本發明屬于燃煤鍋爐運行,具體涉及一種二次風均流與貼壁風協同的水冷壁防腐蝕系統及方法。
背景技術:
1、在嚴苛環保要求與低氮燃燒器大量應用的背景下,對沖燃燒鍋爐水冷壁高溫腐蝕成為制約機組長期安全運行的關鍵問題,其根源是燃燒組織不當引發的近壁區還原性氣氛,該氣氛的形成源于宏觀與微觀兩方面:宏觀上各燃燒器二次風量分配不均,造成爐內空氣動力場紊亂、局部缺氧;微觀上側墻煙氣存在滯止區或旋渦,使co、h2s等還原性氣體無法及時氧化排出。
2、目前行業多采用單一改造技術,或在風箱加裝固定導流板均風,或在側墻設簡易貼壁風噴口防護,但固定導流板無法適配負荷與煤種變化,簡易貼壁風易因風源不均導致風壓風量不穩、保護效果差且噴口易燒損,二者簡單組合又缺乏系統級協同控制,難以整體優化甚至相互干擾。
技術實現思路
1、本發明的目的在于提供一種二次風均流與貼壁風協同的水冷壁防腐蝕系統及方法,用以解決現有鍋爐水冷壁防腐蝕技術單一應用效果差、組合無協同控制,固定導流板適配性不足、簡易貼壁風供風不穩且噴口易損的技術缺陷。
2、為了實現上述目的,本申請提供如下技術方案:
3、本申請的第一方面,提供了一種二次風均流與貼壁風協同的水冷壁防腐蝕系統,包括:
4、源頭調節單元,為布設于二次風大風箱的各二次層風箱內的可調導流葉片組,所述可調導流葉片組傳動連接有角度執行機構;
5、末端保護單元,包括陣列布置于鍋爐側墻水冷壁的復合型貼壁風噴口,以及與所述復合型貼壁風噴口分別連通的貼壁風風箱、壓縮空氣管路;
6、多參數監測網絡單元,包括風量傳感器、氣體濃度傳感器和溫度傳感器,所述風量傳感器設置于鍋爐燃燒器對應風道上,所述氣體濃度傳感器布設于鍋爐側墻水冷壁,所述溫度傳感器內嵌于復合型貼壁風噴口壁面;
7、控制器,通過信號傳輸線纜分別與各傳感器、角度執行機構電性連接,且所述控制器通過氣閥調節控制線纜與復合型貼壁風噴口的各類調節器電性連接,以實現各單元的協同聯動控制。
8、在一種可選的實施例中,所述可調導流葉片組包括:
9、多片平行排列的可調導流葉片,所述可調導流葉片為流線型翼截面結構,且所述可調導流葉片采用耐熱不銹鋼材質制作,其表面噴涂有防磨耐腐蝕涂層。
10、在一種可選的實施例中,所述角度執行機構包括:
11、執行器、驅動桿和調節桿,所述執行器與驅動桿傳動連接,所述驅動桿與所述調節桿通過銷軸鉸接,所述調節桿與可調導流葉片的轉軸剛性連接。
12、在一種可選的實施例中,所述執行器為氣動式執行器或電動式執行器。
13、在一種可選的實施例中,所述可調導流葉片隨所述轉軸繞軸轉動的可調節角度范圍為-30°~+30°,所述可調導流葉片的零度位置為其延伸方向與二次風的氣流方向相平行。
14、在一種可選的實施例中,所述復合型貼壁風噴口為三層同心套管結構,該結構從內至外依次為中心壓縮空氣管、中層熱二次風管和外層冷卻保護管。
15、在一種可選的實施例中,所述中心壓縮空氣管上設置有壓縮空氣調節器,所述外層冷卻保護管圍合形成的冷卻保護腔上設置有冷卻氣調節器。
16、在一種可選的實施例中,所述中心壓縮空氣管的末端設置有旋流噴口,所述復合型貼壁風噴口的最外端鑲嵌有耐磨耐高溫陶瓷頭;
17、其中,所述陶瓷頭通過連接筋與所述復合型貼壁風噴口的外端面圍合形成環形噴口。
18、在一種可選的實施例中,所述中層熱二次風管與所述外層冷卻保護管之間形成冷卻保護腔,所述冷卻保護腔內設置有冷卻隔板,所述冷卻隔板將所述冷卻保護腔分隔為上下兩個腔室。
19、本申請的第二方面,提供了一種二次風均流與貼壁風協同的水冷壁防腐蝕系統使用方法,所述方法是采用如上所述的二次風均流與貼壁風協同的水冷壁防腐蝕系統進行的,包括:
20、步驟一、通過多參數監測網絡單元的各傳感器,實時采集燃燒器對應風道的二次風量、鍋爐側墻水冷壁的氣氛濃度及復合型貼壁風噴口壁面溫度,將監測數據傳輸至控制器;
21、步驟二、所述控制器根據采集的所述監測數據,驅動角度執行機構動作,帶動轉軸與可調導流葉片轉動至預設角度,實現各二次層風箱的二次風分配均勻化,為貼壁風提供穩定氣源;
22、步驟三、控制器基于二次風均流結果,控制貼壁風風箱向所述復合型貼壁風噴口輸送熱二次風,同時控制壓縮空氣管路輸送壓縮空氣,經噴口內多管路混合形成復合射流,沿水冷壁噴射形成保護氣膜;
23、步驟四、控制器根據采集的監測數據,若檢測到還原性氣氛超標,同步調大對應區域復合型貼壁風噴口的風量配比,并微調對應位置的可調導流葉片角度,強化超標區域的氣流補給;
24、步驟五、控制器根據采集的監測數據,若檢測到溫度超限,立即調大所述冷卻氣調節器的開度,強化噴口冷卻,同時微調周邊噴口風量進行補償,并基于均流邏輯同步平衡二次風分配。
25、與現有技術相比,本發明具有以下有益效果:
26、采用可調導流葉片組替代固定導流板,可隨負荷、煤種動態調節二次風分配,有效解決了二次風量不均、固定結構適配性差的問題;同時,采用復合型貼壁風噴口配合專用貼壁風風箱與壓縮空氣管路,改善了簡易貼壁風風壓風量不穩、保護效果不佳及噴口易燒損的弊端;此外,通過多參數監測與控制器的協同聯動,實現源頭均流與末端保護的閉環調控,破解了二者簡單組合缺乏協同、易相互干擾的難題,最終從宏觀均流與微觀貼壁保護雙維度消除近壁還原性氣氛,顯著提升水冷壁防腐蝕效果與鍋爐運行安全性。
1.二次風均流與貼壁風協同的水冷壁防腐蝕系統,其特征在于,包括:
2.根據權利要求1所述的二次風均流與貼壁風協同的水冷壁防腐蝕系統,其特征在于,所述可調導流葉片組包括:
3.根據權利要求1所述的二次風均流與貼壁風協同的水冷壁防腐蝕系統,其特征在于,所述角度執行機構包括:
4.根據權利要求3所述的二次風均流與貼壁風協同的水冷壁防腐蝕系統,其特征在于,所述執行器為氣動式執行器或電動式執行器。
5.根據權利要求3所述的二次風均流與貼壁風協同的水冷壁防腐蝕系統,其特征在于,所述可調導流葉片隨所述轉軸繞軸轉動的可調節角度范圍為-30°~+30°,所述可調導流葉片的零度位置為其延伸方向與二次風的氣流方向相平行。
6.根據權利要求1所述的二次風均流與貼壁風協同的水冷壁防腐蝕系統,其特征在于,所述復合型貼壁風噴口為三層同心套管結構,該結構從內至外依次為中心壓縮空氣管、中層熱二次風管和外層冷卻保護管。
7.根據權利要求6所述的二次風均流與貼壁風協同的水冷壁防腐蝕系統,其特征在于,所述中心壓縮空氣管上設置有壓縮空氣調節器,所述外層冷卻保護管圍合形成的冷卻保護腔上設置有冷卻氣調節器。
8.根據權利要求6所述的二次風均流與貼壁風協同的水冷壁防腐蝕系統,其特征在于,所述中心壓縮空氣管的末端設置有旋流噴口,所述復合型貼壁風噴口的最外端鑲嵌有耐磨耐高溫陶瓷頭;
9.根據權利要求6所述的二次風均流與貼壁風協同的水冷壁防腐蝕系統,其特征在于,所述中層熱二次風管與所述外層冷卻保護管之間形成冷卻保護腔,所述冷卻保護腔內設置有冷卻隔板,所述冷卻隔板將所述冷卻保護腔分隔為上下兩個腔室。
10.一種二次風均流與貼壁風協同的水冷壁防腐蝕系統使用方法,其特征在于,所述方法是采用權利要求1-9任一項所述的二次風均流與貼壁風協同的水冷壁防腐蝕系統進行的,包括: