墻式切圓鍋爐水冷壁高溫腐蝕監(jiān)測控制裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明設(shè)及一種墻式切圓鍋爐水冷壁高溫腐蝕監(jiān)測控制裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 爐膛水冷壁的高溫腐蝕首先在高壓鍋爐水冷壁管中工質(zhì)溫度約為317°C的液態(tài)排 渣爐上發(fā)現(xiàn)，后來在高參數(shù)、大容量尤其是燃用貧煤的電站鍋爐發(fā)現(xiàn)更為嚴(yán)重的水冷壁管 腐蝕問題，腐蝕較厲害的鍋爐，腐蝕速度高達(dá)3. Omm/年，由此引起的鍋爐水冷壁爆管等事故 的可能性顯著增加，會嚴(yán)重影響電力安全生產(chǎn)。在近期投產(chǎn)的超(超）臨界機(jī)組鍋爐中不少 采用了墻式切圓鍋爐，隨著運(yùn)行時間的不斷增加，此類型鍋爐大部分出現(xiàn)了水冷壁高溫腐 蝕現(xiàn)象。華電安徽分公司某電廠660MW機(jī)組超(超)臨界鍋爐、大唐江蘇分公司某電廠660MW 機(jī)組超(超)臨界鍋爐都出現(xiàn)了水冷壁大范圍的高溫腐蝕的情況，嚴(yán)重者高溫腐蝕現(xiàn)象遍及 整個燃燒器區(qū)域，嚴(yán)重危害機(jī)組安全運(yùn)行，電廠不得不在檢修期間對發(fā)生高溫腐蝕區(qū)域進(jìn) 行大規(guī)模的等離子防腐蝕噴涂，花費(fèi)巨大。因此研究墻式切圓鍋爐的高溫腐蝕特性與防治 技術(shù)對保障電站鍋爐安全穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)運(yùn)行有著重要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是提出一種墻式切圓鍋爐水冷壁高溫腐蝕監(jiān)測控制裝置及方法，通 過將鍋爐二次風(fēng)噴口分為固定和可偏轉(zhuǎn)兩個部分，其中，可偏轉(zhuǎn)噴口根據(jù)相鄰側(cè)壁還原性 氣體濃度的情況，調(diào)整偏轉(zhuǎn)的角度向側(cè)壁噴射空氣，使在下游水冷壁區(qū)域形成一層空氣保 護(hù)膜，阻擋煤粉氣流直接沖刷水冷壁，破壞了水冷壁產(chǎn)生高溫腐蝕所需要的還原性氣氛，有 效抑制水冷壁壁面高溫腐蝕的發(fā)生。
[0004] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是： 墻式切圓鍋爐水冷壁高溫腐蝕監(jiān)測控制裝置，包括圍繞墻式切圓鍋爐四壁上下設(shè)置的 多層隨燃燒器的一次風(fēng)噴口，在鍋爐四壁同時有伴隨一次風(fēng)噴口設(shè)置的二次風(fēng)噴口；其中， 所述二次風(fēng)噴口是兩個，一個為固定噴口，另一個為由驅(qū)動裝置帶動的可偏轉(zhuǎn)噴口，可偏轉(zhuǎn) 噴口設(shè)置有由另一驅(qū)動裝置帶動開度可調(diào)的風(fēng)口擋板;固定噴口垂直于側(cè)壁朝向爐膛中央 用于正常的二次風(fēng)輸送，可偏轉(zhuǎn)噴口用于調(diào)節(jié)向相鄰側(cè)壁吹風(fēng)的偏轉(zhuǎn)角度;在所述鍋爐水 冷壁四壁上設(shè)置有煙氣取樣點(diǎn)，一個控制器接收取樣點(diǎn)的信號并根據(jù)測試結(jié)果通過驅(qū)動裝 置控制可偏轉(zhuǎn)噴口的偏轉(zhuǎn)角度和風(fēng)口擋板開度。
[0005] 方案進(jìn)一步是:所述相鄰側(cè)壁取決于爐內(nèi)切圓的氣流旋轉(zhuǎn)方向，當(dāng)氣流旋轉(zhuǎn)方向 是逆時針方向時，所述相鄰側(cè)壁是可偏轉(zhuǎn)噴口右側(cè)的側(cè)壁；當(dāng)氣流旋轉(zhuǎn)方向是順時針方向 時，所述相鄰側(cè)壁是可偏轉(zhuǎn)噴口左側(cè)的側(cè)壁。
[0006] 方案進(jìn)一步是:所述煙氣取樣點(diǎn)與所述一次風(fēng)噴口處于同一水平標(biāo)高位置，并且 設(shè)置為多個均勻分布。
[0007] 方案進(jìn)一步是:所述可偏轉(zhuǎn)噴口與固定噴口水平并排設(shè)置。
[000引方案進(jìn)一步是:所述可偏轉(zhuǎn)噴口從垂直朝向爐膛中央向爐膛側(cè)壁的偏轉(zhuǎn)角度是0 度至30度。
[0009] 方案進(jìn)一步是:所述風(fēng)口擋板的開度可調(diào)范圍是50%至100%。
[0010] 墻式切圓鍋爐水冷壁高溫腐蝕監(jiān)測控制方法，是基于所述專置的控制方法;其過 程是:實時采集接近鍋爐水冷壁壁面的煙氣，當(dāng)煙氣中還原性氣體濃度小于允許設(shè)定值時， 可偏轉(zhuǎn)噴口不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，風(fēng)口擋板開度為最小開度；當(dāng)還原性氣體濃度大于允許設(shè)定值時， 可偏轉(zhuǎn)噴口向其相鄰側(cè)壁水冷壁發(fā)生角度偏轉(zhuǎn)，風(fēng)口擋板從最小向100%開度調(diào)整。
[0011] 方案進(jìn)一步是:所述還原性氣體濃度由CO代表，所述允許濃度設(shè)定值是lOOOppm， 所述風(fēng)口擋板最小開度是50%，所述可偏轉(zhuǎn)噴口最大偏轉(zhuǎn)角度是30度。
[001。方案進(jìn)一步是:所述還豚性氣體濃度由CO代表， 當(dāng)CO= 100化pm時，可偏轉(zhuǎn)噴日偏轉(zhuǎn)角度5°，風(fēng)口擋板開度為60%; 或者： 當(dāng)CO = 3000ppm時，可偏轉(zhuǎn)噴口偏轉(zhuǎn)角度10°，風(fēng)口擋板開度為65%; 或者： 當(dāng)CO = SOOOppm時，可偏轉(zhuǎn)噴口偏轉(zhuǎn)角度15°，風(fēng)口擋板開度為70%; 或者： 當(dāng)CO = 7000ppm時，可偏轉(zhuǎn)噴口偏轉(zhuǎn)角度20°，風(fēng)口擋板開度為75%; 或者： 當(dāng)CO = 9000ppm時，可偏轉(zhuǎn)噴口偏轉(zhuǎn)角度25°，風(fēng)口擋板開度為100%。本發(fā)明的有益效 果： 1、通過偏轉(zhuǎn)部分二次風(fēng)噴口的角度，使在下游水冷壁區(qū)域形成一層空氣保護(hù)膜，阻擋 煤粉氣流直接沖刷水冷壁，破壞了水冷壁產(chǎn)生高溫腐蝕所需要的還原性氣氛，有效的抑制 了水冷壁壁面高溫腐蝕的發(fā)生。
[0013] 2、部分可偏轉(zhuǎn)二次風(fēng)不但有益于防止水冷壁高溫腐蝕現(xiàn)象的發(fā)生，同時加深了鍋 爐燃燒器區(qū)域的徑向分級燃燒，對抑制NOx的生成有益，同時，采用的是部分偏轉(zhuǎn)二次風(fēng)而 不是全部偏轉(zhuǎn)二次風(fēng)也是考慮到鍋爐燃烷烴濟(jì)性的原因，如二次風(fēng)噴口全部偏轉(zhuǎn)對高溫腐 蝕及NOx生成都有抑制作用，但是二次風(fēng)全部偏轉(zhuǎn)后與一次風(fēng)煤粉的混合延遲導(dǎo)致煤粉燃 燒時間減少，飛灰和爐渣含碳量增加，鍋爐效率降低。可見本發(fā)明專利不但有利于抑制高溫 腐蝕的發(fā)生，同時還兼顧了鍋爐環(huán)保排放及燃烷烴濟(jì)性，=者達(dá)到了和諧的統(tǒng)一，效益不言 而喻。
[0014] 下面結(jié)合附圖和實施例對發(fā)明作一詳細(xì)描述。
【附圖說明】
[0015] 圖1為本發(fā)明墻式切圓鍋爐一個水冷壁的一次風(fēng)、二次風(fēng)及煙氣采樣點(diǎn)布局結(jié)構(gòu) 示意圖； 圖2為本發(fā)明爐體內(nèi)氣流旋轉(zhuǎn)方向是逆時針方向時的二次風(fēng)噴口工作形象示意圖； 圖3為本發(fā)明控制電路示意圖； 圖4是肥S濃度隨著CO濃度變化關(guān)系圖。
【具體實施方式】
[0016]水冷壁高溫腐蝕主要是硫化物型高溫腐蝕。試驗分析發(fā)現(xiàn)，凡腐蝕嚴(yán)重的鍋爐水 冷壁，都在相應(yīng)腐蝕區(qū)域的煙氣成分中發(fā)現(xiàn)還原性氣氛和含量很高的H2S氣體。資料表明， 腐蝕速度與煙氣中的H2S濃度幾乎成正比例。高溫腐蝕發(fā)生的機(jī)理是，當(dāng)爐內(nèi)為還原性氣氛 時，煤中的S除了生成S02、S03外，還會由于缺氧而生成H2S，同時S02、S03也會轉(zhuǎn)變成H2S， 肥S可直接與水冷壁中純金屬反應(yīng)FeS:肥S+Fe 一化S+H2，也會與水冷壁表面的化304氧化層 中所復(fù)合的化〇(化304=Fe203+Fe0)反應(yīng)生成化S，其烙點(diǎn)為1195°C，在溫度較低的腐蝕前沿 可W穩(wěn)定存在。當(dāng)沾灰層溫度較高時，F(xiàn)eS又會再次與介質(zhì)中的氧作用，轉(zhuǎn)變?yōu)榛?04,從而 使腐蝕進(jìn)一步進(jìn)行。公認(rèn)發(fā)生高溫腐蝕的條件為:02 <2%，C0〉0.5%，肥S〉0.01%。因此，如果 可W在水冷壁區(qū)域形成一層空氣保護(hù)膜，阻擋煤粉氣流直接沖刷水冷壁，破壞了水冷壁產(chǎn) 生高溫腐蝕所需要的還原性氣氛，就可有效的抑制了水冷壁壁面高溫腐蝕的發(fā)生。為此有 了如下的實施例。
[0017] 實施例1: 一種墻式切圓鍋爐水冷壁高溫腐蝕監(jiān)測控制裝置，如圖1、圖2和圖3所示，墻式切圓鍋 爐是一種爐膛1橫截面為方形的鍋爐，爐膛四個面從下至上分別設(shè)置有多層隨燃燒器的一 次風(fēng)噴口 2，在鍋爐四壁同時有伴隨一次風(fēng)噴口之上或之下設(shè)置的二次風(fēng)噴口 3，一次風(fēng)噴 口和二次噴口偏離爐膛側(cè)面壁垂直中屯、線設(shè)置，從爐膛四個面二次噴口垂直于膛側(cè)面、吹 進(jìn)的二次風(fēng)303在爐膛中間裹住一次噴口噴入的燃料形成一個旋轉(zhuǎn)的助燃風(fēng)圈101。其中， 所述二次噴口是兩個噴口，一個為固定噴口 301，另一個為由驅(qū)動裝置帶動的可偏轉(zhuǎn)噴口 302，可偏轉(zhuǎn)噴口設(shè)置有由另一驅(qū)動裝置帶動開度可調(diào)的風(fēng)口擋板302-1;固定噴口垂直于 側(cè)壁朝向爐膛中央用于正常的二次風(fēng)201輸送，可偏轉(zhuǎn)噴口用于調(diào)節(jié)向相鄰側(cè)壁吹風(fēng)的偏 轉(zhuǎn)角度;在所述鍋爐水冷壁四壁上設(shè)置有煙氣取樣點(diǎn)口4,一個控制器5接收取樣點(diǎn)口的信 號并根據(jù)測試結(jié)果通過驅(qū)動裝置6控制可偏轉(zhuǎn)噴口的偏轉(zhuǎn)角度，W及通過另一個驅(qū)動裝置7 控制風(fēng)口擋板開度。
[0018] 實施例中：所述相鄰側(cè)壁取決于爐內(nèi)切圓的氣流旋轉(zhuǎn)方向，當(dāng)氣流旋轉(zhuǎn)方向是逆 時針方向時，所述相鄰側(cè)壁是可偏轉(zhuǎn)噴口右側(cè)的側(cè)壁；當(dāng)氣流旋轉(zhuǎn)方向是順時針方向時，所 述相鄰側(cè)壁是可偏轉(zhuǎn)噴口左側(cè)的側(cè)壁，圖2示意的是一種逆時針方向。
[0019] 實施例中：所述煙氣取樣點(diǎn)伴隨燃燒器一次風(fēng)噴口設(shè)置在所述鍋爐四壁上，煙氣 取樣點(diǎn)與所述一次風(fēng)噴口處于同一水平標(biāo)高位置設(shè)置，并且為多個均勻分布。
[0020] 實施例中:所述可偏轉(zhuǎn)噴口與固定噴口水平并排設(shè)置。
[0021] 實施例中：所述可偏轉(zhuǎn)噴口從垂直朝向爐膛中央向爐膛側(cè)壁的偏轉(zhuǎn)角度a是0度至 30度。
[0022] 實施例中：所述風(fēng)口擋板的開度可調(diào)范圍是50%至100%。
[0023] 上述實施例中：可偏轉(zhuǎn)噴口是在常規(guī)二次風(fēng)噴口基礎(chǔ)上把二次風(fēng)噴口分為固定部 分和可偏轉(zhuǎn)兩個部分，固定噴口部分為向火側(cè)，可偏轉(zhuǎn)噴口部分為背火側(cè)，可偏轉(zhuǎn)噴口可W 通過爐外的執(zhí)