用于燃煤鍋爐爐膛高溫腐蝕防治的非對(duì)稱高速貼壁風(fēng)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
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[0001]本發(fā)明涉及燃煤鍋爐爐膛高溫腐蝕防治技術(shù)，尤其涉及一種采用高風(fēng)速、帶垂直角度、矩形噴口、非對(duì)稱配風(fēng)方式來(lái)防治燃煤鍋爐爐膛高溫腐蝕的貼壁風(fēng)系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱為非對(duì)稱高速貼壁風(fēng)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
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[0002]煤炭在當(dāng)前以及今后相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)都將在我國(guó)能源結(jié)構(gòu)中占據(jù)主導(dǎo)地位，隨著國(guó)內(nèi)燃煤鍋爐污染物控制水平和要求的不斷提高，大多數(shù)燃煤鍋爐均采用了嚴(yán)格的低氧與空氣深度分級(jí)等低氮燃燒技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)低NOx排放，滿足國(guó)家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的要求。但是，在低氮燃燒條件下，爐膛水冷壁近壁處氧量較低、CO濃度較高，呈局部強(qiáng)還原性氣氛，并存在大量腐蝕性氣體(主要是H2S氣體)，造成燃燒器至燃盡風(fēng)標(biāo)高區(qū)域水冷壁普遍出現(xiàn)嚴(yán)重的高溫腐蝕現(xiàn)象，水冷壁管壁快速腐蝕減薄乃至爆管，顯著影響機(jī)組運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性，并在一定程度上制約了低氮燃燒技術(shù)的深度應(yīng)用與環(huán)保達(dá)標(biāo)要求。
[0003]目前國(guó)內(nèi)發(fā)生高溫腐蝕的燃煤鍋爐主要采用以下各種方法防治和緩解高溫腐蝕現(xiàn)象:
[0004](I)進(jìn)行燃燒優(yōu)化調(diào)整，采用提高運(yùn)行氧量、降低空氣分級(jí)深度等措施來(lái)緩解爐膛高溫腐蝕，但是同時(shí)NOx排放濃度顯著提高，難以達(dá)到環(huán)保要求；
[0005](2)采用氧乙炔粉末噴涂、線材火焰噴涂、電弧噴涂和等離子噴涂等噴涂工藝對(duì)水冷壁管表面進(jìn)行噴涂，在水冷壁管表面形成防腐蝕金屬涂層以緩解高溫腐蝕，但無(wú)法從根本上防治高溫腐蝕現(xiàn)象；
[0006](3)采用滲鋁管代替鋼管以緩解高溫腐蝕，滲鋁管具有良好的抗高溫氧化、耐高溫腐蝕性能，如使用環(huán)境合適可延長(zhǎng)使用壽命一倍以上，但滲鋁管和鋼管焊縫不具備抗腐蝕性能，且滲鋁管成本較高，無(wú)法從根本上防治高溫腐蝕現(xiàn)象；
[0007](4)采用在水冷壁鰭片開(kāi)孔的貼壁風(fēng)布置，該方式施工簡(jiǎn)單，但對(duì)易腐蝕區(qū)域無(wú)法形成有效的吹掃射流，且噴口存在易結(jié)渣堵塞的問(wèn)題；
[0008](5)采用在爐膛四角位置水冷壁上開(kāi)孔的貼壁風(fēng)布置，風(fēng)源來(lái)自鍋爐二次風(fēng)系統(tǒng)、噴口對(duì)稱分布設(shè)計(jì)，由于所采用的風(fēng)速和配風(fēng)方式不合理，無(wú)法形成有效覆蓋水冷壁易腐蝕區(qū)域的吹掃射流。

【發(fā)明內(nèi)容】

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[0009]本發(fā)明的目的在于針對(duì)上述問(wèn)題，提供一種用于燃煤鍋爐爐膛高溫腐蝕防治的非對(duì)稱高速貼壁風(fēng)系統(tǒng)，通過(guò)形成有效覆蓋水冷壁易腐蝕區(qū)域的吹掃射流，使水冷壁近壁處形成局部氧化性氣氛，降低腐蝕性氣體濃度，有效實(shí)現(xiàn)爐膛高溫腐蝕的根本防治。
[0010]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn):
[0011]用于燃煤鍋爐爐膛高溫腐蝕防治的非對(duì)稱高速貼壁風(fēng)系統(tǒng)，包括由熱一次風(fēng)系統(tǒng)引出的貼壁風(fēng)在爐膛兩側(cè)分別形成兩路水平布置的貼壁風(fēng)總風(fēng)管，每一路貼壁風(fēng)總風(fēng)管均分為兩路水平布置的貼壁風(fēng)支管，每一路貼壁風(fēng)支管伸向爐墻連接至垂直布置在爐墻四角位置的貼壁風(fēng)聯(lián)絡(luò)風(fēng)管，每一路貼壁風(fēng)聯(lián)絡(luò)風(fēng)管分配出多路貼壁風(fēng)噴口風(fēng)管，每個(gè)貼壁風(fēng)噴口風(fēng)管均與一個(gè)貼壁風(fēng)噴口相連，且多個(gè)貼壁風(fēng)噴口沿高度方向在主燃燒與還原區(qū)域分多層非對(duì)稱布置。
[0012]本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于:由熱一次風(fēng)系統(tǒng)引出的貼壁風(fēng)的風(fēng)率為鍋爐運(yùn)行總風(fēng)量的3%?5%。
[0013]本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于:每個(gè)貼壁風(fēng)噴口采用高寬比2:1的矩形貼壁風(fēng)噴口，且布置在距離水冷壁水平間距Im處，各層貼壁風(fēng)噴口的風(fēng)速控制70?90m/s。
[0014]本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于:貼壁風(fēng)噴口風(fēng)量和下傾角度沿高度方向非對(duì)稱布置，單層貼壁風(fēng)噴口風(fēng)量占貼壁風(fēng)總風(fēng)量20%?30%，下傾角度5?10°。
[0015]本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于:在每個(gè)貼壁風(fēng)支管上安裝有電動(dòng)風(fēng)門和風(fēng)量測(cè)量裝置。
[0016]本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于:在每支貼壁風(fēng)噴口風(fēng)管上均安裝有手動(dòng)調(diào)節(jié)風(fēng)門。
[0017]相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下的有益效果:
[0018]本發(fā)明設(shè)計(jì)合理，布置簡(jiǎn)單，可以從根本上防治燃煤鍋爐爐膛高溫腐蝕現(xiàn)象。首先，非對(duì)稱高速貼壁風(fēng)噴口采用矩形形式可以提高貼壁風(fēng)射流對(duì)水冷壁管的覆蓋面積;其次，在采用較小的貼壁風(fēng)率的前提下，噴口的高風(fēng)速設(shè)計(jì)可以確保貼壁風(fēng)射流的剛性，；再次，噴口的下傾角設(shè)計(jì)可以提高貼壁風(fēng)射流對(duì)爐膛中部水冷壁的有效覆蓋;最后，根據(jù)爐膛內(nèi)還原性氣氛和腐蝕性氣體的實(shí)際分布情況，貼壁風(fēng)風(fēng)量與噴口下傾角度采用非對(duì)稱設(shè)計(jì)，保證貼壁風(fēng)最大程度地有效利用。
【附圖說(shuō)明】
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[0019]附圖1本發(fā)明用于燃煤鍋爐爐膛高溫腐蝕防治的非對(duì)稱高速貼壁風(fēng)系統(tǒng)的示意圖，其中，圖1 (a)為俯視圖，圖1 (b)為側(cè)視圖。
[0020]圖中:I為熱一次風(fēng)系統(tǒng)；2為貼壁風(fēng)總風(fēng)管;3為貼壁風(fēng)支風(fēng)管;4為貼壁風(fēng)聯(lián)絡(luò)風(fēng)道;5為貼壁風(fēng)噴口風(fēng)道;6為手動(dòng)調(diào)節(jié)風(fēng)門；7為貼壁風(fēng)噴口 ； 8為電動(dòng)調(diào)節(jié)風(fēng)門；9為風(fēng)量測(cè)量裝置;10為爐膛。
【具體實(shí)施方式】
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[0021]以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
[0022]如圖1所示，本發(fā)明用于燃煤鍋爐爐膛高溫腐蝕防治的非對(duì)稱高速貼壁風(fēng)系統(tǒng)，具有如下:
[0023](I)貼壁風(fēng)風(fēng)源來(lái)自高風(fēng)壓的鍋爐熱一次風(fēng)系統(tǒng)I，貼壁風(fēng)風(fēng)率為鍋爐運(yùn)行總風(fēng)量的3%?5%，確保足夠高的風(fēng)壓和風(fēng)速;貼壁風(fēng)水平引出后在爐膛10兩側(cè)分別形成兩路水平布置的貼壁風(fēng)總風(fēng)管2，每一路貼壁風(fēng)總風(fēng)管2均分為兩路水平布置的貼壁風(fēng)支管3，每一路貼壁風(fēng)支管3伸向爐墻連接至垂直布置在爐墻四角位置的貼壁風(fēng)聯(lián)絡(luò)風(fēng)管4，每一路貼壁風(fēng)聯(lián)絡(luò)風(fēng)管4分配出多路貼壁風(fēng)噴口風(fēng)管5，每個(gè)貼壁風(fēng)噴口風(fēng)管5均與貼壁風(fēng)噴口 7相連；根據(jù)水冷壁近壁處還原性氣氛和腐蝕性氣體的分布情況，貼壁風(fēng)噴口 7沿高度方向在主燃燒與還原區(qū)域分多層非對(duì)稱布置，實(shí)現(xiàn)貼壁風(fēng)風(fēng)量與風(fēng)向的最佳分配，在對(duì)燃燒效率影響較小的前提下有效覆蓋水冷壁易腐蝕區(qū)域。
[0024](2)非對(duì)稱高速貼壁風(fēng)采用高寬比2:1的矩形貼壁風(fēng)噴口，布置在距離水冷壁水平間距Im處，各層噴口風(fēng)速控制70?90m/s，貼壁風(fēng)噴口風(fēng)量和下傾角度沿高度方向非對(duì)稱布置，單層貼壁風(fēng)噴口風(fēng)量占貼壁風(fēng)總風(fēng)量20%?30% (沿高度方向自下至上分別為25%、30%、25%、20% )，下傾角度5?10° (沿高度方向自下至上分別為5°、10°、10°、5°)，確保貼壁風(fēng)的剛性和對(duì)水冷壁管易腐蝕區(qū)域的有效覆蓋;貼壁風(fēng)噴口采用耐高溫鋼材整體鑄造并正火處理以增強(qiáng)噴口的耐磨性能，其與供風(fēng)管道變徑連接處的方圓節(jié)采用高耐磨鋼材制造，確保高風(fēng)速下噴口的整體耐磨性能。
[0025](3)在非對(duì)稱高速貼壁風(fēng)支管3上安裝有電動(dòng)風(fēng)門8和風(fēng)量測(cè)量裝置9，并在每支貼壁風(fēng)噴口風(fēng)管5上均安裝有手動(dòng)調(diào)節(jié)風(fēng)門6，確保實(shí)現(xiàn)對(duì)各噴口貼壁風(fēng)量的精確控制與調(diào)整。
[0026]其中，貼壁風(fēng)對(duì)燃燒效率的影響是指因貼壁風(fēng)不參與主燃燒過(guò)程，在一定程度上增大了排煙熱損失，降低燃燒效率，因此盡量提高貼壁風(fēng)的有效利用率是貼壁風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的首要問(wèn)題。
[0027]其中，非對(duì)稱布置指不同標(biāo)高貼壁風(fēng)的風(fēng)量與風(fēng)向的非對(duì)稱設(shè)計(jì)。
[0028]本發(fā)明用于燃煤鍋爐爐膛高溫腐蝕防治的非對(duì)稱高速貼壁風(fēng)系統(tǒng)，通過(guò)合理的風(fēng)量分配和噴口設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)貼壁風(fēng)射流對(duì)爐膛燃燒器至燃盡風(fēng)標(biāo)高區(qū)域水冷壁管的有效覆蓋，在水冷壁近壁處形成局部氧化性氣氛并降低腐蝕性氣體濃度，從根本上防治燃煤鍋爐爐膛水冷壁管的高溫腐蝕。此外，本發(fā)明設(shè)計(jì)合理，布置簡(jiǎn)單，操作方便，可以從根本上防治燃煤鍋爐爐膛水冷壁管的高溫腐蝕。
[0029]本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明范圍的情況下，還可以作出各種變化和變型，因此所有等同的技術(shù)方案也應(yīng)屬于本發(fā)明的范疇，本發(fā)明的專利保護(hù)范圍應(yīng)由各權(quán)利要求限定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.用于燃煤鍋爐爐膛高溫腐蝕防治的非對(duì)稱高速貼壁風(fēng)系統(tǒng)，其特征在于:包括由熱一次風(fēng)系統(tǒng)(I)引出的貼壁風(fēng)在爐膛(10)兩側(cè)分別形成兩路水平布置的貼壁風(fēng)總風(fēng)管(2)，每一路貼壁風(fēng)總風(fēng)管(2)均分為兩路水平布置的貼壁風(fēng)支管(3)，每一路貼壁風(fēng)支管(3)伸向爐墻連接至垂直布置在爐墻四角位置的貼壁風(fēng)聯(lián)絡(luò)風(fēng)管(4)，每一路貼壁風(fēng)聯(lián)絡(luò)風(fēng)管(4)分配出多路貼壁風(fēng)噴口風(fēng)管(5)，每個(gè)貼壁風(fēng)噴口風(fēng)管(5)均與一個(gè)貼壁風(fēng)噴口(7)相連，且多個(gè)貼壁風(fēng)噴口(7)沿高度方向在主燃燒與還原區(qū)域分多層非對(duì)稱布置。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于燃煤鍋爐爐膛高溫腐蝕防治的非對(duì)稱高速貼壁風(fēng)系統(tǒng)，其特征在于:由熱一次風(fēng)系統(tǒng)(I)引出的貼壁風(fēng)的風(fēng)率為鍋爐運(yùn)行總風(fēng)量的3 %?5 %。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于燃煤鍋爐爐膛高溫腐蝕防治的非對(duì)稱高速貼壁風(fēng)系統(tǒng)，其特征在于:每個(gè)貼壁風(fēng)噴口(7)采用高寬比2:1的矩形貼壁風(fēng)噴口，且布置在距離水冷壁水平間距Im處，各層貼壁風(fēng)噴口(7)的風(fēng)速控制70?90m/s。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于燃煤鍋爐爐膛高溫腐蝕防治的非對(duì)稱高速貼壁風(fēng)系統(tǒng)，其特征在于:貼壁風(fēng)噴口風(fēng)量和下傾角度沿高度方向非對(duì)稱布置，單層貼壁風(fēng)噴口風(fēng)量占貼壁風(fēng)總風(fēng)量20%?30%，下傾角度5?10°。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于燃煤鍋爐爐膛高溫腐蝕防治的非對(duì)稱高速貼壁風(fēng)系統(tǒng)，其特征在于:在每個(gè)貼壁風(fēng)支管(3)上安裝有電動(dòng)風(fēng)門(8)和風(fēng)量測(cè)量裝置(9)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于燃煤鍋爐爐膛高溫腐蝕防治的非對(duì)稱高速貼壁風(fēng)系統(tǒng)，其特征在于:在每支貼壁風(fēng)噴口風(fēng)管(5)上均安裝有手動(dòng)調(diào)節(jié)風(fēng)門(6)。
【專利摘要】用于燃煤鍋爐爐膛高溫腐蝕防治的非對(duì)稱高速貼壁風(fēng)系統(tǒng)，包括由熱一次風(fēng)系統(tǒng)引出的貼壁風(fēng)在爐膛兩側(cè)分別形成兩路水平布置的貼壁風(fēng)總風(fēng)管，每一路貼壁風(fēng)總風(fēng)管均分為兩路水平布置的貼壁風(fēng)支管，每一路貼壁風(fēng)支管伸向爐墻連接至垂直布置在爐墻四角位置的貼壁風(fēng)聯(lián)絡(luò)風(fēng)管，每一路貼壁風(fēng)聯(lián)絡(luò)風(fēng)管分配出多路貼壁風(fēng)噴口風(fēng)管，每個(gè)貼壁風(fēng)噴口風(fēng)管均與一個(gè)貼壁風(fēng)噴口相連，且多個(gè)貼壁風(fēng)噴口沿高度方向在主燃燒與還原區(qū)域分多層非對(duì)稱布置。本發(fā)明通過(guò)合理的風(fēng)量分配和噴口設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)貼壁風(fēng)射流對(duì)爐膛燃燒器至燃盡風(fēng)標(biāo)高區(qū)域水冷壁管的有效覆蓋，在水冷壁近壁處形成局部氧化性氣氛并降低腐蝕性氣體濃度，從根本上防治燃煤鍋爐爐膛水冷壁管的高溫腐蝕。
【IPC分類】F23N3/00, F23L1/00
【公開(kāi)號(hào)】CN105509086
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510872924
【發(fā)明人】蒙毅, 郭海峰, 孫軍, 杜智華, 張建輝, 劉應(yīng)文
【申請(qǐng)人】西安西熱鍋爐環(huán)保工程有限公司, 天津國(guó)華盤山發(fā)電有限責(zé)任公司
【公開(kāi)日】2016年4月20日
【申請(qǐng)日】2015年12月2日