CN205102117U - 一种前后墙对冲燃烧锅炉的组合贴壁风系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供的一种前后墙对冲燃烧锅炉的组合贴壁风系统，包括对冲燃烧锅炉炉膛，对冲燃烧锅炉炉膛包括前墙、后墙、左侧墙和右侧墙；前墙和后墙上分别相对设有一组M列×N行矩阵排列的燃烧器喷嘴，前墙和后墙的燃烧器喷嘴上方部分别设有一排燃尽风喷嘴，前墙和后墙的燃烧器喷嘴两侧分别设有一组前后墙贴壁风喷口；左侧墙和右侧墙上分别相对自下而上设有一组P列×Q行矩阵排列的侧墙贴壁风喷口。该组合贴壁风系统通过分别设在前后墙的贴壁风喷口和设在两侧墙的贴壁风喷口组合使用，既能够使前墙和后墙上喷入的贴壁风在炉膛内部不加内构件的前提下实现平行于侧墙水冷壁流动，又能够解决贴壁风布置在前后墙刚性不足等问题。

Description

一种前后墙对冲燃烧锅炉的组合贴壁风系统

技术领域

本实用新型属于火力发电电站锅炉设备领域，涉及一种在前后墙对冲燃烧锅炉炉膛前、后墙和两侧墙上组合布置贴壁风喷口，可有效防止前后墙对冲燃烧锅炉水冷壁结渣及高温腐蚀的组合贴壁风系统。

背景技术

前后墙对冲燃烧锅炉在大容量和高参数的锅炉上具有受热面布置方面的优势，因此在国内现役火电机组中应用广泛。为了降低NOx排放浓度，该类炉型通常采用空气分级燃烧的方式。即在主燃区给入燃料燃烧所需风量的70～90％，营造贫氧环境，在距顶层燃烧器上部一定距离的燃尽区，通过燃尽风喷口给入燃料完全燃烧所需的余下空气，使未燃尽燃料该区域富氧条件下完全燃烧。当燃煤中含硫量偏高时，在还原性气氛下水冷壁近壁区会产生大量的H₂S和CO等对水冷壁有腐蚀作用的气体，从而导致水冷壁出现严重的硫化物型高温腐蚀。另外，炉内还原性氛围还会使灰中熔点较高的Fe₂O₃还原成低熔点的FeO，使得灰熔点大幅度降低，导致该区域水冷壁结渣。因此，如何在保证前后墙对冲燃烧锅炉低NO_x排放的同时，确保炉膛水冷壁不发生高温腐蚀和结渣，成为该类锅炉亟待解决的问题。

目前，针对前后墙对冲锅炉水冷壁高温腐蚀及结渣问题，相关科研院所、锅炉厂家等都做了大量研究工作，提出了不少解决方法。研究发现，由于前后墙对冲燃烧锅炉的燃烧器和燃尽风喷口均布置在炉膛的前、后墙上，在两侧墙上均未布置任何空气补给装置，因此侧墙中间区域附近氧浓度极低，呈现出明显的还原性气氛，造成该区域内水冷壁结焦和高温腐蚀严重。为了解决侧墙水冷壁高温腐蚀和结渣问题，专利CN2786440Y公开了一种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，该装置将锅炉主燃区侧墙水冷壁鳍片取下形成缝隙喷口，将部分二次风从此喷入炉膛内，从而实现向侧墙水冷壁区域补氧防结渣的目的。但是由于取下鳍片形成的缝隙尺寸过小，气流阻力大刚性差，不能形成稳定的侧墙贴壁风幕。为了使喷入炉膛内的气流沿着壁面流动，专利CN101280919A公开了一种前后墙对冲燃烧锅炉炉膛及在侧墙上设置空气喷嘴的方法，提出在锅炉两侧墙上设置能同时向炉膛内提供轴流空气和侧流空气的喷嘴组，从而提高补氧强度，降低侧墙温度，防止两侧墙结焦和高温腐蚀。该喷口具有三级喷管，结构复杂且旋流喷口阻力大。当风量不足时，喷嘴旋转效果差，侧流空气喷入炉内的刚性差，造成壁面区域补氧不足，不能解决侧墙高温腐蚀和结渣的问题。当风量较大时，轴流空气量大量增加，在主燃区将大量氧气补给到炉膛中，破坏了空气分级燃烧的初衷，不利于降低NO_x排量。专利CN102829482A公开了一种前后墙对冲燃烧锅炉侧墙贴壁风添加装置，提出将二次风通过在侧墙水冷壁内侧安装挡板和喷嘴送入炉膛，从而在侧墙水冷壁形成稳定的贴壁风。这种方式采用挡板直接将二次风阻挡流向水冷壁，会导致水冷壁的磨损，且在水冷壁内侧安装内构件不利于控制结焦，而且会给锅炉安全运行带来影响。

综上可知，目前提出的贴壁风布置方式一般有两种方式，一种将贴壁风布置在前后墙上，另一种将贴壁风布置在两侧墙上。通过对不同运行条件下前后墙布置贴壁风喷口的射流特性分析发现，当射流喷口速度较高时，虽然可以向侧墙中心区域补充氧量，但是由于射流刚性较强，在初始阶段扩散性差，导致两侧墙靠近前后墙区域无法被空气覆盖。当喷口速度较低时，射流刚性较差，虽然可以向侧墙靠近前后墙区域补充氧量，但是射流无法达到侧墙中心区域。布置在侧墙的贴壁风喷口虽然可以获得较好的成膜效果，但是受炉内气流影响较明显，不适合布置在炉膛下部区域。另外，为了实现侧墙水冷壁贴壁风全覆盖，在侧墙贯穿布置贴壁风对炉膛支吊强度会产生影响，侧墙不能布置过多、过长的贴壁风喷口。

实用新型内容

实用新型目的：本实用新型的目的是提供一种能够有效防止前后墙对冲燃烧锅炉水冷壁结渣及高温腐蚀的组合贴壁风系统。

技术方案：本实用新型提供的一种前后墙对冲燃烧锅炉的组合贴壁风系统，包括对冲燃烧锅炉炉膛，对冲燃烧锅炉炉膛包括前墙、后墙、左侧墙和右侧墙；前墙和后墙上分别相对设有一组M列×N行矩阵排列的燃烧器喷嘴，前墙和后墙的燃烧器喷嘴上方部分别设有一排燃尽风喷嘴，前墙和后墙的燃烧器喷嘴两侧分别设有一组前后墙贴壁风喷口；左侧墙和右侧墙上分别相对自下而上设有一组P列×Q行矩阵排列的侧墙贴壁风喷口。

作为改进，Q为2，所述侧墙贴壁风喷口的标高位于相邻行燃烧器喷嘴的标高之间，或者位于燃烧器喷嘴和燃尽风喷嘴的标高之间。

作为进一步改进，侧墙贴壁风喷口的喷口宽度为侧墙宽度的1/3-1/5，侧墙贴壁风喷口的风速为4～6m/s；前后墙贴壁风喷口的标高与燃烧器喷嘴的标高、燃尽风喷嘴的标高相同，与侧墙贴壁风喷口交错布置，前后墙贴壁风喷口的喷口内径200～300mm，距相邻侧墙距离为1～1.5倍喷口内径，风速为30～45m/s。布置在前后墙上的贴壁风喷口具有喷口小、风速高的特点，射流可以达到炉膛侧墙中心区域，主要向炉膛侧墙中心区域补充氧量。布置在侧墙的贴壁风喷口具有尺寸小、风速低的特点，主要是向侧墙靠近前后墙区域补充氧量。作为进一步改进，M为3，N根据锅炉尺寸合理设置，P为3。

作为另一种改进，Q为1，所述侧墙贴壁风喷口的标高与燃烧器喷嘴的标高、燃尽风喷嘴的标高相同，所述侧墙贴壁风喷口设于右侧墙和左侧墙的中间位置。

作为进一步改进，侧墙贴壁风喷口的喷口宽度为侧墙宽度的1/2-1/3，侧墙贴壁风喷口的风速为4～6m/s；前后墙贴壁风喷口的标高与燃烧器喷嘴的标高、燃尽风喷嘴的标高相同，前后墙贴壁风喷口的喷口内径300～500mm，距相邻侧墙距离为0.8～1.2倍喷口内径，风速为15～30m/s。布置在前后墙上的贴壁风喷口具有喷口大、风速低的特点，有效提高侧墙靠近前后墙区域空气膜的覆盖面积。布置在侧墙的贴壁风喷口具有尺寸小、风速低的特点，主要是向侧墙中心区域补充氧量。

作为进一步改进，M为3，N根据锅炉尺寸合理设置，P为3。

有益效果：本实用新型提供的前后墙对冲燃烧锅炉的组合贴壁风系统结构简单、实施方便，通过分别设在前后墙的贴壁风喷口和设在两侧墙的贴壁风喷口组合使用，既能够使前墙和后墙上喷入的贴壁风在炉膛内部不加内构件的前提下实现贴壁风平行于侧墙水冷壁流动，又能够解决贴壁风布置在前后墙刚性不足、风量不够、无法覆盖整个侧墙的问题，从而有效预防水冷壁结渣及高温腐蚀的问题。

具体而言，本实用新型相对于现有技术，具有以下突出的优势：

(1)本实用新型首次提出将前后墙对冲燃烧锅炉的贴壁风组合布置在前墙、后墙和两侧墙上，能够保证在炉膛内部不加内构件的前提下实现贴壁风平行于侧墙水冷壁流动，从而有效解决了贴壁风布置于侧墙气流平行于水冷壁流动难的问题。

(2)本实用新型首次提出两种组合贴壁风的布置方法，侧墙贴壁风采用扁长形喷口，风速低刚性弱，能通过较少的风量为侧墙提供充足贴壁风，又能防止风速过高将气流送入炉膛中部，解决传统前后墙布置贴壁风刚性不够，覆盖面不足的问题；前后墙两边布置圆形高风速贴壁风喷口，增加了贴壁风的刚性，使其能够有效压制侧墙贴壁风，从而有效解决贴壁风布置于侧墙气流难以平行于水冷壁流动的问题。

附图说明

图1是实施例1的前后墙对冲燃烧锅炉的组合贴壁风系统的结构示意图；

图2是实施例2的前后墙对冲燃烧锅炉的组合贴壁风系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的前后墙对冲燃烧锅炉的组合贴壁风系统做出进一步说明。

实施例1

前后墙对冲燃烧锅炉的组合贴壁风系统，见图1，包括对冲燃烧锅炉炉膛，对冲燃烧锅炉炉膛包括前墙1、后墙2、左侧墙3和右侧墙4；前墙1和后墙2上分别相对设有一组3列×N行N根据锅炉尺寸合理设置矩阵排列的燃烧器喷嘴5，前墙1和后墙2的燃烧器喷嘴5上方分别设有一排燃尽风喷嘴6，前墙1和后墙2的燃烧器喷嘴5两侧分别设有一组前后墙贴壁风喷口7；左侧墙3和右侧墙4上分别相对自下而上设有一组3列×2行矩阵排列的侧墙贴壁风喷口8。

侧墙贴壁风喷口8的标高位于相邻行燃烧器喷嘴5的标高之间，或者位于燃烧器喷嘴5和燃尽风喷嘴6的标高之间。侧墙贴壁风喷口8的喷口宽度为侧墙宽度的1/3-1/5，侧墙贴壁风喷口8的风速为4～6m/s；前后墙贴壁风喷口7的标高与燃烧器喷嘴5的标高、燃尽风喷嘴6的标高相同，前后墙贴壁风喷口7的喷口内径200～300mm，距相邻侧墙距离为1～1.5倍喷口内径，风速为30～45m/s。

实施例2

前后墙对冲燃烧锅炉的组合贴壁风系统，见图2，包括对冲燃烧锅炉，对冲燃烧锅炉炉膛包括前墙1、后墙2、左侧墙3和右侧墙4；前墙1和后墙2上分别相对设有一组3列×N行N根据锅炉尺寸合理设置矩阵排列的燃烧器喷嘴5，前墙1和后墙2的燃烧器喷嘴5顶部分别设有一排燃尽风喷嘴6，前墙1和后墙2的燃烧器喷嘴5两侧分别设有一组前后墙贴壁风喷口7；左侧墙3和右侧墙4上分别相对自下而上设有一组3列×1行矩阵排列的侧墙贴壁风喷口8。

侧墙贴壁风喷口8的标高与燃烧器喷嘴5的标高、燃尽风喷嘴6的标高相同，侧墙贴壁风喷口8设于右侧墙1和左侧墙3的中间位置。侧墙贴壁风喷口8的喷口宽度为侧墙宽度的1/2-1/3，侧墙贴壁风喷口8的风速为4～6m/s；前后墙贴壁风喷口7的标高与燃烧器喷嘴5的标高、燃尽风喷嘴6的标高相同，前后墙贴壁风喷口7的喷口内径300～500mm，距相邻侧墙距离为0.8～1.2倍喷口内径，风速为15～30m/s。

本实用新型通过前后墙喷嘴和侧墙喷口的组合使用，能够使前墙和后墙上喷入的贴壁风在炉膛内部不加内构件的前提下实现贴壁风平行于侧墙水冷壁流动。但是由于前后墙喷入的贴壁风风量有限，贴壁风刚性不足以穿透覆盖到侧墙中间位置，因此需要在侧墙中间位置与前后墙贴壁风交错布置的侧墙贴壁风。从而既能有效解决贴壁风布置于侧墙气流难以平行于水冷壁流动的问题，又能够解决贴壁风布置在前后墙刚性不足无法覆盖侧墙中间区域的问题。这样可以有效增大水冷壁近表面氧气浓度，减弱对炉膛中心还原性气氛的破坏作用，大大降低水冷壁结焦及高温腐蚀的风险。

Claims (7)

1.一种前后墙对冲燃烧锅炉的组合贴壁风系统，其特征在于：包括对冲燃烧锅炉炉膛，对冲燃烧锅炉炉膛包括前墙(1)、后墙(2)、左侧墙(3)和右侧墙(4)；前墙(1)和后墙(2)上分别相对设有一组M列×N行矩阵排列的燃烧器喷嘴(5)，前墙(1)和后墙(2)的燃烧器喷嘴(5)上方部分别设有一排燃尽风喷嘴(6)，前墙(1)和后墙(2)的燃烧器喷嘴(5)两侧分别设有一组前后墙贴壁风喷口(7)；左侧墙(3)和右侧墙(4)上分别相对自下而上设有一组P列×Q行矩阵排列的侧墙贴壁风喷口(8)。

2.根据权利要求1所述的一种前后墙对冲燃烧锅炉的组合贴壁风系统，其特征在于：Q为2，所述侧墙贴壁风喷口(8)的标高位于相邻行燃烧器喷嘴(5)的标高之间，或者位于燃烧器喷嘴(5)和燃尽风喷嘴(6)的标高之间。

3.根据权利要求2所述的一种前后墙对冲燃烧锅炉的组合贴壁风系统，其特征在于：侧墙贴壁风喷口(8)的喷口宽度为侧墙宽度的1/3-1/5，侧墙贴壁风喷口(8)的风速为4～6m/s；前后墙贴壁风喷口(7)的标高与燃烧器喷嘴(5)的标高、燃尽风喷嘴(6)的标高相同，前后墙贴壁风喷口(7)的喷口内径200～300mm，距相邻侧墙距离为1～1.5倍喷口内径，风速为30～45m/s。

4.根据权利要求2所述的一种前后墙对冲燃烧锅炉的组合贴壁风系统，其特征在于：M为3，N根据锅炉尺寸合理设置，P为3。

5.根据权利要求1所述的一种前后墙对冲燃烧锅炉的组合贴壁风系统，其特征在于：Q为1，所述侧墙贴壁风喷口(8)的标高与燃烧器喷嘴(5)的标高、燃尽风喷嘴(6)的标高相同，所述侧墙贴壁风喷口(8)设于右侧墙(1)和左侧墙(3)的中间位置。

6.根据权利要求5所述的一种前后墙对冲燃烧锅炉的组合贴壁风系统，其特征在于：侧墙贴壁风喷口(8)的喷口宽度为侧墙宽度的1/2-1/3，侧墙贴壁风喷口(8)的风速为4～6m/s；前后墙贴壁风喷口(7)的标高与燃烧器喷嘴(5)的标高、燃尽风喷嘴(6)的标高相同，前后墙贴壁风喷口(7)的喷口内径300～500mm，距相邻侧墙距离为0.8～1.2倍喷口内径，风速为15～30m/s。

7.根据权利要求5所述的一种前后墙对冲燃烧锅炉的组合贴壁风系统，其特征在于：M为3，N根据锅炉尺寸合理设置，P为3。