CN203478216U - 贴壁风喷口以及锅炉、锅炉系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种贴壁风喷口以及锅炉、锅炉系统，贴壁风喷口喷射燃尽风，设于锅炉的墙壁，所述贴壁风喷口包括插入所述锅炉的墙壁的进风通道，所述进风通道连通燃尽风风源；所述贴壁风喷口还包括与所述进风通道连通的排风通道，所述排风通道喷射沿安装该贴壁风喷口的墙壁运行的贴壁风。贴壁风喷口的排风通道喷射的燃尽风可沿墙壁运行，形成贴壁风，从而在墙壁表面形成氧化保护层，避免还原性环境对墙壁造成的高温腐蚀。而且，燃尽风沿墙壁运行，不会扰动炉膛内气流，不会对锅炉日常运行方式造成影响。

Description

贴壁风喷口以及锅炉、锅炉系统

技术领域

本实用新型涉及锅炉技术领域，特别涉及一种贴壁风喷口以及锅炉、锅炉系统。

背景技术

燃煤锅炉，是利用煤炭燃烧释放的热能加热工质，以产生额定参数和品质的蒸汽、热水等的设备。

随着国家新的环保法规的实施，对NOx的排放要求更加严格。为了符合该规范，主要通过两种方式降低NOx排放，主要针对墙式对冲燃煤锅炉，一种方式是通过燃料分级；另一种是空气分级。

燃料分级主要通过煤粉浓淡分离，即在燃烧器内形成浓煤粉及淡煤粉的分级燃烧；

空气分级分为燃烧器内空气分级燃烧及炉膛空气分级燃烧两种，锅炉的墙壁上设有燃烧器。燃烧器内空气分级燃烧，是在燃烧器组织燃烧过程中适当推迟一次风、二次风的混合时机，防止燃料型NOx生成。炉内空气分级燃烧是将整个锅炉沿高度方向分为主燃区、还原区、燃尽区三个区域。

请参考图1，图1为一种典型的锅炉燃烧区域分布示意图。

锅炉1炉膛由下至上，依次分为主燃区C、还原区B、燃尽区A。低NOx燃烧要求主燃区C维持低氧量燃烧(即富燃料燃烧)，过量空气系数一般维持在0.85左右。在还原区B，生成的NOx被进一步还原，当未燃烬烟气升至燃尽风喷口14(大致处于燃尽区A和还原区B的分界线处)时，25％-30％空气补入炉膛，使煤粉充分燃烬。

上述方案虽然在一定长度上减少了NOx的排放，但具有下述技术问题：

锅炉1墙壁可能处于还原性气氛中，从而发生高温腐蚀。

锅炉1墙壁包括前墙11、后墙12以及两个侧墙13，前墙11和后墙12一般设置燃烧器15、燃尽风喷口14等，一次风和二次风混合后通过燃烧器26送入炉膛内参与燃烧。高温腐蚀在还原区B所对应的侧墙13的水冷壁处，显得尤为明显。因为，该区域本来就是用于还原NOx，侧墙13完全暴露在还原性的烟气中，CO浓度一般高于5000-10000ppm，极易造成由H₂S及还原性气体造成的高温腐蚀。而且，随着大型电站锅炉1向大容量、高参数方向发展，锅炉1侧墙13水冷壁管壁温度相应升高，侧墙13水冷壁发生高温腐蚀的频率大大增加，对燃煤电站锅炉1的安全性和经济性造成较大影响。

虽然，在主燃区C，一次风和二次风混合后，一次风包裹在二次风内，前墙11、后墙12，以及靠近侧墙13的水冷壁一般会处于氧化性气氛中，高温腐蚀不太明显，但由于喷射气体的不均匀，或是受到气流不稳定的影响，在这些位置也可能产生高温腐蚀，包括燃尽区A等。

有鉴于此，如何对锅炉墙壁进行保护，防止高温腐蚀，是本领域技术人员亟待解决的技术方案。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型的目的为提供一种贴壁风喷口以及锅炉、锅炉系统，该贴壁风喷口能够对锅炉墙壁进行保护，防止高温腐蚀。

本实用新型所提供的喷射燃尽风的贴壁风喷口，设于锅炉的墙壁，所述贴壁风喷口包括插入所述锅炉的墙壁的进风通道，所述进风通道连通燃尽风风源；所述贴壁风喷口还包括与所述进风通道连通的排风通道，所述排风通道喷射沿安装该贴壁风喷口的墙壁运行的贴壁风。

贴壁风喷口的排风通道喷射的燃尽风可沿墙壁运行，形成贴壁风，从而在墙壁表面形成氧化保护层，避免还原性环境对墙壁造成的高温腐蚀。而且，燃尽风沿墙壁运行，不会扰动炉膛内气流，不会对锅炉日常运行方式造成影响。

优选地，所述贴壁风喷口还包括与所述进风通道连通的冷却通道，所述冷却通道正对所述锅炉的炉膛。

当炉膛内温度极高，对贴壁风喷口可能造成高温损害时，由冷却通道喷射的燃尽风可吹离其附近的高温火焰，从而使得朝向炉膛的燃尽风喷口部分处于安全的工作环境，避免损伤。

优选地，所述贴壁风喷口包括若干个依次插装的筒体，所述筒体的端部具有朝外延伸的环形翻边；内层所述筒体的所述翻边，相对相邻的外层所述筒体的翻边伸出；相邻两所述筒体的翻边之间形成所述排风通道，各所述筒体的内腔形成所述进风通道。

筒体插装形成的贴壁风喷口，可形成多层贴壁风通道，以便于风量、风速、风向等综合调控；而且，筒体插装的方式，加工工艺简单，成本较低，部分损伤时，更换一根或若干根筒体即可，无需整体维修。

优选地，所述翻边与安装该贴壁风喷口的墙壁平行。

翻边与墙壁平行，则相邻翻边之间形成的排风通道喷射的燃尽风必然沿墙壁运行，形成贴壁风，可保证燃尽风不超出贴壁区，避免对炉膛气流造成扰动。

优选地，所述贴壁风喷口还包括安装管，最外层所述筒体插装于所述安装管内，所述安装管定位于所述锅炉的墙壁，所述安装管和各所述筒体的内腔形成所述进风通道。

安装管的设置便于整个贴壁风喷口与安装的墙壁的定位。

优选地，最内层的所述筒体的内腔形成冷却通道，所述冷却通道正对所述锅炉的炉膛。

冷却通道可冷却贴壁风喷口，以防高温损伤。

优选地，所述翻边设有沿排风方向延伸的膨胀缝。

膨胀缝赋予翻边一定的伸缩能力，可有效防止高温变形。

优选地，所述贴壁风喷口内设有风量挡板和/或旋流叶片。

风量挡板可调节风量，从而调节各层贴壁风的风量。旋流叶片可调节贴壁气流的旋流特性和衰减程度，风量挡板和旋流叶片结合时，可以调节贴壁风的覆盖范围。

本实用新型提供的锅炉，其墙壁包括前墙、后墙以及两个侧墙，至少一面所述墙壁上设有上述任一项所述的贴壁风喷口。

由于贴壁风喷口具有上述技术效果，具有该贴壁风喷口的锅炉也具有相同的技术效果。

优选地，所述贴壁风喷口设于锅炉还原区所对应的侧墙部分。

相对而言，侧墙更易于出现高温腐蚀，故将贴壁风喷口设置于侧墙更有利于实现经济和利益统一。

优选地，所述贴壁风喷口的进风通道插入所述锅炉的墙壁上的喧口。

设置于喧口处时，便于安装，因为喧口处本身形成有安装孔，无需另设安装孔以供贴壁风喷口插入。

本实用新型提供的锅炉系统，包括锅炉和一次风、二次风风源，所述锅炉为上述任一项所述的锅炉，所述锅炉的贴壁风喷口的风源为所述二次风风源。

锅炉系统具有与上述锅炉相同的技术效果。另外，二次风风源作为贴壁风喷口的风源，则不必专设贴壁风喷口的燃尽风风源，可节省成本。

附图说明

图1为一种典型的锅炉燃烧区域分布示意图；

图2为本实用新型所提供锅炉一种具体实施例的示意图；

图3为图2中还原区的右视图；

图4为图3中贴壁风喷口的结构示意图；

图5为图4中贴壁风喷口中间筒体的右视图。

图1中：

1锅炉、11前墙、12后墙、13侧墙、14燃尽风喷口、15燃烧器；

A-燃尽区、B-还原区、C-主燃区；

图2-5中：

2锅炉、21前墙、22后墙、23侧墙、231喧口、24燃尽风喷口、25贴壁风喷口、251筒体、251a翻边、251b膨胀缝、252安装管、25a进风通道、25b排风通道、25c冷却通道、26燃烧器；

A-燃尽区、B-还原区、C-主燃区、T贴壁区；

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和具体实施例。需要说明的是，为便于理解和描述简洁，下文结合锅炉和贴壁风喷口说明，有益效果不再重复论述。

请参考图2-4，图2为本实用新型所提供锅炉一种具体实施例的示意图；图3为图2中还原区的右视图；图4为图3中贴壁风喷口的结构示意图。

该实施例中的贴壁风喷口25，用于喷射燃尽风，可设于锅炉2的墙壁，锅炉2的墙壁通常包括前墙21、后墙22以及两个侧墙23，任一面墙壁均可设置该贴壁风喷口25。图2中，贴壁风喷口25设置于侧墙23。一般，前墙21和后墙22会设置燃烧器26、燃尽风喷口24等，一次风和二次风混合后进入燃烧器26参与燃烧，从而进行正常的燃烧工作。

贴壁风喷口25具体包括插入锅炉2的墙壁的进风通道25a，如图4所示，进风通道25a连通燃尽风风源；贴壁风喷口25还包括与进风通道25a连通的排风通道25b，排风通道25b喷射沿安装该贴壁风喷口25的墙壁运行的贴壁风，即排风通道25b喷射的燃尽风处于贴壁区T，如图3所示。

为此，可将排风通道25b的喷口设计为与安装该贴壁风喷口25的墙壁平行，图4中，排风通道25b即与侧墙23平行。需要说明的是，此处的平行并不限于与墙壁呈0度夹角，只要是大致平行即可，以满足排风沿墙壁运行，而不是进入炉膛，如图3所示，贴壁风喷口25喷射的气流沿贴壁区T运行。

如此设置，贴壁风喷口25喷射的燃尽风可沿墙壁运行，在墙壁表面形成氧化保护层，避免还原性环境对墙壁造成的高温腐蚀。而且，燃尽风沿墙壁运行，不会扰动炉膛内气流，不会对锅炉2日常运行方式造成影响。

进一步地，贴壁风喷口25还可以包括与进风通道25a连通的冷却通道25c，且冷却通道25c正对锅炉2的炉膛。冷却通道25c正对炉膛，则其喷射的燃尽风可吹向炉膛。当炉膛内温度极高，对贴壁风喷口25可能造成高温损害时，由冷却通道25c喷射的燃尽风可吹离其附近的高温火焰，从而使得朝向炉膛的燃尽风喷口24部分处于安全的工作环境，避免损伤。当然，为了避免冷却通道25c的燃尽风扰动炉膛气流，可对冷却通道25c的通断实施控制，比如设置风量挡板，以开启或关闭该冷却通道25c。

排风通道25b和进风通道25a的设置方式有多种，请继续参考图4理解，贴壁风喷口25可包括若干个依次插装的筒体251，图4中共设有三个依次插装的筒体251。另外，筒体251的端部具有朝外延伸的环形翻边251a，此处的“朝外延伸”相对于筒体251而言，远离筒体251的方向即为外侧。图4中，翻边251a朝向远离筒体251中心线的径向延伸。

形成翻边251a后，内层筒体251的翻边251a伸出相邻的外层筒体251的翻边251a，且相邻两筒体251的翻边251a之间形成排风通道25b，而各筒体251则形成进风通道25a。相邻翻边251a相互平行，实际上形成了环状的排风通道25b，燃尽风可沿该排风通道25b向四周呈发散状喷射，覆盖面积广，防高温腐蚀效果好。

为了保证排风通道25b喷射的燃尽风沿墙壁运行，形成贴壁风，图4中，翻边251a与墙壁平行。基于加工简便需求，筒体251可垂直墙壁设置，此时，翻边251a即沿筒体251径向设置，与筒体251垂直。可以理解，筒体251不与翻边251a垂直，以图4为视角，筒体251斜插入墙壁也是可行的，只是加工简易度、安装稳定性等次于上述实施例。

此时，最内层的筒体251可直接形成上述所述的冷却通道25c，如图4所示，实际上，最内层筒体251兼具为冷却通道25c和进风通道25a。最内层筒体251的翻边251a只能与其相邻的外层筒体251的翻边251a形成排风通道25b，而最内层筒体251内的燃尽风可以直接排向炉膛，以在具有高温保护需求的情况下，保护贴壁风喷口25。

针对该具体的贴壁风喷口25结构，还可以进一步包括安装管252。上述的贴壁风喷口25最外层筒体251插装于安装管252内，即所有的筒体251均插装于安装管252。安装管252可定位于锅炉2的墙壁，如图4所示，安装管252并不设置翻边251a，其插入侧墙23，并与侧墙23固定，以实现整个贴壁风喷口25的安装定位。此时，安装管252和各筒体251均形成进风通道25a，安装管252的设置便于整个贴壁风喷口25与安装的墙壁的定位。安装管252、各筒体251之间可存在连接关系，以形成整体的贴壁风喷口25。

实际上，设置安装管252时，最外层筒体251的翻边251a与侧墙23之间也可形成排风通道25b。另外，贴壁风喷口25的进风通道25a可插入锅炉2的侧墙23上的喧口231，则最外层筒体251的翻边251a与喧口231的内壁形成排风通道25b。设置于喧口231处时，便于安装，因为喧口231处本身形成有安装孔，无需另设安装孔以供贴壁风喷口25插入。显然，贴壁风喷口25应该伸出喧口231，以保证不与喧口231干涉。

请继续参考图5，图5为图4中贴壁风喷口的中间筒体的右视图。

贴壁风喷口25各筒体251的翻边251a可设有沿排风方向延伸的膨胀缝251b。炉膛内温度较高，为防止贴壁风喷口25受热变形，尤其是最靠近炉膛的排风通道25b部分，设置膨胀缝251b，膨胀缝251b赋予翻边251a一定的伸缩能力，可有效防止高温变形。图5中，膨胀缝251b自边缘向内延伸一定长度，优选地沿环形翻边251a的径向延伸，且若干条膨胀阀沿翻边251a的周向均布，以使翻边251a的膨胀或收缩更为均匀。

针对上述各实施例，均可在贴壁风喷口25内设有风量挡板和/或旋流叶片。风量挡板可调节风量，从而调节各层贴壁风的风量。旋流叶片可调节贴壁气流的旋流特性和衰减程度。可见，风量挡板和旋流叶片结合时，可以调节贴壁风的覆盖范围。如此，可根据墙壁烟气成分来调节贴壁风喷口25的风量及旋流强度。正常运行时，可将冷却通道25c的风关小，留一定冷却风，满足喷口冷却即可，防止喷口烧损。

上述实施例中，贴壁风喷口25的进风通道25a和排风通道25b主要通过筒体251插装形成，可以想到，还可以通过其他方式形成。比如，直接设置一总管形成进风通道25a，在总管的一端设有若干沿径向延伸的径向管，径向管与总管内部连通，则径向管的内腔可形成排风通道25b，总管的该端可封闭或是留有一定缝隙、开口以供冷却。相较于此，上述筒体251插装形成的贴壁风喷口25，可形成多层贴壁风通道(包括进风通道25a和排风通道25b)，以便于风量、风速、风向等综合调控，图4中形成三层贴壁风通道，实际上，也可以根据需要设计三层以上；而且，筒体251插装的方式，加工工艺简单，成本较低，部分损伤时，更换一根或若干根筒体251即可，无需整体维修。

针对上述实施例，贴壁风喷口25优选地设于锅炉2的两个侧墙23上。上述已提及，前墙21和后墙22安装有混合一次风、二次风的燃烧器26，以及燃尽风喷口24，还原性气氛相对较好，相对而言，侧墙23更易于出现高温腐蚀，故将贴壁风喷口25设置于侧墙23更有利于实现经济和利益统一。如图2所示，锅炉2自下向上一般分为主燃区C、还原区B、燃尽区A，其中，还原区B的还原性气氛最为强烈，其对应的侧墙23也是最易于发生高温腐蚀的部分，故最优化的方案为将贴壁风喷口25设于该处。当然，在其他位置出现高温腐蚀时，安装本实施例所提供的贴壁风喷口25显然也是可行的。

一面侧墙23可设有2-3个贴壁风喷口25，根据目前的锅炉2规格以及实际腐蚀情况，2-3个贴壁风喷口25已经可以满足防高温腐蚀的需求。当然，设置一个或三个以上的贴壁风喷口25也是可以的。

除了上述贴壁风喷口25、锅炉2，本实用新型还提供一种锅炉系统，包括锅炉2和一次风、二次风风源，一次风具有运输煤粉的功能，另外在燃烧器26处与二次风混合后，进入炉膛内主燃区C与煤粉实现燃烧。二次风一般为加热风，通过风机产生二次风，经加热器加热后送入二次风管道，经由风箱后与一次风混合。

本实用新型提供锅炉系统中的锅炉为上述任一实施例所述的锅炉2，且锅炉2上安装的贴壁风喷口25的风源即为锅炉系统的二次风风源。可以加设分支的二次风管道和风箱，以实现二次风风源与贴壁风喷口25进风通道25a的连通。二次风除了与一次风混合外，还可连接燃尽风喷口24，提供燃尽风促进完全燃烧，故将二次风风源也作为贴壁风喷口25的风源，即利用现有的设备，不必专设燃尽风风源，可节省成本。

以上对本实用新型所提供的一种贴壁风喷口以及锅炉、锅炉系统均进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (12)

1.一种喷射燃尽风的贴壁风喷口，设于锅炉(2)的墙壁，其特征在于，所述贴壁风喷口(25)包括插入所述锅炉(2)的墙壁的进风通道(25a)，所述进风通道(25a)连通燃尽风风源；所述贴壁风喷口(25)还包括与所述进风通道(25a)连通的排风通道(25b)，所述排风通道(25b)喷射沿安装该贴壁风喷口(25)的墙壁运行的贴壁风。

2.如权利要求1所述的贴壁风喷口，其特征在于，所述贴壁风喷口(25)还包括与所述进风通道(25a)连通的冷却通道(25c)，所述冷却通道(25c)正对所述锅炉的炉膛。

3.如权利要求1所述的贴壁风喷口，其特征在于，所述贴壁风喷口(25)包括若干个依次插装的筒体(251)，所述筒体(251)的端部具有朝外延伸的环形翻边(251a)；内层所述筒体(251)的所述翻边(251a)，相对相邻的外层所述筒体(251)的翻边(251a)伸出；相邻两所述筒体(251)的翻边(251a)之间形成所述排风通道(25b)，各所述筒体(251)的内腔形成所述进风通道(25a)。

4.如权利要求3所述的贴壁风喷口，其特征在于，所述翻边(251a)与安装该贴壁风喷口(25)的墙壁平行。

5.如权利要求3所述的贴壁风喷口，其特征在于，所述贴壁风喷口(25)还包括安装管(252)，最外层所述筒体(251)插装于所述安装管(252)内，所述安装管(252)定位于所述锅炉(2)的墙壁，所述安装管(252)和各所述筒体(251)的内腔形成所述进风通道(25a)。

6.如权利要求3所述的贴壁风喷口，其特征在于，最内层的所述筒体(251)的内腔形成冷却通道(25c)，所述冷却通道(25c)正对所述锅炉(2)的炉膛。

7.如权利要求3所述的贴壁风喷口，其特征在于，所述翻边(251a)设有沿排风方向延伸的膨胀缝(251b)。

8.如权利要求1-6任一项所述的贴壁风喷口，其特征在于，所述贴壁风喷口(25)内设有风量挡板和/或旋流叶片。

9.一种锅炉，其墙壁包括前墙(21)、后墙(22)以及两面侧墙(23)，其特征在于，至少一面所述墙壁上设有权利要求1-8任一项所述的贴壁风喷口(25)。

10.如权利要求9所述的锅炉，其特征在于，所述贴壁风喷口(25)设于锅炉(2)还原区(B)所对应的侧墙(23)部分。

11.如权利要求9所述的锅炉，其特征在于，所述贴壁风喷口(25)的进风通道(25a)插入所述锅炉(22)的墙壁上的喧口(231)。

12.一种锅炉系统，包括锅炉(2)和一次风、二次风风源，其特征在于，所述锅炉(2)为权利要求9-11任一项所述的锅炉(2)，所述锅炉(2)的贴壁风喷口(25)的风源为所述二次风风源。

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