CN220958445U - 可防止水冷壁高温腐蚀的燃煤锅炉燃烧系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种可防止水冷壁高温腐蚀的燃煤锅炉燃烧系统，包括炉膛、多个二次风燃烧器、多个CO在线监测装置及DCS控制柜，所述炉膛具有主燃区、还原区及燃烬区，多个二次风燃烧器分别设置在主燃区和燃烬区的炉膛侧壁上，所述主燃区、还原区和燃烬区的炉膛侧壁均形成有取样孔，多个CO在线监测装置与对应的取样孔连通以检测从取样孔中获取的烟气中的CO浓度，所述DCS控制柜中预存有CO浓度阈值，且DCS控制柜分别与多个CO在线监测装置和多个二次风燃烧器电连接。本实用新型解决了采用较大空气分级比例低氮燃烧技术的锅炉水冷壁的高温腐蚀问题。

Description

可防止水冷壁高温腐蚀的燃煤锅炉燃烧系统

技术领域

本实用新型涉及燃煤电站锅炉燃烧系统设计与调整技术领域，具体涉及一种可防止水冷壁高温腐蚀的燃煤锅炉燃烧系统。

背景技术

高温腐蚀是燃煤锅炉水冷壁出现的普遍问题，对于采用低氮燃烧技术的锅炉来讲，要求在保证控制锅炉汽水参数安全和经济燃烧的基础上有效地控制NOX排放、出力、汽温、飞灰含碳量和炉膛燃烧器区域烟气成分等。特别对于一些燃烧贫煤和劣质烟煤的机组，为控制NOX排放需要采用较大的空气分级比例，而采用较大空气分级比例的低氮燃烧技术后，在主燃烧区域会呈现还原性气氛，炉膛水冷壁出现高温腐蚀的机率增大；且对于高硫贫煤锅炉，高效燃烧与低氮燃烧的矛盾更为突出，炉膛局部缺氧严重，叠加高硫，使得炉膛水冷壁局部气氛中CO和H2S浓度非常高，导致水冷壁大面积出现高温腐蚀，对锅炉安全运行带来严峻挑战，造成显著的经济损失。

目前，已有在水冷壁管表面喷涂保护层的方式来防止水冷壁被腐蚀，但受喷涂材料、工艺、使用期限及费用等方面的限制，该方式无法从根本上解决水冷壁的高温腐蚀问题。因此，本实用新型提出一种能够在线监测水冷壁高温腐蚀并实时做出优化调整的燃烧系统是解决水冷壁高温腐蚀的有效途径。

实用新型内容

针对上述现有技术存在的不足，本实用新型提供一种可防止水冷壁高温腐蚀的燃煤锅炉燃烧系统，解决了现有技术中采用较大空气分级比例低氮燃烧技术的锅炉炉膛如何避免水冷壁高温腐蚀发生的技术问题。

为达到上述技术目的，本实用新型的技术方案提供一种可防止水冷壁高温腐蚀的燃煤锅炉燃烧系统，包括炉膛、多个二次风燃烧器、多个CO在线监测装置及DCS控制柜，所述炉膛具有主燃区、还原区及燃烬区，多个所述二次风燃烧器分别设置在所述主燃区和燃烬区的炉膛侧壁上，所述主燃区、还原区和燃烬区的炉膛侧壁均形成有取样孔，多个所述CO在线监测装置与所述取样孔对应连通以检测从所述取样孔中获取的烟气中的CO浓度，所述DCS控制柜中预存有CO浓度阈值，且所述DCS控制柜分别与多个所述CO在线监测装置和多个所述二次风燃烧器电连接。

优选的，所述二次风燃烧器包括燃烧器壳体、喷嘴和调节组件，所述燃烧器壳体固定于所述炉膛侧壁上，所述喷嘴与所述燃烧器壳体活动连接并与所述燃烧器壳体内部的气体管道连通，所述调节组件的一端固定于所述燃烧器壳体上，其另一端与所述喷嘴传动连接以调节所述喷嘴的朝向，所述调节组件与所述DCS控制柜电连接。

优选的，所述调节组件包括与所述DCS控制柜电连接的执行元件，所述执行元件固定于所述燃烧器壳体，且所述执行元件与所述喷嘴传动连接。

优选的，所述二次风燃烧器还包括风量调节阀，所述风量调节阀设置于所述喷嘴上，且所述风量调节阀与所述DCS控制柜电连接。

优选的，所述CO在线监测装置包括取样单元、CO检测单元、反吹单元、温控单元及分析单元，所述取样单元与所述取样孔连通，所述CO检测单元设置于所述取样单元中，所述反吹单元和所述温控单元分别与所述分析单元电连接，所述分析单元与所述DCS控制柜电连接。

优选的，位于所述主燃区的所述炉膛底部形成有灰烬出口。

优选的，还包括省煤器和空气预热器，所述省煤器和所述空气预热器设置于所述锅炉的尾部烟道中。

优选的，所述CO在线监测装置的测量端端末与所述炉膛侧壁内表面之间的距离为30mm。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果主要包括：

本实用新型提供的一种可防止水冷壁高温腐蚀的燃煤锅炉燃烧系统，通过CO在线监测装置可以监测锅炉内主燃区、还原区和燃烬区的CO的浓度，并将CO的实时浓度数据传递给DCS控制柜，与预先存储在DCS控制柜的CO浓度阈值进行对比，依据对比结果可通过DCS控制柜控制各个区内的二次风燃烧器喷出空气的多少来改变水冷壁附近的氧浓度，确保CO浓度保持在合适范围内，避免或减轻了水冷壁高温腐蚀情况的发生。

附图说明

图1是本实用新型所述燃烧系统的布置图；

图2是本实用新型所述二次风燃烧器的结构图；

图3是本实用新型所述二次风燃烧器与一次风燃烧器形成的风射流示意图。

图中所示：

1－炉膛，11－主燃区，12－还原区，13－燃烬区，14－灰烬出口，15－取样孔；

2－二次风燃烧器，21－燃烧器壳体，22－喷嘴，23－调节组件；

3－CO在线监测装置；

4－省煤器；

5－空气预热器。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1所示，本实用新型提供一种可防止水冷壁高温腐蚀的燃煤锅炉燃烧系统，包括炉膛1、多个二次风燃烧器2、CO在线监测装置3及DCS控制柜，炉膛1具有主燃区11、还原区12和燃烬区13，二次风燃烧器2分别设置在主燃区11和燃烬区13的炉膛1的侧壁上，在主燃区11、还原区12及燃烬区13的炉膛1的侧壁上均形成有取样孔15，多个所述CO在线监测装置3与所述取样孔15对应连通以检测从所述取样孔15中获取的烟气中的CO浓度，用于在线检测炉膛1内主燃区11、还原区12及燃烬区13的CO浓度，所述DCS控制柜中预存有CO浓度阈值，且DCS控制柜分别与多个CO在线监测装置3和多个二次风燃烧器2电连接。

采用本实用新型提供的燃煤锅炉燃烧系统，可通过CO在线监测装置3分别实时检测炉膛1中主燃区11、还原区12及燃烬区13附近的CO浓度值，并将该浓度值传送给DCS控制柜与预先存储在DCS控制柜中的CO浓度阈值进行对比，依据对比结果通过DCS控制柜控制不同二次风燃烧器2喷出的空气的多少，使主燃区11、还原区12及燃烬区13的氧气含量合适，进而保证各个区域的CO浓度含量维持在一个适合的范围内，从而可避免或减轻炉膛1内水冷壁的高温腐蚀和结焦。

通常，为了实现控制二次风燃烧器2喷出空气的多少，我们可以在二次风燃烧器2上设置风量调节阀。具体是将该风量调节阀设置于喷嘴22上，且所述风量调节阀要与DCS控制柜电连接，如此，可通过DCS控制柜控制风量调节阀的开闭以及打开的大小，以控制出风量。

此处需要说明的是，预存在DCS控制柜中的CO浓度阈值一般设定为10000PPM（该数值与燃用煤质、锅炉炉膛及燃烧器结构、燃烧器的配风、负荷等多方面的因素有关），当CO在线监测装置3检测到的炉膛1内的CO浓度小于10000PPM时，说明此时炉膛1内CO含量在一个合适的范围内，无需进行调整；当CO在线监测装置3检测到的炉膛1内的CO浓度大于10000PPM时，则说明此时炉膛1内CO含量较高，极其容易产生水冷壁高温腐蚀现象，因此，需要通过DCS控制柜控制二次风燃烧器2上的风量调节阀来增大空气量，以增加水冷壁附近的氧浓度，沿炉膛1水平径向把煤粉的主燃区域分成位于炉膛1中心的贫氧区和水冷壁附近的富氧区，避免或减轻了水冷壁的高温腐蚀与结焦。

需要说明的是，本实用新型在主燃区11、还原区12及燃烬区13均设置了CO在线监测装置3，在使用时可单独调节某一区域的CO浓度，也可以综合调节三个区域的CO浓度，直到调节至燃烧系统最优化的运行模式即可。

另一方面，本实用新型还提出了调节型漩涡燃烧技术，如图3所示，也就是将二次风燃烧器2喷出的二次风空气射流轴线A向水冷壁方向偏转一定角度，形成一次风煤粉气流B在内、二次风空气射流轴线A在外的径向空气分级燃烧，并且通过调节二次风燃烧器2喷嘴22的方向可改变二次风空气射流轴线A的方向，也就是改变了二次风空气射流轴线A与一次风煤粉气流轴线B的夹角，以改变煤粉与空气相遇的时间，改变燃烧状态。根据这一原理，本实用新型在具体实施中，如图2所示，所述二次风燃烧器2包括燃烧器壳体21、喷嘴22和调节组件23，所述燃烧器壳体21固定于所述炉膛1的侧壁上，喷嘴22与燃烧器壳体21活动连接并与燃烧器壳体21内部的气体管道连通，所述调节组件23的一端固定于所述燃烧器壳体21上，其另一端与喷嘴22传动连接以调节喷嘴22的朝向，所述调节组件23与所述DCS控制柜电连接。

可以理解是的，调节组件23为与所述DCS控制柜电连接的执行元件，它能将电能或流体能量转换为机械能，按照控制要求改变受控对象的机械运动状态，起到“手”和“脚”的作用。因此，将所述执行元件固定于所述燃烧器壳体21，并与所述喷嘴22传动连接，可以按照DCS控制柜的指令进行运动，以调节喷嘴22的转动方向，从而调整喷嘴22喷出的二次风空气射流轴线A的方向。

如此，本实用新型中，当CO在线监测装置3检测到的炉膛1内的CO浓度大于10000PPM时，除了可通过增大二次风燃烧器2吹出的空气量，以增加水冷壁附近的氧浓度的方式降低CO的浓度，还可以通过调节喷嘴22的方向来缩小二次风空气射流轴线A与一次风煤粉气流轴线B的夹角，使煤粉与空气混合的时间更短，燃烧充分，进而降低了CO的浓度，避免或减小了水冷壁高温腐蚀情况的发生。可以理解的是，以上两种调节方式可以单独实施其中一种，也可以两种同时实施，具体根据锅炉的实际运行情况灵活选择。

与此同时，调整燃烬区13的二次风燃烧器2的喷嘴22的方向，可使得燃烬区13的二次风空气射流轴线A向水冷壁方向偏转，推迟了二次风与一次风的混合时间，降低了燃烧中心氧气浓度，抑制了NOX的生成，因此，本实用新型在防止炉膛1的水冷壁出现高温腐蚀的同时还有效控制了NOX排放量。

需要说明的是，上述喷嘴22方向的调节包括了主燃区11、还原区12和燃烬区13的所有二次风燃烧器2的喷嘴22的调节，在使用时根据检测到的具体的某一区域的CO浓度值进行调节即可。

另外，本实用新型中，所述CO在线监测装置3包括取样单元、CO检测单元、反吹单元、温控单元及分析单元，所述取样单元与所述取样孔连通，所述CO检测单元设置于所述取样单元中，所述反吹单元和所述温控单元分别与所述分析单元电连接，所述分析单元与所述DCS控制柜电连接。反吹单元用于将过滤装置的灰尘吹掉，保证气路的通畅，温控单元用于保证烟气处于一个合适的温度值范围，以防止结露、产生腐蚀，分析单元用于控制反吹单元和温控单元工作。此处CO在线监测装置3为本领域中气体检测的常用手段，其组成部件也可以根据实际需求灵活选择布置。

本实用新型位于所述主燃区11的所述炉膛1的底部还形成有灰烬出口14；所述燃烧系统还包括省煤器4和空气预热器5，所述省煤器4和所述空气预热器5设置于尾部烟道中。

最后，本实用新型中，为了检测到二次风燃烧器2附近及还原区12附近的CO浓度，所述CO传感器的测量端端末与所述炉膛1的侧壁内表面之间的距离为30mm。

以上所述本实用新型的具体实施方式，并不构成对本实用新型保护范围的限定。任何根据本实用新型的技术构思所作出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种可防止水冷壁高温腐蚀的燃煤锅炉燃烧系统，其特征在于，包括炉膛、多个二次风燃烧器、多个CO在线监测装置及DCS控制柜，所述炉膛具有主燃区、还原区及燃烬区，多个所述二次风燃烧器分别设置在所述主燃区和燃烬区的炉膛侧壁上，所述主燃区、还原区和燃烬区的炉膛侧壁均形成有取样孔，多个所述CO在线监测装置与所述取样孔对应连通以检测从所述取样孔中获取的烟气中的CO浓度，所述DCS控制柜中预存有CO浓度阈值，且所述DCS控制柜分别与多个所述CO在线监测装置和多个所述二次风燃烧器电连接。

2.根据权利要求1所述的一种可防止水冷壁高温腐蚀的燃煤锅炉燃烧系统，其特征在于，所述二次风燃烧器包括燃烧器壳体、喷嘴和调节组件，所述燃烧器壳体固定于所述炉膛侧壁上，所述喷嘴与所述燃烧器壳体活动连接并与所述燃烧器壳体内部的气体管道连通，所述调节组件的一端固定于所述燃烧器壳体上，其另一端与所述喷嘴传动连接以调节所述喷嘴的朝向，所述调节组件与所述DCS控制柜电连接。

3.根据权利要求2所述的一种可防止水冷壁高温腐蚀的燃煤锅炉燃烧系统，其特征在于，所述调节组件包括与所述DCS控制柜电连接的执行元件，所述执行元件固定于所述燃烧器壳体，且所述执行元件与所述喷嘴传动连接。

4.根据权利要求2所述的一种可防止水冷壁高温腐蚀的燃煤锅炉燃烧系统，其特征在于，所述二次风燃烧器还包括风量调节阀，所述风量调节阀设置于所述喷嘴上，且所述风量调节阀与所述DCS控制柜电连接。

5.根据权利要求1所述的一种可防止水冷壁高温腐蚀的燃煤锅炉燃烧系统，其特征在于，所述CO在线监测装置包括取样单元、CO检测单元、反吹单元、温控单元及分析单元，所述取样单元与所述取样孔连通，所述CO检测单元设置于所述取样单元中，所述反吹单元和所述温控单元分别与所述分析单元电连接，所述分析单元与所述DCS控制柜电连接。

6.根据权利要求1所述的一种可防止水冷壁高温腐蚀的燃煤锅炉燃烧系统，其特征在于，位于所述主燃区的所述炉膛底部形成有灰烬出口。

7.根据权利要求1所述的一种可防止水冷壁高温腐蚀的燃煤锅炉燃烧系统，其特征在于，还包括省煤器和空气预热器，所述省煤器和所述空气预热器设置于所述锅炉的尾部烟道中。

8.根据权利要求1所述的一种可防止水冷壁高温腐蚀的燃煤锅炉燃烧系统，其特征在于，所述CO在线监测装置的测量端端末与所述炉膛侧壁内表面之间的距离为30mm。