CN112879899A - 一种防止锅炉后墙水冷壁结渣及腐蚀的一次风对冲装置 - Google Patents

一种防止锅炉后墙水冷壁结渣及腐蚀的一次风对冲装置 Download PDF

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Abstract

一种防止锅炉后墙水冷壁结渣及腐蚀的一次风对冲装置，包括分层布置在锅炉后墙上的一次风对冲喷口，一次风对冲喷口与分层布置在锅炉前墙的旋流燃烧器一一相对布置；一次风对冲喷口与旋流燃烧器的一次风管位于同一条中心轴线；一次风对冲喷口通过带阀门的管路与对冲风母管相连。本发明一方面可以防止后墙水冷壁受煤粉冲刷，解决结渣、高温腐蚀问题，并且前墙旋流燃烧器一次风速、二次风旋流强度可以结合机组负荷、燃煤煤质灵活调节，不必兼顾考虑后墙水冷壁贴壁气氛；另一方面在进入炉膛风量一定情况下，一部分空气通过后墙的一次风对冲喷口进入炉膛，能够起到空气分级燃烧效果，降低燃烧产生的NOx。

Description

一种防止锅炉后墙水冷壁结渣及腐蚀的一次风对冲装置
技术领域
本发明属于锅炉领域，具体涉及一种防止锅炉后墙水冷壁结渣及腐蚀的一次风对冲装置。
背景技术
高温腐蚀是较多燃煤电站锅炉水冷壁存在的主要问题，严重影响锅炉安全稳定运行。锅炉水冷壁高温腐蚀问题主要与燃煤硫含量较高、水冷壁附近存在还原性气氛、烟气及煤粉气流的冲刷等因素有关。燃煤硫分在炉内缺氧条件下，燃烧产生一定含量的H2S，H2S可直接与水冷壁中纯金属发生反应生成FeS。H2S还可与水冷壁表面的Fe3O4氧化层中所复合的FeO(Fe3O4＝Fe2O3·FeO)反应生成FeS。当沾灰层温度较高时，FeS会再次与介质中的氧作用，生成Fe3O4，腐蚀进一步进行。采用不同燃烧方式的燃煤电站锅炉，由于其燃烧器布置位置及组织燃烧火焰形状的不同，导致锅炉炉膛四周水冷壁的贴壁气氛分布不同，因而水冷壁发生高温腐蚀的区域不同。对于切圆燃烧锅炉，高温腐蚀区域主要位于燃烧器射流方向下游的半面墙上；对于前后墙对冲燃烧锅炉，高温腐蚀区域主要位于两侧墙水冷壁中间区域；对于W火焰燃烧锅炉，高温腐蚀区域主要位于前后墙的冷灰斗上下区域，拱下两侧墙中间部位区域。
与上述主流燃烧方式不同，早期国内一些350MW机组煤粉锅炉为前墙布置燃烧器，锅炉炉膛前墙分四层布置16只蜗壳旋流分散火焰低NOx双调风燃烧器，燃烧设计煤种为烟煤，燃煤含硫量为1％左右。在运行中发现锅炉后墙水冷壁标高21m～27m位置(与前墙燃烧器所处标高相同)存在高温腐蚀问题，每次检修需对后墙水冷壁腐蚀减薄超标的水冷壁管进行更换。由于锅炉后墙未布置燃烧器，故当前墙燃烧器一次风速偏高或二次风配风不合理时，容易造成煤粉冲刷后墙水冷壁，导致后墙水冷壁结渣、后墙水冷壁贴壁处还原性气氛较强，进而发生高温腐蚀。为解决后墙水冷壁高温腐蚀问题，以往尝试调整前墙燃烧器喷口一次风速和燃烧器二次风旋流强度，然而当降低喷口一次风速后，前墙燃烧器喷口出现烧损、结渣等问题；减少二次风旋流强度后，后期混合增强，有利于改善后墙水冷壁高温腐蚀问题，但燃烧器稳燃性能较弱，当燃用挥发分较低煤质时容易发生燃烧不稳甚至锅炉灭火，而且二次风旋流强度大幅减弱后，燃烧器喷口气流刚性增强，煤粉气流容易冲至后墙水冷壁；当增强二次风旋流强度后，燃烧后期混合较弱，缺氧燃烧严重，后墙水冷壁贴壁气氛为强还原性气氛，后墙水冷壁高温腐蚀加剧。综上，前墙燃烧器一次风速、二次风旋流强度的调整虽然能够改善侧墙水冷壁高温腐蚀问题，但却存在燃烧器喷口结渣烧损、燃烧稳定性差等问题，且燃煤煤质变化后需重新摸索配风方式，故从运行调整角度较难解决水冷壁高温腐蚀问题。
发明内容
本发明的目的在于针对上述现有技术中燃煤电站锅炉后墙水冷壁高温腐蚀难以解决的问题，提供一种防止锅炉后墙水冷壁结渣及腐蚀的一次风对冲装置，效果稳定可靠。
为了实现上述目的，本发明有如下的技术方案：
一种防止锅炉后墙水冷壁结渣及腐蚀的一次风对冲装置，包括分层布置在锅炉后墙上的一次风对冲喷口，一次风对冲喷口与分层布置在锅炉前墙的旋流燃烧器一一相对布置；一次风对冲喷口与旋流燃烧器的一次风管位于同一条中心轴线；一次风对冲喷口通过带阀门的管路与对冲风母管相连。
优选的，所述的旋流燃烧器包括一次风管、中心风筒、内二次风装置以及外二次风装置，内二次风装置包括内二次风道和内二次风旋流器，外二次风装置包括外二次风道和外二次风调节器，中心风筒与一次风管、内二次风道以及外二次风道组成同心的环形风道，且由内向外分别为中心风筒、一次风管、内二次风道和外二次风道；所述内二次风装置与外二次风装置的风源取自燃烧器风箱。
优选的，所述旋流燃烧器的燃烧器面板上设置有内二次风调整杆，内二次风调整杆通过沿旋流燃烧器进行轴向位移能够调节内二次风量的大小。
优选的，所述的外二次风调节器为切向布置的叶轮式风门挡板，外二次风量及其旋流强度通过叶轮式风门挡板开度进行调节。
优选的，所述燃烧器风箱的风源取自空气预热器出口热二次风。
优选的，所述一次风对冲喷口的截面为圆形，由高温耐磨合金钢制成。
优选的，每层一次风对冲喷口分别配置对冲风母管，对冲风母管内设置有压力测点；一次风对冲喷口通过对冲连接管与对冲风母管相连接。
优选的，所述的对冲连接管上设置有手动截止阀、电动截止阀、电动调节阀以及非金属膨胀节。
优选的，所述的对冲风母管与空气预热器出口热一次风母管通过调压管道相连接。
优选的，所述的调压管道上设置有电动截止阀和电动调节阀。
相较于现有技术，本发明具有如下的有益效果：
通过在锅炉后墙上设置一次风对冲喷口，一次风对冲喷口与布置在前墙的旋流燃烧器一次风管位于同一条中心轴线，相对布置，从而能够将喷向后墙的燃料及空气推至炉膛中心进行燃烧、燃尽，一方面可以防止后墙水冷壁受煤粉冲刷，解决结渣、高温腐蚀问题，并且前墙旋流燃烧器一次风速、二次风旋流强度可以结合机组负荷、燃煤煤质灵活调节，不必兼顾考虑后墙水冷壁贴壁气氛；另一方面在进入炉膛风量一定情况下，一部分空气通过后墙的一次风对冲喷口进入炉膛，能够起到空气分级燃烧效果，降低燃烧产生的NOx。
进一步的，本发明对冲连接管上设置有非金属膨胀节，由于机组热态运行下，一次风对冲喷口跟随锅炉一起膨胀，设置非金属膨胀节能够防止膨胀时撕裂对冲连接管。
进一步的，本发明的一次风对冲喷口由高温耐磨合金钢制成，能够防止一次风对冲喷口在停备期间烧损。
进一步的，本发明的对冲风母管内设置有压力测点，能够监视对冲风母管压力。
附图说明
图1本发明一次风对冲装置的布置结构横截面示意图；
图2本发明一次风对冲装置的布置结构侧截面示意图；
图3本发明一次风对冲装置的整体结构示意图；
图4本发明旋流燃烧器的结构示意图；
附图中：1-旋流燃烧器；2-锅炉前墙；3-一次风对冲喷口；4-锅炉后墙；5-一次风管；6-中心风筒；7-内二次风装置；8-外二次风装置；9-燃烧器风箱；10-对冲风母管；11-压力测点；12-对冲连接管；13-手动截止阀；14-电动截止阀；15-电动调节阀；16-非金属膨胀节；17-热一次风母管；18-调压管道。
具体实施方式
下面结合图1至图4对本发明做进一步的详细说明。
一种防止锅炉后墙水冷壁结渣及腐蚀的一次风对冲装置，包括分层布置在锅炉后墙4上的一次风对冲喷口3，一次风对冲喷口3与分层布置在锅炉前墙2的旋流燃烧器1一一相对布置。旋流燃烧器1包括一次风管5、中心风筒6、内二次风装置7以及外二次风装置8，内二次风装置7包括内二次风道和内二次风旋流器，外二次风装置8包括外二次风道和外二次风调节器，中心风筒6与一次风管5、内二次风道以及外二次风道组成同心的环形风道，且由内向外分别为中心风筒6、一次风管5、内二次风道和外二次风道；内二次风装置7与外二次风装置8的风源取自燃烧器风箱9。燃烧器风箱9的风源取自空气预热器出口热二次风。旋流燃烧器1的燃烧器面板上设置有内二次风调整杆，内二次风调整杆通过沿旋流燃烧器1进行轴向位移能够调节内二次风量的大小。外二次风调节器为切向布置的叶轮式风门挡板，外二次风量及其旋流强度通过叶轮式风门挡板开度进行调节。一次风对冲喷口3与旋流燃烧器1的一次风管5位于同一条中心轴线。每层一次风对冲喷口3分别配置对冲风母管10，对冲风母管10内设置有压力测点11，一次风对冲喷口3通过对冲连接管12与对冲风母管10相连接，对冲风母管10与空气预热器出口热一次风母管17通过调压管道18相连接。
一次风对冲喷口3的截面为圆形，由高温耐磨合金钢制成，从而防止一次风对冲喷口在停备期间烧损。对冲连接管12上设置有手动截止阀13、电动截止阀14、电动调节阀15以及非金属膨胀节16。调压管道18上设置有电动截止阀14和电动调节阀15。
旋流燃烧器的作用是利用旋转射流形成有利于煤粉着火的高温回流区，进而组织煤粉气流着火、燃烧。旋流燃烧器一次风管5内为煤粉气流，其风速要求在至少18m/s以上，根据燃煤煤质挥发分的不同，一次风管5内风速存在差异。中心风筒6、内二次风装置7、外二次风装置8的风源均取自燃烧器风箱9，中心风筒6内的中心风为直流风，其作用是提供油枪点火所需要的风量，并在燃烧器停运时保护中心风筒及一次风管喷口不被烧损；二次风为旋流风，其作用是通过旋转射流卷吸高温烟气形成回流区，以便于煤粉气流的着火、燃烧。
锅炉前墙布置有四层双调风旋流燃烧器，根据机组负荷的变化，调整旋流燃烧器投运层数，即当机组负荷为0％～50％投运一层或两层燃烧器；当机组负荷为50％～75％投运三层燃烧器；当机组负荷为75％～100％投运四层燃烧器。当燃烧器投运时，一次风管5的出口风压为2kPa左右，对应的燃烧器风箱9的压力为0.2kPa～1kPa；当燃烧器停运时，一次风管5内无煤粉气流，对应的燃烧器风箱9的压力为0.2kPa左右，中心风筒6、内二次风装置7、外二次风装置8流有少量冷却风。前墙布置的旋流燃烧器1投运时，当一次风速偏高或二次风配比不合理时，燃烧器喷***流容易冲刷后墙水冷壁，造成后墙水冷壁结渣、高温腐蚀。
本发明的一次风对冲装置通过在锅炉后墙4上布置一次风对冲喷口3，主要目的是将前墙旋流燃烧器射流或未燃尽的煤粉颗粒冲至锅炉炉膛中心进行燃烧、燃尽。
为实现此目的，布置在锅炉后墙4的一次风对冲喷口3与布置在锅炉前墙2的旋流燃烧器1的一次风管5位于同一条中心轴线，相对布置。当旋流燃烧器1投运时，此一次风管5出口风压为3kPa左右，风压较高容易冲刷至后墙水冷壁；当旋流燃烧器1停运时，其一次风管内无煤粉气流，且中心风、二次风虽然流通有空气，但风压仅0.2kPa左右，起到冷却喷口、防止喷口烧损的作用，故燃烧器停运时对应层无射流或或未燃尽的煤粉颗粒冲至后墙水冷壁。
空气预热器出口热一次风母管压力通常为7kPa～11kPa，温度为310℃～370℃。热一次风母管通过调压管道18与对冲风母管10相连接，通过调节调压管道18上电动调节阀15开度，保证对冲风母管10的压力为3kPa左右。当锅炉前墙2某一层旋流燃烧器1投运时，同步调整同层一次风对冲喷口3对应的对冲连接管12上电动调节阀15，调整一次风对冲喷口3出口风压为2kPa左右。当锅炉前墙2某一层旋流燃烧器1停运时，同步调整同层一次风对冲喷口3对应的对冲连接管12上电动调节阀15，调整一次风对冲喷口3的出口风压为0.2kPa左右，起到冷却一次风对冲喷口3、防止一次风对冲喷口3烧损的作用。
以上所述的仅仅是本发明的较佳实施例，并不用以对本发明的技术方案进行任何限制，本领域技术人员应当理解的是，在不脱离本发明精神和原则的前提下，该技术方案还可以进行若干简单的修改和替换，这些修改和替换也均属于权利要求书所涵盖的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种防止锅炉后墙水冷壁结渣及腐蚀的一次风对冲装置，其特征在于：包括分层布置在锅炉后墙(4)上的一次风对冲喷口(3)，一次风对冲喷口(3)与分层布置在锅炉前墙(2)的旋流燃烧器(1)一一相对布置；一次风对冲喷口(3)与旋流燃烧器(1)的一次风管(5)位于同一条中心轴线；一次风对冲喷口(3)通过带阀门的管路与对冲风母管(10)相连。
2.根据权利要求1所述防止锅炉后墙水冷壁结渣及腐蚀的一次风对冲装置，其特征在于：所述的旋流燃烧器(1)包括一次风管(5)、中心风筒(6)、内二次风装置(7)以及外二次风装置(8)，内二次风装置(7)包括内二次风道和内二次风旋流器，外二次风装置(8)包括外二次风道和外二次风调节器，中心风筒(6)与一次风管(5)、内二次风道以及外二次风道组成同心的环形风道，且由内向外分别为中心风筒(6)、一次风管(5)、内二次风道和外二次风道；所述内二次风装置(7)与外二次风装置(8)的风源取自燃烧器风箱(9)。
3.根据权利要求2所述防止锅炉后墙水冷壁结渣及腐蚀的一次风对冲装置，其特征在于：所述旋流燃烧器(1)的燃烧器面板上设置有内二次风调整杆，内二次风调整杆通过沿旋流燃烧器(1)进行轴向位移能够调节内二次风量的大小。
4.根据权利要求2所述防止锅炉后墙水冷壁结渣及腐蚀的一次风对冲装置，其特征在于：所述的外二次风调节器为切向布置的叶轮式风门挡板，外二次风量及其旋流强度通过叶轮式风门挡板开度进行调节。
5.根据权利要求2所述防止锅炉后墙水冷壁结渣及腐蚀的一次风对冲装置，其特征在于：所述燃烧器风箱(9)的风源取自空气预热器出口热二次风。
6.根据权利要求1所述防止锅炉后墙水冷壁结渣及腐蚀的一次风对冲装置，其特征在于：所述一次风对冲喷口(3)的截面为圆形，由高温耐磨合金钢制成。
7.根据权利要求1所述防止锅炉后墙水冷壁结渣及腐蚀的一次风对冲装置，其特征在于：每层一次风对冲喷口(3)分别配置对冲风母管(10)，对冲风母管(10)内设置有压力测点(11)；一次风对冲喷口(3)通过对冲连接管(12)与对冲风母管(10)相连接。
8.根据权利要求7所述防止锅炉后墙水冷壁结渣及腐蚀的一次风对冲装置，其特征在于：所述的对冲连接管(12)上设置有手动截止阀(13)、电动截止阀(14)、电动调节阀(15)以及非金属膨胀节(16)。
9.根据权利要求1所述防止锅炉后墙水冷壁结渣及腐蚀的一次风对冲装置，其特征在于：所述的对冲风母管(10)与空气预热器出口热一次风母管(17)通过调压管道(18)相连接。
10.根据权利要求9所述防止锅炉后墙水冷壁结渣及腐蚀的一次风对冲装置，其特征在于：所述的调压管道(18)上设置有电动截止阀(14)和电动调节阀(15)。
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