一種鍋爐水冷壁防腐保護裝置的制作方法

本發明屬于鍋爐領域，具體涉及一種鍋爐水冷壁防腐保護裝置。

背景技術：

為提高燃煤電站的利用效率和緩解“碳排放”的壓力，超超臨界燃煤鍋爐在近幾年有了迅猛的發展，同時也出現了新的技術難題。國內已投產的600MW、1000MW前后墻對沖燃燒鍋爐中普遍存在水冷壁高溫腐蝕問題，導致水冷壁管壁減薄明顯，嚴重影響鍋爐運行安全。如某600MW超臨界對沖燃燒鍋爐側墻處水冷壁管壁減薄最薄處剩余壁厚3.0～4.5mm(原設計壁厚7.5mm)；某1000MW對沖燃燒鍋爐停爐檢修發現兩側墻水冷壁管壁厚減薄最高達到約2mm，更換管材599根共2000米。

鍋爐水冷壁高溫腐蝕問題主要與燃煤硫含量較高，貼壁存在還原性氣氛，煙氣及煤粉氣流的沖刷等因素有關。燃煤硫分在爐內缺氧條件下，燃燒產生一定含量的H₂S，H₂S可直接與水冷壁中純金屬發生反應生成FeS。H₂S還可與水冷壁表面的Fe₃O₄氧化層中所復合的FeO(Fe₃O₄＝Fe₂O₃·FeO)反應生成FeS。當沾灰層溫度較高時，FeS會再次與介質中的氧作用，生成Fe₃O₄，從而使氧腐蝕進一步進行。對于大容量前后墻對沖燃燒鍋爐，爐膛兩側墻中間區域易形成流動停滯區，氧量偏低，還原性氣體CO含量偏高，當爐內燃燒工況不佳、配風不合理時，兩側墻水冷壁附近還原性氣氛增強，為高溫腐蝕的發生創造了有利條件。

為了避免高溫腐蝕造成的水冷壁壁厚減薄，保證鍋爐安全運行，大容量對沖燃燒鍋爐兩側墻大多采取防腐噴涂措施，在兩側墻水冷壁上噴涂耐腐蝕金屬涂層，將腐蝕性氣氛與管材基體Fe隔離，以此減緩高溫腐蝕。然而這種被動式的防護措施并不能根本性地解決高溫腐蝕問題，反而防腐涂層的剝落增大了水冷壁運行風險，增加鍋爐檢修維護工作量。

解決兩側墻水冷壁高溫腐蝕問題，根本在于改善側墻水冷壁貼壁氣氛，增加側墻水冷壁區域的氧量。改善側墻水冷壁貼壁氣氛有三種方式：(1)開展燃燒調整，優化配風。通過增加靠近側墻燃燒器的進風量、調整合適的燃燒器二次風旋流強度，增加側墻水冷壁處的氧量。然而由于燃煤煤質變化可能導致燃燒器配風不適用，且采取該配風方式將會增加燃燒產生的NO_x，增加了脫硝系統的運營壓力；(2)燃燒器改造。通過對靠近側墻的燃燒器進行改造，削弱其分級燃燒的強度，改善側墻區域的燃燒工況。但是燃燒器改造所涉及的改造費用較高，且燃燒器改造后燃燒產生的NO_x含量增多；(3)貼壁風改造。目前相關鍋爐制造廠家、科研院所采用前后墻或側墻加裝貼壁風布置方案。在前后墻上安裝的貼壁風裝置體積較大，需要對水冷壁進行大幅改造，且為了使風量能夠穿過燃燒煙氣進入側墻水冷壁附近，需要較大的送風動量。在側墻上布置的貼壁風，由于其加裝在側墻水冷壁鰭片開孔位置，噴口較小存在結渣堵塞噴口的問題，且貼壁風引自二次風箱，風箱壓力較低，剛性不足，噴入爐內的貼壁風在爐內煙氣卷吸作用下，無法發揮保護側墻水冷壁的作用，且有的側墻貼壁風設置為直流噴嘴，貼壁風在進入爐內后為直流射流，射流無法覆蓋整個側墻，無法改善周圍水冷壁的貼壁氣氛，無法達到改造目的。

為了解決前后墻對沖燃燒鍋爐兩側墻水冷壁高溫腐蝕問題，改善側墻水冷壁貼壁氣氛，在分析目前貼壁風優缺點的基礎上，提出一種新型鍋爐水冷壁防腐保護裝置。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種鍋爐水冷壁防腐保護裝置，該裝置可增加鍋爐側墻水冷壁貼壁區域氧氣含量，改善水冷壁工作環境，徹底解決鍋爐側墻水冷壁高溫腐蝕問題。

為實現上述目的，本發明所采用的技術方案是：

一種鍋爐水冷壁防腐保護裝置，在鍋爐左側墻和右側墻的水冷壁上加裝用于將熱一次風引至左側墻和右側墻中間區域水冷壁處的導流裝置，在水冷壁背火側設置有與導流裝置相連通的風箱，風箱還連接有熱一次風母管。

所述導流裝置的高度為從鍋爐最下層燃燒器至燃盡風區域的距離。

所述風箱通過連接管道與熱一次風母管相連，并且連接管道上布置有電動調節門；風箱采用分段布置或整體布置。

所述連接管道上還設置有濾網。

所述導流裝置為若干導流板或若干風帽；導流板包括第一擋板和與第一擋板垂直設置的第二擋板。

導流裝置采用導流板時，左側墻以及右側墻上的導流板對沖布置；導流板采用整體布置或分段布置；導流板的材質為不銹鋼；導流板與水冷壁采用焊接方式固定；導流板與鍋爐前墻和鍋爐后墻的距離均為爐膛深度的1/6。

導流裝置為導流板時，將與第二擋板相對的水冷壁鰭片進行割除，使風箱內的風進入爐膛。

割除的水冷壁鰭片的高度與導流板的高度相同；割除了水冷壁鰭片的水冷壁管周向進行噴涂處理或加裝防磨瓦；風箱與導流板的高度相同；第一擋板的寬度為100mm。

導流裝置為若干風帽時，風帽周向出風口伸入爐膛內的深度在50mm以內。

若干風帽等間距設置；相鄰風帽之間的距離為風帽噴出的氣流覆蓋的最小圓周半徑的兩倍；風帽與水冷壁管為焊接固定，并且在風帽與水冷壁管連接處敷設澆注料；風帽采用流化床風帽。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：本發明通過在側墻上設置用于將熱一次風引至左側墻和右側墻中間區域水冷壁處的導流裝置，將熱一次風引至側墻中間區域水冷壁處，以增加此處氧氣含量，改善側墻中間區域水冷壁貼壁氣氛，防止高溫腐蝕的發生；風源取自熱一次風母管，一方面通過側墻風箱進入爐膛的風溫與熱二次風溫接近，避免影響鍋爐效率，另一方面熱一次風母管壓力為8kPa～10kPa左右，風壓較高，可使進入爐膛的送風動量足以克服爐內煙氣卷吸作用，以達到改善側墻水冷壁貼壁氣氛的目的；本發明通過在側墻處加裝新型貼壁風裝置，徹底改善側墻水冷壁貼壁氣氛，增加側墻水冷壁處氧量，解決鍋爐側墻水冷壁高溫腐蝕問題。本發明裝置結構簡單，效果明顯，方便已投運的鍋爐進行相應的技術改造。

進一步的，鍋爐側墻高溫腐蝕一般發生在側墻水冷壁的中間區域，為保證改善側墻處易發生高溫腐蝕區域的貼壁氣氛，所以本發明中導流板與鍋爐前墻和鍋爐后墻的距離均為爐膛深度的1/6。

進一步的，導流板伸入爐膛的高度應距離側墻水冷壁一定位置，距離過大，風壓可能偏弱，不能有效改善側墻水冷壁貼壁氣氛，且容易被爐膛火焰干擾；距離偏小，可能會造成貼壁水冷壁的磨損，所以本發明中導流板的第一擋板的寬度為100mm，即導流板深入爐膛的深度為100mm左右。

進一步的，在連接管道上布置電動調節門，可以調整吹入爐膛中的送風動量，可根據負荷、側墻水冷壁貼壁氣氛或尾部CEMS處CO含量調節電動調節門開度，保證經導流板導流的熱一次風能夠覆蓋鍋爐側墻中間區域。

進一步的，連接管道上還設置有濾網，避免一次風攜帶空氣預熱器蓄熱元件的飛灰進入爐膛內，避免造成導流板處側墻水冷壁的磨損、結焦。

附圖說明

圖1為本發明實例1鍋爐水冷壁防腐保護裝置的局部示意圖；

圖2為本發明實例1鍋爐水冷壁防腐保護裝置的俯視示意圖；

圖3為本發明實例2鍋爐水冷壁防腐保護裝置的局部示意圖；

其中，1為水冷壁外保溫，2為水冷壁，3為水冷壁鰭片，4為導流板，4-1為第一擋板，4-2為第二擋板，5為風箱，6為電動調節門，7為熱一次風母管，8為左側墻，9為右側墻，10為前墻，11為后墻，12為燃燒器，13為風帽，14為澆注料。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明進行詳細說明。

參見圖1和圖2，本發明中在鍋爐左側墻8和右側墻9的水冷壁2上加裝用于將熱一次風引至左側墻8和右側墻9中間區域水冷壁2處的導流裝置，在水冷壁2背火側設置有與導流裝置相連通的風箱5，風箱5采用分段布置或整體布置。風箱5通過連接管道與熱一次風母管7(熱一次風母管壓力為8kPa～10kPa左右)相連，熱一次風母管7中風作為風箱5的風源，并且連接管道上布置有電動調節門6，可根據負荷、側墻水冷壁貼壁氣氛或尾部CEMS處CO含量調節電動調節門6開度，保證經導流板4導流的熱一次風能夠覆蓋鍋爐側墻中間區域；連接管道上還設置有濾網，避免一次風攜帶空氣預熱器蓄熱元件的飛灰進入爐膛內，避免造成導流板處側墻水冷壁的磨損、結焦。其中，導流裝置的高度為從鍋爐最下層燃燒器12至燃盡風區域的距離。

所述導流裝置為導流板4或若干風帽13；導流板4包括第一擋板4-1和與第一擋板4-1垂直設置的第二擋板4-2。第一擋板4-1的寬度為100mm左右，即導流板深入爐膛的深度為100mm左右。導流裝置采用導流板4時，將與第二擋板4-2相對的水冷壁鰭片3進行割除，使風箱5內的風進入爐膛，割除的水冷壁鰭片3的高度與導流板4的高度相同，并且割除了水冷壁鰭片3的水冷壁管2周向進行噴涂處理或加裝防磨瓦；風箱5大小以能覆蓋割除水冷壁鰭片3后的空間為宜，風箱5與導流板4的高度相同。

左側墻8和右側墻9上的導流板4對沖布置；導流板4采用整體布置或分段布置；導流板4的材質為不銹鋼；導流板4與水冷壁2采用焊接方式固定；導流板4與鍋爐前墻10和鍋爐后墻11的距離為爐膛深度的1/6。導流板4伸入爐膛的高度應距離側墻水冷壁一定位置，距離過大，風壓可能偏弱，不能有效改善側墻水冷壁貼壁氣氛，且容易被爐膛火焰干擾；距離偏小，可能會造成貼壁水冷壁的磨損。

本發明中通過側墻送風經導流板4導流至側墻水冷壁2貼壁區域，以改善側墻水冷壁2貼壁處還原性氣氛。

參見圖3，導流裝置為若干風帽13時，風帽13周向均勻開設有若干出風口；由風箱5通過風帽13向左側墻8和右側墻9處送入熱風，以改善側墻水冷壁貼壁還原性氣氛。風帽13周向出風口伸入爐膛內的深度在50mm以內，距離太大的話，改善側墻中間區域水冷壁貼壁氣氛的效果會減弱。

若干風帽13等間距設置；單個風帽13可覆蓋以風帽13為圓心的圓周區域，相鄰風帽13之間的距離為風帽13噴出的氣流的覆蓋的最小圓周半徑的兩倍，這樣可以保證相鄰風帽之間區域的氣氛都能夠得到改善；風帽13與水冷壁管2為焊接固定，并且在風帽13與水冷壁管2連接處敷設澆注料14；風帽13采用商業應用較成熟的流化床風帽。

風箱5出口與風帽13之間設置有用于氣體流通的管道，管道的開口大小與風帽13相匹配。

導流裝置采用風帽13時，風帽13通過鑄件固定在爐膛內，由于圖3為示意圖，圖3中是將水冷壁鰭片3進行了割除，但在實際過程中可以將水冷壁2在此處進行彎曲處理，以留出風帽布置空間。

鍋爐水冷壁高溫腐蝕大多發生在側墻水冷壁中間區域，高度位于底層燃燒器至燃盡風標高位置。為改善側墻水冷壁貼壁氣氛，防止側墻水冷壁腐蝕減薄，提供兩種水冷壁防腐保護裝置實例。

實施例1

參見圖1和圖2，在鍋爐左側墻8和右側墻9距離前墻10、后墻11約1/6處水冷壁2上加裝若干導流板4，同側導流板4為對沖布置，導流板4的高度為從最下層燃燒器12至燃盡風區域的距離。導流板4可分段布置，也可整體布置。將與導流板4的第二擋板對應的水冷壁鰭片3進行割除，并且割除鰭片的高度應與導流板4高度一致。水冷壁2外部設置獨立小風箱5，風箱5大小以能覆蓋割除掉鰭片的高度為宜。導流板4、風箱5兩者高度一致，風箱5可分段布置，也可整體布置。風箱5風源取自熱一次風母管7，風箱5與熱一次風母管7連接管道上布置有電動調節門6，可根據負荷、側墻水冷壁貼壁氣氛或尾部CEMS處CO含量調節電動調節門6開度，保證經導流板4導流的熱一次風能夠覆蓋鍋爐側墻中間區域。為防止割除水冷壁鰭片處水冷壁發生磨損，在水冷壁處2進行噴涂處理或加裝防磨瓦等方式進行保護。

實施例2

參見圖3，在鍋爐左側墻8和右側墻9處布置若干風帽13，風帽13標高位于最下層燃燒器12至燃盡風區域。風帽13周向出風口伸入爐膛的距離在50mm以內。單個風帽13可覆蓋以風帽13為圓心的圓周區域，相鄰風帽13與風帽13間距均等，間距約等于風帽13覆蓋最小圓周半徑的兩倍。風帽13均采用商業應用較成熟的流化床風帽，風帽13處用于將風箱5中的風通入風帽13中的風道與風帽13相匹配。風源取自熱一次風母管7，風帽13與熱一次風母管7相連，并且風帽13與熱一次風母管7的連接管道上布置電動調節門6，可根據負荷、側墻水冷壁貼壁氣氛或尾部CEMS處CO含量調節電動調節門6開度，保證經風帽13的熱一次風能夠覆蓋鍋爐側墻中間區域。