一种适用于对冲燃烧锅炉防高温腐蚀的燃烧系统及方法
阅读说明：本技术 一种适用于对冲燃烧锅炉防高温腐蚀的燃烧系统及方法 (Combustion system and method suitable for preventing high-temperature corrosion of opposed combustion boiler ) 是由 张伟 严响林 周虹光 严万军 白鹏 张朋飞 于 2021-02-01 设计创作，主要内容包括：本发明提供的一种适用于对冲燃烧锅炉防高温腐蚀的燃烧系统及方法,所述对冲燃烧锅炉炉膛的前墙和后墙靠近侧墙区域处设置有呈对冲结构布置的墙式燃烧器,所述墙式燃烧器的进风口连接有混合风箱；每个主燃烧器的外二次风通道的外壁上固定有外二次风壁面氧化风通道；所述外二次风壁面氧化风通道的进风口连接混合风箱；所述墙式燃烧器和外二次风壁面氧化风通道的进风口处均设置有气体调节单元,本发明通过锅炉运行过程中实际监测水冷壁面上的还原性气氛数据,分析水冷壁面高还原性气氛的区域,同时,提高相应区域主燃烧器外二次风壁面氧化风及对冲墙式燃烧器的风量及风压,提高相应水冷壁面局部氧化性气氛,达到控制及防止水冷壁高温腐蚀的目的。(The invention provides a combustion system and a method suitable for preventing high-temperature corrosion of an opposed combustion boiler, wherein wall type combustors which are arranged in an opposed structure are arranged at the positions, close to side wall regions, of a front wall and a rear wall of a hearth of the opposed combustion boiler, and an air inlet of each wall type combustor is connected with a mixed air box; an outer secondary air wall surface oxidation air channel is fixed on the outer wall of the outer secondary air channel of each main burner; an air inlet of the outer secondary air wall surface oxidation air channel is connected with a mixing air box; according to the invention, the reducing atmosphere data on the water-cooled wall surface is actually monitored in the operation process of the boiler, the area of high reducing atmosphere of the water-cooled wall surface is analyzed, meanwhile, the air quantity and the air pressure of the secondary air wall surface oxidizing air outside the main burner in the corresponding area and the opposite wall type burner are improved, the local oxidizing atmosphere of the corresponding water-cooled wall surface is improved, and the purpose of controlling and preventing the high-temperature corrosion of the water-cooled wall surface is achieved.)
技术领域
本发明属于燃煤火电机组燃烧技术优化领域，尤其涉及一种适用于对冲燃烧锅炉防高温腐蚀的燃烧系统及方法。
背景技术
对冲燃烧锅炉是我国燃用贫煤、烟煤的主力炉型，随着入炉煤含硫量、含灰量提高，热值下降，贫煤、无烟煤大比例掺烧及空气分级低氮改造，煤粉贴壁燃烧及主燃烧区域还原性气氛较高导致的水冷壁高温腐蚀情况较为严重，尤其在对冲燃烧锅炉主燃烧器周围及两侧墙上高温腐蚀的问题更为严重，影响锅炉运行安全。
发明内容
本发明提供的一种适用于对冲燃烧锅炉防高温腐蚀的燃烧系统及方法，解决了现有对冲燃烧锅炉的上述不足。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
本发明提供的一种适用于对冲燃烧锅炉防高温腐蚀的燃烧系统，所述对冲燃烧锅炉炉膛的前墙和后墙靠近侧墙区域处设置有呈对冲结构布置的墙式燃烧器，所述墙式燃烧器的进风口连接有混合风箱；
所述对冲燃烧锅炉炉膛的前墙和后墙呈对冲布置有多个主燃烧器，每个主燃烧器的外二次风通道的外壁上固定有外二次风壁面氧化风通道；所述外二次风壁面氧化风通道的进风口连接混合风箱；所述外二次风壁面氧化风通道的出风口靠近炉膛水冷壁内侧壁面；
所述墙式燃烧器和外二次风壁面氧化风通道的进风口处均设置有气体调节单元，所述气体调节单元连接有每个气体调节单元均连接至DCS主控系统；
所述DCS主控系统还连接有水冷壁面气氛在线测试装置，所述水冷壁面气氛在线测试装置用于实时采集水冷壁面的烟气气氛，并将采集到的烟气气氛传输至DCS主控系统；
所述DCS主控系统用于根据接收到的烟气气氛分别调整墙式燃烧器和外二次风壁面氧化风通道进风的风量及风压。
优选地，所述外二次风壁面氧化风通道的进风口处的气体调节单元包括外二次风壁面氧化风风量电动调节门、外二次风壁面氧化风风量测量装置和外二次风壁面氧化风压力测量装置；
所述外二次风壁面氧化风风量电动调节门、外二次风壁面氧化风风量测量装置和外二次风壁面氧化风压力测量装置均连接至DCS主控系统。
优选地，所述墙式燃烧器的进风口处的气体调节单元包括墙式燃烧器风量电动调节门、墙式燃烧器风量测量装置和墙式燃烧器风压测量装置；
其中，墙式燃烧器风量电动调节门、墙式燃烧器风量测量装置和墙式燃烧器风压测量装置均连接至DCS主控系统。
优选地，所述水冷壁面气氛在线测试装置包括锅炉水冷壁面气氛取样器和烟气采集及分析装置，其中，锅炉水冷壁面气氛取样器设置有多个，多个锅炉水冷壁面气氛取样器呈矩阵式结构布置在水冷壁面上；多个锅炉水冷壁面气氛取样器均连接至烟气采集及分析装置，所述烟气采集及分析装置连接至DCS主控系统。
优选地，所述混合风箱的进风口连接有热一次风风道和热二次风风道。
优选地，所述热一次风风道和混合风箱之间的连接管道上设置有抽取热一次风电动调节门；所述热二次风风道和混合风箱之间的连接管道上设置有抽取热二次风电动调节门，所述抽取热一次风电动调节门和抽取热二次风电动调节门均连接至DCS主控系统。
优选地，所述混合风箱的进风口处设置有混合风箱进口压力测量装置和混合风箱进口流量测量装置，其中，混合风箱进口压力测量装置和混合风箱进口流量测量装置均连接至DCS主控系统。
优选地，所述墙式燃烧器的出风口呈对冲的出射形式布置。
优选地，所述外二次风壁面氧化风通道通过外二次风壁面氧化风固定装置固定在主燃烧器的外二次风通道的外壁上；所述外二次风壁面氧化风通道的出风口呈圆环形结构。
一种适用于对冲燃烧锅炉防高温腐蚀的燃烧方法，基于所述的一种适用于对冲燃烧锅炉防高温腐蚀的燃烧系统，包括以下步骤：
采集水冷壁面上的烟气气氛，并分析该烟气气氛中的气体成分以及计算各个气体成分对应的数值；
分别采集墙式燃烧器和外二次风壁面氧化风通道的气体压力和流量；
将各个气体成分对应的数值与预设阈值进行比对，根据对比结果结合墙式燃烧器和外二次风壁面氧化风通道的进风口处的气体压力和流量，控制墙式燃烧器和外二次风壁面氧化风通道进风口处的气体压力和流量，降低锅炉壁面烟气的还原性成分，到达控制锅炉水冷壁高温腐蚀的目的。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提供的一种适用于对冲燃烧锅炉防高温腐蚀的燃烧系统，通过锅炉运行过程中实际监测水冷壁面上的还原性气氛数据，分析水冷壁面高还原性气氛的区域；同时，提高相应区域主燃烧器外二次风壁面氧化风及对冲墙式燃烧器的风量及风压，提高相应水冷壁面局部氧化性气氛，达到控制及防止水冷壁高温腐蚀的目的；同时，在系统中，主燃烧器外二次风壁面氧化风及对冲墙式燃烧器的风量均可以实现单独调节；同时，混合风箱的压力也可以根据抽取的一、二次风比例进行调节。
本发明提供的一种适用于对冲燃烧锅炉防高温腐蚀的燃烧方法，通过采集水冷壁面上烟气，并分析计算烟气中的各个气体成分对应的数值；将各个气体成分对应的数值与预设阈值进行比对，分析得出壁面还原性气氛较高的区域，根据对比结果结合各个燃烧器进风口处的气体压力和流量，控制各个燃烧器进风口处的气体压力和流量，通过提高混合热风箱压力、相应区域主燃烧器外二次风壁面氧化风及对冲墙式环形风的风压和风量，增加水冷壁面局部氧化性气氛，达到控制及防止水冷壁高温腐蚀的目的。
附图说明
图1为本发明的燃烧系统示意图；
图2为本发明的水冷壁面气氛在线测试系统示意图
图3为本发明的主燃烧器各层风布置示意图；
其中，1、一次风通道2、内二次风通道3、外二次风通道4、外二次风壁面氧化风通道5、外二次风壁面氧化风固定装置6、墙式燃烧器7、墙式燃烧器风压测量装置8、墙式燃烧器风流量测量装置9、墙式燃烧器风量电动调节门10、外二次风壁面氧化风风压测量装置11、外二次风壁面氧化风流量测量装置12、外二次风壁面氧化风风量电动调节门13、混合风箱14、混合风箱进口压力测量装置15、混合风箱进口流量测量装置16、抽取热一次风电动调节门17、抽取热二次风电动调节门18、一次风热风道19、二次风热风道20、锅炉水冷壁面气氛取样器21、烟气采集及分析装置。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预期发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图对本发明提出具体实施方式、结构、特征及其功能，详细说明如后。
如图1至图3所示，本发明提供的一种适用于对冲燃烧锅炉防高温腐蚀的燃烧系统，包括外二次风壁面氧化风通道4、墙式燃烧器6和水冷壁面气氛在线测试装置，其中，炉膛的外二次风壁面氧化风通道4的出风口呈圆环形结构，出口靠近炉膛水冷壁内侧壁面，该结构的出风口有利于增加燃烧器区域附件水冷壁面的氧化性气氛，防止并减轻水冷壁的高温腐蚀状况；同时，所述对冲燃烧锅炉炉膛的前墙和后墙靠近侧墙区域处设置有呈对冲结构布置的墙式燃烧器6，且前墙和后墙上的墙式燃烧器6的出风口呈对冲的出射形式布置，该形式出风口用于增加炉膛两侧墙水冷壁面的氧化性气氛，防止并减轻水冷壁的高温腐蚀状况，同时防止未燃尽的煤粉颗粒停留在水冷壁区域。
所述水冷壁面气氛在线测试装置用于实时采集水冷壁面的烟气气氛，并将采集到的烟气气氛传输至DCS主控系统；所述DCS主控系统用于根据接收到的烟气气氛分别调整外二次风壁面氧化风通道4和墙式燃烧器6的风压与风量。
所述的每个主燃烧器包含一次风通道1、内二次风通道2、外二次风通道3、外二次风壁面氧化风通道4和外二次风壁面氧化风固定装置5，其中，外二次风壁面氧化风通道4通过外二次风壁面氧化风固定装置5固定在外二次风通道3的外壁上，其出风口呈圆环形结构，出口位于主燃烧器水冷壁外层壁面，该结构的出风口有利于增加燃烧器区域附件水冷壁面的氧化性气氛，同时可防止未燃尽的煤粉颗粒停留在水冷壁区域。
所述外二次风壁面氧化风通道4和墙式燃烧器6的进风口均连接至混合风箱13，所述混合风箱13的进风口连接有热一次风风道18和热二次风风道19。
所述热一次风风道18和混合风箱13之间的连接管道上设置有抽取热一次风电动调节门16。
所述热二次风风道19和混合风箱13之间的连接管道上设置有抽取热二次风电动调节门17。
所述混合风箱13的进风口处设置有混合风箱进口压力测量装置14和混合风箱进口流量测量装置15，分别用于采集进入混合风箱13的气体压力和流量，并将采集到的气体压力和流量传输至DCS主控系统。
所述混合风箱13上设置有多个出风口，每个出风口连接有一个燃烧器，其中，所述混合风箱13和外二次风壁面氧化风通道4的进风口连接，且该连接管道上设置有主燃烧器外二次风壁面氧化风电动调节门12、外二次风壁面氧化风风量测量装置11和外二次风壁面氧化风压力测量装置10。
所述混合风箱13和墙式燃烧器6的进风口连接，且该连接管道上设置有墙式燃烧器风量电动调节门9、墙式燃烧器风量测量装置8和墙式燃烧器风压测量装置7。
所述水冷壁面气氛在线测试装置包括锅炉水冷壁面气氛取样器20和烟气采集及分析装置21，其中，锅炉水冷壁面气氛取样器20设置有多个，多个锅炉水冷壁面气氛取样器20呈矩阵式结构布置在水冷壁面上；多个锅炉水冷壁面气氛取样器20均连接至烟气采集及分析装置21，所述烟气采集及分析装置21连接至DCS主控系统。
所述锅炉水冷壁面气氛取样器20用于抽取水冷壁面上的烟气，并将抽取到的烟气传输至烟气采集及分析装置21。
所述烟气采集及分析装置21用于将接收到的烟气进行气体成分的分析，并将分析结果传输至DCS主控系统。
所述DCS主控系统还连接有显示屏、抽取热一次风电动调节门16、抽取热二次风电动调节门17、混合风箱进口压力测量装置14、混合风箱进口流量测量装置15、主燃烧器外二次风壁面氧化风电动调节门12、外二次风壁面氧化风风量测量装置11、主燃烧器外二次风壁面氧化风压测量装置10、对冲燃烧器风量电动调节门9、对冲燃烧器风量测量装置8、对冲燃烧器风压测量装置7。
本发明的工作过程是：
热风分别从热一次风风道18和热二次风风道19抽取后进入混合风箱13，根据混合风箱进口压力测量装置14及混合风箱进口流量测量装置15实时数值，并通过抽取热一次风电动调节门16及抽取热二次风电动调节门17对混合风箱中热风的风量及风压进行调整。
外二次风壁面氧化风通道4及墙式燃烧器6的供风均来自于混合风箱13。
外二次风壁面氧化风通道4的风压及风量依据外二次风壁面氧化风风量测量装置11和外二次风壁面氧化风压力测量装置10的实时数值，通过燃烧器外二次风壁面氧化风电动调节门12进行调节。
墙式燃烧器6的风压及风量依据墙式燃烧器风量测量装置8和墙式燃烧器风压测量装置7的实时数值，通过墙式燃烧器风量电动调节门9进行调节。
各个外二次风壁面氧化风通道4及墙式燃烧器6的风压及风量均可以单独进行调整与控制，同时，混合风箱13中热风的风量及风压也能够进行调整与控制。
在锅炉实际运行过程中，通过矩阵式结构的锅炉水冷壁面气氛取样器20将需要监测的水冷壁面烟气进行采样及抽取，抽出的烟气通过烟气采集及分析装置21进行气体成分的分析，并将数据实时传输至DCS上，之后传输至显示屏，操作工作人员结合实时监测的测试数据信息进行分析，找到水冷壁面高还原性气氛的区域，并同步确认相关区域主燃烧器及对冲墙式燃烧器的情况：
依据外二次风壁面氧化风风量测量装置11和外二次风壁面氧化风压力测量装置10的实时数值，相关区域主燃烧器外二次风壁面氧化风的风压及风量通过外二次风壁面氧化风风量电动调节门12进行调节开大。
依据墙式燃烧器风量测量装置8和对冲墙式燃烧器环形风压力测量装置7的实时数值，相关区域的对冲墙式燃烧器的风压及风量通过墙式燃烧器风量电动调节门9进行调节开大。
如果混合风箱13的风量及风压偏小，可依据混合风箱进口压力测量装置14及混合风箱进口流量测量装置15实时数值，通过抽取热一次风电动调节门16及抽取热二次风电动调节门17进行调节开大。
操作完成后，观察表盘水冷壁面高还原性气氛实测数据值，当数值到达正常范围之内时，完成调整工作；当数值超出正常范围之外时，继续上述调整工作流程直至合格。
采用上述方式，操作人员可实时监测数据，对水冷壁面高还原性气氛的区域及时做出调整优化，增加水冷壁面局部氧化性气氛，达到控制及防止水冷壁高温腐蚀的目的。
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