一种缓解水冷壁结焦结渣和高温腐蚀的锅炉系统的制作方法

本发明涉及燃烧设备技术领域，特别涉及一种缓解水冷壁结焦结渣和高温腐蚀的锅炉系统，适用于水蒸汽锅炉、超临界二氧化碳动力循环锅炉及其它锅炉以及工业炉。

背景技术：

锅炉作为能效转换的主要设备在发电系统中占据着不可或缺的作用。但由于其燃用多为劣质燃料，在锅炉运行过程难免中出现积灰、腐蚀及结焦结渣问题。特别是在国家提出超低排放标准后，大多数电厂燃烧器经过低氮改造锅炉炉膛冷却壁的局部鳍片位置上出现了明显且严重的结焦结渣及腐蚀现象，极大的增加锅炉冷却壁超温爆管的风险，因此解决冷却壁的结焦、腐蚀问题成为了技术难点之一。

技术实现要素：

本发明的主要目的是提供一种缓解水冷壁结焦结渣和高温腐蚀的锅炉系统，旨在改善冷却壁鳍片位置的结焦结渣和高温腐蚀的情况，本发明所述缓解冷却壁结焦的锅炉系统适用于超临界二氧化碳动力循环锅炉、传统蒸汽锅炉、生物质燃烧锅炉、循环流化床锅炉以及工业炉，采用的技术方案为：

一种缓解水冷壁结焦结渣和高温腐蚀的锅炉系统，包括炉膛和烟道，所述炉膛内设有冷却壁，所述冷却壁由多根并列分布的水冷管和焊接在相邻两个水冷管之间的鳍片构成，所述烟道的一端与所述炉膛的上端连通，所述烟道内由其靠近所述炉膛的一端向其另一端依次设有空气预热器、静电除尘器和脱硫装置，所述鳍片上设有贯穿其的多个风孔，管道的一端与所述烟道内部连通，所述管道的另一端通过烟气风机与多个所述风孔连通，所述烟气风机用以将所述烟道内的烟气通过管道经过多个所述风孔后送入所述炉膛内。

优选地，所述管道与所述烟道内部连通的一端位于靠近所述空气预热器背离所述静电除尘器的一侧。

优选地，所述管道与所述烟道内部连通的一端位于所述空气预热器与所述静电除尘器之间。

优选地，所述管道与所述烟道内部连通的一端位于所述静电除尘器和所述脱硫装置之间。

优选地，所述管道与所述烟道内部连通的一端位于靠近所述脱硫装置背离所述静电除尘器的一侧。

优选地，所述管道上位于所述烟气风机和所述炉膛之间还设有流量调节阀。

本发明所述缓解冷却壁结焦结渣和高温腐蚀的锅炉系统有益效果为：

(1)烟气在冷却壁近壁面形成贴壁风风幕，风幕增强了冷却壁近壁面的气流扰动，防止燃料直接冲刷冷却壁，烟气在冷却壁近壁面形成的风幕有效的减少处于高温熔融或半熔融状态的灰颗粒在冷却壁近壁面上的冷却沉积，缓解了冷却壁结焦结渣的情况，还可以避免凝固状态的灰颗粒沉积在冷却壁近壁面上，同时贴壁风风幕可有效的降低co、硫化氢、二氧化硫和三氧化硫与冷却壁近壁面接触的机率，从而减轻冷却壁高温腐蚀的风险；

(2)由于烟气中含氧量低于空气中的含氧量，烟气中的氧气降低了冷却壁近壁面co的浓度，降低冷却壁近壁面硫化氢腐蚀的速率，同时降低了硫在冷却壁近壁面转化为三氧化硫的转化率，缓解了冷却壁的高温腐蚀，且避免因还原性气氛导致的灰熔点温度的下降和灰沉积物过程加快，从而有效的缓解了冷却壁结渣的情况；

(3)流入炉膛内的烟气含氧量低，在不影响炉膛内燃烧的前提下，抑制了燃烧中氮氧化物的生成。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例采用第二种烟气时所述锅炉系统的结构示意图；

图2为本发明实施例采用第四种烟气时所述锅炉系统的结构示意图；

图3为本发明实施例所述冷却壁的结构示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

以下结合附图1-3对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

参照图1和图2所示，锅炉系统包括炉膛和烟道，所述炉膛为方体形，所述炉膛的四周侧壁分别设有冷却壁1，每个所述冷却壁1分别由多根并列分布的水冷管11和焊接在相邻两个水冷管11之间的鳍片12构成，所述烟道的一端与所述炉膛的上端连通，所述烟道内由其靠近所述炉膛的一端向其另一端依次设有空气预热器2、静电除尘器3和脱硫装置4，其特征在于，所述鳍片12上设有贯穿其的多个风孔13，管道5的一端与所述烟道内部连通，所述管道5的另一端通过烟气风机6与多个所述风孔13连通，所述烟气风机6用以将所述烟道内的烟气通过管道5经过多个所述风孔13后送入所述炉膛内。

启动所述烟气风机6，所述烟道内的烟气通过管道5经过多个所述风孔13后送入所述炉膛内，流入所述烟道内的烟气在所述冷却壁1近壁面形成贴壁风风幕，风幕增强了冷却壁1近壁面的气流扰动，防止燃料直接冲刷冷却壁1，烟气在冷却壁1近壁面形成的风幕有效的减少处于高温熔融或半熔融状态的灰颗粒在冷却壁1近壁面上的冷却沉积，缓解了冷却壁1结焦结渣的情况，还可以避免凝固状态的灰颗粒沉积在冷却壁近壁面上，同时贴壁风风幕可有效的降低co、硫化氢、二氧化硫和三氧化硫与冷却壁近壁面接触的机率，从而减轻冷却壁高温腐蚀的风险；由于烟气中含氧量低于空气中的含氧量，烟气中的氧气降低了冷却壁近壁面co的浓度，降低冷却壁近壁面硫化氢腐蚀的速率，同时降低了硫在冷却壁近壁面转化为三氧化硫的转化率，缓解了冷却壁的高温腐蚀，且避免因还原性气氛导致的灰熔点温度的下降和灰沉积物过程加快，从而有效的缓解了冷却壁结渣的情况；流入炉膛内的烟气中含氧量低，在不影响炉膛内燃烧的前提下，抑制了燃烧中氮氧化物的生成。

在实际操作过程中，优选地在冷却壁结焦和高温腐蚀的高危区开设所述风孔13，有利于延长所述结焦和高温腐蚀的高危区管段的使用寿命，可灵活的控制冷却壁1的结焦和高温腐蚀，适于推广。

燃用劣质燃料的锅炉在实际燃烧的过程中，位于燃烧器上方的冷却壁的鳍片上结焦和高温腐蚀较为严重，如图1所示，在燃烧器上方的冷却壁鳍片上开设所述风孔13。

其中，所述风孔13截面的形状可以是圆形或任意多边形，如图3所示为鳍片12上开设有截面形状为圆形的风孔13的结构示意图。

循环流入所述炉膛内的烟气优选的来源有四种。

第一种烟气来源于与空气预热器2换热前的烟气，在所述烟道内流至所述空气预热器2的烟气温度降低，有利于炉膛内燃烧热量的传导至所述冷却壁内的冷却工质，避免因含粉尘和硫的高温烟气在冷却壁1近壁面形成贴壁风而导致的冷却壁1结焦和高温腐蚀。

如图2所示，第二种烟气来源于与空气预热器2换热后的烟气，与第一种烟气相比，第二种烟气的温度明显降低，低温的烟气有利于防止高温熔融灰黏附在冷却壁1上，缓解冷却壁1的结焦和高温腐蚀；

第三种烟气来源于完成静电除尘后的烟气，与第二种烟气相比，第三种烟气的温度更低，且第三种烟气中粉尘含量低，从而防止烟气中的粉尘黏附在冷却壁1上，缓解冷却壁1的结焦；

如图1所示，第四种烟气来源于完成脱硫后的烟气，与第三种烟气相比，第四种烟气温度降低，含硫量降低，进一步缓解了冷却壁的高温腐蚀。

优选地，所述管道上位于所述烟气风机6和所述炉膛之间还设有流量调节阀7。

所述流量调节阀7便于控制和调节流入所述炉膛内烟气的总量，从而便于调节冷却壁近壁面贴壁风的大小，防止流入所述炉膛内烟气影响炉膛内的燃烧。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；凡本行业的普通技术人员均可按说明书附图所示和以上所述而顺畅地实施本发明；但是，凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本发明的技术方案的保护范围之内。