本發(fā)明屬于燃煤機(jī)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(jī)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(dǎo)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?jǐn)?shù)甚至達(dá)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(fēng)，增加了燃盡風(fēng)調(diào)控難度，同時爐膛內(nèi)強(qiáng)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(jì)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(yán)重時將導(dǎo)致水冷壁管壁減薄泄漏，不利于機(jī)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(jī)組經(jīng)濟(jì)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(fēng)方法，但也存在貼壁風(fēng)覆蓋面不全，不能根據(jù)還原性氣氛分布進(jìn)行精細(xì)化調(diào)整，風(fēng)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(dǎo)，保證機(jī)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(fēng)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(biāo)高度各安裝一個風(fēng)量裝置，風(fēng)量裝置的出風(fēng)方向平行爐膛壁面方向，所有風(fēng)量裝置排出的氣流形成環(huán)流，使得目標(biāo)區(qū)域全覆蓋貼壁風(fēng)，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(shè)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(fēng)量裝置包括風(fēng)管、高壓風(fēng)機(jī)、耐熱合金管道、風(fēng)量控制模塊、壓力變送器和閥門，風(fēng)管為橫截面呈圓形的圓管，風(fēng)管的材質(zhì)和管徑均與水冷壁管相同，風(fēng)管縱向長度3m～6m，風(fēng)管豎向布置，對其上下兩端進(jìn)行封堵，風(fēng)管上下兩端端部分別開設(shè)有上進(jìn)風(fēng)口和下進(jìn)風(fēng)口，采用上下同時進(jìn)風(fēng)以保證風(fēng)量均勻，風(fēng)管的上進(jìn)風(fēng)口和下進(jìn)風(fēng)口處連接有與高壓風(fēng)機(jī)出口管道相連的耐熱合金管道，風(fēng)量裝置通過耐熱合金管道從爐膛引出，通過高壓風(fēng)機(jī)向目標(biāo)區(qū)域提供貼壁風(fēng)，風(fēng)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(shè)置在耐熱合金管道上，壓力變送器用于實時監(jiān)測風(fēng)量，并將監(jiān)測到的風(fēng)量值發(fā)送給風(fēng)量控制模塊；風(fēng)量控制模塊用于控制高壓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，從而調(diào)節(jié)各個風(fēng)量裝置出口風(fēng)量。

7、風(fēng)量裝置、溫度和氣氛監(jiān)測裝置均與計算機(jī)連接，使用計算機(jī)對監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行分析，判斷風(fēng)速、燃燒切圓情況，通過風(fēng)量裝置的風(fēng)量控制模塊調(diào)節(jié)各個風(fēng)量裝置出口風(fēng)量，出口風(fēng)量由高壓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)，實現(xiàn)目標(biāo)區(qū)域爐膛拐角風(fēng)量控制，在目標(biāo)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(bǔ)充的風(fēng)量調(diào)節(jié)貼壁層煙氣中還原氣體濃度，破壞目標(biāo)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(biāo)區(qū)域四墻水冷壁近壁煙氣成分?jǐn)?shù)據(jù)分別為s1、s2、s3、s4，選擇目標(biāo)煙氣成分參數(shù)，計算目標(biāo)煙氣成分參數(shù)平均值s＝(s1+s2+s3+s4)/4；

10、步驟2、獲取目標(biāo)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(biāo)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(jī)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(jìn)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(fēng)量調(diào)節(jié)量，所有風(fēng)量裝置的總補(bǔ)風(fēng)量為不超過二次風(fēng)總風(fēng)量的5％，θimin＝1的風(fēng)量調(diào)節(jié)控制在高壓風(fēng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速的30％～40％，θimax對應(yīng)高壓風(fēng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速70％～80％，其余兩拐角風(fēng)量裝置控制為θimin對應(yīng)拐角處高壓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速和θimax對應(yīng)拐角處高壓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速線性比例擴(kuò)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(fēng)量裝置、溫度和氣氛監(jiān)測裝置均與計算機(jī)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(fēng)量裝置，調(diào)節(jié)各拐角風(fēng)量裝置補(bǔ)風(fēng)量，當(dāng)壁面溫度和氣氛均勻時四角補(bǔ)風(fēng)均勻且貼壁形成20kpa～40kpa高壓氣膜，保護(hù)壁面不受腐蝕。

14、通過上述設(shè)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(biāo)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(jī)組偏燒的同時，破壞水冷壁壁面目標(biāo)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(yīng)，保證機(jī)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(fēng)量裝置包括風(fēng)管、高壓風(fēng)機(jī)、耐熱合金管道、風(fēng)量控制模塊、壓力變送器和閥門，風(fēng)管為橫截面呈圓形的圓管，風(fēng)管的材質(zhì)和管徑均與水冷壁管相同，風(fēng)管豎向布置，其上下兩端封堵，在風(fēng)管上下兩端端部分別設(shè)有上進(jìn)風(fēng)口和下進(jìn)風(fēng)口，風(fēng)管的上進(jìn)風(fēng)口和下進(jìn)風(fēng)口處連接有與高壓風(fēng)機(jī)出口管道相連的耐熱合金管道，風(fēng)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(shè)置在耐熱合金管道上，壓力變送器用于實時監(jiān)測風(fēng)量，并將監(jiān)測到的風(fēng)量值發(fā)送給風(fēng)量控制模塊；風(fēng)量控制模塊用于控制高壓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，從而調(diào)節(jié)各個風(fēng)量裝置出口風(fēng)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(fēng)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(jìn)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(jī)組技術(shù)領(lǐng)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(biāo)高度各安裝一個風(fēng)量裝置，使得目標(biāo)區(qū)域全覆蓋貼壁風(fēng)，形成高壓氣膜；在燃盡層四面水冷壁中心位置均設(shè)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(fēng)量裝置、溫度和氣氛監(jiān)測裝置均與計算機(jī)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(jìn)行綜合比較，調(diào)節(jié)對應(yīng)的四角風(fēng)量裝置，實現(xiàn)四墻近壁面風(fēng)量的不同控制，既能降低爐膛目標(biāo)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(dǎo)，保證機(jī)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(hù)的技術(shù)使用者：吉林省電力科學(xué)研究院有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/21