一种锅炉水冷壁防腐保护装置的制作方法

本发明属于锅炉领域，具体涉及一种锅炉水冷壁防腐保护装置。

背景技术：

为提高燃煤电站的利用效率和缓解“碳排放”的压力，超超临界燃煤锅炉在近几年有了迅猛的发展，同时也出现了新的技术难题。国内已投产的600MW、1000MW前后墙对冲燃烧锅炉中普遍存在水冷壁高温腐蚀问题，导致水冷壁管壁减薄明显，严重影响锅炉运行安全。如某600MW超临界对冲燃烧锅炉侧墙处水冷壁管壁减薄最薄处剩余壁厚3.0～4.5mm(原设计壁厚7.5mm)；某1000MW对冲燃烧锅炉停炉检修发现两侧墙水冷壁管壁厚减薄最高达到约2mm，更换管材599根共2000米。

锅炉水冷壁高温腐蚀问题主要与燃煤硫含量较高，贴壁存在还原性气氛，烟气及煤粉气流的冲刷等因素有关。燃煤硫分在炉内缺氧条件下，燃烧产生一定含量的H₂S，H₂S可直接与水冷壁中纯金属发生反应生成FeS。H₂S还可与水冷壁表面的Fe₃O₄氧化层中所复合的FeO(Fe₃O₄＝Fe₂O₃·FeO)反应生成FeS。当沾灰层温度较高时，FeS会再次与介质中的氧作用，生成Fe₃O₄，从而使氧腐蚀进一步进行。对于大容量前后墙对冲燃烧锅炉，炉膛两侧墙中间区域易形成流动停滞区，氧量偏低，还原性气体CO含量偏高，当炉内燃烧工况不佳、配风不合理时，两侧墙水冷壁附近还原性气氛增强，为高温腐蚀的发生创造了有利条件。

为了避免高温腐蚀造成的水冷壁壁厚减薄，保证锅炉安全运行，大容量对冲燃烧锅炉两侧墙大多采取防腐喷涂措施，在两侧墙水冷壁上喷涂耐腐蚀金属涂层，将腐蚀性气氛与管材基体Fe隔离，以此减缓高温腐蚀。然而这种被动式的防护措施并不能根本性地解决高温腐蚀问题，反而防腐涂层的剥落增大了水冷壁运行风险，增加锅炉检修维护工作量。

解决两侧墙水冷壁高温腐蚀问题，根本在于改善侧墙水冷壁贴壁气氛，增加侧墙水冷壁区域的氧量。改善侧墙水冷壁贴壁气氛有三种方式：(1)开展燃烧调整，优化配风。通过增加靠近侧墙燃烧器的进风量、调整合适的燃烧器二次风旋流强度，增加侧墙水冷壁处的氧量。然而由于燃煤煤质变化可能导致燃烧器配风不适用，且采取该配风方式将会增加燃烧产生的NO_x，增加了脱硝系统的运营压力；(2)燃烧器改造。通过对靠近侧墙的燃烧器进行改造，削弱其分级燃烧的强度，改善侧墙区域的燃烧工况。但是燃烧器改造所涉及的改造费用较高，且燃烧器改造后燃烧产生的NO_x含量增多；(3)贴壁风改造。目前相关锅炉制造厂家、科研院所采用前后墙或侧墙加装贴壁风布置方案。在前后墙上安装的贴壁风装置体积较大，需要对水冷壁进行大幅改造，且为了使风量能够穿过燃烧烟气进入侧墙水冷壁附近，需要较大的送风动量。在侧墙上布置的贴壁风，由于其加装在侧墙水冷壁鳍片开孔位置，喷口较小存在结渣堵塞喷口的问题，且贴壁风引自二次风箱，风箱压力较低，刚性不足，喷入炉内的贴壁风在炉内烟气卷吸作用下，无法发挥保护侧墙水冷壁的作用，且有的侧墙贴壁风设置为直流喷嘴，贴壁风在进入炉内后为直流射流，射流无法覆盖整个侧墙，无法改善周围水冷壁的贴壁气氛，无法达到改造目的。

为了解决前后墙对冲燃烧锅炉两侧墙水冷壁高温腐蚀问题，改善侧墙水冷壁贴壁气氛，在分析目前贴壁风优缺点的基础上，提出一种新型锅炉水冷壁防腐保护装置。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种锅炉水冷壁防腐保护装置，该装置可增加锅炉侧墙水冷壁贴壁区域氧气含量，改善水冷壁工作环境，彻底解决锅炉侧墙水冷壁高温腐蚀问题。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种锅炉水冷壁防腐保护装置，在锅炉左侧墙和右侧墙的水冷壁上加装用于将热一次风引至左侧墙和右侧墙中间区域水冷壁处的导流装置，在水冷壁背火侧设置有与导流装置相连通的风箱，风箱还连接有热一次风母管。

所述导流装置的高度为从锅炉最下层燃烧器至燃尽风区域的距离。

所述风箱通过连接管道与热一次风母管相连，并且连接管道上布置有电动调节门；风箱采用分段布置或整体布置。

所述连接管道上还设置有滤网。

所述导流装置为若干导流板或若干风帽；导流板包括第一挡板和与第一挡板垂直设置的第二挡板。

导流装置采用导流板时，左侧墙以及右侧墙上的导流板对冲布置；导流板采用整体布置或分段布置；导流板的材质为不锈钢；导流板与水冷壁采用焊接方式固定；导流板与锅炉前墙和锅炉后墙的距离均为炉膛深度的1/6。

导流装置为导流板时，将与第二挡板相对的水冷壁鳍片进行割除，使风箱内的风进入炉膛。

割除的水冷壁鳍片的高度与导流板的高度相同；割除了水冷壁鳍片的水冷壁管周向进行喷涂处理或加装防磨瓦；风箱与导流板的高度相同；第一挡板的宽度为100mm。

导流装置为若干风帽时，风帽周向出风口伸入炉膛内的深度在50mm以内。

若干风帽等间距设置；相邻风帽之间的距离为风帽喷出的气流覆盖的最小圆周半径的两倍；风帽与水冷壁管为焊接固定，并且在风帽与水冷壁管连接处敷设浇注料；风帽采用流化床风帽。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过在侧墙上设置用于将热一次风引至左侧墙和右侧墙中间区域水冷壁处的导流装置，将热一次风引至侧墙中间区域水冷壁处，以增加此处氧气含量，改善侧墙中间区域水冷壁贴壁气氛，防止高温腐蚀的发生；风源取自热一次风母管，一方面通过侧墙风箱进入炉膛的风温与热二次风温接近，避免影响锅炉效率，另一方面热一次风母管压力为8kPa～10kPa左右，风压较高，可使进入炉膛的送风动量足以克服炉内烟气卷吸作用，以达到改善侧墙水冷壁贴壁气氛的目的；本发明通过在侧墙处加装新型贴壁风装置，彻底改善侧墙水冷壁贴壁气氛，增加侧墙水冷壁处氧量，解决锅炉侧墙水冷壁高温腐蚀问题。本发明装置结构简单，效果明显，方便已投运的锅炉进行相应的技术改造。

进一步的，锅炉侧墙高温腐蚀一般发生在侧墙水冷壁的中间区域，为保证改善侧墙处易发生高温腐蚀区域的贴壁气氛，所以本发明中导流板与锅炉前墙和锅炉后墙的距离均为炉膛深度的1/6。

进一步的，导流板伸入炉膛的高度应距离侧墙水冷壁一定位置，距离过大，风压可能偏弱，不能有效改善侧墙水冷壁贴壁气氛，且容易被炉膛火焰干扰；距离偏小，可能会造成贴壁水冷壁的磨损，所以本发明中导流板的第一挡板的宽度为100mm，即导流板深入炉膛的深度为100mm左右。

进一步的，在连接管道上布置电动调节门，可以调整吹入炉膛中的送风动量，可根据负荷、侧墙水冷壁贴壁气氛或尾部CEMS处CO含量调节电动调节门开度，保证经导流板导流的热一次风能够覆盖锅炉侧墙中间区域。

进一步的，连接管道上还设置有滤网，避免一次风携带空气预热器蓄热元件的飞灰进入炉膛内，避免造成导流板处侧墙水冷壁的磨损、结焦。

附图说明

图1为本发明实例1锅炉水冷壁防腐保护装置的局部示意图；

图2为本发明实例1锅炉水冷壁防腐保护装置的俯视示意图；

图3为本发明实例2锅炉水冷壁防腐保护装置的局部示意图；

其中，1为水冷壁外保温，2为水冷壁，3为水冷壁鳍片，4为导流板，4-1为第一挡板，4-2为第二挡板，5为风箱，6为电动调节门，7为热一次风母管，8为左侧墙，9为右侧墙，10为前墙，11为后墙，12为燃烧器，13为风帽，14为浇注料。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细说明。

参见图1和图2，本发明中在锅炉左侧墙8和右侧墙9的水冷壁2上加装用于将热一次风引至左侧墙8和右侧墙9中间区域水冷壁2处的导流装置，在水冷壁2背火侧设置有与导流装置相连通的风箱5，风箱5采用分段布置或整体布置。风箱5通过连接管道与热一次风母管7(热一次风母管压力为8kPa～10kPa左右)相连，热一次风母管7中风作为风箱5的风源，并且连接管道上布置有电动调节门6，可根据负荷、侧墙水冷壁贴壁气氛或尾部CEMS处CO含量调节电动调节门6开度，保证经导流板4导流的热一次风能够覆盖锅炉侧墙中间区域；连接管道上还设置有滤网，避免一次风携带空气预热器蓄热元件的飞灰进入炉膛内，避免造成导流板处侧墙水冷壁的磨损、结焦。其中，导流装置的高度为从锅炉最下层燃烧器12至燃尽风区域的距离。

所述导流装置为导流板4或若干风帽13；导流板4包括第一挡板4-1和与第一挡板4-1垂直设置的第二挡板4-2。第一挡板4-1的宽度为100mm左右，即导流板深入炉膛的深度为100mm左右。导流装置采用导流板4时，将与第二挡板4-2相对的水冷壁鳍片3进行割除，使风箱5内的风进入炉膛，割除的水冷壁鳍片3的高度与导流板4的高度相同，并且割除了水冷壁鳍片3的水冷壁管2周向进行喷涂处理或加装防磨瓦；风箱5大小以能覆盖割除水冷壁鳍片3后的空间为宜，风箱5与导流板4的高度相同。

左侧墙8和右侧墙9上的导流板4对冲布置；导流板4采用整体布置或分段布置；导流板4的材质为不锈钢；导流板4与水冷壁2采用焊接方式固定；导流板4与锅炉前墙10和锅炉后墙11的距离为炉膛深度的1/6。导流板4伸入炉膛的高度应距离侧墙水冷壁一定位置，距离过大，风压可能偏弱，不能有效改善侧墙水冷壁贴壁气氛，且容易被炉膛火焰干扰；距离偏小，可能会造成贴壁水冷壁的磨损。

本发明中通过侧墙送风经导流板4导流至侧墙水冷壁2贴壁区域，以改善侧墙水冷壁2贴壁处还原性气氛。

参见图3，导流装置为若干风帽13时，风帽13周向均匀开设有若干出风口；由风箱5通过风帽13向左侧墙8和右侧墙9处送入热风，以改善侧墙水冷壁贴壁还原性气氛。风帽13周向出风口伸入炉膛内的深度在50mm以内，距离太大的话，改善侧墙中间区域水冷壁贴壁气氛的效果会减弱。

若干风帽13等间距设置；单个风帽13可覆盖以风帽13为圆心的圆周区域，相邻风帽13之间的距离为风帽13喷出的气流的覆盖的最小圆周半径的两倍，这样可以保证相邻风帽之间区域的气氛都能够得到改善；风帽13与水冷壁管2为焊接固定，并且在风帽13与水冷壁管2连接处敷设浇注料14；风帽13采用商业应用较成熟的流化床风帽。

风箱5出口与风帽13之间设置有用于气体流通的管道，管道的开口大小与风帽13相匹配。

导流装置采用风帽13时，风帽13通过铸件固定在炉膛内，由于图3为示意图，图3中是将水冷壁鳍片3进行了割除，但在实际过程中可以将水冷壁2在此处进行弯曲处理，以留出风帽布置空间。

锅炉水冷壁高温腐蚀大多发生在侧墙水冷壁中间区域，高度位于底层燃烧器至燃尽风标高位置。为改善侧墙水冷壁贴壁气氛，防止侧墙水冷壁腐蚀减薄，提供两种水冷壁防腐保护装置实例。

实施例1

参见图1和图2，在锅炉左侧墙8和右侧墙9距离前墙10、后墙11约1/6处水冷壁2上加装若干导流板4，同侧导流板4为对冲布置，导流板4的高度为从最下层燃烧器12至燃尽风区域的距离。导流板4可分段布置，也可整体布置。将与导流板4的第二挡板对应的水冷壁鳍片3进行割除，并且割除鳍片的高度应与导流板4高度一致。水冷壁2外部设置独立小风箱5，风箱5大小以能覆盖割除掉鳍片的高度为宜。导流板4、风箱5两者高度一致，风箱5可分段布置，也可整体布置。风箱5风源取自热一次风母管7，风箱5与热一次风母管7连接管道上布置有电动调节门6，可根据负荷、侧墙水冷壁贴壁气氛或尾部CEMS处CO含量调节电动调节门6开度，保证经导流板4导流的热一次风能够覆盖锅炉侧墙中间区域。为防止割除水冷壁鳍片处水冷壁发生磨损，在水冷壁处2进行喷涂处理或加装防磨瓦等方式进行保护。

实施例2

参见图3，在锅炉左侧墙8和右侧墙9处布置若干风帽13，风帽13标高位于最下层燃烧器12至燃尽风区域。风帽13周向出风口伸入炉膛的距离在50mm以内。单个风帽13可覆盖以风帽13为圆心的圆周区域，相邻风帽13与风帽13间距均等，间距约等于风帽13覆盖最小圆周半径的两倍。风帽13均采用商业应用较成熟的流化床风帽，风帽13处用于将风箱5中的风通入风帽13中的风道与风帽13相匹配。风源取自热一次风母管7，风帽13与热一次风母管7相连，并且风帽13与热一次风母管7的连接管道上布置电动调节门6，可根据负荷、侧墙水冷壁贴壁气氛或尾部CEMS处CO含量调节电动调节门6开度，保证经风帽13的热一次风能够覆盖锅炉侧墙中间区域。