一种防止锅炉受热面高温腐蚀的振荡风装置的制作方法

1.本发明涉及燃烧锅炉技术领域，更确切地说，它涉及一种防止锅炉受热面高温腐蚀的振荡风装置。


背景技术：

2.近年来，随着燃煤机组环保要求不断提高，为了降低no
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的排放，大型电站锅炉多采用炉膛分级送风和低氧燃烧等方法来降低no
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的产生，但这样的方法会造成因主燃烧区氧量不足而产生大量还原性气体。对于对冲锅炉来说还会造成气流冲刷侧墙，因而在侧墙附近形成强还原性气氛，产生高温腐蚀现象。严重的高温腐蚀会导致水冷壁迅速变薄，引起泄露或爆管，影响锅炉安全运行。
3.目前，国内针对高温腐蚀的解决方法，主要有水冷壁喷涂、燃烧优化调整以及加装贴壁风等方案。水冷壁喷涂是一种被动保护措施，难以从根本上消除腐蚀的根源，并且对整个锅炉系统的换热存在影响。燃烧优化调整在一定程度上可以缓解水冷壁的高温腐蚀，但是其缓解作用在很大程度上受炉膛出口no
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排放限值的限制。加装贴壁风方案是现阶段的主流技术，但是其在工作时只是单一区域的定向补风，如果要全范围覆盖，则需要安装大量喷嘴，对整个锅炉运行会存在不利影响。
4.如申请公布号为cn101706110a的中国发明专利公开了一种用于防止电站锅炉水冷壁高温腐蚀的贴壁风装置，该专利在锅炉水冷壁间加入贴壁风装置，为炉膛壁面提供氧化性气氛。但是该专利的贴壁风装置的气流为直流形式，无法形成摆动状态，覆盖范围十分有限。


技术实现要素：

5.本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供了一种防止锅炉受热面高温腐蚀的振荡风装置，所述技术方案如下：
6.第一方面，提供了一种防止锅炉受热面高温腐蚀的振荡风装置，包括至少一个振荡风装置单元，所述振荡风装置单元包括：二次风母管、风道、调节风门、风量测量装置、振荡风风箱和振荡风喷口；
7.风道2包括风道前端与风道后端；二次风母管与风道前端相连接；风道前端通过调节风门与风道后端连接；风道内部设有风量测量装置；风道后端与振荡风风箱连接；振荡风喷口与振荡风风箱连接。
8.作为优选，振荡风喷口为上下对称结构；振荡风喷口由前端入口、中间管道、回流管道、末端出口组成；回流管道位于中间管道两侧，回流管道与中间管道之间相互连通。
9.作为优选，振荡风风箱固定在锅炉水冷壁外侧。
10.作为优选，振荡风喷口的风向平行于和锅炉水冷壁垂直的锅炉炉膛壁面。
11.作为优选，锅炉水冷壁上具有至少一排燃烧器，所述至少一排燃烧器中的每排燃烧器的两端设置有振荡风装置单元；所述振荡风喷口设置在与其所属的振荡风装置单元对
应的一排燃烧器的同水平面。
12.第二方面，提供了第一方面任一所述的防止锅炉受热面高温腐蚀的振荡风装置的使用方法，包括：
13.步骤1、在锅炉上安装振荡风装置；
14.步骤2、开启送风机，生成二次风；
15.步骤3、二次风通过二次风母管流经风道进入振荡风风箱；
16.步骤4、振荡风风箱中的二次风通过振荡风喷口以规律振荡的形式排出至锅炉受热面，在锅炉受热面形成空气膜。
17.作为优选，在步骤1中，振荡风装置安装于锅炉水冷壁缺氧区域。
18.本发明的有益效果是：
19.(1)本发明的振荡风喷口单元为特殊结构，二次风通过风道和风箱进入振荡风喷口的前端入口，在中间管道附壁流动后形成康达效应，一部分射流由回流管道返回入口使主射流发生偏转，并在另一侧发生康达效应，如此周而复始引起射流的周期性振荡，在末端出口以规律摆动振荡的形式从喷口排出。工作覆盖面积比传统贴壁风装置大得多，可以适用于大多数类型的锅炉；
20.(2)本发明出风方式为上下规律振动，可以不需要电机或者人工调试的方式达到全方位出风，同时可以消除由于燃烧器斜流的影响而使受热面空气膜分布不均的问题；
21.(3)本发明采用二次风为送风来源，由于单个喷口覆盖范围大，因此运行总风量需求小，装置安装简单可靠，布置相对灵活，安装数量少。
附图说明
22.图1为实施例中的振荡风装置单元结构示意图；
23.图2为实施例中的振荡风喷口结构示意图；
24.图3为实施例中的振荡风喷口的工作过程数值模拟图；
25.图4为实施例中的锅炉水平切面a-a剖视图；
26.图5为实施例中的振荡风装置安装位置示意图；
27.附图标记说明：二次风母管1、风道2、调节风门3、风量测量装置4、振荡风风箱5、振荡风喷口6、前端入口6-1、中间管道6-2、回流管道6-3、末端出口6-4、锅炉本体7、振荡风装置单元8、燃烧器9、锅炉水冷壁10。
具体实施方式
28.下面结合实施例对本发明做进一步描述。下述实施例的说明只是用于帮助理解本发明。应当指出，对于本技术领域的普通人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
29.实施例1：
30.如图1所示，振荡风装置单元包括：二次风母管1、风道2、调节风门3、风量测量装置4、振荡风风箱5和振荡风喷口6；
31.风道2包括风道2前端与风道2后端；二次风母管1与风道2前端相连接；风道2前端通过调节风门3与风道2后端连接；风道2内部设有风量测量装置4；风道2后端与振荡风风箱
5连接；振荡风喷口6与振荡风风箱5连接，振荡风风箱5固定在锅炉水冷壁10外侧。
32.如图2所示，振荡风喷口6为上下对称结构；振荡风喷口6由前端入口6-1、中间管道6-2、回流管道6-3、末端出口6-4组成；回流管道6-3位于中间管道6-2两侧，回流管道6-3与中间管道6-2之间相互连通。振荡风喷口6可将通入的气体以规律摆动振荡的形式从喷口排出，扩大覆盖区域，稳定性高。振荡风喷口6的风向平行于和锅炉水冷壁10垂直的锅炉炉膛壁面。
33.如图3所示，使用ansys fluent软件模拟了振荡风喷口6在二次风驱动下的工作状态，显示了气流在振荡风喷口6内部的运动变化以及其喷口处的气流的运动方向的变化。计算条件为：风压2800pa、温度300度、空气介质，湍流模型采用rng k-e模型，并采用加强型壁面函数。图中x和y为坐标值，d表示喷嘴的喉部直径，每张图片间隔为0.25s。模拟结果表明，出口的振荡风风速达到60m/s以上，振荡风气流的摆动周期为2s，可以满足大多数锅炉的运行要求。
34.如图4所示，振荡风装置单元布置在锅炉水冷壁一侧，工作时由二次风管道送风，在水冷壁外形成稳定空气膜。
35.如图5所示，锅炉本体7的锅炉水冷壁10上具有至少一排燃烧器9，所述至少一排燃烧器9中的每排燃烧器9的两端设置有振荡风装置单元8；所述振荡风喷口6设置在与其所属的振荡风装置单元8对应的一排燃烧器9的同水平面。
36.本发明的工作原理为：二次风通过二次风母管1流经风道2进入振荡风风箱5，最后通过振荡风喷口6以规律振荡的形式排出至锅炉受热面。振荡风喷口6采用特殊结构，由前端入口6-1、中间管道6-2、回流管道6-3、末端出口6-4组成，可将通入的气体以规律摆动振荡的形式从喷口排出，稳定性高，覆盖面积大。以二次风通过风道2和振荡风风箱5进入振荡风喷口6的前端入口6-1，在中间管道6-2附壁流动后形成康达效应，一部分射流由回流管道6-3返回入口使主射流发生偏转，并在另一侧发生康达效应，如此周而复始引起射流的周期性振荡，在末端出口6-4以规律摆动振荡的形式从喷口排出。出风方式为上下规律振动，可以不需要电机或者人工调试的方式达到全方位出风，较传统贴壁风装置扩大了覆盖区域，以二次风作为振荡风来源，能够有效地在锅炉受热面形成空气膜，使其存在于氧化性气氛下，减轻锅炉的高温腐蚀问题，可广泛推广于防止锅炉高温腐蚀邻域。
37.本实施例中，改变了传统贴壁风的吹风形式，改用一种更为先进和可靠的特殊振荡风喷口6为喷射单元，以及在风道2内部和中间加装了风量测量装置4和调节风门3来实现对整个锅炉燃烧和振荡风装置的联动调节。并且由于振荡风喷口6的特殊结构，使得装置安装数量减少，并且不需要人为或者通过电机形式对气流喷射角度做出改变，使装置的使用寿命提高，故障率降低，同样的人工成本也相应减少。该装置适用于不同形式的锅炉，不影响炉内的正常燃烧和锅炉的燃烧效率，能够降低由于燃烧器斜流的影响而使受热面空气膜分布不均的问题，使整个炉膛表面和锅炉水冷壁10处于较为稳定的氧化性环境下。
38.实施例2：
39.防止锅炉受热面高温腐蚀的振荡风装置的使用方法，包括：
40.步骤1、在锅炉上安装振荡风装置。
41.在步骤1中，该振荡风装置安装于锅炉水冷壁10缺氧区域。
42.步骤2、开启送风机，生成二次风。
43.步骤3、二次风通过二次风母管1流经风道2进入振荡风风箱5。
44.步骤4、振荡风风箱5中的二次风通过振荡风喷口6以规律振荡的形式排出至锅炉受热面，在锅炉受热面形成空气膜，避免水冷壁发生高温腐蚀。