墙式切圆锅炉水冷壁高温腐蚀监测控制装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种墙式切圆锅炉水冷壁高温腐蚀监测控制装置及方法，包括锅炉水冷壁四壁上下设置的多层一次风燃烧器，伴随燃烧器设置的二次风口；所述二次风口设置有两个喷口，一个为固定喷口，另一个为由驱动装置带动的可偏转喷口，可偏转喷口设置有风门挡板用于风量大小的调节；驱动装置用于可偏转喷口偏转角度的调节；在所述锅炉水冷壁四壁上设置有烟气测量取样点，一个控制器接收取样点的测试结果信号并控制可偏转风嘴的驱动装置和风门挡板开度，使在下游水冷壁区域形成一层空气保护膜，阻挡煤粉气流直接冲刷水冷壁，破坏了水冷壁产生高温腐蚀所需要的还原性气氛，有效的抑制了水冷壁壁面高温腐蚀的发生。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种墙式切圆锅炉水冷壁高温腐蚀监测控制装置及方法。
技术介绍
炉膛水冷壁的高温腐蚀首先在高压锅炉水冷壁管中工质温度约为317℃的液态排渣炉上发现，后来在高参数、大容量尤其是燃用贫煤的电站锅炉发现更为严重的水冷壁管腐蚀问题，腐蚀较厉害的锅炉，腐蚀速度高达3.0mm/年，由此引起的锅炉水冷壁爆管等事故的可能性显著增加，会严重影响电力安全生产。在近期投产的超（超）临界机组锅炉中不少采用了墙式切圆锅炉，随着运行时间的不断增加，此类型锅炉大部分出现了水冷壁高温腐蚀现象。华电安徽分公司某电厂660MW机组超（超）临界锅炉、大唐江苏分公司某电厂660MW机组超（超）临界锅炉都出现了水冷壁大范围的高温腐蚀的情况，严重者高温腐蚀现象遍及整个燃烧器区域，严重危害机组安全运行，电厂不得不在检修期间对发生高温腐蚀区域进行大规模的等离子防腐蚀喷涂，花费巨大。因此研究墙式切圆锅炉的高温腐蚀特性与防治技术对保障电站锅炉安全稳定经济运行有着重要意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种墙式切圆锅炉水冷壁高温腐蚀监测控制装置及方法，通过将锅炉二次风喷口分为固定和可偏转两个部分，其中，可偏转喷口根据相邻侧壁还原性气体浓度的情况，调整偏转的角度向侧壁喷射空气，使在下游水冷壁区域形成一层空气保护膜，阻挡煤粉气流直接冲刷水冷壁，破坏了水冷壁产生高温腐蚀所需要的还原性气氛，有效抑制水冷壁壁面高温腐蚀的发生。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案是：墙式切圆锅炉水冷壁高温腐蚀监测控制装置，包括围绕墙式切圆锅炉四壁上下设置的多层随燃烧器的一次风喷口，在锅炉四壁同时有伴随一次风喷口设置的二次风喷口；其中，所述二次风喷口是两个，一个为固定喷口，另一个为由驱动装置带动的可偏转喷口，可偏转喷口设置有由另一驱动装置带动开度可调的风门挡板；固定喷口垂直于侧壁朝向炉膛中央用于正常的二次风输送，可偏转喷口用于调节向相邻侧壁吹风的偏转角度；在所述锅炉水冷壁四壁上设置有烟气取样点，一个控制器接收取样点的信号并根据测试结果通过驱动装置控制可偏转喷口的偏转角度和风门挡板开度。方案进一步是：所述相邻侧壁取决于炉内切圆的气流旋转方向，当气流旋转方向是逆时针方向时，所述相邻侧壁是可偏转喷口右侧的侧壁；当气流旋转方向是顺时针方向时，所述相邻侧壁是可偏转喷口左侧的侧壁。方案进一步是：所述烟气取样点与所述一次风喷口处于同一水平标高位置，并且设置为多个均匀分布。方案进一步是：所述可偏转喷口与固定喷口水平并排设置。方案进一步是：所述可偏转喷口从垂直朝向炉膛中央向炉膛侧壁的偏转角度是0度至30度。方案进一步是：所述风门挡板的开度可调范围是50%至100%。墙式切圆锅炉水冷壁高温腐蚀监测控制方法，是基于所述专置的控制方法；其过程是：实时采集接近锅炉水冷壁壁面的烟气，当烟气中还原性气体浓度小于允许设定值时，可偏转喷口不发生偏转，风门挡板开度为最小开度；当还原性气体浓度大于允许设定值时，可偏转喷口向其相邻侧壁水冷壁发生角度偏转，风门挡板从最小向100%开度调整。方案进一步是：所述还原性气体浓度由CO代表，所述允许浓度设定值是1000ppm，所述风门挡板最小开度是50%，所述可偏转喷口最大偏转角度是30度。方案进一步是：所述还原性气体浓度由CO代表，当CO＝1000ppm时，可偏转喷口偏转角度5°，风门挡板开度为60%；或者：当CO＝3000ppm时，可偏转喷口偏转角度10°，风门挡板开度为65%；或者：当CO＝5000ppm时，可偏转喷口偏转角度15°，风门挡板开度为70%；或者：当CO＝7000ppm时，可偏转喷口偏转角度20°，风门挡板开度为75%；或者：当CO＝9000ppm时，可偏转喷口偏转角度25°，风门挡板开度为100%。本专利技术的有益效果：1、通过偏转部分二次风喷口的角度，使在下游水冷壁区域形成一层空气保护膜，阻挡煤粉气流直接冲刷水冷壁，破坏了水冷壁产生高温腐蚀所需要的还原性气氛，有效的抑制了水冷壁壁面高温腐蚀的发生。2、部分可偏转二次风不但有益于防止水冷壁高温腐蚀现象的发生，同时加深了锅炉燃烧器区域的径向分级燃烧，对抑制NOx的生成有益，同时，采用的是部分偏转二次风而不是全部偏转二次风也是考虑到锅炉燃烧经济性的原因，如二次风喷口全部偏转对高温腐蚀及NOx生成都有抑制作用，但是二次风全部偏转后与一次风煤粉的混合延迟导致煤粉燃烧时间减少，飞灰和炉渣含碳量增加，锅炉效率降低。可见本专利技术专利不但有利于抑制高温腐蚀的发生，同时还兼顾了锅炉环保排放及燃烧经济性，三者达到了和谐的统一，效益不言而喻。下面结合附图和实施例对专利技术作一详细描述。附图说明图1为本专利技术墙式切圆锅炉一个水冷壁的一次风、二次风及烟气采样点布局结构示意图；图2为本专利技术炉体内气流旋转方向是逆时针方向时的二次风喷口工作形象示意图；图3为本专利技术控制电路示意图；图4是H2S浓度随着CO浓度变化关系图。具体实施方式水冷壁高温腐蚀主要是硫化物型高温腐蚀。试验分析发现，凡腐蚀严重的锅炉水冷壁，都在相应腐蚀区域的烟气成分中发现还原性气氛和含量很高的H2S气体。资料表明，腐蚀速度与烟气中的H2S浓度几乎成正比例。高温腐蚀发生的机理是，当炉内为还原性气氛时，煤中的S除了生成SO2、SO3外，还会由于缺氧而生成H2S，同时SO2、SO3也会转变成H2S，H2S可直接与水冷壁中纯金属反应FeS：H2S+Fe→FeS+H2，也会与水冷壁表面的Fe3O4氧化层中所复合的FeO(Fe3O4=Fe2O3+FeO)反应生成FeS，其熔点为1195℃，在温度较低的腐蚀前沿可以稳定存在。当沾灰层温度较高时，FeS又会再次与介质中的氧作用，转变为Fe3O4，从而使腐蚀进一步进行。公认发生高温腐蚀的条件为：O22%，CO>0.5%，H2S>0.01%。因此，如果可以在水冷壁区域形成一层空气保护膜，阻挡煤粉气流直接冲刷水冷壁，破坏了水冷壁产生高温腐蚀所需要的还原性气氛，就可有效的抑制了水冷壁壁面高温腐蚀的发生。为此有了如下的实施例。实施例1：一种墙式切圆锅炉水冷壁高温腐蚀监测控制装置，如图1、图2和图3所示，墙式切圆锅炉是一种炉膛1横截面为方形的锅炉，炉膛四个面从下至上分别设置有多层随燃烧器的一次风喷口2，在锅炉四壁同时有伴随一次风喷口之上或之下设置的二次风喷口3，一次风喷口和二次喷口偏离炉膛侧面壁垂直中心线设置，从炉膛四个面二次喷口垂直于膛侧面、吹进的二次风303在炉膛中间裹住一次喷口喷入的燃料形成一个旋转的助燃风圈101。其中，所述二次喷口是两个喷口，一个为固定喷口301，另一个为由驱动装置带动的可偏转喷口302，可偏转喷口设置有由另一驱动装置带动开度可调的风门挡板302-1；固定喷口垂直于侧壁朝向炉膛中央用于正常的二次风201输送，可偏转喷口用于调节向相邻侧壁吹风的偏转角度；在所述锅炉水冷壁四壁上设置有烟气取样点口4，一个控制器5接收取样点口的信号并本文档来自技高网...

【技术保护点】
墙式切圆锅炉水冷壁高温腐蚀监测控制装置，包括围绕墙式切圆锅炉四壁上下设置的多层随燃烧器的一次风喷口，在锅炉四壁同时有伴随一次风喷口设置的二次风喷口；其特征在于，所述二次风喷口是两个，一个为固定喷口，另一个为由驱动装置带动的可偏转喷口，可偏转喷口设置有由另一驱动装置带动开度可调的风门挡板；固定喷口垂直于侧壁朝向炉膛中央用于正常的二次风输送，可偏转喷口用于调节向相邻侧壁吹风的偏转角度；在所述锅炉水冷壁四壁上设置有烟气取样点，一个控制器接收取样点的信号并根据测试结果通过驱动装置控制可偏转喷口的偏转角度和风门挡板开度。

【技术特征摘要】
1.墙式切圆锅炉水冷壁高温腐蚀监测控制装置，包括围绕墙式切圆锅炉四壁上下设置的多层随燃烧器的一次风喷口，在锅炉四壁同时有伴随一次风喷口设置的二次风喷口；其特征在于，所述二次风喷口是两个，一个为固定喷口，另一个为由驱动装置带动的可偏转喷口，可偏转喷口设置有由另一驱动装置带动开度可调的风门挡板；固定喷口垂直于侧壁朝向炉膛中央用于正常的二次风输送，可偏转喷口用于调节向相邻侧壁吹风的偏转角度；在所述锅炉水冷壁四壁上设置有烟气取样点，一个控制器接收取样点的信号并根据测试结果通过驱动装置控制可偏转喷口的偏转角度和风门挡板开度。
2.根据权利要求1所述的监测控制装置，其特征在于，所述相邻侧壁取决于炉内切圆的气流旋转方向，当气流旋转方向是逆时针方向时，所述相邻侧壁是可偏转喷口右侧的侧壁；当气流旋转方向是顺时针方向时，所述相邻侧壁是可偏转喷口左侧的侧壁。
3.根据权利要求1所述的监测控制装置，其特征在于，所述烟气取样点与所述一次风喷口处于同一水平标高位置，并且设置为多个均匀分布。
4.根据权利要求1所述的监测控制装置，其特征在于，所述可偏转喷口与固定喷口水平并排设置。
5.根据权利要求1所述的监测控制装置，其特征在于，所述可偏转喷口从垂直朝向炉膛中央向炉膛侧壁的偏转角度是0度至30度。
6.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓中乙，彭荣，马启磊，周福，
申请(专利权)人：中国大唐集团科学技术研究院有限公司华东分公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34