專利名稱：一種用于防止電站鍋爐水冷壁高溫腐蝕的貼壁風(fēng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電站鍋爐技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種用于防止電站鍋爐水冷壁高溫腐蝕的貼
壁風(fēng)裝置。
背景技術(shù)：
近年來，隨著現(xiàn)代社會的飛速發(fā)展，電力工業(yè)的需求不斷增加，各種鍋爐的容量及 爐膛容積熱負(fù)荷也不斷增大，燃燒器區(qū)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(chǎn)的主要問題之一。 燃燒器區(qū)域水冷壁的高溫腐蝕是一個復(fù)雜的物理化學(xué)過程，主要與水冷壁附近的 溫度、煙氣成分、煤質(zhì)特性及煤粒子的運動有關(guān)。由于爐內(nèi)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(zhì)成分不斷地?fù)]發(fā)出來，其中有一部 分形成S02、NaOH、HCl、H2S等腐蝕性較強(qiáng)的物質(zhì)，當(dāng)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(dǎo)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(jù) 統(tǒng)計，我國約80%以上燃用貧煤機(jī)組鍋爐存在著不同程度的高溫腐蝕，超臨界超超臨界鍋 爐由于其爐膛熱負(fù)荷高、水冷壁壁面溫度高、爐內(nèi)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(qū)域水冷壁發(fā)生高溫腐蝕后，水冷壁壁厚減薄，強(qiáng)度降低，容易造成泄露 和爆管，影響鍋爐機(jī)組安全運行。 目前，國內(nèi)防止高溫腐蝕的主要措施是采用耐腐蝕高合金鋼、滲鋁管及在管外敷 設(shè)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 屬于消極防護(hù)，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(fēng)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(fēng)來源 于二次風(fēng)，相對于爐膛內(nèi)的高溫?zé)煔鈦碚f屬于冷風(fēng)，因此它能夠降低水冷壁附近的溫度，也 有利于防止高溫腐蝕；由于貼壁風(fēng)量占總風(fēng)量的比例比較一般小于5%，因此不會對爐膛 內(nèi)的煤粉著火和穩(wěn)定燃燒造成不良影響。再者，貼壁風(fēng)技術(shù)簡單，投資小，只要設(shè)計合理的 噴口位置、噴口大小和風(fēng)速，就能夠有效的解決水冷壁的高溫腐蝕，安全可靠，適于推廣。然 而，傳統(tǒng)的貼壁風(fēng)方法存在著以下問題 1.燃燒器區(qū)域每層燃燒器都必須配貼壁風(fēng)裝置，投資較大，系統(tǒng)復(fù)雜，容易出現(xiàn)問 題。 2.貼壁風(fēng)風(fēng)向平行于水冷壁平面，但是與水冷壁軸線相垂直，風(fēng)速衰減比較快，要 解決水冷壁高溫腐蝕就必須用較大的風(fēng)速，因此投入的貼壁風(fēng)總風(fēng)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(fēng)噴口的冷卻條件比較差。貼壁風(fēng)噴口處于燃燒器區(qū)域，熱負(fù)荷很高，發(fā)明 人通過計算發(fā)現(xiàn)貼壁風(fēng)在噴口內(nèi)的流場比較均勻，空氣與金屬壁面的傳熱系數(shù)很小，很容 易出現(xiàn)噴口燒壞的現(xiàn)象。
由于以上原因，使得貼壁風(fēng)方法在實際鍋爐中的應(yīng)用受到了限制，然而貼壁風(fēng)作 為一種能夠從根本上解決水冷壁高溫腐蝕的方法，應(yīng)該成為解決水冷壁高溫腐蝕的主要方 法。因此有必要發(fā)明一種投資小，結(jié)構(gòu)簡單，噴口冷卻條件好，運行總風(fēng)量小的貼壁風(fēng)裝置 來促進(jìn)貼壁風(fēng)方法的推廣應(yīng)用，從而較好的解決水冷壁高溫腐蝕，提高我國電力生產(chǎn)的安 全性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提供一種用于防止電站鍋爐水冷壁 高溫腐蝕的貼壁風(fēng)裝置，具有投資小，結(jié)構(gòu)簡單，噴口冷卻條件好，運行總風(fēng)量小，運行穩(wěn)定 性好等特點。 本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來解決的 —種用于防止電站鍋爐水冷壁高溫腐蝕的貼壁風(fēng)裝置，包括風(fēng)道4，風(fēng)道4的一端
與二次風(fēng)母管2相連通，另一端與貼壁風(fēng)風(fēng)箱5相連通，膜式水冷壁6 —邊與貼壁風(fēng)風(fēng)箱5
相連，另一邊與貼壁風(fēng)單元噴口 8相連，所述貼壁風(fēng)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(fēng)單元噴口 8的上下兩側(cè)的膜式水冷壁6上安裝有煙氣成分在線監(jiān)測儀9。 所述風(fēng)道4上安裝有調(diào)節(jié)風(fēng)門3 。 所述風(fēng)道4的內(nèi)部安裝有測速裝置10。 貼壁風(fēng)單元噴口 8的材料為耐熱高合金鋼1Cr25Ni20Si2。 貼壁風(fēng)單元噴口 8布置在鍋爐燃燒器區(qū)域。 貼壁風(fēng)單元噴口 8產(chǎn)生的貼壁風(fēng)風(fēng)向平行于水冷壁管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。 采用本發(fā)明的余熱鍋爐，具有以下有益效果 1.貼壁風(fēng)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(fēng)風(fēng)向平行于水冷壁管軸向，貼壁風(fēng)沿程阻力小，風(fēng)速衰減慢，克服了傳統(tǒng) 裝置風(fēng)向垂直于水冷壁管軸線，風(fēng)速衰減快的缺點。 3.貼壁風(fēng)單元噴口 8布置在燃燒器區(qū)域，能夠同時向上下兩邊噴出貼壁風(fēng)，因此 只需布置一層，克服了傳統(tǒng)裝置在每層燃燒器都必須布置的缺點，投資小，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單。 貼壁風(fēng)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(qū)域任 何高溫腐蝕高發(fā)區(qū)進(jìn)行布置；其在爐膛內(nèi)的標(biāo)高位置可以根據(jù)實際情況來定，盡量避開爐 膛內(nèi)熱負(fù)荷最高的區(qū)域，減小噴口被燒壞的可能性。 4.根據(jù)運行經(jīng)驗及理論分析，對于四角切圓煤粉爐來說，燃燒器區(qū)域的高溫腐蝕 一般發(fā)生在燃燒器射流下游的水冷壁上，為了節(jié)約噴口費用和減少貼壁風(fēng)的用量，本發(fā)明 只在燃燒器射流下游布置貼壁風(fēng)。因此本發(fā)明的貼壁風(fēng)裝置可以在鍋爐投運之前安裝，用 來預(yù)防高溫腐蝕，也可以在鍋爐發(fā)生高溫腐蝕之后安裝。 5.貼壁風(fēng)單元噴口 8不僅受到貼壁風(fēng)的冷卻，而且還能通過鰭片8-2與水冷壁管 6-2進(jìn)行換熱；貼壁風(fēng)單元噴口 8中加裝渦流板8-4，使貼壁風(fēng)在噴口中產(chǎn)生渦流，加大了空氣的對流換熱系數(shù)；渦流板8-4又相當(dāng)于擋板的翅片，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 了對流換熱系數(shù)，又進(jìn)一步增強(qiáng)了空氣的冷卻能力。經(jīng)過一系列改進(jìn)之后，極大地增強(qiáng)了噴 口的冷卻能力，而且冷卻噴口所需要的最小風(fēng)速也將大大降低，在不發(fā)生高溫腐蝕的時候 能夠節(jié)約貼壁風(fēng)。 6.貼壁風(fēng)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(fēng)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(fēng)裝置帶有調(diào)節(jié)風(fēng)門3、測速裝置10和煙氣成分在線監(jiān)測儀9，能夠根據(jù)水 冷壁附近煙氣還原性氣氛的嚴(yán)重程度來調(diào)節(jié)貼壁風(fēng)的風(fēng)速，測速裝置10可以保證貼壁風(fēng) 總量不超過鍋爐入爐總風(fēng)量的5%。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2是圖1的A-A剖視圖。 圖3是貼壁風(fēng)單元噴口 8的俯視圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)描述 參見圖1、2、3，一種用于防止電站鍋爐水冷壁高溫腐蝕的貼壁風(fēng)裝置，包括一風(fēng)道 4、貼壁風(fēng)風(fēng)箱5、貼壁風(fēng)單元噴口 8、煙氣成分在線監(jiān)測儀9以及測速裝置10 ;所述的風(fēng)道 4的一端通過調(diào)節(jié)風(fēng)門3與二次風(fēng)母管2相連通，另一端與貼壁風(fēng)風(fēng)箱5相連；所述的貼 壁風(fēng)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(fēng)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(fēng) 道4內(nèi)部裝有測速裝置10，每側(cè)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(jiān) 測儀9，主要是用來監(jiān)測燃燒器區(qū)域內(nèi)水冷壁附近煙氣的成分，當(dāng)煙氣中C0含量在5X以下 時，基本不會發(fā)生高溫腐蝕，可適當(dāng)減小貼壁風(fēng)風(fēng)量，否則，應(yīng)開大調(diào)節(jié)風(fēng)門3，加大貼壁風(fēng) 風(fēng)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(fēng)總量不超過鍋爐入 爐總風(fēng)量的5%，以免影響爐內(nèi)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，最后把鰭片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(fēng)母管，3、調(diào)節(jié)風(fēng)門，4、風(fēng)道，5、貼壁風(fēng)風(fēng)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(fēng)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(jiān)測儀，10、測速裝置，ll、空氣膜。
本發(fā)明的工作原理是二次風(fēng)由二次風(fēng)母管2通過調(diào)節(jié)風(fēng)門3進(jìn)入風(fēng)道4，風(fēng)道4 與風(fēng)箱5相連，進(jìn)入風(fēng)箱5的二次風(fēng)通過膜式水冷壁6上的狹縫8-3進(jìn)入貼壁風(fēng)單元噴口8，由于噴口擋板8-1的作用，二次風(fēng)自貼壁風(fēng)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(qiáng)二次風(fēng)對擋板8-l的冷卻能力，本發(fā)明在貼壁風(fēng)單元噴口 8中加裝了渦流 板8-4，使貼壁風(fēng)在噴口 8中產(chǎn)生渦流，加大了空氣的對流換熱系數(shù)；渦流板8-4又相當(dāng)于 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，增加了對流換熱系數(shù)，又進(jìn)一步增強(qiáng)了 空氣的冷卻能力；貼壁風(fēng)單元噴口 8不僅受到貼壁風(fēng)的冷卻，還能通過鰭片8-2與水冷壁管 6-2進(jìn)行換熱，進(jìn)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(jiān)測 儀9，用來監(jiān)測水冷壁附近煙氣還原性氣氛的嚴(yán)重程度，根據(jù)監(jiān)測結(jié)果調(diào)節(jié)貼壁風(fēng)的風(fēng)速； 風(fēng)道4中裝有測速裝置IO，通過測量風(fēng)速，保證貼壁風(fēng)總量不超過鍋爐入爐總風(fēng)量的5%， 以免影響爐內(nèi)的正常燃燒和鍋爐的燃燒效率。
權(quán)利要求
一種用于防止電站鍋爐水冷壁高溫腐蝕的貼壁風(fēng)裝置，包括風(fēng)道4，其特征在于風(fēng)道4的一端與二次風(fēng)母管2相連通，另一端與貼壁風(fēng)風(fēng)箱5相連通，膜式水冷壁6一邊與貼壁風(fēng)風(fēng)箱5相連，另一邊與貼壁風(fēng)單元噴口8相連，所述貼壁風(fēng)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(jù)權(quán)利要求1所述的防止電站鍋爐水冷壁高溫腐蝕的貼壁風(fēng)裝置，其特征在于 擋板8-1 、鰭片8-2和渦流板8-4均為波紋板。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的防止電站鍋爐水冷壁高溫腐蝕的貼壁風(fēng)裝置，其特征在于 在貼壁風(fēng)單元噴口 8的上下兩側(cè)的膜式水冷壁6上安裝有煙氣成分在線監(jiān)測儀9。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的防止電站鍋爐水冷壁高溫腐蝕的貼壁風(fēng)裝置，其特征在于 所述風(fēng)道4上安裝有調(diào)節(jié)風(fēng)門3。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的防止電站鍋爐水冷壁高溫腐蝕的貼壁風(fēng)裝置，其特征在于 所述風(fēng)道4的內(nèi)部安裝有測速裝置10。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的防止電站鍋爐水冷壁高溫腐蝕的貼壁風(fēng)裝置，其特征在于 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(fēng)通道。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的防止電站鍋爐水冷壁高溫腐蝕的貼壁風(fēng)裝置，其特征在于 貼壁風(fēng)單元噴口 8的材料為耐熱高合金鋼1Cr25Ni20Si2。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的防止電站鍋爐水冷壁高溫腐蝕的貼壁風(fēng)裝置，其特征在于 貼壁風(fēng)單元噴口 8布置在鍋爐燃燒器區(qū)域。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的防止電站鍋爐水冷壁高溫腐蝕的貼壁風(fēng)裝置，其特征在于 貼壁風(fēng)單元噴口 8產(chǎn)生的貼壁風(fēng)風(fēng)向平行于水冷壁管6-2的軸向。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的防止電站鍋爐水冷壁高溫腐蝕的貼壁風(fēng)裝置，其特征在于所述膜式水冷壁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
一種用于防止電站鍋爐水冷壁高溫腐蝕的貼壁風(fēng)裝置，包括風(fēng)道、調(diào)節(jié)風(fēng)門、貼壁風(fēng)風(fēng)箱、貼壁風(fēng)單元噴口、煙氣成分在線監(jiān)測儀以及測速裝置，貼壁風(fēng)風(fēng)向平行水冷壁管軸向，沿程阻力小，風(fēng)速衰減慢；貼壁風(fēng)噴口在燃燒器區(qū)域只需布置一層，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單；噴口布置靈活，噴口冷卻條件好，運行總風(fēng)量小，穩(wěn)定性好，適宜推廣于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(yōu)先權(quán)日2009年11月17日
發(fā)明者張知翔, 徐良洪, 王云剛, 趙欽新, 邊寶, 金用強(qiáng) 申請人:西安交通大學(xué);上海鍋爐廠有限公司