一種調節四角切圓鍋爐爐膛還原性氣氛的系統和方法與流程

本發明屬于燃煤機組，具體地，涉及一種調節四角切圓鍋爐爐膛還原性氣氛的系統和方法。

背景技術：

1、大型四角切圓燃煤機組普遍采用分級燃燒技術降低爐膛內nox生成量，但深度缺氧工況會導致co濃度和飛灰含碳量急劇增加，爐膛局部區域co體積分數甚至達到10％以上，這也使得低nox分級燃燒技術過度依賴于燃盡風，增加了燃盡風調控難度，同時爐膛內強還原性氣氛也會降低灰熔點，引起爐膛壁結渣與腐蝕。此外，大量摻燒經濟煤種，尤其是硫分偏高的煤種；低氧量運行；煤粉氣流刷墻等。腐蝕嚴重時將導致水冷壁管壁減薄泄漏，不利于機組安全穩定運行。從入爐煤角度出發控制含硫量來遏制高溫腐蝕，成本太高，難以實現；從壁面溫度出發遏制高溫腐蝕，影響機組經濟性；而從優化壁面還原性氣氛出發，可以一定程度減輕高溫腐蝕，且簡單易行。傳統的優化壁面還原性氣氛是采用貼壁風方法，但也存在貼壁風覆蓋面不全，不能根據還原性氣氛分布進行精細化調整，風速衰減較快等問題。

技術實現思路

1、為解決上述問題，本發明的目的是提供了一種調節四角切圓鍋爐爐膛還原性氣氛的系統和方法，實現對鍋爐爐膛安全穩定運行的監測和指導，保證機組的穩定、高效運行。

2、為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

3、按照本發明的第一方面，提供了一種調節四角切圓鍋爐爐膛還原性氣氛的系統，包括：

4、風量裝置，在水冷壁上層和燃盡層下層區域各相鄰爐膛壁面的拐角處同一目標高度各安裝一個風量裝置，風量裝置的出風方向平行爐膛壁面方向，所有風量裝置排出的氣流形成環流，使得目標區域全覆蓋貼壁風，形成20kpa～40kpa高壓氣膜；

5、溫度和氣氛監測裝置，在燃盡層四面水冷壁中心位置均設置有用于監測壁溫和近壁煙氣成分的溫度和氣氛監測裝置。

6、風量裝置包括風管、高壓風機、耐熱合金管道、風量控制模塊、壓力變送器和閥門，風管為橫截面呈圓形的圓管，風管的材質和管徑均與水冷壁管相同，風管縱向長度3m～6m，風管豎向布置，對其上下兩端進行封堵，風管上下兩端端部分別開設有上進風口和下進風口，采用上下同時進風以保證風量均勻，風管的上進風口和下進風口處連接有與高壓風機出口管道相連的耐熱合金管道，風量裝置通過耐熱合金管道從爐膛引出，通過高壓風機向目標區域提供貼壁風，風管沿豎直方向間隔為15cm等間隔密集開孔，開孔尺寸6mm～10mm。壓力變送器和閥門設置在耐熱合金管道上，壓力變送器用于實時監測風量，并將監測到的風量值發送給風量控制模塊；風量控制模塊用于控制高壓風機轉速，從而調節各個風量裝置出口風量。

7、風量裝置、溫度和氣氛監測裝置均與計算機連接，使用計算機對監測結果進行分析，判斷風速、燃燒切圓情況，通過風量裝置的風量控制模塊調節各個風量裝置出口風量，出口風量由高壓風機轉速來調節，實現目標區域爐膛拐角風量控制，在目標區域均勻的形成20kpa～40kpa高壓氣膜，所形成的高壓氣膜能夠隔斷還原性氣氛與水冷壁管壁接觸，同時補充的風量調節貼壁層煙氣中還原氣體濃度，破壞目標區域還原性氣氛，改善偏燒現象，從而實現高溫腐蝕防治和降低污染物排放目的。

8、按照本發明的第二方面，提供了一種調節四角切圓鍋爐爐膛還原性氣氛的方法，包括：

9、步驟1、獲取目標區域四墻水冷壁近壁煙氣成分數據分別為s1、s2、s3、s4，選擇目標煙氣成分參數，計算目標煙氣成分參數平均值s＝(s1+s2+s3+s4)/4；

10、步驟2、獲取目標區域四墻水冷壁壁溫p1、p2、p3、p4，計算壁溫平均值p＝(p1+p2+p3+p4)/4；

11、步驟3、計算氣膜厚度系數ci＝si/s*α+pi/s*β，si、pi和ci分別表示四墻中的第i面墻水冷壁近壁目標煙氣成分的含量、壁溫和氣膜厚度系數，i＝1,2,3,4；α+β＝100％，α和β隨著機組不同需試驗確定，通常α范圍為70％～90％，β為10％～30％，計算出的四個氣膜厚度系數進行比較，獲得cmin，cmin為計算出的四個氣膜厚度系數中的最小值，ci與cmin的比值為θi，θi＝ci/cmin，θi為轉速系數；

12、步驟4、計算各拐角風量調節量，所有風量裝置的總補風量為不超過二次風總風量的5％，θimin＝1的風量調節控制在高壓風機額定轉速的30％～40％，θimax對應高壓風機額定轉速70％～80％，其余兩拐角風量裝置控制為θimin對應拐角處高壓風機轉速和θimax對應拐角處高壓風機轉速線性比例擴大；θimin為ci與cmin比值的最小值，θimax為ci與cmin比值的最大值，i＝1,2,3,4；

13、步驟5、風量裝置、溫度和氣氛監測裝置均與計算機連接，通過各水冷壁壁面煙氣成分和溫度監測情況，調控風量裝置，調節各拐角風量裝置補風量，當壁面溫度和氣氛均勻時四角補風均勻且貼壁形成20kpa～40kpa高壓氣膜，保護壁面不受腐蝕。

14、通過上述設計方案，本發明可以帶來如下有益效果：通過加裝調節四角切圓鍋爐爐膛還原性氣氛的系統能在目標區域形成一層高壓氣膜，防止煤粉的近壁燃燒，有利于煤粉燃盡，改善機組偏燒的同時，破壞水冷壁壁面目標區域出現還原性氣氛，此外高壓氣膜能吹除掉黏附在水冷壁管壁上的硫酸鹽等腐蝕性物質，氧化已產生的h2s，降低近壁發生高溫腐蝕物質的濃度，從而減緩水冷壁的高溫腐蝕效應，保證機組的穩定、高效運行。

技術特征：

1.一種調節四角切圓鍋爐爐膛還原性氣氛的系統，其特征在于，包括：

2.根據權利要求1所述的調節四角切圓鍋爐爐膛還原性氣氛的系統，其特征在于：所述風量裝置包括風管、高壓風機、耐熱合金管道、風量控制模塊、壓力變送器和閥門，風管為橫截面呈圓形的圓管，風管的材質和管徑均與水冷壁管相同，風管豎向布置，其上下兩端封堵，在風管上下兩端端部分別設有上進風口和下進風口，風管的上進風口和下進風口處連接有與高壓風機出口管道相連的耐熱合金管道，風管沿豎直方向間隔為15cm等間隔密集開孔，開孔尺寸6mm～10mm；壓力變送器和閥門設置在耐熱合金管道上，壓力變送器用于實時監測風量，并將監測到的風量值發送給風量控制模塊；風量控制模塊用于控制高壓風機轉速，從而調節各個風量裝置出口風量。

3.根據權利要求2所述的調節四角切圓鍋爐爐膛還原性氣氛的系統，其特征在于：所述風管縱向長度3m～6m。

4.一種調節四角切圓鍋爐爐膛還原性氣氛的方法，其特征在于，該方法基于權利要求1-3中任意一項所述的調節四角切圓鍋爐爐膛還原性氣氛的系統進行調節，具體包括：

技術總結
本發明公開了一種調節四角切圓鍋爐爐膛還原性氣氛的系統和方法，屬于燃煤機組技術領域，在水冷壁上層和燃盡層下層區域各相鄰爐膛壁面的拐角處同一目標高度各安裝一個風量裝置，使得目標區域全覆蓋貼壁風，形成高壓氣膜；在燃盡層四面水冷壁中心位置均設置有用于監測壁溫和近壁煙氣成分的溫度和氣氛監測裝置。風量裝置、溫度和氣氛監測裝置均與計算機連接，對溫度和氣氛監測裝置監測壁溫和近壁煙氣成分對四墻煙氣成分和溫度進行綜合比較，調節對應的四角風量裝置，實現四墻近壁面風量的不同控制，既能降低爐膛目標區域內還原性氣氛又能降低超溫發生可能性。實現對鍋爐爐膛安全穩定運行的監測和指導，保證機組的穩定、高效運行。

技術研發人員：姜薇薇,王忠言,宋志宇,郭帥,趙明亮,韓季廷,張春波,周詩宇
受保護的技術使用者：吉林省電力科學研究院有限公司
技術研發日：
技術公布日：2024/10/21