貼壁風噴口以及鍋爐、鍋爐系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開一種貼壁風噴口以及鍋爐、鍋爐系統，貼壁風噴口噴射燃盡風，設于鍋爐的墻壁，所述貼壁風噴口包括插入所述鍋爐的墻壁的進風通道，所述進風通道連通燃盡風風源；所述貼壁風噴口還包括與所述進風通道連通的排風通道，所述排風通道噴射沿安裝該貼壁風噴口的墻壁運行的貼壁風。貼壁風噴口的排風通道噴射的燃盡風可沿墻壁運行，形成貼壁風，從而在墻壁表面形成氧化保護層，避免還原性環境對墻壁造成的高溫腐蝕。而且，燃盡風沿墻壁運行，不會擾動爐膛內氣流，不會對鍋爐日常運行方式造成影響。
【專利說明】貼壁風噴口以及鍋爐、鍋爐系統
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及鍋爐【技術領域】，特別涉及一種貼壁風噴口以及鍋爐、鍋爐系統。
【背景技術】
[0002]燃煤鍋爐，是利用煤炭燃燒釋放的熱能加熱工質，以產生額定參數和品質的蒸汽、熱水等的設備。
[0003]隨著國家新的環保法規的實施，對NOx的排放要求更加嚴格。為了符合該規范，主要通過兩種方式降低NOx排放，主要針對墻式對沖燃煤鍋爐，一種方式是通過燃料分級；另一種是空氣分級。
[0004]燃料分級主要通過煤粉濃淡分離，即在燃燒器內形成濃煤粉及淡煤粉的分級燃燒；
[0005]空氣分級分為燃燒器內空氣分級燃燒及爐膛空氣分級燃燒兩種，鍋爐的墻壁上設有燃燒器。燃燒器內空氣分級燃燒，是在燃燒器組織燃燒過程中適當推遲一次風、二次風的混合時機，防止燃料型NOx生成。爐內空氣分級燃燒是將整個鍋爐沿高度方向分為主燃區、還原區、燃盡區三個區域。
[0006]請參考圖1，圖1為一種典型的鍋爐燃燒區域分布示意圖。
[0007]鍋爐I爐膛由下至上，依次分為主燃區C、還原區B、燃盡區A。低NOx燃燒要求主燃區C維持低氧量燃燒(即富燃料燃燒)，過量空氣系數一般維持在0.85左右。在還原區B，生成的NOx被進一步還原，當未燃燼煙氣升至燃盡風噴口 14 (大致處于燃盡區A和還原區B的分界線處)時，25% -30%空氣補入爐膛，使煤粉充分燃燼。
[0008]上述方案雖然在一定長度上減少了 NOx的排放，但具有下述技術問題:
[0009]鍋爐I墻壁可能處于還原性氣氛中，從而發生高溫腐蝕。
[0010]鍋爐I墻壁包括前墻11、后墻12以及兩個側墻13,前墻11和后墻12 —般設置燃燒器15、燃盡風噴口 14等，一次風和二次風混合后通過燃燒器26送入爐膛內參與燃燒。高溫腐蝕在還原區B所對應的側墻13的水冷壁處，顯得尤為明顯。因為，該區域本來就是用于還原NOx，側墻13完全暴露在還原性的煙氣中，CO濃度一般高于5000-10000ppm，極易造成由H2S及還原性氣體造成的高溫腐蝕。而且，隨著大型電站鍋爐I向大容量、高參數方向發展，鍋爐I側墻13水冷壁管壁溫度相應升高，側墻13水冷壁發生高溫腐蝕的頻率大大增力口，對燃煤電站鍋爐I的安全性和經濟性造成較大影響。
[0011]雖然，在主燃區C，一次風和二次風混合后，一次風包裹在二次風內，前墻11、后墻12，以及靠近側墻13的水冷壁一般會處于氧化性氣氛中，高溫腐蝕不太明顯，但由于噴射氣體的不均勻，或是受到氣流不穩定的影響，在這些位置也可能產生高溫腐蝕，包括燃盡區A等。
[0012]有鑒于此，如何對鍋爐墻壁進行保護，防止高溫腐蝕，是本領域技術人員亟待解決的技術方案。實用新型內容
[0013]為解決上述技術問題，本實用新型的目的為提供一種貼壁風噴口以及鍋爐、鍋爐系統，該貼壁風噴口能夠對鍋爐墻壁進行保護，防止高溫腐蝕。
[0014]本實用新型所提供的噴射燃盡風的貼壁風噴口，設于鍋爐的墻壁，所述貼壁風噴口包括插入所述鍋爐的墻壁的進風通道，所述進風通道連通燃盡風風源；所述貼壁風噴口還包括與所述進風通道連通的排風通道，所述排風通道噴射沿安裝該貼壁風噴口的墻壁運行的貼壁風。
[0015]貼壁風噴口的排風通道噴射的燃盡風可沿墻壁運行，形成貼壁風，從而在墻壁表面形成氧化保護層，避免還原性環境對墻壁造成的高溫腐蝕。而且，燃盡風沿墻壁運行，不會擾動爐膛內氣流，不會對鍋爐日常運行方式造成影響。
[0016]優選地，所述貼壁風噴口還包括與所述進風通道連通的冷卻通道，所述冷卻通道正對所述鍋爐的爐膛。
[0017]當爐膛內溫度極高，對貼壁風噴口可能造成高溫損害時，由冷卻通道噴射的燃盡風可吹離其附近的高溫火焰，從而使得朝向爐膛的燃盡風噴口部分處于安全的工作環境，避免損傷。
[0018]優選地，所述貼壁風噴口包括若干個依次插裝的筒體，所述筒體的端部具有朝外延伸的環形翻邊；內層所述筒體的所述翻邊，相對相鄰的外層所述筒體的翻邊伸出；相鄰兩所述筒體的翻邊之間形成所述排風通道，各所述筒體的內腔形成所述進風通道。
[0019]筒體插裝形成的貼壁風噴口，可形成多層貼壁風通道，以便于風量、風速、風向等綜合調控；而且，筒體插裝的方式，加工工藝簡單，成本較低，部分損傷時，更換一根或若干根筒體即可，無需整體維修。
[0020]優選地，所述翻邊與安裝該貼壁風噴口的墻壁平行。
[0021]翻邊與墻壁平行，則相鄰翻邊之間形成的排風通道噴射的燃盡風必然沿墻壁運行，形成貼壁風，可保證燃盡風不超出貼壁區，避免對爐膛氣流造成擾動。
[0022]優選地，所述貼壁風噴口還包括安裝管，最外層所述筒體插裝于所述安裝管內，所述安裝管定位于所述鍋爐的墻壁，所述安裝管和各所述筒體的內腔形成所述進風通道。
[0023]安裝管的設置便于整個貼壁風噴口與安裝的墻壁的定位。
[0024]優選地，最內層的所述筒體的內腔形成冷卻通道，所述冷卻通道正對所述鍋爐的爐膛。
[0025]冷卻通道可冷卻貼壁風噴口，以防高溫損傷。
[0026]優選地，所述翻邊設有沿排風方向延伸的膨脹縫。
[0027]膨脹縫賦予翻邊一定的伸縮能力，可有效防止高溫變形。
[0028]優選地，所述貼壁風噴口內設有風量擋板和/或旋流葉片。
[0029]風量擋板可調節風量，從而調節各層貼壁風的風量。旋流葉片可調節貼壁氣流的旋流特性和衰減程度，風量擋板和旋流葉片結合時，可以調節貼壁風的覆蓋范圍。
[0030]本實用新型提供的鍋爐，其墻壁包括前墻、后墻以及兩個側墻，至少一面所述墻壁上設有上述任一項所述的貼壁風噴口。
[0031 ] 由于貼壁風噴口具有上述技術效果，具有該貼壁風噴口的鍋爐也具有相同的技術效果。[0032]優選地，所述貼壁風噴口設于鍋爐還原區所對應的側墻部分。
[0033]相對而言，側墻更易于出現高溫腐蝕，故將貼壁風噴口設置于側墻更有利于實現經濟和利益統一。
[0034]優選地，所述貼壁風噴口的進風通道插入所述鍋爐的墻壁上的喧口。
[0035]設置于喧口處時，便于安裝，因為喧口處本身形成有安裝孔，無需另設安裝孔以供貼壁風噴口插入。
[0036]本實用新型提供的鍋爐系統，包括鍋爐和一次風、二次風風源，所述鍋爐為上述任一項所述的鍋爐，所述鍋爐的貼壁風噴口的風源為所述二次風風源。
[0037]鍋爐系統具有與上述鍋爐相同的技術效果。另外，二次風風源作為貼壁風噴口的風源，則不必專設貼壁風噴口的燃盡風風源，可節省成本。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0038]圖1為一種典型的鍋爐燃燒區域分布示意圖；
[0039]圖2為本實用新型所提供鍋爐一種具體實施例的示意圖；
[0040]圖3為圖2中還原區的右視圖；
[0041]圖4為圖3中貼壁風噴口的結構示意圖；
[0042]圖5為圖4中貼壁風噴口中間筒體的右視圖。
[0043]圖1 中:
[0044]I鍋爐、11前墻、12后墻、13側墻、14燃盡風噴口、15燃燒器；
[0045]A-燃盡區、B-還原區、C-主燃區；
[0046]圖2-5 中:
[0047]2鍋爐、21前墻、22后墻、23側墻、231喧口、24燃盡風噴口、25貼壁風噴口、251筒體、251a翻邊、251b膨脹縫、252安裝管、25a進風通道、25b排風通道、25c冷卻通道、26燃燒器；
[0048]A-燃盡區、B-還原區、C-主燃區、T貼壁區；
【具體實施方式】
[0049]為了使本領域的技術人員更好地理解本實用新型的技術方案，下面結合附圖和具體實施例。需要說明的是，為便于理解和描述簡潔，下文結合鍋爐和貼壁風噴口說明，有益效果不再重復論述。
[0050]請參考圖2-4，圖2為本實用新型所提供鍋爐一種具體實施例的示意圖；圖3為圖2中還原區的右視圖；圖4為圖3中貼壁風噴口的結構示意圖。
[0051]該實施例中的貼壁風噴口 25，用于噴射燃盡風，可設于鍋爐2的墻壁，鍋爐2的墻壁通常包括前墻21、后墻22以及兩個側墻23,任一面墻壁均可設置該貼壁風噴口 25。圖2中，貼壁風噴口 25設置于側墻23。一般，前墻21和后墻22會設置燃燒器26、燃盡風噴口24等，一次風和二次風混合后進入燃燒器26參與燃燒，從而進行正常的燃燒工作。
[0052]貼壁風噴口 25具體包括插入鍋爐2的墻壁的進風通道25a，如圖4所示，進風通道25a連通燃盡風風源；貼壁風噴口 25還包括與進風通道25a連通的排風通道25b，排風通道25b噴射沿安裝該貼壁風噴口 25的墻壁運行的貼壁風，即排風通道25b噴射的燃盡風處于貼壁區T，如圖3所示。
[0053]為此，可將排風通道25b的噴口設計為與安裝該貼壁風噴口 25的墻壁平行，圖4中，排風通道25b即與側墻23平行。需要說明的是，此處的平行并不限于與墻壁呈O度夾角，只要是大致平行即可，以滿足排風沿墻壁運行，而不是進入爐膛，如圖3所示，貼壁風噴口 25噴射的氣流沿貼壁區T運行。
[0054]如此設置，貼壁風噴口 25噴射的燃盡風可沿墻壁運行，在墻壁表面形成氧化保護層，避免還原性環境對墻壁造成的高溫腐蝕。而且，燃盡風沿墻壁運行，不會擾動爐膛內氣流，不會對鍋爐2日常運行方式造成影響。
[0055]進一步地，貼壁風噴口 25還可以包括與進風通道25a連通的冷卻通道25c，且冷卻通道25c正對鍋爐2的爐膛。冷卻通道25c正對爐膛，則其噴射的燃盡風可吹向爐膛。當爐膛內溫度極高，對貼壁風噴口 25可能造成高溫損害時，由冷卻通道25c噴射的燃盡風可吹離其附近的高溫火焰，從而使得朝向爐膛的燃盡風噴口 24部分處于安全的工作環境，避免損傷。當然，為了避免冷卻通道25c的燃盡風擾動爐膛氣流，可對冷卻通道25c的通斷實施控制，比如設置風量擋板，以開啟或關閉該冷卻通道25c。
[0056]排風通道25b和進風通道25a的設置方式有多種，請繼續參考圖4理解，貼壁風噴口 25可包括若干個依次插裝的筒體251，圖4中共設有三個依次插裝的筒體251。另外，筒體251的端部具有朝外延伸的環形翻邊251a，此處的“朝外延伸”相對于筒體251而言，遠離筒體251的方向即為外側。圖4中，翻邊251a朝向遠離筒體251中心線的徑向延伸。
[0057]形成翻邊251a后，內層筒體251的翻邊251a伸出相鄰的外層筒體251的翻邊251a，且相鄰兩筒體251的翻邊251a之間形成排風通道25b，而各筒體251則形成進風通道25a。相鄰翻邊251a相互平行，實際上形成了環狀的排風通道25b，燃盡風可沿該排風通道25b向四周呈發散狀噴射，覆蓋面積廣，防高溫腐蝕效果好。
[0058]為了保證排風通道25b噴射的燃盡風沿墻壁運行，形成貼壁風，圖4中，翻邊251a與墻壁平行。基于加工簡便需求，筒體251可垂直墻壁設置，此時，翻邊251a即沿筒體251徑向設置，與筒體251垂直。可以理解，筒體251不與翻邊251a垂直，以圖4為視角，筒體251斜插入墻壁也是可行的，只是加工簡易度、安裝穩定性等次于上述實施例。
[0059]此時，最內層的筒體251可直接形成上述所述的冷卻通道25c，如圖4所示，實際上，最內層筒體251兼具為冷卻通道25c和進風通道25a。最內層筒體251的翻邊251a只能與其相鄰的外層筒體251的翻邊251a形成排風通道25b，而最內層筒體251內的燃盡風可以直接排向爐膛，以在具有高溫保護需求的情況下，保護貼壁風噴口 25。
[0060]針對該具體的貼壁風噴口 25結構，還可以進一步包括安裝管252。上述的貼壁風噴口 25最外層筒體251插裝于安裝管252內，即所有的筒體251均插裝于安裝管252。安裝管252可定位于鍋爐2的墻壁，如圖4所示，安裝管252并不設置翻邊251a，其插入側墻23，并與側墻23固定，以實現整個貼壁風噴口 25的安裝定位。此時，安裝管252和各筒體251均形成進風通道25a，安裝管252的設置便于整個貼壁風噴口 25與安裝的墻壁的定位。安裝管252、各筒體251之間可存在連接關系，以形成整體的貼壁風噴口 25。
[0061]實際上，設置安裝管252時，最外層筒體251的翻邊251a與側墻23之間也可形成排風通道25b。另外，貼壁風噴口 25的進風通道25a可插入鍋爐2的側墻23上的喧口231，則最外層筒體251的翻邊251a與喧口 231的內壁形成排風通道25b。設置于喧口 231處時，便于安裝，因為喧口 231處本身形成有安裝孔，無需另設安裝孔以供貼壁風噴口 25插入。顯然，貼壁風噴口 25應該伸出喧口 231，以保證不與喧口 231干涉。
[0062]請繼續參考圖5，圖5為圖4中貼壁風噴口的中間筒體的右視圖。
[0063]貼壁風噴口 25各筒體251的翻邊251a可設有沿排風方向延伸的膨脹縫251b。爐膛內溫度較高，為防止貼壁風噴口 25受熱變形，尤其是最靠近爐膛的排風通道25b部分，設置膨脹縫251b，膨脹縫251b賦予翻邊251a —定的伸縮能力，可有效防止高溫變形。圖5中，膨脹縫251b自邊緣向內延伸一定長度，優選地沿環形翻邊251a的徑向延伸，且若干條膨脹閥沿翻邊251a的周向均布，以使翻邊251a的膨脹或收縮更為均勻。
[0064]針對上述各實施例，均可在貼壁風噴口 25內設有風量擋板和/或旋流葉片。風量擋板可調節風量，從而調節各層貼壁風的風量。旋流葉片可調節貼壁氣流的旋流特性和衰減程度。可見，風量擋板和旋流葉片結合時，可以調節貼壁風的覆蓋范圍。如此，可根據墻壁煙氣成分來調節貼壁風噴口 25的風量及旋流強度。正常運行時，可將冷卻通道25c的風關小，留一定冷卻風，滿足噴口冷卻即可，防止噴口燒損。
[0065]上述實施例中，貼壁風噴口 25的進風通道25a和排風通道25b主要通過筒體251插裝形成，可以想到，還可以通過其他方式形成。比如，直接設置一總管形成進風通道25a，在總管的一端設有若干沿徑向延伸的徑向管，徑向管與總管內部連通，則徑向管的內腔可形成排風通道25b，總管的該端可封閉或是留有一定縫隙、開口以供冷卻。相較于此，上述筒體251插裝形成的貼壁風噴口 25，可形成多層貼壁風通道(包括進風通道25a和排風通道25b)，以便于風量、風速、風向等綜合調控，圖4中形成三層貼壁風通道，實際上，也可以根據需要設計三層以上；而且，筒體251插裝的方式，加工工藝簡單，成本較低，部分損傷時，更換一根或若干根筒體251即可，無需整體維修。
[0066]針對上述實施例，貼壁風噴口 25優選地設于鍋爐2的兩個側墻23上。上述已提及，前墻21和后墻22安裝有混合一次風、二次風的燃燒器26，以及燃盡風噴口 24，還原性氣氛相對較好，相對而言，側墻23更易于出現高溫腐蝕，故將貼壁風噴口 25設置于側墻23更有利于實現經濟和利益統一。如圖2所示，鍋爐2自下向上一般分為主燃區C、還原區B、燃盡區A，其中，還原區B的還原性氣氛最為強烈，其對應的側墻23也是最易于發生高溫腐蝕的部分，故最優化的方案為將貼壁風噴口 25設于該處。當然，在其他位置出現高溫腐蝕時，安裝本實施例所提供的貼壁風噴口 25顯然也是可行的。
[0067]一面側墻23可設有2-3個貼壁風噴口 25，根據目前的鍋爐2規格以及實際腐蝕情況，2-3個貼壁風噴口 25已經可以滿足防高溫腐蝕的需求。當然，設置一個或三個以上的貼壁風噴口 25也是可以的。
[0068]除了上述貼壁風噴口 25、鍋爐2，本實用新型還提供一種鍋爐系統，包括鍋爐2和一次風、二次風風源，一次風具有運輸煤粉的功能，另外在燃燒器26處與二次風混合后，進入爐膛內主燃區C與煤粉實現燃燒。二次風一般為加熱風，通過風機產生二次風，經加熱器加熱后送入二次風管道，經由風箱后與一次風混合。
[0069]本實用新型提供鍋爐系統中的鍋爐為上述任一實施例所述的鍋爐2，且鍋爐2上安裝的貼壁風噴口 25的風源即為鍋爐系統的二次風風源。可以加設分支的二次風管道和風箱，以實現二次風風源與貼壁風噴口 25進風通道25a的連通。二次風除了與一次風混合外，還可連接燃盡風噴口 24，提供燃盡風促進完全燃燒，故將二次風風源也作為貼壁風噴口25的風源，即利用現有的設備，不必專設燃盡風風源，可節省成本。
[0070] 以上對本實用新型所提供的一種貼壁風噴口以及鍋爐、鍋爐系統均進行了詳細介紹。本文中應用了具體個例對本實用新型的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本實用新型的方法及其核心思想。應當指出，對于本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以對本實用新型進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本實用新型權利要求的保護范圍內。
【權利要求】
1.一種噴射燃盡風的貼壁風噴口，設于鍋爐(2)的墻壁，其特征在于，所述貼壁風噴口(25)包括插入所述鍋爐(2)的墻壁的進風通道(25a)，所述進風通道(25a)連通燃盡風風源；所述貼壁風噴口(25)還包括與所述進風通道(25a)連通的排風通道(25b)，所述排風通道(25b)噴射沿安裝該貼壁風噴口(25)的墻壁運行的貼壁風。
2.如權利要求1所述的貼壁風噴口，其特征在于，所述貼壁風噴口(25)還包括與所述進風通道(25a)連通的冷卻通道(25c)，所述冷卻通道(25c)正對所述鍋爐的爐膛。
3.如權利要求1所述的貼壁風噴口，其特征在于，所述貼壁風噴口(25)包括若干個依次插裝的筒體(251)，所述筒體(251)的端部具有朝外延伸的環形翻邊(251a);內層所述筒體(251)的所述翻邊(251a)，相對相鄰的外層所述筒體(251)的翻邊(251a)伸出；相鄰兩所述筒體(251)的翻邊(251a)之間形成所述排風通道(25b)，各所述筒體(251)的內腔形成所述進風通道(25a)。
4.如權利要求3所述的貼壁風噴口，其特征在于，所述翻邊(251a)與安裝該貼壁風噴口(25)的墻壁平行。
5.如權利要求3所述的貼壁風噴口，其特征在于，所述貼壁風噴口(25)還包括安裝管(252)，最外層所述筒體(251)插裝于所述安裝管(252)內，所述安裝管(252)定位于所述鍋爐(2)的墻壁，所述安裝管(252)和各所述筒體(251)的內腔形成所述進風通道(25a)。
6.如權利要求3所述的貼壁風噴口，其特征在于，最內層的所述筒體(251)的內腔形成冷卻通道(25c)，所述冷卻通道(25c)正對所述鍋爐(2)的爐膛。
7.如權利要求3所述的貼壁風噴口，其特征在于，所述翻邊(251a)設有沿排風方向延伸的膨脹縫(251b)。
8.如權利要求1-6任一項所述的貼壁風噴口，其特征在于，所述貼壁風噴口(25)內設有風量擋板和/或旋流葉片。
9.一種鍋爐，其墻壁包括前墻(21)、后墻(22)以及兩面側墻(23)，其特征在于，至少一面所述墻壁上設有權利要求1-8任一項所述的貼壁風噴口(25)。
10.如權利要求9所述的鍋爐，其特征在于，所述貼壁風噴口(25)設于鍋爐(2)還原區(B)所對應的側墻(23)部分。
11.如權利要求9所述的鍋爐，其特征在于，所述貼壁風噴口(25)的進風通道(25a)插入所述鍋爐(22)的墻壁上的喧口(231)。
12.—種鍋爐系統，包括鍋爐(2)和一次風、二次風風源，其特征在于，所述鍋爐(2)為權利要求9-11任一項所述的鍋爐(2)，所述鍋爐(2)的貼壁風噴口(25)的風源為所述二次風風源。
【文檔編號】F23M5/08GK203478216SQ201320475668
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年8月5日 優先權日:2013年8月5日
【發明者】李明, 王志遠, 孫樹翁, 姬亞, 劉欣, 甄曉偉, 林淑勝 申請人:煙臺龍源電力技術股份有限公司