CN203642223U - 适用于大型电站锅炉智能型水冷壁高温腐蚀防止系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种适用于大型电站锅炉智能型水冷壁高温腐蚀防止系统，该系统可根据锅炉运行状况的变动实时地对系统进行调节防止水冷壁发生高温腐蚀，不需要运行人员的参与，实现了智能化防止高温腐蚀。它包括与空预器出口热二次风风箱连通的增压管道，增压管道上设有增压风机，增压风机与环绕炉墙的环形风箱连通，环形风箱通过联络风箱与分支风箱连通，分支风箱则与炉墙上的通风槽连通；在增压管道上设有风量调节装置，所述风量调节装置包括隔离挡板、总调节挡板以及风量测量装置、压力传感器，还包括联络风箱的分支调节挡板；智能控制系统根据锅炉运行状态调节所述风量调节装置中各挡板的开合程度，控制风量以实现水冷壁高温腐蚀的防止。
Description
技术领域
本实用新型属于电站锅炉技术领域，涉及一种适用于大型电站锅炉智能型水冷壁高温腐蚀防止系统及方法，这套系统通过对锅炉运行状态或水冷壁贴壁气氛等参数的处理和分析，可获得实时、连续地指令来保持水冷壁区域壁面氧化性氛围，有效避免了水冷壁高温腐蚀的发生，在这个过程中不需要运行人员的任何参与，是一种智能化防止水冷壁高温腐蚀系统。
背景技术
我国现阶段仍以火力发电为主，其中燃煤机组又是绝对主力，由于环保要求越来越高，新旧机组都要实现低排放的要求，其中为了减少氮氧化物的排放，有效方法是电站锅炉采用低氮燃烧方式，但是低氮燃烧方式导致主燃烧区域缺氧燃烧，使得水冷壁表面的还原性气氛增强，再者目前电站锅炉的参数提高后水冷壁金属壁温较高，还有一个因素，由于煤炭市场的多变导致入炉煤不稳定，一些高硫煤等偏离设计煤种较多煤种都被燃用，使得原来仅在贫煤锅炉上出现的高温腐蚀现象，现在电站锅炉中十分普遍，是导致水冷壁管壁减薄的主要原因之一，使水冷壁管壁有效承载能力不断下降严重时导致水冷壁管爆破，造成机组停运，已严重影响到机组的安全运行。
水冷壁高温腐蚀是一个复杂的物理化学过程，影响因素较多，其中包括燃煤中的硫分和其它有害杂质的存在，以及燃烧过程中产生的碱金属盐或钒盐类，水冷壁管壁温度等。电站锅炉的氮氧化物的排放浓度为了达到国家新的环保标准，新机组或老机组的锅炉都采用了低氮燃烧方式，通过对这些锅炉水冷壁发生高温腐蚀的状况进行研究发现，有如下特征有：区域相对集中，以主燃烧器中、上区域最为严重(即主燃烧器区域和还原区域)；腐蚀区域沿炉膛四周呈现分布不均衡；平均腐蚀速度1.2～1.8mm/a，以青岛电厂电腐蚀速度最快，投运不足1万小时，水冷壁平均腐蚀深达3mm，最严重部位腐蚀掉4.2mm；水冷壁表面的还原气氛较重，H2S和CO浓度较高，氧含量较低，由较多为位置的氧含量为0。在发生水冷壁高温腐蚀的锅炉中被腐蚀管子的形态、化学组成都是相似的：向火侧呈黑褐色，外层松软，内层坚硬，在剥落硬层后，垢状物与水冷壁结合处呈孔雀蓝光泽。腐蚀区域水冷壁面不清洁，有较多的灰沾污。水冷壁管剥落下来的附着物成分组成是相似的。垢状物中含有大量Fe3O4和少量的FeO、Fe2O3，腐蚀产物中含硫量比煤中高，尤其是出现了较高的硫化物。
目前对于水冷壁发生高温腐蚀的研究较多，其中文献方面主要集中在两个方面，第一方面对高温腐蚀机理的研究，燃煤锅炉水冷壁烟侧高温腐蚀的机理及影响因素[J].动力工程，2002,22(2):1700-1704、Kofstad P High Temperature Corrosion[M].Essex UK:ElsevierApplied Science Publishers Ltd,1988等；另一方面是在防治高温腐蚀的措施和经验，如郭鲁阳.锅炉水冷壁高温腐蚀原因分析及预防对策[J].中国电力,2000,33(11):17-20、王莹.水平浓淡风煤粉燃烧技术在预防水冷壁高温腐蚀中的应[J].热能动力工程,2002，15(3):173-174、陈国宏.高速电弧喷涂技术在电站水冷壁高温腐蚀的应用[J]安徽电力,2005,22(1):9-11。从检索文献和收集资料来看目前国内外防治高温腐蚀的方面的技术主要包括:被动防止,如采用喷涂技术或更高级别的管材；另一种在燃烧器方面采用浓淡分离加侧边风技术，这种技术首先应用在低氮燃烧器上，但侧边风由于风速低，风量小，衰减很快，通过现场测量发现这种技术在改变水冷壁贴壁气氛方面效果十分有限；还用采用专门的贴壁风装置，但这种贴壁风装置存在着风压低，风速较低，并且需要运行人员进行调节，而又没有具体的调节依据，不能实现智能化调整，导致多数电厂在锅炉点火或极低负荷时贴壁风装置还在投用，对锅炉稳定燃烧还会产生一定的负面影响。
通过对高温腐蚀的机理可知，造成高温腐蚀的因素较多，通过运行调整或其他手段来杜绝所有影响因素是较难的，尤其是目前为了适应更为严格的环保要求，锅炉基本都采用低氮燃烧器，主燃烧区域的缺氧燃烧不可避免，通过现场试验证明，采用贴壁风在水冷壁表面形成氧化性气氛是比较有效的方法，但通过前面分析知道目前贴壁风装置都受风压的限制，导致贴壁风量过高会影响燃烧，贴壁风量太小，在水冷壁表面形不成有效的氧化性氛围，而且都需要运行人员来判断和调整贴壁风装置，这样既增加了运行人员的工作量而且易出现人为误差，而不能实现智能化控制。
通过以上分析可知，锅炉水冷壁管高温腐蚀是一个较为常见的问题，对锅炉有着较强的破坏性，并且影响因素多，目前防止高温腐蚀的方法主要存在以下问题：(1)、控制不能智能化，都需要运行人员自己判断并调整高温腐蚀防止系统；(2)、采用贴壁风这种方式的都存在风压较低，改变水冷壁面气氛的效果不明显。(3)、对水冷壁面的改造量较多，可能对水冷比的水动力状况产生负面影响。
实用新型内容
本实用新型的目的就是为解决上述问题，提供一种适用于大型电站锅炉智能型水冷壁高温腐蚀防止系统，该系统可根据锅炉运行状况的变动实时地对系统进行调节防止水冷壁发生高温腐蚀，不需要运行人员的参与，实现了智能化防止高温腐蚀。
为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
一种适用于大型电站锅炉智能型水冷壁高温腐蚀防止系统，它包括贴壁风增压系统及智能控制系统；其中，
贴壁风增压系统包括：与空预器出口热二次风风箱连通的增压管道，增压管道上设有增压风机，增压风机与环绕炉墙的环形风箱连通，环形风箱通过联络风箱与分支风箱连通，分支风箱则与炉墙上的通风槽连通，从而在水冷壁壁面形成氧化性气氛，防止高温腐蚀的发生；在增压管道以及联络风箱上设有风量调节装置，所述风量调节装置包括安装在增压风机与空预器出口热二次风风机间增压管道上的隔离挡板、总调节挡板以及增压风机与环形风箱间增压管道上的风量测量装置、压力传感器，还包括安装在联络风箱的分支调节挡板；
智能控制系统根据锅炉运行状态通过调节所述风量调节装置中各挡板的开合程度，控制风量以实现水冷壁高温腐蚀的防止。
所述空预器出口热二次风风箱通过飞灰分离器与增压管道连接，飞灰分离器设有放灰锁气器；同时在环形风箱上也布置有放灰锁气器。
所述增压风机与环形风箱间的增压管道上还设有膨胀节。
所述分支风箱为安装在各炉墙上为通风槽供热风的风道，分支风箱内布置多道具有设定角度的热风喷口；所述热风喷口比通风槽稍小，热风喷口的出风角度不能吹水冷壁管。
所述联络风箱是将各个分支风箱相互连接，然后在与环形风箱连接的风道；所述通风槽为在水冷壁面上开的条形通风口。
所述总调节挡板是布置在增压风机入口的电动调节挡板，主要用调节风机出口风压和风量的；所述隔离挡板室布置在增压风机入口的电动闸板门，是全开全关的，主要用来将贴壁风系统与热二次风系统完全隔离；所述分支调节挡板布置在各炉墙上的调节这面墙上贴壁风量。
一种适用于大型电站锅炉智能型水冷壁高温腐蚀防止系统的工作方法，它的步骤为：
1）智能控制系统采集锅炉负荷D(t/h)，锅炉总送风量Q(Nm3/h)，锅炉运行氧量O2(%)，水冷壁管壁温度T(℃)，SOFA挡板总开度K(%)，入炉煤的含硫量S(%)和煤粉细度R90(%)，水冷壁表面氧气浓度O2m(%)和一氧化碳浓度CO(%)，增压机出口的压力P(kPa)和风量Q1(Nm3/h)；
2）对采集的部分数据进行分组处理，即锅炉负荷D(t/h)，锅炉总送风量Q(Nm3/h)，锅炉运行氧量O2(%)，水冷壁管壁温度T(℃)，SOFA挡板总开度K(%)，水冷壁表面氧气浓度O2m(%)和一氧化碳浓度CO(%)，对于这七类数据分别作为一组，并连续采样，判断每组数据是否全为病态数据，如是，则重新采样，再次判断，直至其中有正常数据为止；然后将病态数据剔除后剩余数据求平均值，Daverage，Qaverage，O2average，Taverage，Kaverage，Oaverage和COaverage；
入炉煤的含硫量S(空气干燥基全硫%)和煤粉细度R90(%)、增压风机出口压力P和风量Q1仅进行有效性判断；
3）根据优先等级从高到低的顺序对风量进行控制:
3-1）当D<0.5×DBMCR时，向总调节挡板发出全关指令，并且同时向隔离挡板发出关闭指令，向各分支调节挡板发出全开指令，表示该系统退出；
3-2）将增压风机出口风量控制在Q×0.5%<Q1<Q×2.5%时，向总调节挡板发出开/关的指令，步长为3%；
3-3）将增压风机出口压力2.7<P<3.3kPa时，向总调节挡板发出开/关指令，步长为1%；
3-4）当COaverage＞0.1时，则向该墙的分支调节挡板发出开的指令，步长为3%，直到全开；COaverage＜0.1时，该墙的分支调节挡板不动作；
3-5）当Oaverage＜0.2%时，则向该墙的分支调节挡板发出开的指令，步长为3%，直到全开；Oaverage＞0.2%时，该墙的分支调节挡板不动作；
3-6）当ζ＞ζ0时，则向各墙的分支调节挡板发出开的指令，步长为2%，直到全开；ζ＜ζ0，分支调节挡板不动作，反应高温腐蚀程度的无量纲变量ζ，反映锅炉高温腐蚀程度的无量纲变量的参照值为ζ0。
对于锅炉负荷D(t/h)，锅炉总送风量Q(Nm3/h)，锅炉运行氧量O2(%)，水冷壁管壁温度T(℃)，SOFA挡板总开度K(%)，水冷壁表面氧气浓度O2m(%)和一氧化碳浓度CO(%)这七类数据进行有效性判断时，按照取样10次的方式，其判据如下：
0.5DBMCR≤D≤1.15DBMCR (1)
0.3QBMCR≤Q≤1.3QBMCR (2)
0.5＜O2＜10 (3)
ΔT＝|TC-TC-N|＞Tf； (4)
10≤K≤400 (5)
0≤O2m≤10 (6)
0≤CO≤4.5 (7)
上面7个判据中：DBMCR为锅炉最大处理，t/h；QBMCR为锅炉最大出力工况下的总风量，Nm3/h；C为当前采样点；N为每周波采样点数；Tf为水冷壁病态数据判别整定值，℃；TC-N为上个采样周期平均值，℃；ΔT为水冷壁温度差值，℃；
进行有效性判断时，如某组10个数据全部为病态数据，则给出图文报警，给出这个该数据出错的信息，然后再进行下一组10个数据的采集，如这组数据有正常数据，则继续进行下一步运算，如10个数据全部为病态数据，则给出第二次图文报警，在进行下一组的10个数据采集，如这组数据有正常数据，则继续进行下一步运算，如10个数据全部为病态数据则再次给出图文报警，高温腐蚀防止系统保持当前运行状态，不再进行调整动作。
入炉煤的含硫量S(%)和煤粉细度R90(%)的有效性判断判据为：
0.5＜S＜4 (8)
R90-10＜R90＜R90D+10 (9)
式(9)中的R90D为电厂的设计煤粉细度；
当煤质数据S或R90超出上述范围时，给出图文报警，该系统保持当前运行状态，不再进行调整动作；
增压风机出口压力P和风量Q1的有效性判据为：
2.0＜P＜3.5 (10)
Q×0.2%＜Q1＜Q×3.0%
当压力P或风量Q1数据超出上述范围时，给出图文报警，该系统保持当前运行状态，不再进行调整动作；
根据获取的数据，计算反应高温腐蚀程度的无量纲变量ζ，
反映锅炉高温腐蚀程度的无量纲变量的参照值为ζ0。
本实用新型的有益效果是：
1)采用增压风机，实现了小风量，高风压的贴壁风在加上分支风箱内有一定角度的喷口，可以在水冷壁表面形成稳定的、高强度的氧化性气氛，有效地防止高温腐蚀的产生，同时由于风量较小，对锅炉燃烧没有任何影响。
2)由于贴壁风喷口布置在分支风箱内，并且在加工厂内预制，现场工作仅为在水冷壁开槽，现场施工工作量小，对水冷壁内的水动力状况没有任何影响，现场技术改造工作较少。
3)该系统完全为自动运行，不需要运行人员的任何参与，减少了运行人员的工作量，实现了智能化防止高温腐蚀。
4)该系统可以实现对不同部位的不同高温腐蚀程度的不同步防止，如前墙高温腐蚀较重，后墙较轻，可以在控制逻辑中将前墙的贴壁风加大，后墙减少实现不同步防止。
附图说明
图1智能型水冷壁高温腐蚀防止系统示意图；
图2智能型水冷壁高温腐蚀防止系统风箱连接示意图；
图3智能控制系统的模块组成图；
图4为防高温腐蚀通风槽布置示意图；
图5分离器结构示意图；
图6分支风箱内部结构示意图；
图7分支风箱结构图。
图中：1、空预器出口热二次风风箱，2、飞灰分离器，3、隔离挡板，4、总调节挡板，5、增压风机，6、压力传感器，7、风量测量装置，8、智能控制单元、9、膨胀节，10、炉墙，11、环形风箱，12、联络风箱，13、分支风箱，14、分支调节挡板，15、放灰锁气器，16、炉膛，17、热风喷口，18、通风槽。
具体实施方式
下面结合说明书附图与实施例对本实用新型的技术方案作进一步的阐述。
对于各种炉型来说，智能型水冷壁高温腐蚀防止系统的基本构件是一样的，但是由于有些锅炉安装有水冷壁气氛测量系统，有的锅炉没有安装，导致该系统在控制方面的有所不同，下面根据两个实施例对智能型水冷壁高温腐蚀防止系统进行详细说明。
实施例1
华能集团某电厂#4锅炉为蒸发量1025t/h的亚临界、中间一次再热、强制循环汽包炉，燃烧方式为四角切圆燃烧方式，每角有六层煤粉燃烧器，与二次风喷口间隔布置，制粉系统为配6台中速磨煤机的直吹式。该锅炉燃烧器采用了早期美国CE的技术，NOx的排放浓度较高，排放浓度在600mg/Nm3左右。为了达到国家最新的火电厂污染物排放标准，#4锅炉于2010年进行了低氮燃烧改造，为了能够准确掌握水冷壁表面气氛安装了水冷壁表面气体测量系统，可以实时测量出水冷壁表面的氧量和一氧化碳，通过对测量的实时数据进行分析发现，，在锅炉运行额定负荷，四层SOFA风挡板全开(为保证氮氧化物的排放浓度)，运行氧量在2.0%的运行状态下，在前墙和左侧墙上的还原性气氛较重，水冷壁表面的氧量为0～0.2%，一氧化碳为1%-2.5%，在停炉检修中，对水冷壁进行检查发现，前墙和左侧墙的燃烧器区域，燃烧器与SOFA风喷口之间的区域发生高温腐蚀，考虑到电厂实行全能值班，运行人员较少，因此电厂在小修中采用了智能型水冷壁高温腐蚀防止系统。
结合图1对#4锅炉安装的智能型水冷壁高温腐蚀防止进行说明，在空预器出口热二次风风箱1上开口引出热二次风，为减少下游设备的磨损，安装了飞灰分离器2，其具体结构见图5，该分离器采用离心分离器，在分离器下部安装有放灰锁气器15，然后经过电动隔离挡板3和电动总调节挡板4进入增压风机5，增压风机5要求耐350℃高温耐磨，在增压风机5出口安装了压力传感器6、风量测量装置7和膨胀节9，用来测量增压风机5出口的风压和风量，在这个实施例中，风量测量装置7采用标定后的靠背管测量，膨胀节9采用了耐高温的金属编织膨胀节；图2为智能型水冷壁高温腐蚀防止系统风箱连接示意图，主要表现出分支风箱13和联络风箱12的连接方式，热二次风经过增压风机5后，风压得到提高，进入环绕炉膛16紧贴锅炉炉墙10的环形风箱11，然后经过分支调节挡板14，进入联络风箱12和分支风箱13，在环形风箱11上也布置有放灰锁气器15，放灰锁气器15的位置在联络风箱12与环形风箱13的接口下方，布置在这个位置是考虑到气流沿着联络风箱12和分支风箱13向上走，会产生沉降灰；联络风箱12为普通的通风风道，分支风箱13主要结构和内部结构见图7和图6，在分支风箱13内布置三道热风喷口17，热风喷口17要求具有一定角度以便在水冷壁表面形成富氧气氛，防止高温腐蚀，热风喷口17要求比通风槽18稍小，在本实施例中，通风槽18尺寸为9×200mm，则热风喷口17的尺寸为7.5×190mm,还有一点要求热风喷口17的角度不能吹水冷壁管，为了保险起见在施工中要求在热风喷出方向上的第一根水冷壁管加装防磨瓦或进行防磨喷涂。在这个实施例中，高温腐蚀主要集中在前墙和左侧墙，因此在分支风箱13布置中，前墙和左侧墙布置两组，后墙和右侧墙布置一组，每组有三个分支风箱13和三个联络风箱12，一个分支调节挡板14，这样共有六个分支调节挡板14，前墙和左侧墙各两个，后墙和右侧墙各一个。
图3为智能控制系统的模块组成图，就这个实施例来说，其控制系统分为三个模块：数据采集模块，数据处理模块和指令输出模块。
数据采集相对比较简单，直接从水冷壁表面气体测量系统获取数据，获取的数据是水冷壁表面的O2(%)和CO(%)浓度，同时还要获取增压机出口的压力P(kPa)和风量Q1(Nm3/h)，以及锅炉总送风量Q(Nm3/h)、锅炉负荷D(t/h)；
数据处理模块对所获取的数据进行判断和分析，水冷壁表面气氛数据的处理分为四个单元，前墙单元，左侧墙单元，后墙单元和右侧墙单元，各单元对于获取的水冷壁表面气氛数据进行单独处理，各单元之间没有数据的传递或交换，以前墙单元为例，首先按照水冷壁表面气体测量系统的频率连续获取10个数据(O2和CO浓度)作为一组，在这一组数据中，首先进行数据有效性判读，对于O2＞10或CO＞4.5的数据剔除，然后求出这组数据的平均值Oaverage和COaverage，然后进行判断Oaverage＜0.2%或COaverage＞0.1；在数据处理单元还包括，增压风机出口压力P和风量的处理，判断出口风压P<2.7kPa或P>3.3kPa；增压风机出口风量进行Q1>Q×2.5%的判断；锅炉负荷进行D<0.5×DBMCR的判断。
指令输出模块是根据收到的调节信号向相关设备发出指令，如前墙出现Oaverage＜0.2%或COaverage＞0.1时，则向炉墙的分支调节挡板14发出开的指令，步长为3%；当P<2.7kPa时，向总调节挡板4发出开的指令，步长为1%，P>3.3kPa时，向总调节挡板4发出关的指令，步长为1%；当Q1>Q×2.5%时，向总调节挡板4发出关的指令，步长为3%；当D<0.5×DBMCR时，向总调节挡板4发出全关指令，并且同时向隔离挡板3发出关闭指令，向各分支调节挡板14发出全开指令；在这几个逻辑中其优先等级是不同的，锅炉负荷D的优先等级最高，其次是风量Q1，然后是风压P和水冷壁表面的O2和CO浓度。系统会自动完成整个控制过程不需要运行人员的任何参与，实现了完全的智能化。将本模块进行简单描述就是锅炉在低负荷时，这个系统要退出，同时控制该系统的风量要小于总风量的2.5%以防止对影响燃烧，维持风压3kPa左右，然后通过各分支调节挡板来控制水冷壁表面的气氛。该控制系统比较简单，没有专门的控制计算机直接嵌入#4机组DCS(分散控制系统)中。
实施例2
华电集团某电厂#6锅炉为蒸发量1021t/h的亚临界、中间一次再热、自然循环汽包炉，燃烧方式为四角切圆燃烧方式，每角有六层煤粉燃烧器，与二次风喷口间隔布置，制粉系统为配4台钢球磨煤机的中储式。该锅炉燃烧器采用了早期美国CE的技术。为了达到国家最新的火电厂污染物排放标准，#6锅炉于2011年进行了低氮燃烧改造，在主燃烧器上方布置四层SOFA喷口，由于煤炭市场的变化，目前锅炉燃用的主力煤种的含硫量较高，煤质的年平均含硫量在2.0%左右，远高于该锅炉的设计煤种，而且采用低氮燃烧方式，锅炉主燃烧区域缺氧较为严重，更易发生高温腐蚀，在2011年底#6机组进行临时停机，进入炉内检查发现四面炉墙均发生高温腐蚀的现象，主燃烧区域较轻，在燃烧器与SOFA风喷口之间的区域高温腐蚀较重并已出现水冷壁管壁减薄的现象，应电厂要求也采用了智能型水冷壁高温腐蚀防止系统。
该实施例与实施例1在硬件方面基本相似，但由于该实施例中的#6锅炉没有安装实时水冷壁表面气氛监测系统因此在系统控制方面差别较大，下面结合图1对#6锅炉安装的智能型水冷壁高温腐蚀防止进行说明，在空预器出口热二次风风箱1上开口引出热二次风，为减少下游设备的磨损，安装了飞灰分离器2，其具体结构见图5，该分离器采用离心分离器，在分离器下部安装有放灰锁气器15，然后经过电动隔离挡板3和电动总调节挡板4进入增压风机5，增压风机5要求耐350℃高温耐磨，在增压风机5出口安装了压力传感器6、风量测量装置7和膨胀节9，用来测量增压风机5出口的风压和风量，在这个实施例中，风量测量装置7采用标定后的靠背管测量，膨胀节9采用了耐高温的金属编织膨胀节；图2为能型水冷壁高温腐蚀防止系统风箱连接示意图，主要表现出分支风箱13和联络风箱12的连接方式，热二次风经过增压风机5后，风压得到提高，进入环绕炉膛16、紧贴锅炉炉墙10的环形风箱11，然后经过分支调节挡板14，进入联络风箱12和分支风箱13，在环形风箱11上也布置有放灰锁气器15，放灰锁气器15的位置在联络风箱12与环形风箱11的接口下方，布置在这个位置是考虑到气流沿着联络风箱12和分支风箱13向上走，会产生沉降灰；联络风箱12为普通的通风风道，分支风箱13主要结构和内部结构见图7和图6，在分支风箱13内布置三道热风喷口17，热风喷口17要求具有一定角度以便在水冷壁表面形成富氧气氛，防止高温腐蚀，热风喷口17要求比通风槽18稍小，在这个实施例中，通风槽18尺寸也为9×200mm，则热风喷口17的尺寸为7.5×190mm,还有一点要求热风喷口17的角度不能吹水冷壁管，为了保险起见在施工中要求在热风喷出方向上的第一根水冷壁管加装防磨瓦或进行防磨喷涂。在该实施例中，高温腐蚀主要集中在燃烧器与高温腐蚀主要集中在主燃烧器的上部区域风喷口之间的区，并且四面水冷壁腐蚀程度相似，因此在分支风箱13布置中，锅炉四面墙均布置两组，每组布置两个分支风箱13、两个联络风箱12和一个分支调节挡板14，这样共有八个分支调节挡板，四面炉墙上各布置两个。
由于在这个实施例中，#6锅炉没有安装水冷壁表面气氛在线检测系统，致使这个实施例的控制逻辑与实施例1有较大区别，但基本组成还是一致的，如图3所示智能控制系统的模块组成图，就这个实施例来说，其控制系统也分为三个模块：数据采集模块，数据处理模块和指令输出模块。
数据采集模块则要求采集的数据较多，主要包括锅炉运行状态数据和高温腐蚀防止系统的相关数据，锅炉运行状态数据包括锅炉负荷D(t/h)，锅炉总送风量Q(Nm3/h)，锅炉运行氧量O2(%)，水冷壁管壁温度T(℃)，SOFA挡板总开度K(%)，入炉煤的含硫量S(空气干燥基全硫%)和煤粉细度R90(%)，从高温腐蚀防止系统获取的数据包括增压机出口的压力P(kPa)和风量Q1(Nm3/h)。
数据处理模块对所获取的数据进行判断和分析，首先按照机组DCS(分散控制系统)运行数据扫描频率对每个数据连续获取10个数据(获取数据包括D，Q，O2，T，K，S和R90)作为一组，在这一组数据中，首先进行数据有效性判读，对于病态数据剔除，这些数据的判据如下：
D＜0或D＞1000； (1)
Q＜350或Q＞1100； (2)
O2＜0.5或O2＞10； (3)
ΔT＝|TC-TC-N|＞Tf； (4)
K＜10或K＞400； (5)
S＜0.5或S＞5； (6)
R90＜5或R90＞27； (7)
P＜2.7或P＞3.3； (8)
Q1＜Q×0.2%或Q1＞Q×3.0%； (9)
式(4)中：C为当前采样点；N为每周波采样点数；Tf为水冷壁病态数据判别整定值，℃；TC-N为上个采样周期平均值，℃；ΔT为水冷壁温度差值，℃。
在上面9个数据有效性判据中，式1-5为表征当前锅炉运行状态数据判断，式6-7为锅炉煤质相关数据，可从燃料报表中系统中获取；式8-9表征高温腐蚀防止系统的运行状态数据判断；对于5个锅炉运行状态数据进行判断后，求出Daverage，Qaverage，O2average，Taverage和Kaverage；煤质相关数据相对稳定，判断有效后即可采用；高温腐蚀防止系统的运行数据，只根据判据判断有效性，数据有效后即可采用，不进行平均值的计算；根据#6锅炉低氮燃烧改造后历史运行数据，整理出能反映#6锅炉高温腐蚀程度的无量纲变量ζ，反映#6锅炉高温腐蚀程度的无量纲变量的参照值为ζ0
指令输出模块是根据收到的调节信号向相关设备发出指令，具体描述为:
(1)、当ζ＞ζ0并且D＞0.5×DBMCR时，则向各墙的分支调节挡板14(共计八个分支挡板)发出开的指令，步长为1.5%；
(2)、当P<2.7kPa时，向总调节挡板4发出开的指令，步长为1%，当P>3.3kPa时，向总调节挡板4发出关的指令，步长为1%；
(3)、当Q1>Q×2.2%时，向总调节挡板4发出关的指令，步长为3%；
(4)、当D<0.5×DBMCR时，向总调节挡板4发出全关指令，并且同时向隔离挡板3发出关闭指令，向各分支调节挡板14发出全开指令；
(5)、在这几个逻辑中其优先等级是不同的，锅炉负荷D的优先等级最高，其次是风量Q1，然后是风压P和无量纲变量ζ。
系统会自动完成整个控制过程不需要运行人员的任何参与，实现了完全的智能化。这个实施例也没设置专门的控制计算机，通过加装卡件和修改逻辑，将该控制逻辑直接嵌入#4机组DCS中。将本模块进行简单描述就是锅炉在低负荷时，这个系统要退出，同时控制该系统的风量要小于总风量的2.2%以防止对影响燃烧，维持风压3kPa左右，然后通过各分支调节挡板来控制整个水冷壁表面的气氛。
Claims (6)
1.一种适用于大型电站锅炉智能型水冷壁高温腐蚀防止系统，其特征是，它包括贴壁风增压系统及智能控制系统；其中，
贴壁风增压系统包括：与空预器出口热二次风风箱连通的增压管道，增压管道上设有增压风机，增压风机与环绕炉墙的环形风箱连通，环形风箱通过联络风箱与分支风箱连通，分支风箱则与炉墙上的通风槽连通，从而在水冷壁壁面形成氧化性气氛，防止高温腐蚀的发生；在增压管道以及联络风箱上设有风量调节装置，所述风量调节装置包括安装在增压风机与空预器出口热二次风风机间增压管道上的隔离挡板、总调节挡板以及增压风机与环形风箱间增压管道上的风量测量装置、压力传感器，还包括安装在联络风箱的分支调节挡板；
智能控制系统根据锅炉运行状态通过调节所述风量调节装置中各挡板的开合程度，控制风量以实现水冷壁高温腐蚀的防止。
2.如权利要求1所述的适用于大型电站锅炉智能型水冷壁高温腐蚀防止系统，其特征是，所述空预器出口热二次风风箱通过飞灰分离器与增压管道连接，飞灰分离器设有放灰锁气器；同时在环形风箱上也布置有放灰锁气器。
3.如权利要求1所述的适用于大型电站锅炉智能型水冷壁高温腐蚀防止系统，其特征是，所述增压风机与环形风箱间的增压管道上还设有膨胀节。
4.如权利要求1所述的适用于大型电站锅炉智能型水冷壁高温腐蚀防止系统，其特征是，所述分支风箱为安装在各炉墙上为通风槽供热风的风道，分支风箱内布置多道具有设定角度的热风喷口；所述热风喷口比通风槽稍小，热风喷口的出风角度不能吹水冷壁管。
5.如权利要求1所述的适用于大型电站锅炉智能型水冷壁高温腐蚀防止系统，其特征是，所述联络风箱是将各个分支风箱相互连接，然后在与环形风箱连接的风道；所述通风槽为在水冷壁面上开的条形通风口。
6.如权利要求1所述的适用于大型电站锅炉智能型水冷壁高温腐蚀防止系统，其特征是，所述总调节挡板是布置在增压风机入口的电动调节挡板，主要用调节风机出口风压和风量的；所述隔离挡板室布置在增压风机入口的电动闸板门，是全开全关的，主要用来将贴壁风系统与热二次风系统完全隔离；所述分支调节挡板布置在各炉墙上的调节这面墙上贴壁风量。
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Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN103712233A (zh) * | 2014-01-02 | 2014-04-09 | 国家电网公司 | 适用于大型电站锅炉智能型水冷壁高温腐蚀防止系统及方法 |
| CN103712233B (zh) * | 2014-01-02 | 2016-03-09 | 国家电网公司 | 适用于大型电站锅炉智能型水冷壁高温腐蚀防止系统及方法 |
| CN107747731A (zh) * | 2017-09-21 | 2018-03-02 | 湘潭大学 | 一种防止锅炉水冷壁高温腐蚀的贴壁方法及装置 |
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| CN108730969A (zh) * | 2018-07-24 | 2018-11-02 | 西安热工研究院有限公司 | 一种具有可调贴壁风的煤粉直流燃烧器结构 |
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