CN205592937U - 双风源贴壁风系统以及包括该双风源贴壁风系统的锅炉 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及锅炉安全领域，公开了一种双风源贴壁风系统和锅炉，所述双风源贴壁风系统包括：贴壁风喷口(6)，具有至少两个彼此分隔的通道，至少一个通道用于输送热一次风，至少一个通道用于输送热二次风；热一次风风管和热二次风风管，所述热一次风风管与用于输送热一次风的通道连通，所述热二次风风管与用于输送热二次风的通道连通。所述锅炉包括本实用新型所述的双风源贴壁风系统，且该双风源贴壁风系统的贴壁风喷口(6)设置于该锅炉的墙壁壁面上。本实用新型的双风源贴壁风系统能够在保证不影响锅炉炉膛燃烧和减少水冷壁磨损的情况下，达到降低水冷壁高温腐蚀与结焦风险的目的。
Description
技术领域
本实用新型涉及锅炉安全领域，具体地，涉及一种双风源贴壁风系统以及包括该双风源贴壁风系统的锅炉。
背景技术
在实际锅炉运行中，一般是通过监测烟气中的氧量来判断和计算过量空气系数的大小，并以此为依据调控送风量。只要保持烟气中O2稳定，就可使燃料在稳定的过量空气系数下燃烧，即认为燃料可以在设计的过量空气系数情况下实现燃尽。
随着国家环保排放标准日益提高，以及电力行业火力发电近零排放的趋势，火力发电厂燃煤锅炉“低氮燃烧+脱硝装置”已经成为标准配置。而低氮燃烧主要以分级燃烧、主燃区缺氧富燃料为控制手段，由此带来燃料不能燃尽的问题，主要表现在锅炉排烟中可燃气体(CO、H2、CH4、H2S)含量增加、飞灰含碳量增加。
在可燃气体中，CO的存在一方面可以在炉膛燃烧的最初阶段与NO反应发生如式(1)所示反应，能降低NOx的排放。另一方面，CO作为可燃气体，增加了锅炉化学不完全燃烧损失，降低了锅炉效率；并且CO的存在使炉膛水冷壁产生还原性气氛，增加了高温腐蚀和结渣的风险。
目前运行中，已有电厂在锅炉燃烧器两侧设置贴壁风风管，由二次风箱引出一股二次风用来降低水冷壁还原性气氛。但是对水冷壁还原性气氛并没有进行准确的在线监控，对贴壁风风量控制没有可靠、准确的依据。对风源的选择上，现有技术多采用热二次风或热一次风单独作为贴壁风风源。
由于炉膛贴壁风风管设置在每层燃烧器两侧，引入热二次风作为贴壁风，布置在其侧方的旋流燃烧器所喷出的高温气流不断卷吸周围烟气，导致贴壁风气流偏斜，影响贴壁风防高温腐蚀效果。引入热一次风作为贴壁风，由于一次风风压高、流速较快，影响其侧方煤粉燃烧气流，容易引起燃烧不稳定；另外，由于一次风流速过高，一次风中携带烟尘颗粒对受热面的磨损加剧。因此，单独使用热二次风或热一次风作为贴壁风都存在弊端。
实用新型内容
本实用新型的目的是为了克服现有技术中的上述缺陷，提供一种双风源贴壁风系统以及包括该双风源贴壁风系统的锅炉，该双风源贴壁风系统能够在保证不影响锅炉炉膛燃烧和减少水冷壁磨损的情况下，达到降低水冷壁高温腐蚀与结焦风险的目的。
为了实现上述目的，第一方面，本实用新型提供了一种双风源贴壁风系统，该系统包括：
贴壁风喷口，具有至少两个彼此分隔的通道，至少一个通道用于输送热一次风，至少一个通道用于输送热二次风；
热一次风风管和热二次风风管，所述热一次风风管与用于输送热一次风的通道连通，所述热二次风风管与用于输送热二次风的通道连通。
优选地，所述贴壁风喷口通过一个隔板分隔为两个通道，所述热一次风风管与一个通道连通，所述热二次风风管与另一个通道连通。
优选地，所述贴壁风喷口通过两个隔板分隔为并行排布的三个通道，且中间的通道与所述热一次风风管连通，两边的通道与所述热二次风风管连通。
优选地，所述热一次风风管上设置有热一次风调节阀，所述热二次风风管上设置有热二次风调节阀。
优选地，所述系统还包括控制单元，所述控制单元包括烟气监测装置和DSC装置，所述烟气监测装置用于检测烟气中的还原性气体的浓度，所述DSC装置用于接收和分析由所述烟气监测装置获得的数据，并根据分析结果控制所述热一次风调节阀和所述热二次风调节阀的开度。
第二方面，本实用新型提供了一种锅炉，该锅炉包括本实用新型所述的双风源贴壁风系统，且该双风源贴壁风系统的贴壁风喷口设置于该锅炉的墙壁壁面上。
优选地，该锅炉的两个对立的墙壁壁面上设置有燃烧器喷口，所述贴壁风喷口设置在燃烧器喷口的两侧。
优选地，所述燃烧器喷口呈多层设置，所述贴壁风喷口对称设置在每层燃烧器喷口的两侧，且贴壁风喷口的中心比对应层的燃烧器喷口的中心高0.5-1.3米。
优选地，所述燃烧器喷口包括位于三个不同高度的上层燃烧器喷口、中层燃烧器喷口和下层燃烧器喷口，且在上层燃烧器喷口的上方还设置有燃尽风喷口。
优选地，双风源贴壁风系统包括烟气监测装置，所述烟气监测装置设置在所述燃尽风喷口与所述上层燃烧器喷口之间、和/或所述上层燃烧器喷口与所述中层燃烧器喷口之间、和/或所述中层燃烧器喷口与所述下层燃烧器喷口之间的左右侧墙水冷壁壁面上。
本实用新型的双风源贴壁风系统，为一种防止大型电站煤粉锅炉炉膛受热面高温腐蚀与结焦、基于锅炉炉膛还原性气氛控制的新型贴壁风系统，其综合使用热一次风、热二次风作为贴壁风风源，通过新型的贴壁风喷口以一定的组合方式将热一次风、热二次风同时送入贴壁风风管喷入炉膛，并在侧墙水冷壁区域设置一系列烟气监测装置(如CO浓度监测装置)，实现对炉内局部区域还原性气体浓度分布的在线实时监测，DCS装置通过逻辑实现对贴壁风各风源风量及压力的自动在线控制，并在贴壁风自动配合下，自动调节还原性气体浓度，保证可还原性气体浓度偏离危险区，同时能防止贴壁风对燃烧产生不利影响和水冷壁冲刷，能够在保证不影响锅炉炉膛燃烧和减少水冷壁磨损的情况下，达到降低水冷壁高温腐蚀与结焦风险的目的。
本实用新型的双风源贴壁风系统，能够实时在线监测侧墙水冷壁壁面还原性气体CO的浓度分布情况，在侧墙水冷壁壁面还原性气氛达到危险浓度之前，通过控制贴壁风直接对最容易发生高温腐蚀与结焦的侧墙水冷壁壁面补充二次风，减少CO浓度，实现降低高温腐蚀和结焦的可能性，甚至避免高温腐蚀与结焦的发生。这对于锅炉燃烧非设计煤种，尤其对于目前采用低氮燃烧大型电厂锅炉来说有着重要的现实意义，可以大大降低锅炉高温腐蚀与结焦的可能性，提高锅炉运行的安全性、稳定性并延长锅炉受热面使用寿命。
本实用新型的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
图1是本实用新型的双风源贴壁风系统的结构示意图。
图2是本实用新型的一种优选实施方式中图1中的贴壁风喷口沿I-I方向的剖视图。
图3是本实用新型的另一种优选实施方式中图1中的贴壁风喷口沿I-I方向的剖视图。
图4是本实用新型的锅炉的结构示意图。
附图标记说明
1为燃尽风喷口；2为上层燃烧器喷口；3为中层燃烧器喷口；4为下层燃烧器喷口；5为烟气监测装置；6为贴壁风喷口；7为DCS装置；8为热一次风调节阀；9为热二次风调节阀。
具体实施方式
以下结合图1-4对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。
第一方面，如图1-4所示，本实用新型公开了一种双风源贴壁风系统，该系统包括：
贴壁风喷口6，具有至少两个彼此分隔的通道，至少一个通道用于输送热一次风，至少一个通道用于输送热二次风；
热一次风风管和热二次风风管，所述热一次风风管与用于输送热一次风的通道连通，所述热二次风风管与用于输送热二次风的通道连通。
本实用新型的双风源贴壁风系统中，优选情况下，如图2所示，贴壁风喷口6通过一个隔板分隔为两个通道，所述热一次风风管与一个通道连通，所述热二次风风管与另一个通道连通。
在实际运行过程中，与热一次风风管连通的通道可以设置于靠近侧墙水冷壁侧，与热二次风风管连通的通道可以设置于靠近锅炉的燃烧器喷口侧；或者与热二次风风管连通的通道可以设置于靠近侧墙水冷壁侧，与热一次风风管连通的通道可以设置于靠近锅炉的燃烧器喷口侧。为了更好地降低锅炉发生高温腐蚀与结焦的可能性，优选情况下，与热二次风风管连通的通道设置于靠近侧墙水冷壁侧，与热一次风风管连通的通道设置于靠近燃烧器喷口侧。
本实用新型的双风源贴壁风系统中，为了保证不影响锅炉炉膛燃烧和减少水冷壁磨损的情况下，更好地达到降低水冷壁高温腐蚀与结焦风险的目的，优选情况下，如图3所示，贴壁风喷口6通过两个隔板分隔为并行排布的三个通道，且中间的通道与所述热一次风风管连通，两边的通道与所述热二次风风管连通。
在实际运行过程中，两边的通道分别靠近侧墙水冷壁侧和靠近燃烧器侧，其中，在输送热一次风和热二次风时，靠近侧墙水冷壁侧的热二次风的作用是降低侧墙水冷壁还原性气氛的浓度；中间的热一次风，风压高、流速快，用于保证贴壁的靠近侧墙水冷壁侧的热二次风不受同层旋流燃烧器的干扰；靠近燃烧器侧的热二次风气流被燃烧器所喷出的轴向旋转气流卷吸，将贴壁风中的热一次风气流与旋流燃烧器隔离，避免高速的热一次风气流干扰燃烧器燃烧。
本实用新型的双风源贴壁风系统中，优选情况下，贴壁风喷口6的形状为矩形、正方形或圆形。
本实用新型的双风源贴壁风系统中，优选情况下，如图1所示，热一次风风管上设置有热一次风调节阀8，热二次风风管上设置有热二次风调节阀9。
本实用新型的双风源贴壁风系统中，优选情况下，如图4所示，系统还包括控制单元，所述控制单元包括烟气监测装置5和DSC装置7，所述烟气监测装置5用于检测烟气中的还原性气体的浓度，所述DSC装置7用于接收和分析由所述烟气监测装置5获得的数据，并根据分析结果控制所述热一次风调节阀8和所述热二次风调节阀9的开度。
本领域技术人员应该理解的是，通过烟气监测装置5实时在线监测侧墙水冷壁壁面还原性气体CO的浓度分布情况，并将测定的数据以信号形式实时传送至DSC装置7，DSC装置7根据烟气监测装置5传送的数据信号通过逻辑运算，形成相应的贴壁风调节指令传送至设置于热一次风风管上的热一次风调节阀8和设置于热二次风风管上的热二次风调节阀9，根据接收的调节指令调控热一次风调节阀8和热二次风调节阀9的开度，以合理、准确的控制喷入的热一次风和热二次风的风量，进而实现对贴壁风系统的实时控制。具体地，当检测的还原性气体CO的浓度较高时，DSC装置7会控制热二次风调节阀9的开度以增大热二次风的风量，反之，当检测的还原性气体CO的浓度较低时，DSC装置7会控制热二次风调节阀9的开度以减少热二次风的风量。
本实用新型的双风源贴壁风系统中，优选情况下，烟气监测装置5包括CO浓度监测装置，主要用于实时在线监测侧墙水冷壁壁面还原性气体CO的浓度分布情况。
本实用新型的双风源贴壁风系统中，该系统还可以包括：用于引出热一次风的热一次风风箱、用于引出热二次风的热二次风风箱、以及风量调节装置和风压调节装置，前述各部件的具体位置和与其他部件间的连接关系为本领域技术人员所熟知，在此不再赘述。
第二方面，如图4所示，本实用新型提供了一种锅炉，该锅炉包括前述的双风源贴壁风系统，且该双风源贴壁风系统的贴壁风喷口6设置于该锅炉的墙壁壁面上。
本实用新型的锅炉中，优选情况下，该锅炉的两个对立的墙壁壁面上设置有燃烧器喷口，所述贴壁风喷口6设置在燃烧器喷口的两侧。
本实用新型的锅炉中，贴壁风喷口6设置在燃烧器喷口的两侧可以理解为：贴壁风喷口6设置在与其位于同一墙壁壁面内的燃烧器喷口的两侧，介于燃烧器喷口与锅炉侧墙之间。另外，本领域技术人员应该理解的是，燃烧器喷口(或燃烧器)设置在锅炉的两个对立墙壁壁面上，锅炉侧墙是指锅炉的两个未设置燃烧器喷口(或燃烧器)的对立面。
本实用新型的锅炉中，优选情况下，燃烧器喷口呈多层设置，所述贴壁风喷口6对称设置在每层燃烧器喷口的两侧，且贴壁风喷口6的中心比对应层的燃烧器喷口的中心高0.5-1.3米，进一步优选为0.9米。
本实用新型的锅炉中，优选情况下，燃烧器喷口包括位于三个不同高度的上层燃烧器喷口2、中层燃烧器喷口3和下层燃烧器喷口4，且在上层燃烧器喷口2的上方还设置有燃尽风喷口1。
本实用新型的锅炉中，优选情况下，双风源贴壁风系统包括烟气监测装置5，且烟气监测装置5设置在燃尽风喷口1与上层燃烧器喷口2之间、和/或上层燃烧器喷口2与中层燃烧器喷口3之间、和/或中层燃烧器喷口3与下层燃烧器喷口4之间的左右侧墙水冷壁壁面上。
本实用新型的锅炉中，根据一种实施方式，烟气监测装置5设置在燃尽风喷口1与上层燃烧器喷口2之间的左右侧墙水冷壁壁面上。
本实用新型的锅炉中，根据烟气监测装置5的设置位置，烟气监测装置5的个数可以不同，优选情况下，烟气监测装置5的个数为2、4、6、8、10或12，进一步优选为2、6或12。
具体地，本实用新型的包括双风源贴壁风系统的锅炉的工作过程可以包括：从热一次风风箱和热二次风风箱中分别引出热一次风和热二次风，通过热一次风风管和热二次风风管从贴壁风喷口6的至少两个彼此分隔的通道将风量可相同也可不同的热一次风和热二次风同时喷入炉膛，通过烟气监测装置5实时在线监测侧墙水冷壁壁面还原性气体CO的浓度分布情况，并将测定的数据以信号形式实时传送至DSC装置7，DSC装置7根据烟气监测装置5传送的数据信号通过逻辑运算，形成相应的贴壁风调节指令传送至设置于热一次风风管上的热一次风调节阀8和设置于热二次风风管上的热二次风调节阀9，根据接收的调节指令调控热一次风调节阀8和热二次风调节阀9的开度，以合理、准确的控制喷入的热一次风和热二次风的风量，进而实现对贴壁风系统的实时控制。
实施例
以下将通过实施例对本实用新型进行详细描述。
如图1-4所示，本实用新型提供了一种双风源贴壁风系统，该系统包括：贴壁风喷口6，具有至少两个彼此分隔的通道，至少一个通道用于输送热一次风，至少一个通道用于输送热二次风；热一次风风管和热二次风风管，所述热一次风风管与用于输送热一次风的通道连通，所述热二次风风管与用于输送热二次风的通道连通。双风源贴壁风系统用于将彼此分隔的热一次风和热二次风同时喷入炉膛。
其中，根据一种实施方式，如图2所示，贴壁风喷口6通过一个隔板分隔为两个通道，热一次风风管与一个通道连通，热二次风风管与另一个通道连通。其中，在双风源贴壁风系统实际运行过程中，与热一次风风管连通的通道设置于靠近侧墙水冷壁侧，与热二次风风管连通的通道设置于靠近燃烧器喷口侧；或者与热二次风风管连通的通道设置于靠近侧墙水冷壁侧，与热一次风风管连通的通道设置于靠近燃烧器喷口侧。优选地，与热二次风风管连通的通道设置于靠近侧墙水冷壁侧，与热一次风风管连通的通道设置于靠近燃烧器喷口侧。
其中，根据另一种实施方式，如图3所示，为了保证不影响锅炉炉膛燃烧和减少水冷壁磨损的情况下，更好地达到降低水冷壁高温腐蚀与结焦风险的目的，贴壁风喷口6通过两个隔板分隔为并行排布的三个通道，且中间的通道与所述热一次风风管连通，两边的通道与所述热二次风风管连通。其中，在双风源贴壁风系统实际运行过程中，图3中左侧的通道靠近侧墙水冷壁侧，图3中右侧的通道靠近燃烧器侧，在输送热一次风和热二次风时，靠近侧墙水冷壁侧的热二次风用于降低侧墙水冷壁还原性气氛的浓度；中间的热一次风，风压高、流速快，用于保证贴壁的靠近侧墙水冷壁侧的热二次风不受同层旋流燃烧器的干扰；靠近燃烧器侧的热二次风气流被燃烧器所喷出的轴向旋转气流卷吸，将贴壁风中的热一次风气流与旋流燃烧器隔离，避免高速的热一次风气流干扰燃烧器燃烧。
其中，贴壁风喷口6的形状为矩形、正方形或圆形。
其中，如图1所示，热一次风风管上设置有热一次风调节阀8，热二次风风管上设置有热二次风调节阀9。
其中，如图4所示，该系统还包括控制单元，所述控制单元包括烟气监测装置5和DSC装置7，所述烟气监测装置5用于检测烟气中的还原性气体的浓度，所述DSC装置7用于接收和分析由所述烟气监测装置5获得的数据，并根据分析结果控制所述热一次风调节阀8和所述热二次风调节阀9的开度。
其中，烟气监测装置5包括CO浓度监测装置，主要用于实时在线监测侧墙水冷壁壁面还原性气体CO的浓度分布情况。
其中，双风源贴壁风系统还可以包括：用于引出热一次风的热一次风风箱、用于引出热二次风的热二次风风箱、以及风量调节装置和风压调节装置。
如图1所示，本实用新型还提供了一种锅炉，该锅炉包括上述结构的双风源贴壁风系统，且该双风源贴壁风系统的贴壁风喷口6设置于该锅炉的墙壁壁面上。
其中，该锅炉的两个对立的墙壁壁面上设置有燃烧器喷口，燃烧器喷口呈多层设置，所述贴壁风喷口6对称设置在每层燃烧器喷口的两侧，且贴壁风喷口6的中心比对应层的燃烧器喷口的中心高0.5-1.3米，优选为0.9米。
其中，燃烧器喷口包括位于三个不同高度的上层燃烧器喷口2、中层燃烧器喷口3和下层燃烧器喷口4，且在上层燃烧器喷口2的上方还设置有燃尽风喷口1。
其中，烟气监测装置5设置在燃尽风喷口1与上层燃烧器喷口2之间、和/或上层燃烧器喷口2与中层燃烧器喷口3之间、和/或中层燃烧器喷口3与下层燃烧器喷口4之间的左右侧墙水冷壁壁面上。根据烟气监测装置5的设置位置，烟气监测装置5的个数可以为2、4、6、8、10或12，优选为2、6或12。
具体地，本实用新型的包括双风源贴壁风系统的锅炉的工作过程可以包括：从热一次风风箱和热二次风风箱中分别引出热一次风和热二次风，通过热一次风风管和热二次风风管从贴壁风喷口6的至少两个彼此分隔的通道将风量可相同也可不同的热一次风和热二次风同时喷入炉膛，通过烟气监测装置5实时在线监测侧墙水冷壁壁面还原性气体CO的浓度分布情况，并将测定的数据以信号形式实时传送至DSC装置7，DSC装置7根据烟气监测装置5传送的数据信号通过逻辑运算，形成相应的贴壁风调节指令传送至设置于热一次风风管上的热一次风调节阀8和设置于热二次风风管上的热二次风调节阀9，根据接收的调节指令调控热一次风调节阀8和热二次风调节阀9的开度，以合理、准确的控制喷入的热一次风和热二次风的风量，进而实现对贴壁风系统的实时控制。具体地，当检测的还原性气体CO的浓度较高时，DSC装置7会控制热二次风调节阀9的开度以增大热二次风的风量，反之，当检测的还原性气体CO的浓度较低时，DSC装置7会控制热二次风调节阀9的开度以减少热二次风的风量。
以上详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本实用新型的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型的思想，其同样应当视为本实用新型所公开的内容。
Claims (10)
1.一种双风源贴壁风系统，其特征在于，该系统包括：
贴壁风喷口(6)，具有至少两个彼此分隔的通道，至少一个通道用于输送热一次风，至少一个通道用于输送热二次风；
热一次风风管和热二次风风管，所述热一次风风管与用于输送热一次风的通道连通，所述热二次风风管与用于输送热二次风的通道连通。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述贴壁风喷口(6)通过一个隔板分隔为两个通道，所述热一次风风管与一个通道连通，所述热二次风风管与另一个通道连通。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述贴壁风喷口(6)通过两个隔板分隔为并行排布的三个通道，且中间的通道与所述热一次风风管连通，两边的通道与所述热二次风风管连通。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的系统，其特征在于，所述热一次风风管上设置有热一次风调节阀(8)，所述热二次风风管上设置有热二次风调节阀(9)。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述系统还包括控制单元，所述控制单元包括烟气监测装置(5)和DSC装置(7)，所述烟气监测装置(5)用于检测烟气中的还原性气体的浓度，所述DSC装置(7)用于接收和分析由所述烟气监测装置(5)获得的数据，并根据分析结果控制所述热一次风调节阀(8)和所述热二次风调节阀(9)的开度。
6.一种锅炉，其特征在于，该锅炉包括权利要求1-5中任意一项所述的双风源贴壁风系统，且该双风源贴壁风系统的贴壁风喷口(6)设置于该锅炉的墙壁壁面上。
7.根据权利要求6所述的锅炉，其特征在于，该锅炉的两个对立的墙壁壁面上设置有燃烧器喷口，所述贴壁风喷口(6)设置在燃烧器喷口的两侧。
8.根据权利要求7所述的锅炉，其特征在于，所述燃烧器喷口呈多层设置，所述贴壁风喷口(6)对称设置在每层燃烧器喷口的两侧，且贴壁风喷口(6)的中心比对应层的燃烧器喷口的中心高0.5-1.3米。
9.根据权利要求8所述的锅炉，其特征在于，所述燃烧器喷口包括位于三个不同高度的上层燃烧器喷口(2)、中层燃烧器喷口(3)和下层燃烧器喷口(4)，且在上层燃烧器喷口(2)的上方还设置有燃尽风喷口(1)。
10.根据权利要求9所述的锅炉，其特征在于，双风源贴壁风系统包括烟气监测装置(5)，所述烟气监测装置(5)设置在所述燃尽风喷口(1)与所述上层燃烧器喷口(2)之间、和/或所述上层燃烧器喷口(2)与所述中层燃烧器喷口(3)之间、和/或所述中层燃烧器喷口(3)与所述下层燃烧器喷口(4)之间的左右侧墙水冷壁壁面上。
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2016
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