用于防止锅炉水冷壁磨损及高温腐蚀的贴壁风装置的制作方法


本发明涉及电站煤粉锅炉技术领域,特别是涉及一种用于防止锅炉水冷壁磨损及高温腐蚀的贴壁风装置。



背景技术:

部分燃用高硫煤、无烟煤的火电厂及化工厂煤粉锅炉,由于高硫煤中含有的硫分较高,燃烧时产生大量的CO、H2S、SO2、SO3等气体,不仅破坏管壁的Fe2O3保护膜,还侵蚀金属管子表面,造成水冷壁高温腐蚀。燃烧无烟煤及贫煤时,因着火温度较高,燃烧困难,容易在金属壁面附近形成还原性气氛,产生高温腐蚀;同时,未燃尽的煤粉颗粒对水冷壁壁面的磨损也较严重,破坏了水冷壁表面的Fe2O3保护膜,使高温烟气中的腐蚀性介质直接与金属管壁发生反应,加剧了高温腐蚀。

高温腐蚀是炉内高温烟气与金属壁面相互作用的一个复杂的物理化学过程,主要与水冷壁附近的温度、气体成分、煤质成分和煤粒的运动状态有关。按其机理可分为两大类:硫化物(H2S,SO2)型腐蚀、硫酸盐型腐蚀。硫化物型腐蚀主要发生在火焰冲刷管壁的情况下,此时燃料中的FeS2随灰粒或煤粒粘贴在管壁上,受到高温而分解(FeS2→FeS+S),而S又可与水冷壁金属管化合成FeS,FeS再与O2反应生成Fe4O3,使水冷壁遭到破坏。硫酸盐型腐蚀是由于燃料燃烧释放出来的碱金属氧化物积结在水冷壁上,与烟气中的SO3化合形成K2SO4及Na2SO4,简称硫酸盐(M2SO4),硫酸盐具有粘结性,可捕捉灰粒并粘结成灰层覆盖在水冷壁表面,并在高温下形成灰渣,高温烟气中的SO3穿过灰渣层,在灰渣层内部与金属管壁正常氧化形成的保护层Fe2O3发生化学反应生成M3Fe(SO4)3,当金属管壁形成新的Fe2O3保护层后,灰渣层内存在的M3Fe(SO4)3和M2SO4继续上述反应造成金属管壁的腐蚀。

研究表明,H2S的腐蚀性在300℃以上逐渐增强,温度每升高50℃,腐蚀性增加一倍;燃烧区域水冷壁温度约350℃,烟气侧温度可达420℃;烟气中的CO浓度越大,高温腐蚀就越严重,H2S浓度浓度大于0.01%时,就会对钢材产生强烈的腐蚀作用;而当壁面氧量大于2%时,基本不会产生高温腐蚀。

目前,国内防止高温腐蚀的主要措施是采用耐腐蚀的高合金钢水冷壁管,在水冷壁管表面做喷涂处理,阻挡CO、H2S、SO2、SO3等气体与金属管壁接触,从而防止高温腐蚀。但是这些都属于被动防护,耐腐蚀的高合金钢水冷壁管造价高,水冷壁表面喷涂不仅成本高,而且喷涂一次的寿命只有1~2年。在水冷壁上增设贴壁风是解决水冷壁高温腐蚀行之有效的一种方法,贴壁风在水冷壁表面形成一层富氧空气膜,破环了形成高温腐蚀所必须具备的还原性气氛,从而防止水冷壁高温腐蚀;然而,传统的贴壁风存在着以下问题:

1.贴壁风喷嘴易挂焦、易烧损,锅炉启动后的一段时间能很好的保护水冷壁,一段时间后,贴壁风喷嘴结焦堵塞乃至烧损,从而失去保护功能;

2.贴壁风来源于锅炉一次风或二次风,若取风量过大可能会影响锅炉燃烧;且引来的一次风、二次风风压较低,贴壁风风速达不到设计值,导致贴壁风有效覆盖区比设计小,部分易高温腐蚀区域保护不到;

3.由于贴壁风来源于热一次风或热二次风,热一次风或热二次风携带有大量的炉灰,极易造成水冷壁外侧的贴壁风箱积灰堵塞贴壁风喷嘴。

针对上述问题,为了从根本上解决水冷壁高温腐蚀,使贴壁风在实际应用中不受限制。因此,有必要发明一种投资小、结构简单、防烧损、不影响燃烧、维护方便、喷嘴易更换的贴壁风装置,从而较好的解决水冷壁高温腐蚀,提高锅炉生产的安全性。



技术实现要素:

为了克服现有技术的上述不足,本发明提出了一种用于防止锅炉水冷壁磨损及高温腐蚀的贴壁风装置,解决现有贴壁风装置存在的供风压力不稳定,且喷嘴更换不便又极易烧毁的问题。

本发明是通过以下技术方案实现的:

一种用于防止锅炉水冷壁磨损及高温腐蚀的贴壁风装置,包括呈矩阵式分布在水冷壁各面墙上的贴壁风喷嘴,在一个水冷壁面上位于同一水平高度的各所述贴壁风喷嘴分别通过金属软管连接到同一个送风支管,所述送风支管上设有不锈钢三维膨胀节,位于不同高度的各所述送风支管分别通过异径三通连接到送风母管,所述送风母管连接到送风机,所述送风母管上设有用于调节风速的电动调节挡板门。

进一步的,所述贴壁风喷嘴安装在水冷壁面上的开孔中,所述开孔处的水冷壁管为弯管,所述开孔通过密封盒密封,所述密封盒与弯管之间形成的空腔内设有耐火填料,所述贴壁风喷嘴与密封盒之间通过法兰、螺栓连接固定。

进一步的,所述密封盒包括梳型板、密封盒盖板及喷嘴套管。

进一步的,所述贴壁风喷嘴采用耐热钢材质,所述贴壁风喷嘴在伸入炉膛内的一端沿圆周方向设有若干圆孔,所述贴壁风喷嘴沿轴线方向设有冷却风孔。

进一步的,所述金属软管与贴壁风喷嘴之间采用螺纹接头连接。

进一步的,各所述贴壁风喷嘴的下部分别设有一烟气成分实时测量装置。

进一步的,单个所述贴壁风喷嘴的保护半径为0.5-1.2m。

与现有技术相比,本发明的有益效果在于:

本发明提出的一种用于防止锅炉水冷壁磨损及高温腐蚀的贴壁风装置,结构简单,通过在煤粉锅炉易发生高温腐蚀的水冷壁区域布置若干个贴壁风喷嘴,并由送风机为贴壁风喷嘴送风,从贴壁风喷嘴的圆周方向的圆孔中喷出的贴壁风射流平行于水冷壁壁面向四周扩散,在水冷壁表面形成一层富氧空气膜,降低水冷壁壁面的还原性气氛及煤粉浓度,从而防止水冷壁磨损和高温腐蚀,风机供风压力风速更加稳定可控;贴壁风喷嘴在伸入炉膛的一端轴向设有冷却风孔,贴壁风喷嘴内的风从冷却风孔中吹出可以起到冷却贴壁风喷嘴的作用,防止贴壁风喷嘴烧损,还可以防止喷嘴结渣挂焦;而且贴壁风喷嘴与密封盒采用法兰和螺栓连接,方便贴壁风喷嘴炉外更换。

附图说明

图1为本发明的一种用于防止锅炉水冷壁磨损及高温腐蚀的贴壁风装置在一个水冷壁面上的结构布置图;

图2为图1中A-A向视图;

图3为本发明的单个贴壁风喷嘴在安装时的主视图;

图4为本发明的单个贴壁风喷嘴在安装时的侧视图。

图中:

1、贴壁风喷嘴;11、圆孔;12、螺栓;13、法兰;2、弯管;3、密封盒;31、梳型板;32、密封盒盖板;33、喷嘴套管;34、耐火填料;4、送风母管;41、异径三通;42、送风支管;421、不锈钢三维膨胀节;43、金属软管;431、螺纹接头;5、电动调节挡板门;6、送风机;7、烟气成分实时测量装置。

具体实施方式

展示一下实例来具体说明本发明的某些实施例,且不应解释为限制本发明的范围。对本发明公开的内容可以同时从材料、方法和反应条件进行改进,所有这些改进,均应落入本发明的的精神和范围之内。

如图1-4所示的一种用于防止锅炉水冷壁磨损及高温腐蚀的贴壁风装置,包括呈矩阵式分布在水冷壁各面墙上的贴壁风喷嘴1,在一个水冷壁面上位于同一水平高度的各所述贴壁风喷嘴1分别通过金属软管43连接到同一个送风支管42,所述金属软管43与贴壁风喷嘴1之间采用螺纹接头431连接,所述送风支管42上设有不锈钢三维膨胀节421,吸收锅炉及管道自身膨胀;位于不同高度的各所述送风支管42分别通过异径三通41连接到送风母管4,所述送风母管4连接到送风机6,设置单独的贴壁风送风机6,不会因一次风或二次风风量或风压不够而影响贴壁风运行,贴壁风风量约占锅炉总风量的1~2%,贴壁风供风压力稳定,贴壁风喷嘴1喷射的贴壁风保护范围更大,单面水冷壁需要的贴壁风喷嘴1数量显著减少;所述送风母管4上设有用于调节风速的电动调节挡板门5,贴壁风喷嘴1风速可根据设在送风母管4上的电动调节挡板门5进行调节。

所述贴壁风喷嘴1安装在水冷壁面上的开孔中,所述开孔处的水冷壁管为弯管2,所述开孔通过密封盒3密封,所述密封盒3与弯管2之间形成的空腔内设有耐火填料34,所述贴壁风喷嘴1与密封盒3之间通过法兰13、螺栓12连接固定,方便贴壁风喷嘴1炉外更换;所述密封盒3包括梳型板31、密封盒盖板32及喷嘴套管33,进一步的,所述贴壁风喷嘴1与法兰13采用焊接,法兰13和密封盒盖板32采用螺栓12连接。

所述贴壁风喷嘴1采用耐热钢材质,所述贴壁风喷嘴1在伸入炉膛内的一端沿圆周方向设有若干圆孔11,圆孔11喷出的贴壁风射流平行于水冷壁壁面向四周扩散,富氧空气在水冷壁壁面形成一层保护膜,破坏还原性气氛,降低水冷壁温度;所述贴壁风喷嘴1沿轴线方向设有冷却风孔,风从冷却风孔中喷出可以起到冷却贴壁风喷嘴1的作用,防止贴壁风喷嘴1烧损,还可以防止贴壁风喷嘴1结渣挂焦。

各所述贴壁风喷嘴1的下部分别设有一烟气成分实时测量装置7,可以实时监测水冷壁避免氧量和CO浓度。

单个所述贴壁风喷嘴1的保护半径为0.5-1.2m,喷嘴布置位置及数量根据易腐蚀区域大小及实际情况确定。

与现有技术相比,本申请的贴壁风装置结构简单,通过在煤粉锅炉易发生高温腐蚀的水冷壁区域布置若干个贴壁风喷嘴,并由送风机为贴壁风喷嘴送风,从贴壁风喷嘴的圆周方向的圆孔中喷出的贴壁风射流平行于水冷壁壁面向四周扩散,在水冷壁表面形成一层富氧空气膜,降低水冷壁壁面的还原性气氛及煤粉浓度,从而防止水冷壁磨损和高温腐蚀,风机供风压力风速更加稳定可控;贴壁风喷嘴在伸入炉膛的一端轴向设有冷却风孔,贴壁风喷嘴内的风从冷却风孔中吹出可以起到冷却贴壁风喷嘴的作用,防止贴壁风喷嘴烧损,还可以防止喷嘴结渣挂焦;而且贴壁风喷嘴与密封盒采用法兰和螺栓连接,方便贴壁风喷嘴炉外更换。

以上所述仅为本发明的实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换,或直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本发明的专利保护范围内。

主题:燃烧设备