本發(fā)明屬于燃煤機組，具體地，涉及一種調(diào)節(jié)四角切圓鍋爐爐膛還原性氣氛的系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)：

1、大型四角切圓燃煤機組普遍采用分級燃燒技術(shù)降低爐膛內(nèi)nox生成量，但深度缺氧工況會導致co濃度和飛灰含碳量急劇增加，爐膛局部區(qū)域co體積分數(shù)甚至達到10％以上，這也使得低nox分級燃燒技術(shù)過度依賴于燃盡風，增加了燃盡風調(diào)控難度，同時爐膛內(nèi)強還原性氣氛也會降低灰熔點，引起爐膛壁結(jié)渣與腐蝕。此外，大量摻燒經(jīng)濟煤種，尤其是硫分偏高的煤種；低氧量運行；煤粉氣流刷墻等。腐蝕嚴重時將導致水冷壁管壁減薄泄漏，不利于機組安全穩(wěn)定運行。從入爐煤角度出發(fā)控制含硫量來遏制高溫腐蝕，成本太高，難以實現(xiàn)；從壁面溫度出發(fā)遏制高溫腐蝕，影響機組經(jīng)濟性；而從優(yōu)化壁面還原性氣氛出發(fā)，可以一定程度減輕高溫腐蝕，且簡單易行。傳統(tǒng)的優(yōu)化壁面還原性氣氛是采用貼壁風方法，但也存在貼壁風覆蓋面不全，不能根據(jù)還原性氣氛分布進行精細化調(diào)整，風速衰減較快等問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為解決上述問題，本發(fā)明的目的是提供了一種調(diào)節(jié)四角切圓鍋爐爐膛還原性氣氛的系統(tǒng)和方法，實現(xiàn)對鍋爐爐膛安全穩(wěn)定運行的監(jiān)測和指導，保證機組的穩(wěn)定、高效運行。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

3、按照本發(fā)明的第一方面，提供了一種調(diào)節(jié)四角切圓鍋爐爐膛還原性氣氛的系統(tǒng)，包括：

4、風量裝置，在水冷壁上層和燃盡層下層區(qū)域各相鄰爐膛壁面的拐角處同一目標高度各安裝一個風量裝置，風量裝置的出風方向平行爐膛壁面方向，所有風量裝置排出的氣流形成環(huán)流，使得目標區(qū)域全覆蓋貼壁風，形成20kpa～40kpa高壓氣膜；

5、溫度和氣氛監(jiān)測裝置，在燃盡層四面水冷壁中心位置均設置有用于監(jiān)測壁溫和近壁煙氣成分的溫度和氣氛監(jiān)測裝置。

6、風量裝置包括風管、高壓風機、耐熱合金管道、風量控制模塊、壓力變送器和閥門，風管為橫截面呈圓形的圓管，風管的材質(zhì)和管徑均與水冷壁管相同，風管縱向長度3m～6m，風管豎向布置，對其上下兩端進行封堵，風管上下兩端端部分別開設有上進風口和下進風口，采用上下同時進風以保證風量均勻，風管的上進風口和下進風口處連接有與高壓風機出口管道相連的耐熱合金管道，風量裝置通過耐熱合金管道從爐膛引出，通過高壓風機向目標區(qū)域提供貼壁風，風管沿豎直方向間隔為15cm等間隔密集開孔，開孔尺寸6mm～10mm。壓力變送器和閥門設置在耐熱合金管道上，壓力變送器用于實時監(jiān)測風量，并將監(jiān)測到的風量值發(fā)送給風量控制模塊；風量控制模塊用于控制高壓風機轉(zhuǎn)速，從而調(diào)節(jié)各個風量裝置出口風量。

7、風量裝置、溫度和氣氛監(jiān)測裝置均與計算機連接，使用計算機對監(jiān)測結(jié)果進行分析，判斷風速、燃燒切圓情況，通過風量裝置的風量控制模塊調(diào)節(jié)各個風量裝置出口風量，出口風量由高壓風機轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)，實現(xiàn)目標區(qū)域爐膛拐角風量控制，在目標區(qū)域均勻的形成20kpa～40kpa高壓氣膜，所形成的高壓氣膜能夠隔斷還原性氣氛與水冷壁管壁接觸，同時補充的風量調(diào)節(jié)貼壁層煙氣中還原氣體濃度，破壞目標區(qū)域還原性氣氛，改善偏燒現(xiàn)象，從而實現(xiàn)高溫腐蝕防治和降低污染物排放目的。

8、按照本發(fā)明的第二方面，提供了一種調(diào)節(jié)四角切圓鍋爐爐膛還原性氣氛的方法，包括：

9、步驟1、獲取目標區(qū)域四墻水冷壁近壁煙氣成分數(shù)據(jù)分別為s1、s2、s3、s4，選擇目標煙氣成分參數(shù)，計算目標煙氣成分參數(shù)平均值s＝(s1+s2+s3+s4)/4；

10、步驟2、獲取目標區(qū)域四墻水冷壁壁溫p1、p2、p3、p4，計算壁溫平均值p＝(p1+p2+p3+p4)/4；

11、步驟3、計算氣膜厚度系數(shù)ci＝si/s*α+pi/s*β，si、pi和ci分別表示四墻中的第i面墻水冷壁近壁目標煙氣成分的含量、壁溫和氣膜厚度系數(shù)，i＝1,2,3,4；α+β＝100％，α和β隨著機組不同需試驗確定，通常α范圍為70％～90％，β為10％～30％，計算出的四個氣膜厚度系數(shù)進行比較，獲得cmin，cmin為計算出的四個氣膜厚度系數(shù)中的最小值，ci與cmin的比值為θi，θi＝ci/cmin，θi為轉(zhuǎn)速系數(shù)；

12、步驟4、計算各拐角風量調(diào)節(jié)量，所有風量裝置的總補風量為不超過二次風總風量的5％，θimin＝1的風量調(diào)節(jié)控制在高壓風機額定轉(zhuǎn)速的30％～40％，θimax對應高壓風機額定轉(zhuǎn)速70％～80％，其余兩拐角風量裝置控制為θimin對應拐角處高壓風機轉(zhuǎn)速和θimax對應拐角處高壓風機轉(zhuǎn)速線性比例擴大；θimin為ci與cmin比值的最小值，θimax為ci與cmin比值的最大值，i＝1,2,3,4；

13、步驟5、風量裝置、溫度和氣氛監(jiān)測裝置均與計算機連接，通過各水冷壁壁面煙氣成分和溫度監(jiān)測情況，調(diào)控風量裝置，調(diào)節(jié)各拐角風量裝置補風量，當壁面溫度和氣氛均勻時四角補風均勻且貼壁形成20kpa～40kpa高壓氣膜，保護壁面不受腐蝕。

14、通過上述設計方案，本發(fā)明可以帶來如下有益效果：通過加裝調(diào)節(jié)四角切圓鍋爐爐膛還原性氣氛的系統(tǒng)能在目標區(qū)域形成一層高壓氣膜，防止煤粉的近壁燃燒，有利于煤粉燃盡，改善機組偏燒的同時，破壞水冷壁壁面目標區(qū)域出現(xiàn)還原性氣氛，此外高壓氣膜能吹除掉黏附在水冷壁管壁上的硫酸鹽等腐蝕性物質(zhì)，氧化已產(chǎn)生的h2s，降低近壁發(fā)生高溫腐蝕物質(zhì)的濃度，從而減緩水冷壁的高溫腐蝕效應，保證機組的穩(wěn)定、高效運行。

技術(shù)特征：

1.一種調(diào)節(jié)四角切圓鍋爐爐膛還原性氣氛的系統(tǒng)，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)節(jié)四角切圓鍋爐爐膛還原性氣氛的系統(tǒng)，其特征在于：所述風量裝置包括風管、高壓風機、耐熱合金管道、風量控制模塊、壓力變送器和閥門，風管為橫截面呈圓形的圓管，風管的材質(zhì)和管徑均與水冷壁管相同，風管豎向布置，其上下兩端封堵，在風管上下兩端端部分別設有上進風口和下進風口，風管的上進風口和下進風口處連接有與高壓風機出口管道相連的耐熱合金管道，風管沿豎直方向間隔為15cm等間隔密集開孔，開孔尺寸6mm～10mm；壓力變送器和閥門設置在耐熱合金管道上，壓力變送器用于實時監(jiān)測風量，并將監(jiān)測到的風量值發(fā)送給風量控制模塊；風量控制模塊用于控制高壓風機轉(zhuǎn)速，從而調(diào)節(jié)各個風量裝置出口風量。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的調(diào)節(jié)四角切圓鍋爐爐膛還原性氣氛的系統(tǒng)，其特征在于：所述風管縱向長度3m～6m。

4.一種調(diào)節(jié)四角切圓鍋爐爐膛還原性氣氛的方法，其特征在于，該方法基于權(quán)利要求1-3中任意一項所述的調(diào)節(jié)四角切圓鍋爐爐膛還原性氣氛的系統(tǒng)進行調(diào)節(jié)，具體包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種調(diào)節(jié)四角切圓鍋爐爐膛還原性氣氛的系統(tǒng)和方法，屬于燃煤機組技術(shù)領域，在水冷壁上層和燃盡層下層區(qū)域各相鄰爐膛壁面的拐角處同一目標高度各安裝一個風量裝置，使得目標區(qū)域全覆蓋貼壁風，形成高壓氣膜；在燃盡層四面水冷壁中心位置均設置有用于監(jiān)測壁溫和近壁煙氣成分的溫度和氣氛監(jiān)測裝置。風量裝置、溫度和氣氛監(jiān)測裝置均與計算機連接，對溫度和氣氛監(jiān)測裝置監(jiān)測壁溫和近壁煙氣成分對四墻煙氣成分和溫度進行綜合比較，調(diào)節(jié)對應的四角風量裝置，實現(xiàn)四墻近壁面風量的不同控制，既能降低爐膛目標區(qū)域內(nèi)還原性氣氛又能降低超溫發(fā)生可能性。實現(xiàn)對鍋爐爐膛安全穩(wěn)定運行的監(jiān)測和指導，保證機組的穩(wěn)定、高效運行。

技術(shù)研發(fā)人員：姜薇薇,王忠言,宋志宇,郭帥,趙明亮,韓季廷,張春波,周詩宇
受保護的技術(shù)使用者：吉林省電力科學研究院有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/21