一種用於防止電站鍋爐水冷壁高溫腐蝕的貼壁風裝置的製作方法

2023-09-09 21:39:50 2

專利名稱：一種用於防止電站鍋爐水冷壁高溫腐蝕的貼壁風裝置的製作方法
技術領域：
本發明屬於電站鍋爐技術領域，涉及一種用於防止電站鍋爐水冷壁高溫腐蝕的貼
壁風裝置。
背景技術：
近年來，隨著現代社會的飛速發展，電力工業的需求不斷增加，各種鍋爐的容量及 爐膛容積熱負荷也不斷增大，燃燒器區域水冷壁的高溫腐蝕已成為燃煤電站鍋爐普遍存在 的問題，也是影響電力安全生產的主要問題之一。 燃燒器區域水冷壁的高溫腐蝕是一個複雜的物理化學過程，主要與水冷壁附近的 溫度、煙氣成分、煤質特性及煤粒子的運動有關。由於爐內燃燒不均勻，水冷壁附近局部溫 度會很高，使水冷壁壁面溫度提高，在高溫下水冷壁金屬管材容易老化，抗磨損和腐蝕的性 能降低。另一方面，在煤粉的燃燒過程中，煤中的礦物質成分不斷地揮發出來，其中有一部 分形成S02、NaOH、HCl、H2S等腐蝕性較強的物質，當水冷壁附近存在一定量的CO時，煙氣氣 氛呈還原性，還原性氣氛導致灰熔點的下降及灰沉積過程加快，從而加速受熱面的腐蝕。據 統計，我國約80%以上燃用貧煤機組鍋爐存在著不同程度的高溫腐蝕，超臨界超超臨界鍋 爐由於其爐膛熱負荷高、水冷壁壁面溫度高、爐內燃燒不均勻性高，也將存在著巨大的高溫 腐蝕隱患。燃燒器區域水冷壁發生高溫腐蝕後，水冷壁壁厚減薄，強度降低，容易造成洩露 和爆管，影響鍋爐機組安全運行。 目前，國內防止高溫腐蝕的主要措施是採用耐腐蝕高合金鋼、滲鋁管及在管外敷 設防腐材料等表面防腐處理，從而降低腐蝕速度，提高水冷壁的抗腐蝕能力。但這些方法都 屬於消極防護，同時費用較高，滲鋁管比普通碳鋼管貴一倍，不符合我國國情。貼壁風是一 種解決水冷壁高溫腐蝕行之有效的方法，它在水冷壁表面形成一個空氣膜，該氣氛為氧化 性氣氛，破壞了形成高溫腐蝕所必須具備的還原性氣氛，從而防止了高溫腐蝕；貼壁風來源 於二次風，相對於爐膛內的高溫煙氣來說屬於冷風，因此它能夠降低水冷壁附近的溫度，也 有利於防止高溫腐蝕；由於貼壁風量佔總風量的比例比較一般小於5%，因此不會對爐膛 內的煤粉著火和穩定燃燒造成不良影響。再者，貼壁風技術簡單，投資小，只要設計合理的 噴口位置、噴口大小和風速，就能夠有效的解決水冷壁的高溫腐蝕，安全可靠，適於推廣。然 而，傳統的貼壁風方法存在著以下問題 1.燃燒器區域每層燃燒器都必須配貼壁風裝置，投資較大，系統複雜，容易出現問 題。 2.貼壁風風向平行於水冷壁平面，但是與水冷壁軸線相垂直，風速衰減比較快，要 解決水冷壁高溫腐蝕就必須用較大的風速，因此投入的貼壁風總風量比較大，容易影響爐 膛的正常燃燒狀況以及鍋爐的燃燒效率。 3.貼壁風噴口的冷卻條件比較差。貼壁風噴口處於燃燒器區域，熱負荷很高，發明 人通過計算發現貼壁風在噴口內的流場比較均勻，空氣與金屬壁面的傳熱係數很小，很容 易出現噴口燒壞的現象。
由於以上原因，使得貼壁風方法在實際鍋爐中的應用受到了限制，然而貼壁風作 為一種能夠從根本上解決水冷壁高溫腐蝕的方法，應該成為解決水冷壁高溫腐蝕的主要方 法。因此有必要發明一種投資小，結構簡單，噴口冷卻條件好，運行總風量小的貼壁風裝置 來促進貼壁風方法的推廣應用，從而較好的解決水冷壁高溫腐蝕，提高我國電力生產的安 全性。

發明內容
本發明的目的在於克服上述現有技術的缺點，提供一種用於防止電站鍋爐水冷壁 高溫腐蝕的貼壁風裝置，具有投資小，結構簡單，噴口冷卻條件好，運行總風量小，運行穩定 性好等特點。 本發明的目的是通過以下技術方案來解決的 —種用於防止電站鍋爐水冷壁高溫腐蝕的貼壁風裝置，包括風道4，風道4的一端
與二次風母管2相連通，另一端與貼壁風風箱5相連通，膜式水冷壁6 —邊與貼壁風風箱5
相連，另一邊與貼壁風單元噴口 8相連，所述貼壁風單元噴口 8包括擋板8-l、鰭片8-2、狹
縫8-3和渦流板8-4，鰭片8-2 —端與水冷壁管6-2相連接，另一端與擋板8_1相連接，渦流
板8-4與擋板8-1相連接，擋板8-l、鰭片8-2和渦流板8-4均為波紋板。 在貼壁風單元噴口 8的上下兩側的膜式水冷壁6上安裝有煙氣成分在線監測儀9。 所述風道4上安裝有調節風門3 。 所述風道4的內部安裝有測速裝置10。 貼壁風單元噴口 8的材料為耐熱高合金鋼1Cr25Ni20Si2。 貼壁風單元噴口 8布置在鍋爐燃燒器區域。 貼壁風單元噴口 8產生的貼壁風風向平行於水冷壁管6-2的軸向。 所述膜式水冷壁6包括水冷壁鰭片6-1和水冷壁管6-2，水冷壁鰭片6-1布置在相
鄰的兩個水冷壁管6-2之間，將水冷壁鰭片6-1取下可形成狹縫8-3。 採用本發明的餘熱鍋爐，具有以下有益效果 1.貼壁風單元噴口 8的材料為耐熱高合金鋼1Cr25Ni20Si2，可耐1100度高溫。
2.貼壁風風向平行於水冷壁管軸向，貼壁風沿程阻力小，風速衰減慢，克服了傳統 裝置風向垂直於水冷壁管軸線，風速衰減快的缺點。 3.貼壁風單元噴口 8布置在燃燒器區域，能夠同時向上下兩邊噴出貼壁風，因此 只需布置一層，克服了傳統裝置在每層燃燒器都必須布置的缺點，投資小，系統結構簡單。 貼壁風單元噴口 8由兩個水冷壁管加一個噴口組成，布置比較靈活，可以在燃燒器區域任 何高溫腐蝕高發區進行布置；其在爐膛內的標高位置可以根據實際情況來定，儘量避開爐 膛內熱負荷最高的區域，減小噴口被燒壞的可能性。 4.根據運行經驗及理論分析，對於四角切圓煤粉爐來說，燃燒器區域的高溫腐蝕 一般發生在燃燒器射流下遊的水冷壁上，為了節約噴口費用和減少貼壁風的用量，本發明 只在燃燒器射流下遊布置貼壁風。因此本發明的貼壁風裝置可以在鍋爐投運之前安裝，用 來預防高溫腐蝕，也可以在鍋爐發生高溫腐蝕之後安裝。 5.貼壁風單元噴口 8不僅受到貼壁風的冷卻，而且還能通過鰭片8-2與水冷壁管 6-2進行換熱；貼壁風單元噴口 8中加裝渦流板8-4，使貼壁風在噴口中產生渦流，加大了空氣的對流換熱係數；渦流板8-4又相當於擋板的翅片，加大了擋板8-1與空氣的換熱面積； 擋板8-l、鰭片8-2及渦流板8-4都可以做成波紋板，破壞了空氣在金屬壁面的邊界層，增加 了對流換熱係數，又進一步增強了空氣的冷卻能力。經過一系列改進之後，極大地增強了噴 口的冷卻能力，而且冷卻噴口所需要的最小風速也將大大降低，在不發生高溫腐蝕的時候 能夠節約貼壁風。 6.貼壁風單元噴口 8巧妙的利用了水冷壁管6-2與水冷壁鰭片6_1之間的空間， 使得貼壁風擋板8-1與水冷壁鰭片6-1之間的距離大大降低，從而降低了擋板8-1外表面 的溫度，減小了噴口被燒壞的可能性。 7.貼壁風裝置帶有調節風門3、測速裝置10和煙氣成分在線監測儀9，能夠根據水 冷壁附近煙氣還原性氣氛的嚴重程度來調節貼壁風的風速，測速裝置10可以保證貼壁風 總量不超過鍋爐入爐總風量的5%。


圖1是本發明的結構示意圖。 圖2是圖1的A-A剖視圖。 圖3是貼壁風單元噴口 8的俯視圖。
具體實施例方式
下面結合附圖對本發明做進一步詳細描述 參見圖1、2、3，一種用於防止電站鍋爐水冷壁高溫腐蝕的貼壁風裝置，包括一風道 4、貼壁風風箱5、貼壁風單元噴口 8、煙氣成分在線監測儀9以及測速裝置10 ;所述的風道 4的一端通過調節風門3與二次風母管2相連通，另一端與貼壁風風箱5相連；所述的貼 壁風單元噴口 8包括擋板8-1 、鰭片8-2、狹縫8-3和渦流板8-4 ;鰭片8_2 —端與水冷壁管 6-2焊接相連，另一端與擋板8-1焊接相連，渦流板8-4與擋板8-1焊接相連，擋板8-l、鰭 片8-2和渦流板8-4均為波紋板，所述膜式水冷壁6包括水冷壁鰭片6-1和水冷壁管6-2， 水冷壁鰭片6-1布置在相鄰的兩個水冷壁管6-2之間，將水冷壁鰭片6-1取下可形成狹縫 8-3。貼壁風單元噴口 8的材料為耐熱高合金鋼1Cr25Ni20Si2，可耐IIOO度高溫。所述風 道4內部裝有測速裝置10，每側膜式水冷壁6上都安裝有均勻布置的八個煙氣成分在線監 測儀9，主要是用來監測燃燒器區域內水冷壁附近煙氣的成分，當煙氣中C0含量在5X以下 時，基本不會發生高溫腐蝕，可適當減小貼壁風風量，否則，應開大調節風門3，加大貼壁風 風速，保持煙氣中C0含量在5X以下。利用測速裝置10可以保證貼壁風總量不超過鍋爐入 爐總風量的5%，以免影響爐內的正常燃燒和鍋爐的燃燒效率。 焊接時，先把鰭片8-2與水冷壁管6-2焊接相連，再把渦流板8_4與擋板8_1焊接 相連，最後把鰭片8-2與擋板8-l焊接相連，各個部位的焊縫8-5的位置和方向如圖3所示。
圖1、2、3中，1、燃燒器，2、二次風母管，3、調節風門，4、風道，5、貼壁風風箱，6、膜 式水冷壁，6-l、水冷壁鰭片，6-2、水冷壁管，7、爐膛，8、貼壁風單元噴口，8-l、擋板，8-2、鰭 片，8-3、狹縫，8-4、渦流板，8-5、焊縫，9、煙氣成分在線監測儀，10、測速裝置，ll、空氣膜。
本發明的工作原理是二次風由二次風母管2通過調節風門3進入風道4，風道4 與風箱5相連，進入風箱5的二次風通過膜式水冷壁6上的狹縫8-3進入貼壁風單元噴口8，由於噴口擋板8-1的作用，二次風自貼壁風單元噴口 8沿著水冷壁軸向同時向上下兩邊 噴出；為了增強二次風對擋板8-l的冷卻能力，本發明在貼壁風單元噴口 8中加裝了渦流 板8-4，使貼壁風在噴口 8中產生渦流，加大了空氣的對流換熱係數；渦流板8-4又相當於 擋板8-1的翅片，加大了擋板8-1與空氣的換熱面積；擋板8-l、鰭片8-2及渦流板8-4都 可以做成波紋板，破壞了空氣在金屬壁面的邊界層，增加了對流換熱係數，又進一步增強了 空氣的冷卻能力；貼壁風單元噴口 8不僅受到貼壁風的冷卻，還能通過鰭片8-2與水冷壁管 6-2進行換熱，進一步降低了擋板8-l的溫度；爐膛膜式水冷壁上6裝有煙氣成分在線監測 儀9，用來監測水冷壁附近煙氣還原性氣氛的嚴重程度，根據監測結果調節貼壁風的風速； 風道4中裝有測速裝置IO，通過測量風速，保證貼壁風總量不超過鍋爐入爐總風量的5%， 以免影響爐內的正常燃燒和鍋爐的燃燒效率。
權利要求
一種用於防止電站鍋爐水冷壁高溫腐蝕的貼壁風裝置，包括風道4，其特徵在於風道4的一端與二次風母管2相連通，另一端與貼壁風風箱5相連通，膜式水冷壁6一邊與貼壁風風箱5相連，另一邊與貼壁風單元噴口8相連，所述貼壁風單元噴口8包括擋板8-1、鰭片8-2、狹縫8-3和渦流板8-4，鰭片8-2一端與水冷壁管6-2相連接，另一端與擋板8-1相連接，渦流板8-4與擋板8-1相連接。
2. 根據權利要求1所述的防止電站鍋爐水冷壁高溫腐蝕的貼壁風裝置，其特徵在於 擋板8-1 、鰭片8-2和渦流板8-4均為波紋板。
3. 根據權利要求1所述的防止電站鍋爐水冷壁高溫腐蝕的貼壁風裝置，其特徵在於 在貼壁風單元噴口 8的上下兩側的膜式水冷壁6上安裝有煙氣成分在線監測儀9。
4. 根據權利要求1所述的防止電站鍋爐水冷壁高溫腐蝕的貼壁風裝置，其特徵在於 所述風道4上安裝有調節風門3。
5. 根據權利要求1所述的防止電站鍋爐水冷壁高溫腐蝕的貼壁風裝置，其特徵在於 所述風道4的內部安裝有測速裝置10。
6. 根據權利要求1所述的防止電站鍋爐水冷壁高溫腐蝕的貼壁風裝置，其特徵在於 利用了水冷壁管6-2與水冷壁鰭片6-1之間的空間作為貼壁風通道。
7. 根據權利要求1所述的防止電站鍋爐水冷壁高溫腐蝕的貼壁風裝置，其特徵在於 貼壁風單元噴口 8的材料為耐熱高合金鋼1Cr25Ni20Si2。
8. 根據權利要求1所述的防止電站鍋爐水冷壁高溫腐蝕的貼壁風裝置，其特徵在於 貼壁風單元噴口 8布置在鍋爐燃燒器區域。
9. 根據權利要求1所述的防止電站鍋爐水冷壁高溫腐蝕的貼壁風裝置，其特徵在於 貼壁風單元噴口 8產生的貼壁風風向平行於水冷壁管6-2的軸向。
10. 根據權利要求1所述的防止電站鍋爐水冷壁高溫腐蝕的貼壁風裝置，其特徵在於所述膜式水冷壁6包括水冷壁鰭片6-1和水冷壁管6-2，水冷壁鰭片6-1布置在相鄰的兩個 水冷壁管6-2之間，將水冷壁鰭片6-1取下可形成狹縫8-3。
全文摘要
一種用於防止電站鍋爐水冷壁高溫腐蝕的貼壁風裝置，包括風道、調節風門、貼壁風風箱、貼壁風單元噴口、煙氣成分在線監測儀以及測速裝置，貼壁風風向平行水冷壁管軸向，沿程阻力小，風速衰減慢；貼壁風噴口在燃燒器區域只需布置一層，系統結構簡單；噴口布置靈活，噴口冷卻條件好，運行總風量小，穩定性好，適宜推廣於防止電站鍋爐水冷壁的高溫腐蝕。
文檔編號F23M5/08GK101706110SQ20091021899
公開日2010年5月12日 申請日期2009年11月17日 優先權日2009年11月17日
發明者張知翔, 徐良洪, 王雲剛, 趙欽新, 邊寶, 金用強 申請人:西安交通大學;上海鍋爐廠有限公司