一种防止锅炉水冷壁高温腐蚀的系统的制作方法

1.本实用新型涉及水冷壁保护技术领域，具体涉及一种防止锅炉水冷壁高温腐蚀的系统。

背景技术：

2.近年来，随着燃煤价格的逐年升高，燃煤电厂常采用掺烧高硫劣质煤作为有效降低燃料成本的重要途径，研究表明，燃煤中硫分低于0.7%一般不会使水冷壁发生高温腐蚀，高于0.7%时水冷壁发生高温腐蚀的几率逐步增加，燃煤中硫、碱金属及其氧化物的含量越大，腐蚀性就越大，出现高温腐蚀的几率就越高，随着超净排放的推进，绝大多数电厂进行了低氮燃烧技术改造，使得锅炉主燃区处于缺氧状态，较强的还原性氛围进一步加剧了高温腐蚀的发生。
3.锅炉水冷壁的高温腐蚀类型主要为硫化物型，腐蚀原因是煤粉在缺氧条件下燃烧产生h2s以及游离态硫[s]，其与水冷壁的铁金属以及铁氧化物发生反应形成铁的硫化物，从而造成腐蚀并使水冷壁的氧化膜疏松、剥裂甚至脱落，高温腐蚀会导致水冷壁减薄，金属强度降低，在交变热应力作用下腐蚀产物还会加速横向裂纹的扩展，水冷壁爆管风险大大增加，造成机组非计划停机，严重威胁机组的安全稳定运行。
[0004]
水冷壁的高温腐蚀主要受燃煤质量、水冷壁附近气氛、水冷壁温度及材质的影响，由于燃煤质量会影响染料成本，并不可控，且水冷壁已建成，更改其材质并不现实，水冷壁温度会影响锅炉性能，也无法轻易调整，为解决水冷壁高温腐蚀的问题，只能从改善水冷壁附近气氛着手，如中国专利cn104456538b、cn106989411a、 cn113776047a就公开了这类方案，这类方案基本是通过开设在炉墙或水冷壁鳍片上的送风孔直接送风，以形成隔离水冷壁和煤粉燃烧气体的气膜，进而改善水冷壁附近氛围，但这种方案的风是沿背离水冷壁的方向流动的，大部分风吹向炉膛中部，只有少量风残留在水冷壁附近形成气膜，导致消耗的风量大且气膜的覆盖面积小，经济性差，防腐蚀效果不佳。

技术实现要素：

[0005]
本实用新型的目的是为了克服现有技术的缺点，提供一种防腐蚀效果好、经济性好的防止锅炉水冷壁高温腐蚀的系统。
[0006]
为实现上述目的，本实用新型提供的技术方案中的产品是，防止锅炉水冷壁高温腐蚀的系统，包括：
[0007]
空压机，所述空压机用于提供干燥、洁净的压缩空气；
[0008]
储气罐，所述储气罐与所述空压机相连通，用于存储所述压缩空气；
[0009]
喷射组件，所述喷射组件通过管道与所述储气罐相连通并设置在水冷壁的鳍片上，用于喷射所述压缩空气以形成气膜，所述管道上沿所述压缩空气的流向依次设有减压阀及调节阀；
[0010]
控制器，所述控制器与传感器及所述调节阀电连接，所述控制器根据所述传感器
的检测值调整所述调节阀的开度；
[0011]
所述喷射组件包括喷管和钟罩喷头，所述喷管的两端分别与所述管道及所述钟罩喷头相连通，所述喷管可轴向移动地垂直穿设在所述鳍片上，所述钟罩喷头位于炉膛内，所述钟罩喷头上开设有对准所述水冷壁的气道；所述传感器垂直穿设在所述鳍片上，并与所述喷管间隔设置，用于检测所述水冷壁贴壁气氛中的氧气、一氧化碳及硫化氢的浓度；所述管道上还设有用于加热所述压缩空气的加热器，所述加热器设置在所述减压阀及所述调节阀之间。
[0012]
优选地，所述钟罩喷头包括喷头座和钟罩帽，所述喷头座固定连接在所述喷管的端部并露出所述喷管上开设的径向出气孔，所述钟罩帽通过拉簧可轴向移动地连接在所述喷管端面的密封板上，所述钟罩帽与所述喷头座之间的周向缝隙形成所述气道，所述气道的开度与所述调节阀的开度正相关。
[0013]
进一步优选地，所述喷管上还套设有环形导向板，所述环形导向板位于所述钟罩帽的内腔中，所述环形导向板的边缘与所述钟罩帽的内壁之间具有间隙。
[0014]
进一步优选地，所述钟罩帽的顶部中心开设有用于安装所述拉簧的安装孔，所述安装孔内螺纹连接有堵头。
[0015]
进一步优选地，所述安装孔朝向所述钟罩帽内部的开口为喇叭口。
[0016]
优选地，所述气道与所述水冷壁之间的夹角为48-58
°
。
[0017]
优选地，所述加热器为表面式加热器，所述加热器利用所述水冷壁产生的辅汽对所述压缩空气进行加热。
[0018]
为实现上述目的，本实用新型提供的技术方案中的方法是，采用上述任意一项所述的系统防止锅炉水冷壁高温腐蚀的方法，其特征在于：采用所述传感器检测距所述水冷壁10mm以内的氧气浓度v1、一氧化碳浓度v2、硫化氢浓度v3，若v1≤2%或v2≥2000ppm或v3≥100ppm，则通过所述控制器调大所述调节阀的开度，若v1＞4%，则通过所述控制器调小所述调节阀的开度，所述传感器检测的间隔时间为5-10s。
[0019]
优选地，所述压缩空气经所述气道流出时的温度为150-250℃。
[0020]
优选地，所述压缩空气经所述气道流出时的流速为10-15m/s。
[0021]
由于上述技术方案的运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：
[0022]
本实用新型提供的防止锅炉水冷壁高温腐蚀的系统，通过气道将经压缩机升压、经加热器升温的高温、高压的压缩空气对准水冷壁喷射，既能够有效穿透炉膛内的烟气，在水冷壁上形成一层防腐蚀效果好的保护气膜，又不会在炉膛内形成较大程度的降温，从而实现改善水冷壁附近的气氛，防止水冷壁发生高温腐蚀，且不影响锅炉性能的技术效果；对准水冷壁的压缩空气流还能够对水冷壁进行吹扫，防止火焰冲刷水冷壁，并对水冷壁受热面上的积灰、结渣进行清除；通过设置传感器检测水冷壁贴壁气氛中的氧气、一氧化碳及硫化氢的浓度，再通过控制器根据传感器的检测值调整管道上调节阀的开度，既能够在线监测水冷壁的贴壁气氛，又能够实时合理优化喷入的压缩空气量，降低系统能耗，提升经济性。
附图说明
[0023]
图1是本实用新型实施例一的系统示意图。
[0024]
图2是图1中喷射组件的剖视示意图。
[0025]
图3是本实用新型实施例二中喷射组件的剖视示意图。
[0026]
其中：10.空压机；20.储气罐；21.管道；211.减压阀；212.调节阀；30.喷射组件；31.喷管；311.径向出气孔；312.密封板；313.环形导向板；314.间隙；32.钟罩喷头；321.喷头座；322.钟罩帽；323.安装孔；324.堵头；325.喇叭口；33.气道；34.拉簧；40.控制器；41.传感器；50.加热器；60.水冷壁；61.鳍片。
具体实施方式
[0027]
下面结合附图对本实用新型的优选实施例进行详细阐述，以使本实用新型的优点和特征更易于被本领域技术人员理解，从而对本实用新型的保护范围做出更为清楚明确的界定。
[0028]
实施例一
[0029]
如图1所示，本实用新型提供的防止锅炉水冷壁高温腐蚀的系统，包括：空压机10、储气罐20、喷射组件30、控制器40、加热器50，其中，空压机10为空气压缩机，空压机10用于提供干燥、洁净的压缩空气，具体地，空压机10采用螺杆式或离心式空压机，其出口布置有干燥器及过滤器；储气罐20与空压机10相连通，用于存储空压机10生产的压缩空气，其设定压力为50kpa～100kpa，根据设定压力控制空压机的启停，储气罐20布置3～6个，各储气罐20之间设有连通管，储气罐20底部设有排水装置，外部敷设保温材料（图中未示出）；喷射组件30通过管道21与储气罐20相连通并设置在水冷壁60的鳍片61上，用于向水冷壁60喷射压缩空气以形成保护气膜，具体地，管道21上沿压缩空气的流向依次设有减压阀211及调节阀212，经减压阀211减压后的压缩空气压力为20kpa～50kpa，喷射组件30包括喷管31和钟罩喷头32，喷管31的两端分别与管道21及钟罩喷头32相连通，喷管31可轴向移动地垂直穿设在鳍片61上，钟罩喷头32位于炉膛内，钟罩喷头32的边缘开设有对准水冷壁60的气道33，气道33与水冷壁60之间的夹角为48-58
°
，在本实施例中，气道33与水冷壁60之间的夹角为57
°
，经气道33流出的压缩空气的流速为10～15m/s；控制器40与传感器41及调节阀212电连接，传感器41垂直穿设在鳍片61上，并与喷管31间隔设置，传感器41有多个，在鳍片61上呈网格化分布，传感器41用于检测水冷壁60贴壁气氛中的氧气、一氧化碳及硫化氢的浓度，控制器40根据传感器41的检测值调整调节阀212的开度；加热器50设置在管道21上，并位于减压阀211和调节阀212之间，加热器50用于加热流经管道21的压缩空气，加热器50为表面式加热器，其利用水冷壁60产生的辅汽对压缩空气进行加热，经加热器50加热后的压缩空气的温度控制在150～250℃。
[0030]
这样设置的好处在于，既能够利用高温高压且对准水冷壁的压缩空气的喷射，有效穿透炉膛内的烟气，在水冷壁上形成一层防腐蚀效果好的保护气膜，又不会在炉膛内形成较大程度的降温，从而最大程度降低对炉膛内燃烧效果的影响，实现改善水冷壁附近的气氛，防止水冷壁发生高温腐蚀，且不影响锅炉性能的技术效果；还能通过喷管的移动调整压缩空气流的位置，使其沿水冷壁水管外圆面对水冷壁进行吹扫，以清除水冷壁受热面上的积灰及结渣，并防止火焰冲刷水冷壁；通过设置传感器检测水冷壁贴壁气氛中的氧气、一氧化碳及硫化氢的浓度，再通过控制器根据传感器的检测值调整管道上调节阀的开度，既能够在线监测水冷壁的贴壁气氛，又能够实时合理优化喷入的压缩空气量，降低系统能耗，
提升经济性。
[0031]
实施例二
[0032]
实施例二与实施例一基本相同，不同之处在于钟罩喷头32的结构，具体地，如图2所示，实施例二的钟罩喷头32包括喷头座321和钟罩帽322，喷头座321固定连接在喷管31的端部并露出喷管31上开设的径向出气孔311，钟罩帽322内部具有空腔，钟罩帽322通过拉簧34与喷管31端面的密封板312相连接，拉簧34有多个，并沿喷管31的轴心线呈环形阵列分布，随着拉簧34的形变，钟罩帽322能够沿喷管31的轴向方向移动，钟罩帽322与喷头座321之间的周向缝隙形成气道33，气道33的开度与调节阀212的开度正相关。
[0033]
这样设置的好处在于，能够利用气道呈锥形的角度特性，在该系统停止时，配合拉簧拉紧钟罩帽，使其与喷头座贴合并实现自动对中，从而关闭气道，避免灰尘进入；在该系统启动时，又能够通过压缩空气施加在钟罩帽上的压力推动钟罩帽沿远离喷头座的方向移动，打开气道，以喷射压缩空气流并形成气膜；在控制器调小调节阀的开度时，由于调节阀后段的管道及喷管的内径尺寸均无变化，喷管内压缩空气的压力减小，在拉簧作用下，气道的开度变小（气道变窄），从而实现自适应调整气道开度的技术效果，使得经气道喷射出的压缩空气的流速不发生较大的降幅，使流速控制在12～13m/s，从而确保形成气膜的面积不发生较大变化，即，利用气膜厚度的降低补偿气膜面积，避免水冷壁的高温腐蚀。
[0034]
在本实施例中，为进一步提升钟罩帽322移动时的稳定性，喷管31上还设置有环形导向板313，环形导向板313位于钟罩帽322的内腔中，其边缘与钟罩帽322的内壁之间具有间隙。
[0035]
为便于拉簧34的安装，在本实施例中，钟罩帽322的顶部中心开设有用于安装拉簧34的安装孔323，安装孔323内螺纹连接有堵头324，安装孔323朝向钟罩帽322内部的开口为喇叭口325。
[0036]
需要说明的是，在上述实施例中，钟罩喷头可采用耐高温钢材或在表面设置耐高温涂层以避免烧坏。
[0037]
本实用新型防止锅炉水冷壁高温腐蚀的方法，采用上述任意实施例提供的系统实现，具体方法包括：
[0038]
采用传感器检测距水冷壁10mm以内的氧气浓度v1、一氧化碳浓度v2、硫化氢浓度v3，若v1≤2%或v2≥2000ppm或v3≥100ppm，则通过控制器调大调节阀的开度，若v1＞4%，则通过控制器调小调节阀的开度，传感器检测的间隔时间为5-10s。
[0039]
这样设置的好处在于，能够实现对水冷壁贴壁气氛的在线监测并预测水冷壁高温腐蚀的倾向，从而自动改变调节阀的开度，以实现自动调节，改善贴壁气氛，防止发生高温腐蚀，并降低压缩空气的消耗量。
[0040]
优选地，压缩空气经气道流出时的温度为150-250℃。
[0041]
优选地，压缩空气经气道流出时的流速为10-15m/s。
[0042]
上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围，凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

技术特征：

1.一种防止锅炉水冷壁高温腐蚀的系统，包括：空压机，所述空压机用于提供干燥、洁净的压缩空气；储气罐，所述储气罐与所述空压机相连通，用于存储所述压缩空气；喷射组件，所述喷射组件通过管道与所述储气罐相连通并设置在水冷壁的鳍片上，用于喷射所述压缩空气以形成气膜，所述管道上沿所述压缩空气的流向依次设有减压阀及调节阀；控制器，所述控制器与传感器及所述调节阀电连接，所述控制器根据所述传感器的检测值调整所述调节阀的开度；其特征在于：所述喷射组件包括喷管和钟罩喷头，所述喷管的两端分别与所述管道及所述钟罩喷头相连通，所述喷管可轴向移动地垂直穿设在所述鳍片上，所述钟罩喷头位于炉膛内，所述钟罩喷头上开设有对准所述水冷壁的气道；所述传感器垂直穿设在所述鳍片上，并与所述喷管间隔设置，用于检测所述水冷壁贴壁气氛中的氧气、一氧化碳及硫化氢的浓度；所述管道上还设有用于加热所述压缩空气的加热器，所述加热器设置在所述减压阀及所述调节阀之间。2.根据权利要求1所述的防止锅炉水冷壁高温腐蚀的系统，其特征在于：所述钟罩喷头包括喷头座和钟罩帽，所述喷头座固定连接在所述喷管的端部并露出所述喷管上开设的径向出气孔，所述钟罩帽通过拉簧可轴向移动地连接在所述喷管端面的密封板上，所述钟罩帽与所述喷头座之间的周向缝隙形成所述气道，所述气道的开度与所述调节阀的开度正相关。3.根据权利要求2所述的防止锅炉水冷壁高温腐蚀的系统，其特征在于：所述喷管上还套设有环形导向板，所述环形导向板位于所述钟罩帽的内腔中，所述环形导向板的边缘与所述钟罩帽的内壁之间具有间隙。4.根据权利要求2所述的防止锅炉水冷壁高温腐蚀的系统，其特征在于：所述钟罩帽的顶部中心开设有用于安装所述拉簧的安装孔，所述安装孔内螺纹连接有堵头。5.根据权利要求4所述的防止锅炉水冷壁高温腐蚀的系统，其特征在于：所述安装孔朝向所述钟罩帽内部的开口为喇叭口。6.根据权利要求1所述的防止锅炉水冷壁高温腐蚀的系统，其特征在于：所述气道与所述水冷壁之间的夹角为48-58
°
。7.根据权利要求1所述的防止锅炉水冷壁高温腐蚀的系统，其特征在于：所述加热器为表面式加热器，所述加热器利用所述水冷壁产生的辅汽对所述压缩空气进行加热。

技术总结

本实用新型提供的防止锅炉水冷壁高温腐蚀的系统，通过气道将压缩机升压、加热器升温后的高温高压空气对准水冷壁喷射，既能够有效穿透炉膛内的烟气，在水冷壁上形成一层防腐蚀效果好的保护气膜，又不会在炉膛内形成较大程度的降温，从而实现改善水冷壁附近气氛，防止水冷壁发生高温腐蚀，且不影响锅炉性能的技术效果；对准水冷壁的压缩空气流还能够对水冷壁进行吹扫，防止火焰冲刷水冷壁，并对水冷壁上的积灰、结渣进行清除；通过设置传感器检测水冷壁贴壁气氛中的氧气、一氧化碳及硫化氢的浓度，再通过控制器根据传感器的检测值调整管道上调节阀开度，既能够在线监测水冷壁的贴壁气氛，又能够实时合理优化喷入的压缩空气量，提升经济性。升经济性。升经济性。