[发明专利]防结焦防高温腐蚀的锅炉水冷壁保护装置

说明书

技术领域

本发明属于锅炉的低氮排放领域，特别涉及一种防结焦防高温腐蚀的锅炉水冷壁保护结构。 

背景技术

煤炭在世界特别是中国的能源结构中占据主导地位，但煤燃烧过程中产生了大量氮氧化物，导致了严重的酸雨和光化学烟雾，阻碍了经济的可持续发展。为了有效降低氮氧化物排放，科研人员开发了一些低氮燃烧技术，如低氮燃烧器、空气/燃料分级、过燃风以及烟气再循环等。其中，空气分级燃烧是目前应用较为广泛的低氮燃烧技术，其原理是将燃烧所需的部分空气，一般称之为“分离燃尽风”，从距主燃烧器适当距离引入，将燃烧区域拆分为贫氧还原区和富氧区。贫氧还原区氧量不足，燃烧温度低，抑制了热力型氮氧化物的产生；而富氧区燃料较少，燃烧温度低，也不会产生热力型，也抑制了氮氧化物的产生。因此，采用空气分级燃烧技术，可以降低氮氧化物排放。 

但是，空气分级燃烧在获取低氮排放效益的同时，还带来了一些“副作用”，主要表现为：首先，主燃区是还原性气氛，存在大量硫化氢、一氧化碳、碳氢官能团和未燃尽的焦炭等还原性物质，气流容易发生偏斜，进而强烈地撞击水冷壁，导致水冷壁发生结焦和高温腐蚀；其次，空气分级燃烧实现了低氮排放，往往也降低了煤粉燃烧效率，不能同时实现煤粉高效燃烧和低氮排放。对于存在的这些问题，目前还没有有效的解决方案，一些新的燃烧方式还在不断地探索之中。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：如何为贫氧还原区提供一种防结焦防高温腐蚀的水冷壁保护结构，改善锅炉燃烧配风方式，防止水冷壁发生结焦和高温腐蚀，并且同时实现煤粉高效燃烧和低氮排放。 

本发明所采用的技术方案是：防结焦防高温腐蚀的锅炉水冷壁保护装置，包括水冷管、扁钢、保温炉墙和空气管路，所述扁钢上开有均匀的小孔，并且和所述水冷管间隔焊接一起，形成膜式水冷壁，膜式水冷壁与所述保温墙之间形成环形空间，环形空间的上端和下端密封，构成腔体，所述空气管路安装在所述的保温炉墙上，并且与所述腔体连通。 

作为一种优选方式：所述小孔在扁钢上均匀分布，全部小孔面积之和为扁钢总面积的10~30%。作为一种优选方式：进入所述空气管路内部的空气温度可以调节，保证不影响水冷管内的工质温度，如果由此导致了水冷管内工质温度降低，则在空气进入空气管路之前进行预热，直至水冷管内工质温度不降低为止。 

作为一种优选方式：所述膜式水冷壁壁面上形成一层空气膜，空气膜中氧气浓度不低于2%，当氧气浓度不满足时，增大引入的空气流量，进而增大氧气浓度，直至满足要求。 

作为一种优选方式：所述空气管路可以是多支，并且均与腔体连通。 

本发明的有益效果是：在锅炉的贫氧还原区水冷壁表面上形成的空气膜，将水冷壁与煤粉气流隔离，防止煤粉气流直接冲刷水冷壁，因而不会发生水冷壁结焦或高温腐蚀；而且，空气膜将逐步参与煤粉燃烧，就像把空气一级一级地进行连续分级一样，相当于进行了多级空气分级燃烧，进一步降低了氮氧化物排放；空气膜逐步参与煤粉燃烧，还可增强煤粉气流的扰动，提高煤粉的燃烧效率。因此，有望在电站锅炉领域获得广泛应用。 

附图说明

图1是本发明的结构示意图； 

图2是图1的A-A向视图。

其中1、空气膜；2、扁钢；3、水冷管；4、腔体；5、保温炉墙；6、空气管路；7、小孔；8、煤粉气流。 

具体实施方式

如图1所示，在本发明中是这样实现的，扁钢2上均匀地开有小孔7，扁钢2和水冷管3交互焊接在一起，形成“膜式水冷壁”。膜式水冷壁和保温炉墙5间隔适当距离，构成环形腔体4。空气管路6安装在保温炉膛5上，与腔体4连通。 

本发明的具体工作过程为：空气通过空气管路6连续进入并充满腔体4，均匀开有小孔7的扁钢2和水冷管3焊接成膜式水冷壁，腔体4内的空气穿过小孔7，在膜式水冷壁表面形成一层空气膜1，阻止煤粉气流8直接冲刷水冷壁，进而防止发生结焦和高温腐蚀。而且，空气膜逐步参与煤粉燃烧，相当于进行了多级空气分级燃烧，特别有利于降低氮氧化物排放；同时，空气膜还可增强煤粉气流的扰动，提高煤粉燃烧效率。