[實用新型]一種防止水冷壁高溫腐蝕的燃燒優化系統

有效

• 申請號: 201720171576.3
• 申請日: 2017-02-24
• 公開（公告）號: CN206488270U
• 公開（公告）日: 2017-09-12
• 發明（設計）人: 陳國慶;劉建民;李永生;黃啟龍;劉銘媛;時偉;孫俊威
• 申請（專利權）人: 國電科學技術研究院;南京電力設備質量性能檢驗中心
• 主分類號: F23C7/00
• 分類號: F23C7/00;F23N5/00;F23M5/08;F23L9/00;F22B35/00
• 代理公司: 南京匯盛專利商標事務所(普通合伙)32238
• 代理人: 張立榮,裴詠萍

技術領域

本實用新型屬于火力發電設備領域，具體涉及一種能夠有效防止前后墻對沖旋流燃燒鍋爐水冷壁高溫腐蝕的燃燒優化調整系統，尤其適用于采用對沖旋流燃燒鍋爐的燃煤發電機組。

背景技術

作為電站鍋爐三大主要燃燒方式之一的前后墻對沖旋流燃燒鍋爐，因燃燒設備和受熱面布置方面的優勢，成為國內超臨界和超超臨界鍋爐主要采用的燃燒方式之一，在國內在役火電機組中占有很大的份額。為了實現高效、經濟、環保運行，該類爐型通常采用空氣分級燃燒+低氮燃燒器的方式控制NO_x排放。

采用低氮燃燒技術所形成的爐內強還原區雖可降低NO_x的排放，但給鍋爐的安全運行帶來一些列問題。首先，還原區氣體中含有大量強腐蝕性氣體，如H₂S。該氣體在一定條件下極易破壞水冷壁表面的氧化鐵保護膜，從而導致水冷壁出現嚴重的硫化物型高溫腐蝕。其次，爐內還原性氣氛增強，煤的灰熔融溫度也將大幅度降低，這不僅會造成該區域水冷壁嚴重結渣，而且還會加速受熱面的高溫腐蝕。隨著NO_x排放要求的日益提高，電廠為了進一步降低NO_x排量，不斷增強空氣分級的程度，降低主燃區和還原區氧量，加大燃盡風的比例，但該做法使得水冷壁高溫腐蝕問題更加突出。水冷壁發生高溫腐蝕后，壁厚減薄，強度降低，極易發生爆管，造成機組非停，已成為困擾我國大型燃煤電站鍋爐特別是對沖旋流燃燒鍋爐采用低氮燃燒技術后的痼疾。

對于沖旋流燃燒鍋爐來說，由于爐內燃燒組織方式和爐膛結構特殊，水冷壁高溫腐蝕主要發生在主燃區和還原區的左右兩側墻上。為了緩解或解決對沖旋流燃燒鍋爐兩側墻水冷壁高溫腐蝕，目前常用的方法主要有以下幾種：

1、水冷壁表面噴涂處理。采用耐腐蝕的材料對水冷壁表面進行噴涂防腐處理。目前，該技術應用最為廣泛，但存在費用高，防護周期短等問題，不能從根本上解決水冷壁高溫腐蝕問題。

2、實施貼壁風改造。在水冷壁高溫腐蝕嚴重區域通過開孔或設置噴口，將少量二次風送入爐膛，保證送入爐膛內的空氣沿著壁面流動，從而提高水冷壁近壁區氧量，阻止水冷壁高溫腐蝕的發生。但是從已改造機組的運行結果表明，側墻水冷壁開孔或設置噴口并無法在水冷壁表面形成穩定的風膜，對水冷壁高溫腐蝕的防護作用有限，且影響鍋爐燃燒效率，氮氧化物排放濃度，甚至造成爐內嚴重結焦。

3、燃燒優化調整。通過運行上的優化調整，提高兩側墻水冷壁近壁區煙氣中氧含量，從而阻止高溫腐蝕反應的發生。目前，燃煤發電機組鍋爐燃燒優化調整一般都是從配風上著手，對沖旋流燃燒鍋爐都采用所謂的“碗式配風”的方式，即從兩側至中間燃燒器風門開度逐漸減小，提高兩側墻水冷壁近壁區氧量，但經過實際運行發現存在以下問題：

（1）提高兩側墻水冷壁近壁區氧量的效果并不明顯。經大量試驗和實際運行發現，試驗中將中間燃燒器二次風風門關至15~20%，靠近側墻燃燒器二次風門全開，兩側墻水冷壁近壁區氧量略有升高，但在實際運行中，將燃燒器二次風風門開度調整過小運行存在安全隱患，將燃燒器二次風風門開度調整過大影響煤粉著火和燃盡，配風優化調整提高兩側墻水冷壁近壁區氧量的效果并不明顯。

（2）風量與旋流強度無法有效匹配，影響燃燒效率和穩定性。對沖旋流燃燒鍋爐采用的燃燒器為旋流燃燒器。該燃燒器通過旋流葉片在距噴口一定距離處形成回流區卷吸高溫煙氣點燃煤粉，具有極強的穩燃特性。旋流葉片同時也是控制燃燒器二次風進風量的風門。在調整時，靠近側墻燃燒器的風門開度過大雖然能增加風量，但降低了旋流強度，不利于煤粉及時著火，影響煤粉燃盡。中間區域的燃燒器風門過小雖能降低風量，但增大了旋流強度，會導致著火提前、燒噴嘴、刷墻等問題。

（3）熱偏差大，減溫水量高，機組經濟性下降。對沖旋流燃燒鍋爐爐內橫向混合效果極差，采用非均等配風燃燒必然會導致爐內溫度場和煙氣流場的分布不均，這種不均從主燃區一直會延續到省煤器出口，由此導致屏過、高過、高再等受熱面受熱不均，存在熱偏差，進而導致減溫水流量增加，機組經濟性下降。

發明內容

本實用新型的目的是為了解決現有技術中存在的缺陷，提供一種能夠有效緩解水冷壁高溫腐蝕的燃燒優化系統。