的风。

图4为燃烧器喷口A向视图。

图5为贴壁风喷口结构示意图，箭头表示从风道进入炉膛的风。

图6为导流板结构示意图。

图7为燃烧器防高温腐蚀直流风示意图，箭头表示从风道进入炉膛的风。

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，所述燃烧锅炉防止水冷壁高温腐蚀装置，它包括燃烧系统1、炉膛2和两组贴壁风系统3；所述炉膛2包括前墙2-1、后墙2-3和两个侧墙2-2，所述燃烧系统1包括两个二次风门1-1、两个二次风风箱1-3、多个燃烧器1-2和多个燃尽风口1-4，前墙2-1、后墙2-3和两个侧墙2-2组成锅炉本体，前墙2-1和后墙2-3相对设置，两个侧墙2-2相对设置，一个二次风门1-1安装在前墙2-1上，另一个二次风门1-1安装在后墙2-3上，前墙2-1上安装有一个二次风风箱1-3和多个燃烧器1-2，后墙2-3上安装有一个二次风风箱1-3和多个燃烧器1-2，每组贴壁风系统3分别安装在一个侧墙2-2上，每组贴壁风系统3与一个二次风风箱1-3连通。

具体实施方式二：结合图1和图3说明本实施方式，本实施方式所述燃烧锅炉防止水冷壁高温腐蚀装置，燃烧器1-2包括内二次风旋流器1-2-1、外二次风旋流器1-2-2、外二次风喷口1-2-4、内二次风喷口1-2-5、一次风管1-2-6和三个锥形煤粉分离器1-2-7；三个锥形煤粉分离器1-2-7沿长度方向设置在一次风管1-2-6内，内二次风喷口1-2-5和外二次风喷口1-2-4由内向外依次设置在一次风管1-2-6外部，内二次风旋流器1-2-1安装在一次风管1-2-6外侧的内二次风喷口1-2-5内，外二次风旋流器1-2-2安装在内二次风喷口1-2-5外部的外二次风喷口1-2-4处。其它组成和连接方式与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：结合图1和图3说明本实施方式，本实施方式所述燃烧锅炉防止水冷壁高温腐蚀装置，它还包括多个偏置防高温腐蚀风道1-2-3；偏置防高温腐蚀风道1-2-3为弧形管道，风门1-2-3-1安装在偏置防高温腐蚀风道1-2-3上，偏置防高温腐蚀风道1-2-3安装在前墙2-1两侧靠近侧墙2-2位置的燃烧器1-2上，偏置防高温腐蚀风道1-2-3安装在后墙2-3两侧靠近侧墙2-2位置的燃烧器1-2上。其它组成和连接方式与具体实施方式二相同。

具体实施方式四：结合图1、图5和图6说明本实施方式，本实施方式所述燃烧锅炉防止水冷壁高温腐蚀装置，每组贴壁风系统3包括贴壁风风门3-1、贴壁风喷口3-2、贴壁风风道3-3和贴壁风进风口3-4；

进风口3-4设置在侧墙2-2上，每个进风口3-4与贴壁风喷口3-2连接，贴壁风喷口3-2通过贴壁风风道3-3与二次风风箱1-3连接，贴壁风风道3-3设有贴壁风风门3-1。其它组成和连接方式与具体实施方式一相同。

具体实施方式五：结合图1、图5和图6说明本实施方式，本实施方式所述燃烧锅炉防止水冷壁高温腐蚀装置，贴壁风喷口3-2包括倾斜段风管3-2-1、喷嘴3-2-2、水平段风管3-2-3、风门3-2-4和垂直摆角调节机构3-2-5；喷嘴3-2-2安装在倾斜段风管3-2-1内，垂直摆角调节机构3-2-5安装在水平段风管3-2-3上并与喷嘴3-2-2连接。其它组成和连接方式与具体实施方式四相同。

具体实施方式六：结合图1和图5说明本实施方式，本实施方式所述燃烧锅炉防止水冷壁高温腐蚀装置，水平段风管3-2-3与倾斜段风管3-2-1连接端至倾斜段风管3-2-1的另一端为开口逐渐增大的扩口形状筒体。边壁垂直倾角为70°～80°。其它组成和连接方式与具体实施方式五相同。

具体实施方式七：结合图1、图5和图6说明本实施方式，本实施方式所述燃烧锅炉防止水冷壁高温腐蚀装置，垂直摆角调节机构3-2-5包括导向套筒3-2-5-1和推杆3-2-5-2；导向套筒3-2-5-1焊接安装在水平段风管3-2-3上，导向套筒3-2-5-1内安装有推杆3-2-5-2，推杆3-2-5-2伸入到倾斜段风管3-2-1内并与喷嘴3-2-2连接。其它组成和连接方式与具体实施方式五相同。

具体实施方式八：结合图1、图5和图6说明本实施方式，本实施方式所述燃烧锅炉防止水冷壁高温腐蚀装置，推杆3-2-5-2的一端安装有手柄，推杆3-2-5-2与导向套筒3-2-5-1之间间隙配合。其它组成和连接方式与具体实施方式五相同。

具体实施方式九：结合图1和图5说明本实施方式，本实施方式所述燃烧锅炉防止水冷壁高温腐蚀装置，喷嘴3-2-2包括喷嘴框和三个导流板3-2-2-1；三个导流板3-2-2-1安装在喷嘴框上，推杆3-2-5-2与喷嘴框连接。其它组成和连接方式与具体实施方式五相同。

具体实施方式十：结合图1图7说明本实施方式，本实施方式所述燃烧锅炉防止水冷壁高温腐蚀装置的锅炉防腐蚀方法，所述方法是按照以下步骤实现的；

步骤一：向二次风风箱1-3内通风，二次风风箱1-3与防高温腐蚀风道1-2-3连通，并通过二次风风箱1-3对防高温腐蚀风道1-2-3通风，防高温腐蚀风道1-2-3提供风为直流风，风速为40～55m/s，风量为一次风和二次风总风量的0.1％，防高温腐蚀风道1-2-3的高度为l，防高温腐蚀风道1-2-3出口至高温腐蚀区域的距离为b，相邻两个防高温腐蚀风道1-2-3中心线的垂直距离为c，防高温腐蚀风道1-2-3内防高温腐蚀直流风气流扩展角为θ，并满足：l＝c-2b·tanθ；

防高温腐蚀风道1-2-3布置于侧墙2-2和靠近侧墙2-2的燃烧器1-2之间，防高温腐蚀风进入炉内后会立即阻隔向水冷壁方向运动的煤粉颗粒，随着防高温腐蚀风射流的发展，其边界向外扩展，高度范围逐渐增大，对煤粉颗粒的阻隔范围也越来越大，当上下相邻两层防高温腐蚀风到达腐蚀区域边界时，会在高度方向上相遇，射流继续流动就会在侧墙2-2的高温腐蚀区域形成连续的空气膜覆盖，一方面，空气膜阻隔80％的煤粉颗粒冲刷水冷壁，减少抵达水冷壁近壁区域的煤粉量，进而降低近壁煤粉燃烧所消耗的氧量，另一方面，空气膜补入的风量还可进一步提高侧墙2-2近壁区域氧量，两方面共同作用，可使侧墙2-2近壁区域氧含量大幅度提升；有利于解决高温腐蚀问题。

步骤二：在侧墙2-2增加贴壁风，贴壁风取自二次风风箱1-3，风量为一次风和二次风总风量的0.2％，贴壁风的风速2～2.6m/s，贴壁风喷口3-2布置层数根据腐蚀区域高度为H，上下相邻的贴壁风喷口3-2在腐蚀区域高度上间隔3000～4000mm布置，每层贴壁风喷口3-2的组数根据高温腐蚀区域宽度为L以及贴壁风进风口3-4的宽度为s2确定，当L与s2的比值小于5时，每层布置3组贴壁风喷口3-2；当L与s2的比值为5、6或7时每层布置4组贴壁风喷口3-2；当L与s2的比值大于7时，每层布置5组贴壁风喷口3-2；

贴壁风气流依次经过贴壁风喷口3-2的水平段风管3-2-3、倾斜段风管3-2-1和喷嘴3-2-2后由位于侧墙2-2上的贴壁风进风口3-4吹入炉内，贴壁风气流与水冷壁所呈夹角为a，a的取值为10°～20°，气流进入炉内后，立即平行于侧墙2-2壁面竖直向上流动，在贴壁风进风口3-4上方没有开口的高温腐蚀区域形成一层高度为3000～4000mm的连续空气膜，贴壁风空气膜覆盖到的区域，煤粉颗粒对侧墙2-2的冲刷量大幅度降低，近壁煤粉燃烧耗氧量减少，另外，贴壁风吹入炉内后还可以进一步补充侧墙2-2近壁区域氧含量，两方面共同作用，使侧墙2-2近壁区域氧含量大幅度提升；达到解决高温腐蚀的目的。

步骤三：步骤一中的防高温腐蚀直流风和步骤二中的贴壁风共同作用，实现防止水冷壁高温腐蚀现象发生，彻底解决水冷壁高温腐蚀问题。达到本申请的目的。

工作原理

一次风粉经由布置在防高温腐蚀燃烧器1-2的三个锥形煤粉分离器1-2-7后，大部分煤粉颗粒向一次风管1-2-6中心区域聚集，少量二次风经过偏置防高温腐蚀风道1-2-3在燃烧器1-2出口附近，煤粉依次被内二次风、外二次风引燃，经由燃烧器1-2的少量二次风以直流风的形式吹入炉膛，该股直流风进入炉内后会立即阻隔向水冷壁方向运动的煤粉颗粒。随着直流射流的发展，射流边界向外扩展，高度范围逐渐增大，对煤粉颗粒的阻隔范围也越来越大。当射流到达腐蚀区域边界时，相邻两层燃烧器1-2的防高温腐蚀直流风在高度方向上相遇，射流继续流动就会在高温腐蚀区域形成连续的空气膜。另外，通过调节布置于偏置防高温腐蚀风道1-2-3上的风门1-2-3-1的开度，控制该股直流风的风量大小。

取风自二次风风箱1-3的贴壁风经由每层的贴壁风风道3-3分配给该层的多组贴壁风喷口3-2，贴壁风风道3-3中的总风量通过贴壁风风门3-1的开度进行调节。贴壁风气流依次经过水平段风管3-2-3、倾斜段风管3-2-1和喷嘴3-2-2后，由位于两侧墙2-2上的进风口3-4与水冷壁壁面呈一定角度吹入炉膛。吹入角度的控制通过转动连接在推杆3-2-5-2一端的手柄来实现，转动手柄带动布置于倾斜段风管3-2-1内的喷嘴3-2-2摆动，使喷嘴内的三层导流板3-2-2-1的垂直倾角在70°～80°之间变化，进而可以控制贴壁风吹入炉膛的角度，使贴壁风气流经过导流板3-2-2-1后，与水冷壁面呈10°～20°夹角从进风口3-4吹入炉膛。另外，每组贴壁风喷口的风量可通过调节布置于水平段风管3-2-3上的风门3-2-4控制。

实施例

以一台330MW的亚临界汽包锅炉为例，该锅炉水冷壁管子外径为60mm，相对节距为1.25，前、后墙各布置3层燃烧器，每层4只，高温腐蚀区域宽度8m，高度9.3m。未进行改造前，该锅炉满负荷下NO_X排放量在580mg/Nm³左右，飞灰碳含量4～5％，锅炉效率94％。

采用《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》专利号：ZL200510009772.2所述装置。装置运行过程中，锅炉满负荷下NO_X排放升高至630mg/Nm³，飞灰碳含量升高至7～8％，锅炉效率降低至89％。装置改造完运行3个月后，水冷壁管子出现爆管。被迫停炉后进入炉内检查发现，是由于侧墙刚性梁所在区域水冷壁高温腐蚀引起的爆管，并且贴壁风进风缝隙处结渣，堵塞贴壁风口，管子外壁磨损严重。

将本发明装置应用至该锅炉，在侧墙腐蚀区域内布置3层贴壁风，每层4组贴壁风喷口，靠近侧墙的共12个燃烧器增加偏置的防高温腐蚀风道，风道高度为1914mm。改造后，锅炉满负荷下NOx排放量约为580mg/Nm³、飞灰碳含量为4～5％、锅炉效率不降低，水冷壁未出现爆管。5年后正常停炉检修，侧墙水冷壁没有出现高温腐蚀问题，贴壁风喷口处无结渣，喷口处水冷壁管没有出现磨损问题。

Claims (9)

1.燃烧锅炉防止水冷壁高温腐蚀装置的锅炉防腐蚀方法，它包括燃烧系统（1）、炉膛（2）和两组贴壁风系统（3）；所述炉膛（2）包括前墙（2-1）、后墙（2-3）和两个侧墙（2-2），所述燃烧系统（1）包括两个二次风门（1-1）、两个二次风风箱（1-3）、多个燃烧器（1-2）和多个燃尽风口（1-4），前墙（2-1）、后墙（2-3）和两个侧墙（2-2）组成锅炉本体，前墙（2-1）和后墙（2-3）相对设置，两个侧墙（2-2）相对设置，一个二次风门（1-1）安装在前墙（2-1）上，另一个二次风门（1-1）安装在后墙（2-3）上，前墙（2-1）上安装有一个二次风风箱（1-3）和多个燃烧器（1-2），后墙（2-3）上安装有一个二次风风箱（1-3）和多个燃烧器（1-2），每组贴壁风系统（3）分别安装在一个侧墙（2-2）上，每组贴壁风系统（3）与一个二次风风箱（1-3）连通其特征在于：所述方法是按照以下步骤实现的；

步骤一：向二次风风箱（1-3）内通风，二次风风箱（1-3）与防高温腐蚀风道（1-2-3）连通，并通过二次风风箱（1-3）对防高温腐蚀风道（1-2-3）通风，防高温腐蚀风道（1-2-3）提供风为直流风，风速为40~55m/s，风量为一次风和二次风总风量的0.1%，防高温腐蚀风道（1-2-3）的高度为l，防高温腐蚀风道（1-2-3）出口至高温腐蚀区域的距离为b，相邻两个防高温腐蚀风道（1-2-3）中心线的垂直距离为c，防高温腐蚀风道（1-2-3）内防高温腐蚀直流风气流扩展角为θ，并满足：l=c-2b·tanθ；

防高温腐蚀风道（1-2-3）布置于侧墙（2-2）和靠近侧墙（2-2）的燃烧器（1-2）之间，防高温腐蚀风进入炉内后会立即阻隔向水冷壁方向运动的煤粉颗粒，随着防高温腐蚀风射流的发展，其边界向外扩展，高度范围逐渐增大，对煤粉颗粒的阻隔范围也越来越大，当上下相邻两层防高温腐蚀风到达腐蚀区域边界时，会在高度方向上相遇，射流继续流动就会在侧墙（2-2）的高温腐蚀区域形成连续的空气膜覆盖，一方面，空气膜阻隔80%的煤粉颗粒冲刷水冷壁，减少抵达水冷壁近壁区域的煤粉量，进而降低近壁煤粉燃烧所消耗的氧量，另一方面，空气膜补入的风量还可进一步提高侧墙（2-2）近壁区域氧量，两方面共同作用，可使侧墙（2-2）近壁区域氧含量大幅度提升；

步骤二：在侧墙（2-2）增加贴壁风，贴壁风取自二次风风箱（1-3），风量为一次风和二次风总风量的0.2%，贴壁风的风速2~2.6m/s，贴壁风喷口（3-2）布置层数根据腐蚀区域高度为H，上下相邻的贴壁风喷口（3-2）在腐蚀区域高度上间隔3000~4000mm布置，每层贴壁风喷口（3-2）的组数根据高温腐蚀区域宽度为L以及贴壁风进风口（3-4）的宽度为s2确定，当L与s2的比值小于5时，每层布置3组贴壁风喷口（3-2）；当L与s2的比值为5、6或7时每层布置4组贴壁风喷口（3-2）；当L与s2的比值大于7时，每层布置5组贴壁风喷口（3-2）；

贴壁风气流依次经过贴壁风喷口（3-2）的水平段风管（3-2-3）、倾斜段风管（3-2-1）和喷嘴（3-2-2）后由位于侧墙（2-2）上的贴壁风进风口（3-4）吹入炉内，贴壁风气流与水冷壁所呈夹角为a，a的取值为10°~20°，气流进入炉内后，立即平行于侧墙（2-2）壁面竖直向上流动，在贴壁风进风口（3-4）上方没有开口的高温腐蚀区域形成一层高度为3000~4000mm的连续空气膜，贴壁风空气膜覆盖到的区域，煤粉颗粒对侧墙（2-2）的冲刷量大幅度降低，近壁煤粉燃烧耗氧量减少，另外，贴壁风吹入炉内后还可以进一步补充侧墙（2-2）近壁区域氧含量，两方面共同作用，使侧墙（2-2）近壁区域氧含量大幅度提升；

步骤三：步骤一中的防高温腐蚀直流风和步骤二中的贴壁风共同作用，实现防止水冷壁高温腐蚀现象发生，达到本申请的目的。

2.根据权利要求1所述燃烧锅炉防止水冷壁高温腐蚀装置的锅炉防腐蚀方法，其特征在于：燃烧器（1-2）包括内二次风旋流器（1-2-1）、外二次风旋流器（1-2-2）、外二次风喷口（1-2-4）、内二次风喷口（1-2-5）、一次风管（1-2-6）和三个锥形煤粉分离器（1-2-7）；三个锥形煤粉分离器（1-2-7）沿长度方向设置在一次风管（1-2-6）内，内二次风喷口（1-2-5）和外二次风喷口（1-2-4）由内向外依次设置在一次风管（1-2-6）外部，内二次风旋流器（1-2-1）安装在一次风管（1-2-6）外侧的内二次风喷口（1-2-5）内，外二次风旋流器（1-2-2）安装在内二次风喷口（1-2-5）外部的外二次风喷口（1-2-4）处。

3.根据权利要求2所述燃烧锅炉防止水冷壁高温腐蚀装置的锅炉防腐蚀方法，其特征在于：它还包括多个偏置防高温腐蚀风道（1-2-3）；偏置防高温腐蚀风道（1-2-3）为弧形管道，偏置防高温腐蚀风道风门（1-2-3-1）安装在偏置防高温腐蚀风道（1-2-3）上，偏置防高温腐蚀风道（1-2-3）安装在前墙（2-1）两侧靠近侧墙（2-2）位置的燃烧器（1-2）上，偏置防高温腐蚀风道（1-2-3）安装在后墙（2-3）两侧靠近侧墙（2-2）位置的燃烧器（1-2）上。

4.根据权利要求1所述燃烧锅炉防止水冷壁高温腐蚀装置的锅炉防腐蚀方法，其特征在于：每组贴壁风系统（3）包括贴壁风风门（3-1）、贴壁风喷口（3-2）、贴壁风风道（3-3）和贴壁风进风口（3-4）；贴壁风进风口（3-4）设置在侧墙（2-2）上，每个贴壁风进风口（3-4）与贴壁风喷口（3-2）连接，贴壁风喷口（3-2）通过贴壁风风道（3-3）与二次风风箱（1-3）连接，贴壁风风道（3-3）设有贴壁风风门（3-1）。

5.根据权利要求4所述燃烧锅炉防止水冷壁高温腐蚀装置的锅炉防腐蚀方法，其特征在于：贴壁风喷口（3-2）包括倾斜段风管（3-2-1）、喷嘴（3-2-2）、水平段风管（3-2-3）、风门（3-2-4）和垂直摆角调节机构（3-2-5）；喷嘴（3-2-2）安装在倾斜段风管（3-2-1）内，垂直摆角调节机构（3-2-5）安装在水平段风管（3-2-3）上并与喷嘴（3-2-2）连接。

6.根据权利要求5所述燃烧锅炉防止水冷壁高温腐蚀装置的锅炉防腐蚀方法，其特征在于：水平段风管（3-2-3）与倾斜段风管（3-2-1）连接端至倾斜段风管（3-2-1）的另一端为开口逐渐增大的扩口形状筒体。

7.根据权利要求5所述燃烧锅炉防止水冷壁高温腐蚀装置的锅炉防腐蚀方法，其特征在于：垂直摆角调节机构（3-2-5）包括导向套筒（3-2-5-1）和推杆（3-2-5-2）；导向套筒（3-2-5-1）焊接安装在水平段风管（3-2-3）上，导向套筒（3-2-5-1）内安装有推杆（3-2-5-2），推杆（3-2-5-2）伸入到倾斜段风管（3-2-1）内并与喷嘴（3-2-2）连接。

8.根据权利要求5所述燃烧锅炉防止水冷壁高温腐蚀装置的锅炉防腐蚀方法，其特征在于：推杆（3-2-5-2）的一端安装有手柄，推杆（3-2-5-2）与导向套筒（3-2-5-1）之间间隙配合。

9.根据权利要求5所述燃烧锅炉防止水冷壁高温腐蚀装置的锅炉防腐蚀方法，其特征在于：喷嘴（3-2-2）包括喷嘴框和三个导流板（3-2-2-1）；三个导流板（3-2-2-1）安装在喷嘴框上，推杆（3-2-5-2）与喷嘴框连接。

Images