[发明专利]一种基于燃烧器近壁面气氛软测量的锅炉贴壁风装置及方法

说明书

本发明涉及基于燃烧器近壁面气氛软测量的锅炉贴壁风装置，包括贴壁风喷口、近壁面气氛取样管、燃烧器和炉膛，炉膛底部的燃烧器附近前后墙设有2‑5层贴壁风喷口，炉膛的侧墙设置有近壁面气氛取样管；近壁面气氛取样管安装于炉膛的左右侧墙上，近壁面气氛取样管的高度位于燃烧器区域的中上部；近壁面气氛取样管采用耐热不锈钢，近壁面气氛取样管安装于水冷壁鳍片上；近壁面气氛取样管的管径为10‑20mm，共2‑4层；近壁面气氛取样管连接烟气分析仪。本发明的有益效果是：本发明整个系统结构简单合理，仅需增加贴壁风喷嘴及少量壁面采样测试管，便于改造实施，技术效益和经济效益显著。

技术领域

本发明涉及锅炉燃烧技术领域，特别涉及一种基于燃烧器近壁面气氛软测量的锅炉贴壁风装置及方法。

背景技术

我国的火力发电通常以煤作为主要燃料,但由于动力用煤中硫含量普遍过高，造成火电厂锅炉中的受热面经常发生高温腐蚀。随着电站锅炉不断向高参数、大容量、环保型发展，锅炉受热面管的高温腐蚀问题更加突出，是造成火电机组非计划停运的一个重要原因，成为影响火电厂安全运行的重点问题而备受关注。据有关统计显示，我国燃煤火电厂锅炉自20世纪60年代发现受热面的高温腐蚀问题至1999年，就己有超过40家大型火电厂的燃煤锅炉存在较严重的高温腐蚀，而且2000年以后这个数量还在不断增加。

为避免锅炉受热面因高温腐蚀而发生泄漏，国内外研究者提出了诸多方法，比如：提高受热面管材料等级，采用耐腐蚀的高铬材料甚至铬镍合金；高温腐蚀腐蚀倾向比较强的区域使用耐腐蚀防护涂层；换热管的金属表面渗镀抗腐蚀层等。另外，在锅炉燃烧调整方面，也有多种方法可减轻或避免高温腐蚀的发生，其核心思想均是防止水冷壁壁面附近产生还原性气氛或者采取技术措施将水冷壁与还原性气氛隔开，判断水冷壁近壁气氛是否为还原性气氛，主要以烟气成分中的O₂、CO含量为依据。国外有研究表明：如果将水冷壁近壁面烟气气氛中的O₂含量控制在1.5％以上、CO浓度低于3％时，水冷壁几乎不可能发生高温腐蚀。

在锅炉燃烧器区域增设贴壁风喷嘴，将高速空气射流送至燃烧器区域还原性气氛较强的水冷壁附近，是一种切实可行的防止锅炉高温腐蚀的方法，在国内已有部分应用。然而，贴壁风如何根据锅炉运行状态进行合理调整是难点。如果贴壁风风量较大，风速很高，则能够较好地缓解特定区域的还原性气氛，但是对炉内空气动力场的组织影响较大，也会降低空气分级燃烧的效果；如果贴壁风风量不足，则射流刚性较弱，难以有效改善特定区域的还原性气氛。因此，亟需一种能够实时监测燃烧器近壁面气氛并合理调整风量的贴壁风防结渣方法。

一些专利公布了监测锅炉水冷壁近壁面气氛的方法，如：《一种实现在线测试水冷壁高温腐蚀的系统》(申请号201811617115.X)及《锅炉水冷壁高温腐蚀在线监测系统》(申请号200810195414.9)公开了实现在线测试水冷壁高温腐蚀的系统，采用烟气取样及预处理系统、烟气分析系统及数据处理系统，能够实时监测壁面气氛。专利《一种在线监测锅炉水冷壁高温腐蚀的装置和方法》(申请号200810236550.8)提供了一种在线监测锅炉水冷壁高温腐蚀的方法和装置，由烟气采样管、烟气分析仪等组成。在膜式水冷壁壁面管间连接板上开孔，通过烟气采样管抽取烟气，经烟气分析仪测得气体浓度。专利《电站锅炉高温腐蚀的监测控制系统及方法》(申请号201710285411.3)提供一种电站锅炉高温腐蚀的监测控制系统，利用包括取样单元、冷却单元、气氛预处理单元和分析单元等复杂的测试系统，以便在线监测还原性气氛的浓度。专利《一种锅炉水冷壁高温腐蚀在线监测方法及监测系统》(申请号201710374497.7)公开了一种锅炉水冷壁高温腐蚀在线监测方法及其系统，从水冷壁处抽取贴壁烟气并进行高倍率稀释，在线实时测取稀释烟气中组分数据，进而了解近壁面组分。