CN103912893A - 防结焦防高温腐蚀的锅炉水冷壁保护装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于锅炉的低氮排放领域,特别涉及一种防结焦防高温腐蚀的锅炉水冷壁保护结构。防结焦防高温腐蚀的锅炉水冷壁保护装置,包括水冷管、扁钢、保温炉墙和空气管路,所述扁钢上开有小孔,并且和所述水冷管间隔焊接一起,形成膜式水冷壁,膜式水冷壁与所述保温墙之间形成环形空间,环形空间的上端和下端密封,构成腔体,所述空气管路安装在所述的保温炉墙上,并且与所述腔体连通。本发明改善了锅炉燃烧配风方式,防止了水冷壁发生结焦和高温腐蚀,并且同时实现了煤粉高效燃烧和低氮排放。
Description
技术领域
本发明属于锅炉的低氮排放领域,特别涉及一种防结焦防高温腐蚀的锅炉水冷壁保护结构。
背景技术
煤炭在世界特别是中国的能源结构中占据主导地位,但煤燃烧过程中产生了大量氮氧化物,导致了严重的酸雨和光化学烟雾,阻碍了经济的可持续发展。为了有效降低氮氧化物排放,科研人员开发了一些低氮燃烧技术,如低氮燃烧器、空气/燃料分级、过燃风以及烟气再循环等。其中,空气分级燃烧是目前应用较为广泛的低氮燃烧技术,其原理是将燃烧所需的部分空气,一般称之为“分离燃尽风”,从距主燃烧器适当距离引入,将燃烧区域拆分为贫氧还原区和富氧区。贫氧还原区氧量不足,燃烧温度低,抑制了热力型氮氧化物的产生;而富氧区燃料较少,燃烧温度低,也不会产生热力型,也抑制了氮氧化物的产生。因此,采用空气分级燃烧技术,可以降低氮氧化物排放。
但是,空气分级燃烧在获取低氮排放效益的同时,还带来了一些“副作用”,主要表现为:首先,主燃区是还原性气氛,存在大量硫化氢、一氧化碳、碳氢官能团和未燃尽的焦炭等还原性物质,气流容易发生偏斜,进而强烈地撞击水冷壁,导致水冷壁发生结焦和高温腐蚀;其次,空气分级燃烧实现了低氮排放,往往也降低了煤粉燃烧效率,不能同时实现煤粉高效燃烧和低氮排放。对于存在的这些问题,目前还没有有效的解决方案,一些新的燃烧方式还在不断地探索之中。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是:如何为贫氧还原区提供一种防结焦防高温腐蚀的水冷壁保护结构,改善锅炉燃烧配风方式,防止水冷壁发生结焦和高温腐蚀,并且同时实现煤粉高效燃烧和低氮排放。
本发明所采用的技术方案是:防结焦防高温腐蚀的锅炉水冷壁保护装置,包括水冷管、扁钢、保温炉墙和空气管路,所述扁钢上开有均匀的小孔,并且和所述水冷管间隔焊接一起,形成膜式水冷壁,膜式水冷壁与所述保温墙之间形成环形空间,环形空间的上端和下端密封,构成腔体,所述空气管路安装在所述的保温炉墙上,并且与所述腔体连通。
作为一种优选方式:所述小孔在扁钢上均匀分布,全部小孔面积之和为扁钢总面积的10~30%。作为一种优选方式:进入所述空气管路内部的空气温度可以调节,保证不影响水冷管内的工质温度,如果由此导致了水冷管内工质温度降低,则在空气进入空气管路之前进行预热,直至水冷管内工质温度不降低为止。
作为一种优选方式:所述膜式水冷壁壁面上形成一层空气膜,空气膜中氧气浓度不低于2%,当氧气浓度不满足时,增大引入的空气流量,进而增大氧气浓度,直至满足要求。
作为一种优选方式:所述空气管路可以是多支,并且均与腔体连通。
本发明的有益效果是:在锅炉的贫氧还原区水冷壁表面上形成的空气膜,将水冷壁与煤粉气流隔离,防止煤粉气流直接冲刷水冷壁,因而不会发生水冷壁结焦或高温腐蚀;而且,空气膜将逐步参与煤粉燃烧,就像把空气一级一级地进行连续分级一样,相当于进行了多级空气分级燃烧,进一步降低了氮氧化物排放;空气膜逐步参与煤粉燃烧,还可增强煤粉气流的扰动,提高煤粉的燃烧效率。因此,有望在电站锅炉领域获得广泛应用。
附图说明
图1是本发明的结构示意图;
图2是图1的A-A向视图。
其中1、空气膜;2、扁钢;3、水冷管;4、腔体;5、保温炉墙;6、空气管路;7、小孔;8、煤粉气流。
具体实施方式
如图1所示,在本发明中是这样实现的,扁钢2上均匀地开有小孔7,扁钢2和水冷管3交互焊接在一起,形成“膜式水冷壁”。膜式水冷壁和保温炉墙5间隔适当距离,构成环形腔体4。空气管路6安装在保温炉膛5上,与腔体4连通。
本发明的具体工作过程为:空气通过空气管路6连续进入并充满腔体4,均匀开有小孔7的扁钢2和水冷管3焊接成膜式水冷壁,腔体4内的空气穿过小孔7,在膜式水冷壁表面形成一层空气膜1,阻止煤粉气流8直接冲刷水冷壁,进而防止发生结焦和高温腐蚀。而且,空气膜逐步参与煤粉燃烧,相当于进行了多级空气分级燃烧,特别有利于降低氮氧化物排放;同时,空气膜还可增强煤粉气流的扰动,提高煤粉燃烧效率。
Claims (5)
1.防结焦防高温腐蚀的锅炉水冷壁保护装置,其特征在于:包括水冷管、扁钢、保温炉墙和空气管路,所述扁钢上开有小孔,并且和所述水冷管间隔焊接一起,形成膜式水冷壁,膜式水冷壁与所述保温墙之间形成环形空间,环形空间的上端和下端密封,构成腔体,所述空气管路安装在所述的保温炉墙上,并且与所述腔体连通。
2.根据权利要求1所述的防结焦防高温腐蚀的锅炉水冷壁保护装置,其特征在于:所述小孔在扁钢上均匀分布,全部小孔面积之和为扁钢总面积的10~30%。
3.根据权利要求1所述的防结焦防高温腐蚀的锅炉水冷壁保护装置,其特征在于:进入所述空气管路的空气温度可以调节,保证不影响水冷管内的工质温度,如果由此导致了水冷管内工质温度降低,则在空气进入空气管路之前进行预热,直至水冷管内工质温度不降低为止。
4.根据权利要求1所述的防结焦防高温腐蚀的锅炉水冷壁保护装置,其特征在于:所述膜式水冷壁壁面形成一层空气膜,空气膜中氧气浓度不低于2%,如果不满足,则持续增大进入所述空气管路的空气流量,直至氧气浓度满足要求。
5.根据权利要求1所述的防结焦防高温腐蚀的锅炉水冷壁保护装置,其特征在于:所述空气管路可以是多支,并且均与腔体连通。
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