適用于大型電站鍋爐智能型水冷壁高溫腐蝕防止系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種適用于大型電站鍋爐智能型水冷壁高溫腐蝕防止系統(tǒng)，該系統(tǒng)可根據(jù)鍋爐運行狀況的變動實時地對系統(tǒng)進行調(diào)節(jié)防止水冷壁發(fā)生高溫腐蝕，不需要運行人員的參與，實現(xiàn)了智能化防止高溫腐蝕。它包括與空預(yù)器出口熱二次風(fēng)風(fēng)箱連通的增壓管道，增壓管道上設(shè)有增壓風(fēng)機，增壓風(fēng)機與環(huán)繞爐墻的環(huán)形風(fēng)箱連通，環(huán)形風(fēng)箱通過聯(lián)絡(luò)風(fēng)箱與分支風(fēng)箱連通，分支風(fēng)箱則與爐墻上的通風(fēng)槽連通；在增壓管道上設(shè)有風(fēng)量調(diào)節(jié)裝置，所述風(fēng)量調(diào)節(jié)裝置包括隔離擋板、總調(diào)節(jié)擋板以及風(fēng)量測量裝置、壓力傳感器，還包括聯(lián)絡(luò)風(fēng)箱的分支調(diào)節(jié)擋板；智能控制系統(tǒng)根據(jù)鍋爐運行狀態(tài)調(diào)節(jié)所述風(fēng)量調(diào)節(jié)裝置中各擋板的開合程度，控制風(fēng)量以實現(xiàn)水冷壁高溫腐蝕的防止。
【專利說明】適用于大型電站鍋爐智能型水冷壁高溫腐蝕防止系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于電站鍋爐【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種適用于大型電站鍋爐智能型水冷壁高溫腐蝕防止系統(tǒng)及方法，這套系統(tǒng)通過對鍋爐運行狀態(tài)或水冷壁貼壁氣氛等參數(shù)的處理和分析，可獲得實時、連續(xù)地指令來保持水冷壁區(qū)域壁面氧化性氛圍，有效避免了水冷壁高溫腐蝕的發(fā)生，在這個過程中不需要運行人員的任何參與，是一種智能化防止水冷壁高溫腐蝕系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]我國現(xiàn)階段仍以火力發(fā)電為主，其中燃煤機組又是絕對主力，由于環(huán)保要求越來越高，新舊機組都要實現(xiàn)低排放的要求，其中為了減少氮氧化物的排放，有效方法是電站鍋爐采用低氮燃燒方式，但是低氮燃燒方式導(dǎo)致主燃燒區(qū)域缺氧燃燒，使得水冷壁表面的還原性氣氛增強，再者目前電站鍋爐的參數(shù)提高后水冷壁金屬壁溫較高，還有一個因素，由于煤炭市場的多變導(dǎo)致入爐煤不穩(wěn)定，一些高硫煤等偏離設(shè)計煤種較多煤種都被燃用，使得原來僅在貧煤鍋爐上出現(xiàn)的高溫腐蝕現(xiàn)象，現(xiàn)在電站鍋爐中十分普遍，是導(dǎo)致水冷壁管壁減薄的主要原因之一，使水冷壁管壁有效承載能力不斷下降嚴重時導(dǎo)致水冷壁管爆破，造成機組停運，已嚴重影響到機組的安全運行。
[0003]水冷壁高溫腐蝕是一個復(fù)雜的物理化學(xué)過程，影響因素較多，其中包括燃煤中的硫分和其它有害雜質(zhì)的存在，以及燃燒過程中產(chǎn)生的堿金屬鹽或釩鹽類，水冷壁管壁溫度等。電站鍋爐的氮氧化物的排放濃度為了達到國家新的環(huán)保標準，新機組或老機組的鍋爐都采用了低氮燃燒方式，通過對這些鍋爐水冷壁發(fā)生高溫腐蝕的狀況進行研究發(fā)現(xiàn)，有如下特征有:區(qū)域相對集中，以主燃燒器中、上區(qū)域最為嚴重(即主燃燒器區(qū)域和還原區(qū)域)；腐蝕區(qū)域沿爐膛四周呈現(xiàn)分布不均衡；平均腐蝕速度1.2?1.8mm/a,以青島電廠電腐蝕速度最快,投運不足I萬小時,水冷壁平均腐蝕深達3mm，最嚴重部位腐蝕掉4.2mm ;水冷壁表面的還原氣氛較重，H2S和⑶濃度較高，氧含量較低，由較多為位置的氧含量為O。在發(fā)生水冷壁高溫腐蝕的鍋爐中被腐蝕管子的形態(tài)、化學(xué)組成都是相似的:向火側(cè)呈黑褐色，外層松軟，內(nèi)層堅硬，在剝落硬層后，垢狀物與水冷壁結(jié)合處呈孔雀藍光澤。腐蝕區(qū)域水冷壁面不清潔，有較多的灰沾污。水冷壁管剝落下來的附著物成分組成是相似的。垢狀物中含有大量Fe304和少量的Fe0、Fe203，腐蝕產(chǎn)物中含硫量比煤中高，尤其是出現(xiàn)了較高的硫化物。
[0004]目前對于水冷壁發(fā)生高溫腐蝕的研究較多，其中文獻方面主要集中在兩個方面，第一方面對高溫腐蝕機理的研究，燃煤鍋爐水冷壁煙側(cè)高溫腐蝕的機理及影響因素[J].動力工程，2002，22 (2): 1700-1704、Kofstad P High Temperature Corrosion [Μ].Essex UK:Elsevier Applied Science Publishers Ltd, 1988 等；另一方面是在防治高溫腐蝕的措施和經(jīng)驗，如郭魯陽.鍋爐水冷壁高溫腐蝕原因分析及預(yù)防對策[J].中國電力，2000，33(11): 17-20、王瑩.水平濃淡風(fēng)煤粉燃燒技術(shù)在預(yù)防水冷壁高溫腐蝕中的應(yīng)[J].熱能動力工程，2002，15(3): 173-174、陳國宏.高速電弧噴涂技術(shù)在電站水冷壁高溫腐蝕的應(yīng)用[J]安徽電力，2005，22(1):9-11。從檢索文獻和收集資料來看目前國內(nèi)外防治高溫腐蝕的方面的技術(shù)主要包括:被動防止，如采用噴涂技術(shù)或更高級別的管材；另一種在燃燒器方面采用濃淡分離加側(cè)邊風(fēng)技術(shù)，這種技術(shù)首先應(yīng)用在低氮燃燒器上，但側(cè)邊風(fēng)由于風(fēng)速低，風(fēng)量小，衰減很快，通過現(xiàn)場測量發(fā)現(xiàn)這種技術(shù)在改變水冷壁貼壁氣氛方面效果十分有限；還用采用專門的貼壁風(fēng)裝置，但這種貼壁風(fēng)裝置存在著風(fēng)壓低，風(fēng)速較低，并且需要運行人員進行調(diào)節(jié)，而又沒有具體的調(diào)節(jié)依據(jù)，不能實現(xiàn)智能化調(diào)整，導(dǎo)致多數(shù)電廠在鍋爐點火或極低負荷時貼壁風(fēng)裝置還在投用，對鍋爐穩(wěn)定燃燒還會產(chǎn)生一定的負面影響。
[0005]通過對高溫腐蝕的機理可知，造成高溫腐蝕的因素較多，通過運行調(diào)整或其他手段來杜絕所有影響因素是較難的，尤其是目前為了適應(yīng)更為嚴格的環(huán)保要求，鍋爐基本都采用低氮燃燒器，主燃燒區(qū)域的缺氧燃燒不可避免，通過現(xiàn)場試驗證明，采用貼壁風(fēng)在水冷壁表面形成氧化性氣氛是比較有效的方法，但通過前面分析知道目前貼壁風(fēng)裝置都受風(fēng)壓的限制，導(dǎo)致貼壁風(fēng)量過高會影響燃燒，貼壁風(fēng)量太小，在水冷壁表面形不成有效的氧化性氛圍，而且都需要運行人員來判斷和調(diào)整貼壁風(fēng)裝置，這樣既增加了運行人員的工作量而且易出現(xiàn)人為誤差，而不能實現(xiàn)智能化控制。
[0006]通過以上分析可知，鍋爐水冷壁管高溫腐蝕是一個較為常見的問題，對鍋爐有著較強的破壞性，并且影響因素多，目前防止高溫腐蝕的方法主要存在以下問題:(I)、控制不能智能化，都需要運行人員自己判斷并調(diào)整高溫腐蝕防止系統(tǒng)；(2)、采用貼壁風(fēng)這種方式的都存在風(fēng)壓較低，改變水冷壁面氣氛的效果不明顯。(3)、對水冷壁面的改造量較多，可能對水冷比的水動力狀況產(chǎn)生負面影響。
實用新型內(nèi)容
[0007]本實用新型的目的就是為解決上述問題，提供一種適用于大型電站鍋爐智能型水冷壁高溫腐蝕防止系統(tǒng)，該系統(tǒng)可根據(jù)鍋爐運行狀況的變動實時地對系統(tǒng)進行調(diào)節(jié)防止水冷壁發(fā)生高溫腐蝕，不需要運行人員的參與，實現(xiàn)了智能化防止高溫腐蝕。
[0008]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用如下技術(shù)方案:
[0009]一種適用于大型電站鍋爐智能型水冷壁高溫腐蝕防止系統(tǒng)，它包括貼壁風(fēng)增壓系統(tǒng)及智能控制系統(tǒng)；其中，
[0010]貼壁風(fēng)增壓系統(tǒng)包括:與空預(yù)器出口熱二次風(fēng)風(fēng)箱連通的增壓管道，增壓管道上設(shè)有增壓風(fēng)機，增壓風(fēng)機與環(huán)繞爐墻的環(huán)形風(fēng)箱連通，環(huán)形風(fēng)箱通過聯(lián)絡(luò)風(fēng)箱與分支風(fēng)箱連通，分支風(fēng)箱則與爐墻上的通風(fēng)槽連通，從而在水冷壁壁面形成氧化性氣氛，防止高溫腐蝕的發(fā)生；在增壓管道以及聯(lián)絡(luò)風(fēng)箱上設(shè)有風(fēng)量調(diào)節(jié)裝置，所述風(fēng)量調(diào)節(jié)裝置包括安裝在增壓風(fēng)機與空預(yù)器出口熱二次風(fēng)風(fēng)機間增壓管道上的隔離擋板、總調(diào)節(jié)擋板以及增壓風(fēng)機與環(huán)形風(fēng)箱間增壓管道上的風(fēng)量測量裝置、壓力傳感器，還包括安裝在聯(lián)絡(luò)風(fēng)箱的分支調(diào)節(jié)擋板；
[0011]智能控制系統(tǒng)根據(jù)鍋爐運行狀態(tài)通過調(diào)節(jié)所述風(fēng)量調(diào)節(jié)裝置中各擋板的開合程度，控制風(fēng)量以實現(xiàn)水冷壁高溫腐蝕的防止。
[0012]所述空預(yù)器出口熱二次風(fēng)風(fēng)箱通過飛灰分離器與增壓管道連接，飛灰分離器設(shè)有放灰鎖氣器；同時在環(huán)形風(fēng)箱上也布置有放灰鎖氣器。
[0013]所述增壓風(fēng)機與環(huán)形風(fēng)箱間的增壓管道上還設(shè)有膨脹節(jié)。[0014]所述分支風(fēng)箱為安裝在各爐墻上為通風(fēng)槽供熱風(fēng)的風(fēng)道，分支風(fēng)箱內(nèi)布置多道具有設(shè)定角度的熱風(fēng)噴口 ；所述熱風(fēng)噴口比通風(fēng)槽稍小，熱風(fēng)噴口的出風(fēng)角度不能吹水冷壁管。
[0015]所述聯(lián)絡(luò)風(fēng)箱是將各個分支風(fēng)箱相互連接，然后在與環(huán)形風(fēng)箱連接的風(fēng)道；所述通風(fēng)槽為在水冷壁面上開的條形通風(fēng)口。
[0016]所述總調(diào)節(jié)擋板是布置在增壓風(fēng)機入口的電動調(diào)節(jié)擋板，主要用調(diào)節(jié)風(fēng)機出口風(fēng)壓和風(fēng)量的；所述隔離擋板室布置在增壓風(fēng)機入口的電動閘板門，是全開全關(guān)的，主要用來將貼壁風(fēng)系統(tǒng)與熱二次風(fēng)系統(tǒng)完全隔離；所述分支調(diào)節(jié)擋板布置在各爐墻上的調(diào)節(jié)這面墻上貼壁風(fēng)量。
[0017]一種適用于大型電站鍋爐智能型水冷壁高溫腐蝕防止系統(tǒng)的工作方法，它的步驟為:
[0018]I)智能控制系統(tǒng)采集鍋爐負荷D(t/h)，鍋爐總送風(fēng)量Q(NmVh)，鍋爐運行氧量02(%)，水冷壁管壁溫度T(°C )，SOFA擋板總開度K(%)，入爐煤的含硫量S(%)和煤粉細度R90 (%)，水冷壁表面氧氣濃度O2m (%)和一氧化碳濃度CO (%)，增壓機出口的壓力P (kPa)和風(fēng)量 Q1 (NmVh)；
[0019]2)對采集的部分數(shù)據(jù)進行分組處理，即鍋爐負荷D (t/h)，鍋爐總送風(fēng)量Q(NmVh)，鍋爐運行氧量O2 (%)，水冷壁管壁溫度T (°C )，SOFA擋板總開度K (%)，水冷壁表面氧氣濃度O2ffl(%)和一氧化碳濃度C0(%)，對于這七類數(shù)據(jù)分別作為一組，并連續(xù)采樣，判斷每組數(shù)據(jù)是否全為病態(tài)數(shù)據(jù)，如是，則重新采樣，再次判斷，直至其中有正常數(shù)據(jù)為止；然后將病態(tài)數(shù)據(jù)剔除后剩余數(shù)據(jù)求平均 值，Daverage,



Qaverage ?〇2average，^average ? ^average ? ^average 矛口 C0average ;
[0020]入爐煤的含硫量S (空氣干燥基全硫％)和煤粉細度R9tl (%)、增壓風(fēng)機出口壓力P和風(fēng)量Q1僅進行有效性判斷；
[0021]3)根據(jù)優(yōu)先等級從高到低的順序?qū)︼L(fēng)量進行控制:
[0022]3-1)當D〈0.5XDBMCR時，向總調(diào)節(jié)擋板發(fā)出全關(guān)指令，并且同時向隔離擋板發(fā)出關(guān)閉指令，向各分支調(diào)節(jié)擋板發(fā)出全開指令，表示該系統(tǒng)退出；
[0023]3-2)將增壓風(fēng)機出口風(fēng)量控制在QX0.5%〈Q1〈QX2.5%時，向總調(diào)節(jié)擋板發(fā)出開/關(guān)的指令，步長為3%;
[0024]3-3)將增壓風(fēng)機出口壓力2.7<P<3.3kPa時，向總調(diào)節(jié)擋板發(fā)出開/關(guān)指令，步長為1% ;
[0025]3-4)當COavwage > 0.1時，則向該墻的分支調(diào)節(jié)擋板發(fā)出開的指令，步長為3%，直到全開；C0_rage < 0.1時，該墻的分支調(diào)節(jié)擋板不動作；
[0026]3-5)當Oaverage < 0.2%時，則向該墻的分支調(diào)節(jié)擋板發(fā)出開的指令，步長為3%，直到全開；0— > 0.2%時，該墻的分支調(diào)節(jié)擋板不動作；
[0027]3-6)當ζ > %時，則向各墻的分支調(diào)節(jié)擋板發(fā)出開的指令，步長為2%，直到全開K < %，分支調(diào)節(jié)擋板不動作，反應(yīng)高溫腐蝕程度的無量綱變量(，反映鍋爐高溫腐蝕程度的無量綱變量的參照值為?0。
[0028]對于鍋爐負荷D (t/h)，鍋爐總送風(fēng)量Q (NmVh)，鍋爐運行氧量O2 (%)，水冷壁管壁溫度T (°C )，SOFA擋板總開度K (%)，水冷壁表面氧氣濃度O2m (%)和一氧化碳濃度CO (%)這七類數(shù)據(jù)進行有效性判斷時，按照取樣10次的方式，其判據(jù)如下:[0029]0.5Dbmce1.15Dbmce(I)
[0030]0.3Qbmce ^ Q ^ 1.3Qbmce(2)
[0031]0.5 < O2 < 10(3)
[0032]ΔΤ = I TC-TC_N I > Tf ；(4)
[0033]10 ≤ K ≤400(5)
[0034]0 ^ O2m ^ 10(6)
[0035]0 ^ CO ^ 4.5(7)
[0036]上面7個判據(jù)中:Dbmcr為鍋爐最大處理，t/h ；Qbmce為鍋爐最大出力工況下的總風(fēng)量，Nm3/h ；C為當前采樣點；N為每周波采樣點數(shù)；Tf為水冷壁病態(tài)數(shù)據(jù)判別整定值，°C;Te_N為上個采樣周期平均值，°C ; AT為水冷壁溫度差值，°C;
[0037]進行有效性判斷時，如某組10個數(shù)據(jù)全部為病態(tài)數(shù)據(jù)，則給出圖文報警，給出這個該數(shù)據(jù)出錯的信息，然后再進行下一組10個數(shù)據(jù)的采集，如這組數(shù)據(jù)有正常數(shù)據(jù)，則繼續(xù)進行下一步運算，如10個數(shù)據(jù)全部為病態(tài)數(shù)據(jù)，則給出第二次圖文報警，在進行下一組的10個數(shù)據(jù)采集，如這組數(shù)據(jù)有正常數(shù)據(jù)，則繼續(xù)進行下一步運算，如10個數(shù)據(jù)全部為病態(tài)數(shù)據(jù)則再次給出圖文報警，高溫腐蝕防止系統(tǒng)保持當前運行狀態(tài)，不再進行調(diào)整動作。
[0038]入爐煤的含硫量S (%)和煤粉細度R9tl (%)的有效性判斷判據(jù)為:
[0039]0.5 < S < 4 (8)
[0040]R90-1O < R90 < R90d+IO (9)
[0041 ] 式(9)中的R9qd為電廠的設(shè)計煤粉細度；
[0042]當煤質(zhì)數(shù)據(jù)S或R9tl超出上述范圍時，給出圖文報警，該系統(tǒng)保持當前運行狀態(tài)，不再進行調(diào)整動作；
[0043]增壓風(fēng)機出口壓力P和風(fēng)量Q1的有效性判據(jù)為:
[0044]2.0 < P < 3.5 (10)
[0045]QX0.2% < Q1 < QX3.0%
[0046]當壓力P或風(fēng)量Q1數(shù)據(jù)超出上述范圍時，給出圖文報警，該系統(tǒng)保持當前運行狀態(tài)，不再進行調(diào)整動作；
[0047]根據(jù)獲取的數(shù)據(jù)，計算反應(yīng)高溫腐蝕程度的無量綱變量ζ，
ζ = ^XlgTXW0°+K)，反映鍋爐高溫腐蝕程度的無量綱變量的參照值為ζ O。
[0048]本實用新型的有益效果是:
[0049]I)采用增壓風(fēng)機，實現(xiàn)了小風(fēng)量，高風(fēng)壓的貼壁風(fēng)在加上分支風(fēng)箱內(nèi)有一定角度的噴口，可以在水冷壁表面形成穩(wěn)定的、高強度的氧化性氣氛，有效地防止高溫腐蝕的產(chǎn)生，同時由于風(fēng)量較小，對鍋爐燃燒沒有任何影響。
[0050]2)由于貼壁風(fēng)噴口布置在分支風(fēng)箱內(nèi)，并且在加工廠內(nèi)預(yù)制，現(xiàn)場工作僅為在水冷壁開槽，現(xiàn)場施工工作量小，對水冷壁內(nèi)的水動力狀況沒有任何影響，現(xiàn)場技術(shù)改造工作較少。
[0051]3)該系統(tǒng)完全為自動運行，不需要運行人員的任何參與，減少了運行人員的工作量，實現(xiàn)了智能化防止高溫腐蝕。
[0052]4)該系統(tǒng)可以實現(xiàn)對不同部位的不同高溫腐蝕程度的不同步防止，如前墻高溫腐蝕較重，后墻較輕，可以在控制邏輯中將前墻的貼壁風(fēng)加大，后墻減少實現(xiàn)不同步防止。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0053]圖1智能型水冷壁高溫腐蝕防止系統(tǒng)示意圖；
[0054]圖2智能型水冷壁高溫腐蝕防止系統(tǒng)風(fēng)箱連接示意圖；
[0055]圖3智能控制系統(tǒng)的模塊組成圖；
[0056]圖4為防高溫腐蝕通風(fēng)槽布置示意圖；
[0057]圖5分離器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0058]圖6分支風(fēng)箱內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0059]圖7分支風(fēng)箱結(jié)構(gòu)圖。
[0060]圖中:1、空預(yù)器出口熱二次風(fēng)風(fēng)箱，2、飛灰分離器，3、隔離擋板，4、總調(diào)節(jié)擋板，5、增壓風(fēng)機，6、壓力傳感器，7、風(fēng)量測量裝置，8、智能控制單元、9、膨脹節(jié)，10、爐墻，11、環(huán)形風(fēng)箱，12、聯(lián)絡(luò)風(fēng)箱，13、分支風(fēng)箱，14、分支調(diào)節(jié)擋板，15、放灰鎖氣器，16、爐膛，17、熱風(fēng)噴口，18、通風(fēng)槽。
【具體實施方式】
[0061]下面結(jié)合說明書附圖與實施例對本實用新型的技術(shù)方案作進一步的闡述。
[0062]對于各種爐型來說，智能型水冷壁高溫腐蝕防止系統(tǒng)的基本構(gòu)件是一樣的，但是由于有些鍋爐安裝有水冷壁氣氛測量系統(tǒng)，有的鍋爐沒有安裝，導(dǎo)致該系統(tǒng)在控制方面的有所不同，下面根據(jù)兩個實施例對智能型水冷壁高溫腐蝕防止系統(tǒng)進行詳細說明。
[0063]實施例1
[0064]華能集團某電廠#4鍋爐為蒸發(fā)量1025t/h的亞臨界、中間一次再熱、強制循環(huán)汽包爐，燃燒方式為四角切圓燃燒方式，每角有六層煤粉燃燒器，與二次風(fēng)噴口間隔布置，制粉系統(tǒng)為配6臺中速磨煤機的直吹式。該鍋爐燃燒器采用了早期美國CE的技術(shù)，NOx的排放濃度較高，排放濃度在600mg/Nm3左右。為了達到國家最新的火電廠污染物排放標準，#4鍋爐于2010年進行了低氮燃燒改造，為了能夠準確掌握水冷壁表面氣氛安裝了水冷壁表面氣體測量系統(tǒng)，可以實時測量出水冷壁表面的氧量和一氧化碳，通過對測量的實時數(shù)據(jù)進行分析發(fā)現(xiàn)，，在鍋爐運行額定負荷，四層SOFA風(fēng)擋板全開(為保證氮氧化物的排放濃度)，運行氧量在2.0%的運行狀態(tài)下，在前墻和左側(cè)墻上的還原性氣氛較重，水冷壁表面的氧量為O?0.2%，一氧化碳為1%-2.5%，在停爐檢修中，對水冷壁進行檢查發(fā)現(xiàn)，前墻和左側(cè)墻的燃燒器區(qū)域，燃燒器與SOFA風(fēng)噴口之間的區(qū)域發(fā)生高溫腐蝕，考慮到電廠實行全能值班，運行人員較少，因此電廠在小修中采用了智能型水冷壁高溫腐蝕防止系統(tǒng)。
[0065]結(jié)合圖1對#4鍋爐安裝的智能型水冷壁高溫腐蝕防止進行說明，在空預(yù)器出口熱二次風(fēng)風(fēng)箱I上開口引出熱二次風(fēng)，為減少下游設(shè)備的磨損，安裝了飛灰分離器2，其具體結(jié)構(gòu)見圖5，該分離器采用離心分離器，在分離器下部安裝有放灰鎖氣器15，然后經(jīng)過電動隔離擋板3和電動總調(diào)節(jié)擋板4進入增壓風(fēng)機5，增壓風(fēng)機5要求耐350°C高溫耐磨，在增壓風(fēng)機5出口安裝了壓力傳感器6、風(fēng)量測量裝置7和膨脹節(jié)9，用來測量增壓風(fēng)機5出口的風(fēng)壓和風(fēng)量，在這個實施例中，風(fēng)量測量裝置7采用標定后的靠背管測量，膨脹節(jié)9采用了耐高溫的金屬編織膨脹節(jié)；圖2為智能型水冷壁高溫腐蝕防止系統(tǒng)風(fēng)箱連接示意圖，主要表現(xiàn)出分支風(fēng)箱13和聯(lián)絡(luò)風(fēng)箱12的連接方式，熱二次風(fēng)經(jīng)過增壓風(fēng)機5后，風(fēng)壓得到提高，進入環(huán)繞爐膛16緊貼鍋爐爐墻10的環(huán)形風(fēng)箱11，然后經(jīng)過分支調(diào)節(jié)擋板14，進入聯(lián)絡(luò)風(fēng)箱12和分支風(fēng)箱13,在環(huán)形風(fēng)箱11上也布置有放灰鎖氣器15,放灰鎖氣器15的位置在聯(lián)絡(luò)風(fēng)箱12與環(huán)形風(fēng)箱13的接口下方，布置在這個位置是考慮到氣流沿著聯(lián)絡(luò)風(fēng)箱12和分支風(fēng)箱13向上走，會產(chǎn)生沉降灰；聯(lián)絡(luò)風(fēng)箱12為普通的通風(fēng)風(fēng)道，分支風(fēng)箱13主要結(jié)構(gòu)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)見圖7和圖6，在分支風(fēng)箱13內(nèi)布置三道熱風(fēng)噴口 17，熱風(fēng)噴口 17要求具有一定角度以便在水冷壁表面形成富氧氣氛，防止高溫腐蝕，熱風(fēng)噴口 17要求比通風(fēng)槽18稍小，在本實施例中，通風(fēng)槽18尺寸為9 X 200mm，則熱風(fēng)噴口 17的尺寸為7.5 X 190mm，還有一點要求熱風(fēng)噴口 17的角度不能吹水冷壁管，為了保險起見在施工中要求在熱風(fēng)噴出方向上的第一根水冷壁管加裝防磨瓦或進行防磨噴涂。在這個實施例中，高溫腐蝕主要集中在前墻和左側(cè)墻，因此在分支風(fēng)箱13布置中，前墻和左側(cè)墻布置兩組，后墻和右側(cè)墻布置一組，每組有三個分支風(fēng)箱13和三個聯(lián)絡(luò)風(fēng)箱12，一個分支調(diào)節(jié)擋板14，這樣共有六個分支調(diào)節(jié)擋板14,前墻和左側(cè)墻各兩個,后墻和右側(cè)墻各一個。
[0066]圖3為智能控制系統(tǒng)的模塊組成圖，就這個實施例來說，其控制系統(tǒng)分為三個模塊:數(shù)據(jù)采集模塊，數(shù)據(jù)處理模塊和指令輸出模塊。
[0067]數(shù)據(jù)采集相對比較簡單，直接從水冷壁表面氣體測量系統(tǒng)獲取數(shù)據(jù)，獲取的數(shù)據(jù)是水冷壁表面的02(%)和C0(%)濃度，同時還要獲取增壓機出口的壓力P(kPa)和風(fēng)量Ql (Nm3/h)，以及鍋爐總送風(fēng)量Q(Nm3/h)、鍋爐負荷D (t/h)；
[0068]數(shù)據(jù)處理模塊對所獲取的數(shù)據(jù)進行判斷和分析，水冷壁表面氣氛數(shù)據(jù)的處理分為四個單元，前墻單元，左側(cè)墻單元，后墻單元和右側(cè)墻單元，各單元對于獲取的水冷壁表面氣氛數(shù)據(jù)進行單獨處理，各單元之間沒有數(shù)據(jù)的傳遞或交換，以前墻單元為例，首先按照水冷壁表面氣體測量系統(tǒng)的頻率連續(xù)獲取10個數(shù)據(jù)(O2和CO濃度)作為一組，在這一組數(shù)據(jù)中，首先進行數(shù)據(jù)有效性判讀，對于O2 > 10或CO > 4.5的數(shù)據(jù)剔除，然后求出這組數(shù)據(jù)的平均值Oaverage和COaverage,然后進行判斷Oaverage < 0.2%或COaverage > 0.1 ;在數(shù)據(jù)處理單元還包括，增壓風(fēng)機出口壓力P和風(fēng)量的處理，判斷出口風(fēng)壓P〈2.7kPa或P>3.3kPa ;增壓風(fēng)機出口風(fēng)量進行Q1>QX2.5%的判斷；鍋爐負荷進行D〈0.5XDBMCR的判斷。
[0069]指令輸出模塊是根據(jù)收到的調(diào)節(jié)信號向相關(guān)設(shè)備發(fā)出指令，如前墻出現(xiàn)Oavwage< 0.2%或COaverage > 0.1時，則向爐墻的分支調(diào)節(jié)擋板14發(fā)出開的指令，步長為3%;當P〈2.7kPa時，向總調(diào)節(jié)擋板4發(fā)出開的指令，步長為1%，P>3.3kPa時，向總調(diào)節(jié)擋板4發(fā)出關(guān)的指令，步長為1% ;當QDQX 2.5%時，向總調(diào)節(jié)擋板4發(fā)出關(guān)的指令，步長為3% ;當D〈0.5XDBMCR時，向總調(diào)節(jié)擋板4發(fā)出全關(guān)指令，并且同時向隔離擋板3發(fā)出關(guān)閉指令，向各分支調(diào)節(jié)擋板14發(fā)出全開指令；在這幾個邏輯中其優(yōu)先等級是不同的，鍋爐負荷D的優(yōu)先等級最高，其次是風(fēng)量Q1，然后是風(fēng)壓P和水冷壁表面的O2和CO濃度。系統(tǒng)會自動完成整個控制過程不需要運行人員的任何參與，實現(xiàn)了完全的智能化。將本模塊進行簡單描述就是鍋爐在低負荷時，這個系統(tǒng)要退出，同時控制該系統(tǒng)的風(fēng)量要小于總風(fēng)量的2.5%以防止對影響燃燒，維持風(fēng)壓3kPa左右，然后通過各分支調(diào)節(jié)擋板來控制水冷壁表面的氣氛。該控制系統(tǒng)比較簡單，沒有專門的控制計算機直接嵌入#4機組DCS (分散控制系統(tǒng))中。
[0070]實施例2
[0071]華電集團某電廠#6鍋爐為蒸發(fā)量1021t/h的亞臨界、中間一次再熱、自然循環(huán)汽包爐，燃燒方式為四角切圓燃燒方式，每角有六層煤粉燃燒器，與二次風(fēng)噴口間隔布置，制粉系統(tǒng)為配4臺鋼球磨煤機的中儲式。該鍋爐燃燒器采用了早期美國CE的技術(shù)。為了達到國家最新的火電廠污染物排放標準，#6鍋爐于2011年進行了低氮燃燒改造，在主燃燒器上方布置四層SOFA噴口，由于煤炭市場的變化，目前鍋爐燃用的主力煤種的含硫量較高，煤質(zhì)的年平均含硫量在2.0%左右，遠高于該鍋爐的設(shè)計煤種，而且采用低氮燃燒方式，鍋爐主燃燒區(qū)域缺氧較為嚴重，更易發(fā)生高溫腐蝕，在2011年底#6機組進行臨時停機，進入爐內(nèi)檢查發(fā)現(xiàn)四面爐墻均發(fā)生高溫腐蝕的現(xiàn)象，主燃燒區(qū)域較輕，在燃燒器與SOFA風(fēng)噴口之間的區(qū)域高溫腐蝕較重并已出現(xiàn)水冷壁管壁減薄的現(xiàn)象，應(yīng)電廠要求也采用了智能型水冷壁高溫腐蝕防止系統(tǒng)。
[0072]該實施例與實施例1在硬件方面基本相似，但由于該實施例中的#6鍋爐沒有安裝實時水冷壁表面氣氛監(jiān)測系統(tǒng)因此在系統(tǒng)控制方面差別較大，下面結(jié)合圖1對#6鍋爐安裝的智能型水冷壁高溫腐蝕防止進行說明，在空預(yù)器出口熱二次風(fēng)風(fēng)箱I上開口引出熱二次風(fēng)，為減少下游設(shè)備的磨損，安裝了飛灰分離器2，其具體結(jié)構(gòu)見圖5，該分離器采用離心分離器，在分離器下部安裝有放灰鎖氣器15，然后經(jīng)過電動隔離擋板3和電動總調(diào)節(jié)擋板4進入增壓風(fēng)機5，增壓風(fēng)機5要求耐350°C高溫耐磨，在增壓風(fēng)機5出口安裝了壓力傳感器6、風(fēng)量測量裝置7和膨脹節(jié)9，用來測量增壓風(fēng)機5出口的風(fēng)壓和風(fēng)量，在這個實施例中，風(fēng)量測量裝置7采用標定后的靠背管測量，膨脹節(jié)9采用了耐高溫的金屬編織膨脹節(jié)；圖2為能型水冷壁高溫腐蝕防止系統(tǒng)風(fēng)箱連接示意圖，主要表現(xiàn)出分支風(fēng)箱13和聯(lián)絡(luò)風(fēng)箱12的連接方式，熱二次風(fēng)經(jīng)過增壓風(fēng)機5后，風(fēng)壓得到提高，進入環(huán)繞爐膛16、緊貼鍋爐爐墻10的環(huán)形風(fēng)箱11，然后經(jīng)過分支調(diào)節(jié)擋板14，進入聯(lián)絡(luò)風(fēng)箱12和分支風(fēng)箱13，在環(huán)形風(fēng)箱11上也布置有放灰鎖氣器15，放灰鎖氣器15的位置在聯(lián)絡(luò)風(fēng)箱12與環(huán)形風(fēng)箱11的接口下方，布置在這個位置是考慮到氣流沿著聯(lián)絡(luò)風(fēng)箱12和分支風(fēng)箱13向上走，會產(chǎn)生沉降灰；聯(lián)絡(luò)風(fēng)箱12為普通的通風(fēng)風(fēng)道，分支風(fēng)箱13主要結(jié)構(gòu)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)見圖7和圖6，在分支風(fēng)箱13內(nèi)布置三道熱風(fēng)噴口 17，熱風(fēng)噴口 17要求具有一定角度以便在水冷壁表面形成富氧氣氛，防止高溫腐蝕，熱風(fēng)噴口 17要求比通風(fēng)槽18稍小，在這個實施例中，通風(fēng)槽18尺寸也為9 X 200mm，則熱風(fēng)噴口 17的尺寸為7.5 X 190mm，還有一點要求熱風(fēng)噴口 17的角度不能吹水冷壁管，為了保險起見在施工中要求在熱風(fēng)噴出方向上的第一根水冷壁管加裝防磨瓦或進行防磨噴涂。在該實施例中，高溫腐蝕主要集中在燃燒器與高溫腐蝕主要集中在主燃燒器的上部區(qū)域風(fēng)噴口之間的區(qū)，并且四面水冷壁腐蝕程度相似，因此在分支風(fēng)箱13布置中，鍋爐四面墻均布置兩組，每組布置兩個分支風(fēng)箱13、兩個聯(lián)絡(luò)風(fēng)箱12和一個分支調(diào)節(jié)擋板14，這樣共有八個分支調(diào)節(jié)擋板，四面爐墻上各布置兩個。
[0073]由于在這個實施例中，#6鍋爐沒有安裝水冷壁表面氣氛在線檢測系統(tǒng)，致使這個實施例的控制邏輯與實施例1有較大區(qū)別，但基本組成還是一致的，如圖3所示智能控制系統(tǒng)的模塊組成圖，就這個實施例來說，其控制系統(tǒng)也分為三個模塊:數(shù)據(jù)采集模塊，數(shù)據(jù)處理模塊和指令輸出模塊。
[0074]數(shù)據(jù)采集模塊則要求采集的數(shù)據(jù)較多，主要包括鍋爐運行狀態(tài)數(shù)據(jù)和高溫腐蝕防止系統(tǒng)的相關(guān)數(shù)據(jù)，鍋爐運行狀態(tài)數(shù)據(jù)包括鍋爐負荷D (t/h)，鍋爐總送風(fēng)量Q(Nm3/h)，鍋爐運行氧量02 (%)，水冷壁管壁溫度T (°C )，SOFA擋板總開度K (%)，入爐煤的含硫量S (空氣干燥基全硫％)和煤粉細度R90 (%)，從高溫腐蝕防止系統(tǒng)獲取的數(shù)據(jù)包括增壓機出口的壓力 P (kPa)和風(fēng)量 Ql (Nm3/h)。
[0075]數(shù)據(jù)處理模塊對所獲取的數(shù)據(jù)進行判斷和分析，首先按照機組DCS (分散控制系統(tǒng))運行數(shù)據(jù)掃描頻率對每個數(shù)據(jù)連續(xù)獲取10個數(shù)據(jù)(獲取數(shù)據(jù)包括D，Q，O2, T，K，S和R90)作為一組，在這一組數(shù)據(jù)中，首先進行數(shù)據(jù)有效性判讀，對于病態(tài)數(shù)據(jù)剔除，這些數(shù)據(jù)的判據(jù)如下:
[0076]D < O 或 D > 1000 ；(I)
[0077]Q < 350 或 Q > 1100 ; (2)
[0078]O2 < 0.5 或 O2 > 10 ; (3)
[0079]AT= I TC-TC_N I > Tf ； (4)
[0080]K < 10 或 K > 400 ;(5)
[0081]S<0.5*S>5;(6)
[0082]R9tl < 5 或 R9tl > 27 ；(7)
[0083]P < 2.7 或 P > 3.3 ; (8)
[0084]Q1 < QX0.2% 或 Q1 > QX3.0% ； (9)
[0085]式⑷中:C為當前采樣點；N為每周波采樣點數(shù)；Tf為水冷壁病態(tài)數(shù)據(jù)判別整定值，°C ;IVn為上個采樣周期平均值，°C ; AT為水冷壁溫度差值，°C。
[0086]在上面9個數(shù)據(jù)有效性判據(jù)中，式1-5為表征當前鍋爐運行狀態(tài)數(shù)據(jù)判斷，式6-7為鍋爐煤質(zhì)相關(guān)數(shù)據(jù)，可從燃料報表中系統(tǒng)中獲?。皇?-9表征高溫腐蝕防止系統(tǒng)的運行狀態(tài)數(shù)據(jù)判斷；對于5個鍋爐運行狀態(tài)數(shù)據(jù)進行判斷后,求出Davwage, Qaverage, O2average,Taverage和Karaage ;煤質(zhì)相關(guān)數(shù)據(jù)相對穩(wěn)定，判斷有效后即可采用；高溫腐蝕防止系統(tǒng)的運行數(shù)據(jù)，只根據(jù)判據(jù)判斷有效性，數(shù)據(jù)有效后即可采用，不進行平均值的計算；根據(jù)#6鍋爐低氮燃燒改造后歷史運行數(shù)據(jù)，整理出能反映#6鍋爐高溫腐蝕程度的無量綱變量ζ，
【權(quán)利要求】
1.一種適用于大型電站鍋爐智能型水冷壁高溫腐蝕防止系統(tǒng)，其特征是，它包括貼壁風(fēng)增壓系統(tǒng)及智能控制系統(tǒng)；其中， 貼壁風(fēng)增壓系統(tǒng)包括:與空預(yù)器出口熱二次風(fēng)風(fēng)箱連通的增壓管道，增壓管道上設(shè)有增壓風(fēng)機，增壓風(fēng)機與環(huán)繞爐墻的環(huán)形風(fēng)箱連通，環(huán)形風(fēng)箱通過聯(lián)絡(luò)風(fēng)箱與分支風(fēng)箱連通，分支風(fēng)箱則與爐墻上的通風(fēng)槽連通，從而在水冷壁壁面形成氧化性氣氛，防止高溫腐蝕的發(fā)生；在增壓管道以及聯(lián)絡(luò)風(fēng)箱上設(shè)有風(fēng)量調(diào)節(jié)裝置，所述風(fēng)量調(diào)節(jié)裝置包括安裝在增壓風(fēng)機與空預(yù)器出口熱二次風(fēng)風(fēng)機間增壓管道上的隔離擋板、總調(diào)節(jié)擋板以及增壓風(fēng)機與環(huán)形風(fēng)箱間增壓管道上的風(fēng)量測量裝置、壓力傳感器，還包括安裝在聯(lián)絡(luò)風(fēng)箱的分支調(diào)節(jié)擋板； 智能控制系統(tǒng)根據(jù)鍋爐運行狀態(tài)通過調(diào)節(jié)所述風(fēng)量調(diào)節(jié)裝置中各擋板的開合程度，控制風(fēng)量以實現(xiàn)水冷壁高溫腐蝕的防止。
2.如權(quán)利要求1所述的適用于大型電站鍋爐智能型水冷壁高溫腐蝕防止系統(tǒng)，其特征是，所述空預(yù)器出口熱二次風(fēng)風(fēng)箱通過飛灰分離器與增壓管道連接，飛灰分離器設(shè)有放灰鎖氣器；同時在環(huán)形風(fēng)箱上也布置有放灰鎖氣器。
3.如權(quán)利要求1所述的適用于大型電站鍋爐智能型水冷壁高溫腐蝕防止系統(tǒng)，其特征是，所述增壓風(fēng)機與環(huán)形風(fēng)箱間的增壓管道上還設(shè)有膨脹節(jié)。
4.如權(quán)利要求1所述的適用于大型電站鍋爐智能型水冷壁高溫腐蝕防止系統(tǒng)，其特征是，所述分支風(fēng)箱為安裝在各爐墻上為通風(fēng)槽供熱風(fēng)的風(fēng)道，分支風(fēng)箱內(nèi)布置多道具有設(shè)定角度的熱風(fēng)噴口 ；所述熱風(fēng)噴口比通風(fēng)槽稍小，熱風(fēng)噴口的出風(fēng)角度不能吹水冷壁管。
5.如權(quán)利要求1所述的適用于大型電站鍋爐智能型水冷壁高溫腐蝕防止系統(tǒng)，其特征是，所述聯(lián)絡(luò)風(fēng)箱是將各個分支風(fēng)箱相互連接，然后在與環(huán)形風(fēng)箱連接的風(fēng)道；所述通風(fēng)槽為在水冷壁面上開的條形通風(fēng)口。
6.如權(quán)利要求1所述的適用于大型電站鍋爐智能型水冷壁高溫腐蝕防止系統(tǒng)，其特征是，所述總調(diào)節(jié)擋板是布置在增壓風(fēng)機入口的電動調(diào)節(jié)擋板，主要用調(diào)節(jié)風(fēng)機出口風(fēng)壓和風(fēng)量的；所述隔離擋板室布置在增壓風(fēng)機入口的電動閘板門，是全開全關(guān)的，主要用來將貼壁風(fēng)系統(tǒng)與熱二次風(fēng)系統(tǒng)完全隔離；所述分支調(diào)節(jié)擋板布置在各爐墻上的調(diào)節(jié)這面墻上貼壁風(fēng)量。
【文檔編號】F23M5/08GK203642223SQ201420001574
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2014年1月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月2日
【發(fā)明者】董信光, 郝衛(wèi)東, 胡志宏, 董建 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)山東省電力公司電力科學(xué)研究院