[实用新型]一种防止水冷壁高温腐蚀的燃烧优化系统

说明书

技术领域

本实用新型属于火力发电设备领域，具体涉及一种能够有效防止前后墙对冲旋流燃烧锅炉水冷壁高温腐蚀的燃烧优化调整系统，尤其适用于采用对冲旋流燃烧锅炉的燃煤发电机组。

背景技术

作为电站锅炉三大主要燃烧方式之一的前后墙对冲旋流燃烧锅炉，因燃烧设备和受热面布置方面的优势，成为国内超临界和超超临界锅炉主要采用的燃烧方式之一，在国内在役火电机组中占有很大的份额。为了实现高效、经济、环保运行，该类炉型通常采用空气分级燃烧+低氮燃烧器的方式控制NO_x排放。

采用低氮燃烧技术所形成的炉内强还原区虽可降低NO_x的排放，但给锅炉的安全运行带来一些列问题。首先，还原区气体中含有大量强腐蚀性气体，如H₂S。该气体在一定条件下极易破坏水冷壁表面的氧化铁保护膜，从而导致水冷壁出现严重的硫化物型高温腐蚀。其次，炉内还原性气氛增强，煤的灰熔融温度也将大幅度降低，这不仅会造成该区域水冷壁严重结渣，而且还会加速受热面的高温腐蚀。随着NO_x排放要求的日益提高，电厂为了进一步降低NO_x排量，不断增强空气分级的程度，降低主燃区和还原区氧量，加大燃尽风的比例，但该做法使得水冷壁高温腐蚀问题更加突出。水冷壁发生高温腐蚀后，壁厚减薄，强度降低，极易发生爆管，造成机组非停，已成为困扰我国大型燃煤电站锅炉特别是对冲旋流燃烧锅炉采用低氮燃烧技术后的痼疾。

对于冲旋流燃烧锅炉来说，由于炉内燃烧组织方式和炉膛结构特殊，水冷壁高温腐蚀主要发生在主燃区和还原区的左右两侧墙上。为了缓解或解决对冲旋流燃烧锅炉两侧墙水冷壁高温腐蚀，目前常用的方法主要有以下几种：

1、水冷壁表面喷涂处理。采用耐腐蚀的材料对水冷壁表面进行喷涂防腐处理。目前，该技术应用最为广泛，但存在费用高，防护周期短等问题，不能从根本上解决水冷壁高温腐蚀问题。

2、实施贴壁风改造。在水冷壁高温腐蚀严重区域通过开孔或设置喷口，将少量二次风送入炉膛，保证送入炉膛内的空气沿着壁面流动，从而提高水冷壁近壁区氧量，阻止水冷壁高温腐蚀的发生。但是从已改造机组的运行结果表明，侧墙水冷壁开孔或设置喷口并无法在水冷壁表面形成稳定的风膜，对水冷壁高温腐蚀的防护作用有限，且影响锅炉燃烧效率，氮氧化物排放浓度，甚至造成炉内严重结焦。

3、燃烧优化调整。通过运行上的优化调整，提高两侧墙水冷壁近壁区烟气中氧含量，从而阻止高温腐蚀反应的发生。目前，燃煤发电机组锅炉燃烧优化调整一般都是从配风上着手，对冲旋流燃烧锅炉都采用所谓的“碗式配风”的方式，即从两侧至中间燃烧器风门开度逐渐减小，提高两侧墙水冷壁近壁区氧量，但经过实际运行发现存在以下问题：

（1）提高两侧墙水冷壁近壁区氧量的效果并不明显。经大量试验和实际运行发现，试验中将中间燃烧器二次风风门关至15~20%，靠近侧墙燃烧器二次风门全开，两侧墙水冷壁近壁区氧量略有升高，但在实际运行中，将燃烧器二次风风门开度调整过小运行存在安全隐患，将燃烧器二次风风门开度调整过大影响煤粉着火和燃尽，配风优化调整提高两侧墙水冷壁近壁区氧量的效果并不明显。

（2）风量与旋流强度无法有效匹配，影响燃烧效率和稳定性。对冲旋流燃烧锅炉采用的燃烧器为旋流燃烧器。该燃烧器通过旋流叶片在距喷口一定距离处形成回流区卷吸高温烟气点燃煤粉，具有极强的稳燃特性。旋流叶片同时也是控制燃烧器二次风进风量的风门。在调整时，靠近侧墙燃烧器的风门开度过大虽然能增加风量，但降低了旋流强度，不利于煤粉及时着火，影响煤粉燃尽。中间区域的燃烧器风门过小虽能降低风量，但增大了旋流强度，会导致着火提前、烧喷嘴、刷墙等问题。

（3）热偏差大，减温水量高，机组经济性下降。对冲旋流燃烧锅炉炉内横向混合效果极差，采用非均等配风燃烧必然会导致炉内温度场和烟气流场的分布不均，这种不均从主燃区一直会延续到省煤器出口，由此导致屏过、高过、高再等受热面受热不均，存在热偏差，进而导致减温水流量增加，机组经济性下降。

发明内容

本实用新型的目的是为了解决现有技术中存在的缺陷，提供一种能够有效缓解水冷壁高温腐蚀的燃烧优化系统。