墻式切圓鍋爐水冷壁高溫腐蝕監測控制裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種墻式切圓鍋爐水冷壁高溫腐蝕監測控制裝置，包括鍋爐水冷壁四壁上下設置的多層一次風燃燒器，伴隨燃燒器設置的二次風口；所述二次風口設置有兩個噴口，一個為固定噴口，另一個為由驅動裝置帶動的可偏轉噴口，可偏轉噴口設置有風門擋板用于風量大小的調節；驅動裝置用于可偏轉噴口偏轉角度的調節；在所述鍋爐水冷壁四壁上設置有煙氣測量取樣點，一個控制器接收取樣點的測試結果信號并控制可偏轉風嘴的驅動裝置和風門擋板開度，使在下游水冷壁區域形成一層空氣保護膜，阻擋煤粉氣流直接沖刷水冷壁，破壞了水冷壁產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生。
【專利說明】
墻式切圓鍋妒水冷壁高溫腐蝕監測控制裝置
技術領域
[0001 ]本實用新型設及一種墻式切圓鍋爐水冷壁高溫腐蝕監測控制裝置。
【背景技術】
[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溫度約為317°C的液態排 渣爐上發現，后來在高參數、大容量尤其是燃用貧煤的電站鍋爐發現更為嚴重的水冷壁管 腐蝕問題，腐蝕較厲害的鍋爐，腐蝕速度高達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，會嚴重影響電力安全生產。在近期投產的超(超）臨界機組鍋爐中不少 采用了墻式切圓鍋爐，隨著運行時間的不斷增加，此類型鍋爐大部分出現了水冷壁高溫腐 蝕現象。華電安徽分公司某電廠660MW機組超(超)臨界鍋爐、大唐江蘇分公司某電廠660MW 機組超(超)臨界鍋爐都出現了水冷壁大范圍的高溫腐蝕的情況，嚴重者高溫腐蝕現象遍及 整個燃燒器區域，嚴重危害機組安全運行，電廠不得不在檢修期間對發生高溫腐蝕區域進 行大規模的等離子防腐蝕噴涂，花費巨大。因此研究墻式切圓鍋爐的高溫腐蝕特性與防治 技術對保障電站鍋爐安全穩定經濟運行有著重要意義。
【發明內容】
[0003] 本實用新型的目的是提出一種墻式切圓鍋爐水冷壁高溫腐蝕監測控制裝置，通過 將鍋爐二次風噴口分為固定和可偏轉兩個部分，其中，可偏轉噴口根據相鄰側壁還原性氣 體濃度的情況，調整偏轉的角度向側壁噴射空氣，使在下游水冷壁區域形成一層空氣保護 膜，阻擋煤粉氣流直接沖刷水冷壁，破壞了水冷壁產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生。
[0004] 為了實現上述目的，本實用新型的技術方案是：
[0005] 墻式切圓鍋爐水冷壁高溫腐蝕監測控制裝置，包括圍繞墻式切圓鍋爐四壁上下設 置的多層隨燃燒器的一次風噴口，在鍋爐四壁同時有伴隨一次風噴口設置的二次風噴口； 其中，所述二次風噴口是兩個，一個為固定噴口，另一個為由驅動裝置帶動的可偏轉噴口， 可偏轉噴口設置有由另一驅動裝置帶動開度可調的風口擋板;固定噴口垂直于側壁朝向爐 膛中央用于正常的二次風輸送，可偏轉噴口用于調節向相鄰側壁吹風的偏轉角度;在所述 鍋爐水冷壁四壁上設置有煙氣取樣點，一個控制器接收取樣點的信號并根據測試結果通過 驅動裝置控制可偏轉噴口的偏轉角度和風口擋板開度。
[0006] 方案進一步是:所述相鄰側壁取決于爐內切圓的氣流旋轉方向，當氣流旋轉方向 是逆時針方向時，所述相鄰側壁是可偏轉噴口右側的側壁；當氣流旋轉方向是順時針方向 時，所述相鄰側壁是可偏轉噴口左側的側壁。
[0007] 方案進一步是:所述煙氣取樣點與所述一次風噴口處于同一水平標高位置，并且 設置為多個均勻分布。
[000引方案進一步是:所述可偏轉噴口與固定噴口水平并排設置。
[0009]方案進一步是:所述可偏轉噴口從垂直朝向爐膛中央向爐膛側壁的偏轉角度是0 度至30度。
[0010] 方案進一步是:所述風口擋板的開度可調范圍是50%至100%。
[0011] 本實用新型的有益效果：
[0012] 1、通過偏轉部分二次風噴口的角度，使在下游水冷壁區域形成一層空氣保護膜， 阻擋煤粉氣流直接沖刷水冷壁，破壞了水冷壁產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生。
[0013] 2、部分可偏轉二次風不但有益于防止水冷壁高溫腐蝕現象的發生，同時加深了鍋 爐燃燒器區域的徑向分級燃燒，對抑制NOx的生成有益，同時，采用的是部分偏轉二次風而 不是全部偏轉二次風也是考慮到鍋爐燃烷烴濟性的原因，如二次風噴口全部偏轉對高溫腐 蝕及NOx生成都有抑制作用，但是二次風全部偏轉后與一次風煤粉的混合延遲導致煤粉燃 燒時間減少，飛灰和爐渣含碳量增加，鍋爐效率降低。可見本實用新型專利不但有利于抑制 高溫腐蝕的發生，同時還兼顧了鍋爐環保排放及燃烷烴濟性，=者達到了和諧的統一，效益 不言而喻。
[0014] 下面結合附圖和實施例對本實用新型作一詳細描述。
【附圖說明】
[0015] 圖1為本實用新型墻式切圓鍋爐一個水冷壁的一次風、二次風及煙氣采樣點布局 結構示意圖；
[0016] 圖2為本實用新型爐體內氣流旋轉方向是逆時針方向時的二次風噴口工作形象示 意圖；
[0017] 圖3為本實用新型控制電路示意圖；
[0018] 圖4是肥S濃度隨著CO濃度變化關系圖。
【具體實施方式】
[0019] 水冷壁高溫腐蝕主要是硫化物型高溫腐蝕。試驗分析發現，凡腐蝕嚴重的鍋爐水 冷壁，都在相應腐蝕區域的煙氣成分中發現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。高溫腐蝕發生的機理是，當爐內為還原性氣氛 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也會轉變成H2S， 肥S可直接與水冷壁中純金屬反應FeS:肥S+Fe 一化S+H2，也會與水冷壁表面的化304氧化層 中所復合的化〇(化304=Fe203+Fe0)反應生成化S，其烙點為1195°C，在溫度較低的腐蝕前沿 可W穩定存在。當沾灰層溫度較高時，FeS又會再次與介質中的氧作用，轉變為化304,從而 使腐蝕進一步進行。公認發生高溫腐蝕的條件為:02 <2%，C0〉0.5%，肥S〉0.01%。因此，如果 可W在水冷壁區域形成一層空氣保護膜，阻擋煤粉氣流直接沖刷水冷壁，破壞了水冷壁產 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生。為此有 了如下的實施例。
[0020] 一種墻式切圓鍋爐水冷壁高溫腐蝕監測控制裝置，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置有多層隨燃燒器 的一次風噴口 2，在鍋爐四壁同時有伴隨一次風噴口之上或之下設置的二次風噴口 3，一次 風噴口和二次噴口偏離爐膛側面壁垂直中屯、線設置，從爐膛四個面二次噴口垂直于膛側 面、吹進的二次風303在爐膛中間裹住一次噴口噴入的燃料形成一個旋轉的助燃風圈101。 其中，所述二次噴口是兩個噴口，一個為固定噴口301，另一個為由驅動裝置帶動的可偏轉 噴口 302，可偏轉噴口設置有由另一驅動裝置帶動開度可調的風口擋板302-1;固定噴口垂 直于側壁朝向爐膛中央用于正常的二次風201輸送，可偏轉噴口用于調節向相鄰側壁吹風 的偏轉角度;在所述鍋爐水冷壁四壁上設置有煙氣取樣點口 4,一個控制器5接收取樣點口 的信號并根據測試結果通過驅動裝置6控制可偏轉噴口的偏轉角度，W及通過另一個驅動 裝置7控制風口擋板開度。
[0021] 實施例中：所述相鄰側壁取決于爐內切圓的氣流旋轉方向，當氣流旋轉方向是逆 時針方向時，所述相鄰側壁是可偏轉噴口右側的側壁；當氣流旋轉方向是順時針方向時，所 述相鄰側壁是可偏轉噴口左側的側壁，圖2示意的是一種逆時針方向。
[0022] 實施例中：所述煙氣取樣點伴隨燃燒器一次風噴口設置在所述鍋爐四壁上，煙氣 取樣點與所述一次風噴口處于同一水平標高位置設置，并且為多個均勻分布。
[0023 ]實施例中:所述可偏轉噴口與固定噴口水平并排設置。
[0024] 實施例中：所述可偏轉噴口從垂直朝向爐膛中央向爐膛側壁的偏轉角度a是0度至 30度。
[0025] 實施例中：所述風口擋板的開度可調范圍是50%至100%。
[00%]上述實施例中：可偏轉噴口是在常規二次風噴口基礎上把二次風噴口分為固定部 分和可偏轉兩個部分，固定噴口部分為向火側，可偏轉噴口部分為背火側，可偏轉噴口可W 通過爐外的執行機構進行水平方向上的角度調節，同時可W通過單獨的風口擋板調節進入 可偏轉噴口的二次風量，運樣可在其下游水冷壁壁面附近形成一層空氣保護膜，有效破壞 了產生高溫腐蝕的條件;水冷壁壁面氣氛監測煙氣取樣點實時對四面水冷壁壁面附近區域 的煙氣成分進行測量，并將測量數據傳送到控制器的集控DCS系統，為調整可偏轉噴口提 供數據支持;而反饋控制則根據壁面氣氛的檢測結果調整可偏轉二次風噴口的偏轉角度和 風口擋板開度，使水冷壁面附近的煙氣成分（氧量、CO等）維持在較安全的數值。由此可 W有效減緩墻式切圓燒鍋爐水冷壁壁面高溫腐蝕現象的發生，保證鍋爐的安全穩定運行。 [0027]上述實施例可W將監測的水冷壁壁面區域劃分的多個子區域，所劃分的多個子區 域及布置在每一個子區域水冷壁罐片上的煙氣抽取點，所述不同子區域的水冷壁壁面煙氣 被抽取出進入煙氣分析儀，所述煙氣分析儀將分析出的煙氣成分數據傳送到運行的控制器 DCS系統，DCS系統對數據進行分析判斷，向所對應子區域的調整可偏轉噴口發出水平偏轉 及風口擋板動作指令，所述調整可偏轉噴口發生偏轉后，所噴射的空氣流方向改變，在所對 應的子區域水冷壁壁面附近形成空氣保護層，破壞高溫腐蝕發生的條件，從而緩解墻式切 圓鍋爐水冷壁高溫腐蝕。
[00%]所述調整可偏轉噴口可沿其相鄰的固定噴口截面法線正向水平右偏轉一定角度 (0。一30。）。
[0029] 所述所有調整可偏轉噴口的二次風量來自于二次風風箱，且所有調整可偏轉噴口 均有小風口擋板進行獨自風量調節。
[0030] 本實施例中的層次為6層，W所有6層一次風噴口中屯、點標高為基準點，可把四面 水冷壁區域均勻劃分成24個子區域。
[0031] 在四面水冷壁壁面罐片上開設煙氣抽取點，分為6層，煙氣取樣點的標高位置與一 次風噴口中屯、點標高一致。開設的煙氣取樣點均焊接不誘鋼管引出到爐外。
[0032] 設置多臺煙氣分析儀對應24個子區域，由計算機設置好每臺煙氣分析儀對應的編 號，煙氣分析儀抽取水冷壁壁面煙氣進行成分分析并傳輸給計算機，計算機記錄好每臺煙 氣分析儀的分析結果，按編號把數據傳輸給集控DCS系統，DCS對各編號煙氣分析儀的數據 進行分析判斷然后自動進行下一步操作。
[0033] 基于所述裝置的控制方法:通過設置的煙氣取樣點實時采集接近鍋爐水冷壁壁面 的煙氣，即：通過布置在水冷壁罐片上的煙氣抽取點采集水冷壁壁面煙氣，并送入到煙氣分 析儀中進行成分分析，把分析數據傳送到運行的控制器DCS系統中；可偏轉噴口根據所對應 水冷壁壁面區域還原性氣氛的強弱自動調整水平偏轉的角度和風量，使水冷壁壁面附近形 成一層空氣保護層，破壞高溫腐蝕發生的條件，從而防止墻式切圓鍋爐水冷壁高溫腐蝕;當 煙氣中還原性氣體濃度小于允許設定值時，可偏轉噴口不發生偏轉，可偏轉噴口垂直朝向 爐膛中央，偏轉角度是0度，風口擋板開度為最小開度；當還原性氣體濃度大于允許設定值 時，可偏轉噴口向其相鄰側壁水冷壁發生角度偏轉，風口擋板從最小向100%開度調整。
[0034] 方法中：根據圖4所示，所述還原性氣體濃度由CO代表，所述允許設定值是 1 OOOppm，所述風口擋板最小開度是50%，其中：不允許設定值是1100化pm，所述可偏轉噴口 最大偏轉角度是30度。
[00對實施例中：
[0036] 當CO = 1000 ppm時，可偏轉噴口偏轉角度5°，風口擋板開度為60%;
[0037] 或者；
[003引當C0 = 30(K)ppm時，可偏轉噴口偏轉角度10°，風口擋板開度為65%;
[0039] 或者；
[0040] 當CO = SOOOppm時，可偏轉噴口偏轉角度15°，風口擋板開度為70%;
[0041] 或者；
[0042] 當C0 = 7000ppm時，可偏轉噴口偏轉角度20°，風口擋板開度為75%;
[0043] 或者；
[0044] 當C0 = 9000ppm時，可偏轉噴口偏轉角度25°，風口擋板開度為100%。
[0045] 上述方法通過偏轉部分可偏轉噴口的角度，使在下游水冷壁區域形成一層空氣保 護膜，阻擋煤粉氣流直接沖刷水冷壁，破壞了水冷壁產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生。
[0046] 部分可偏轉二次風不但有益于防止水冷壁高溫腐蝕現象的發生，同時加深了鍋爐 燃燒器區域的徑向分級燃燒，對抑制NOx的生成有益，同時，采用的是部分偏轉二次風而不 是全部偏轉二次風也是考慮到鍋爐燃烷烴濟性的原因，如二次風噴口全部偏轉對高溫腐蝕 及NOx生成都有抑制作用，但是二次風全部偏轉后與一次風煤粉的混合延遲導致煤粉燃燒 時間減少，飛灰和爐渣含碳量增加，鍋爐效率降低。可見本實用新型專利不但有利于抑制高 溫腐蝕的發生，同時還兼顧了鍋爐環保排放及燃烷烴濟性，=者達到了和諧的統一，效益不 言而喻。
【主權項】
1. 墻式切圓鍋爐水冷壁高溫腐蝕監測控制裝置，包括圍繞墻式切圓鍋爐四壁上下設置 的多層隨燃燒器的一次風噴口，在鍋爐四壁同時有伴隨一次風噴口設置的二次風噴口；其 特征在于，所述二次風噴口是兩個，一個為固定噴口，另一個為由驅動裝置帶動的可偏轉噴 口，可偏轉噴口設置有由另一驅動裝置帶動開度可調的風門擋板；固定噴口垂直于側壁朝 向爐膛中央用于正常的二次風輸送，可偏轉噴口用于調節向相鄰側壁吹風的偏轉角度;在 所述鍋爐水冷壁四壁上設置有煙氣取樣點，一個控制器接收取樣點的信號并根據測試結果 通過驅動裝置控制可偏轉噴口的偏轉角度和風門擋板開度。2. 根據權利要求1所述的監測控制裝置，其特征在于，所述相鄰側壁取決于爐內切圓的 氣流旋轉方向，當氣流旋轉方向是逆時針方向時，所述相鄰側壁是可偏轉噴口右側的側壁； 當氣流旋轉方向是順時針方向時，所述相鄰側壁是可偏轉噴口左側的側壁。3. 根據權利要求1所述的監測控制裝置，其特征在于，所述煙氣取樣點與所述一次風噴 口處于同一水平標高位置，并且設置為多個均勻分布。4. 根據權利要求1所述的監測控制裝置，其特征在于，所述可偏轉噴口與固定噴口水平 并排設置。5. 根據權利要求1所述的監測控制裝置，其特征在于，所述可偏轉噴口從垂直朝向爐膛 中央向爐膛側壁的偏轉角度是O度至30度。6. 根據權利要求1所述的監測控制裝置，其特征在于，所述風門擋板的開度可調范圍是 50%至100%。
【文檔編號】F23C7/02GK205535764SQ201620082135
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年1月25日
【發明人】鄧中乙, 彭榮, 馬啟磊, 周福
【申請人】中國大唐集團科學技術研究院有限公司華東分公司