[发明专利]一种防止锅炉水冷壁高温腐蚀的系统及方法

说明书

本发明提供的防止锅炉水冷壁高温腐蚀的系统及方法，通过气道将压缩机升压、加热器升温后的高温高压空气对准水冷壁喷射，既能够有效穿透炉膛内的烟气，在水冷壁上形成一层防腐蚀效果好的保护气膜，又不会在炉膛内形成较大程度的降温，从而实现改善水冷壁附近气氛，防止水冷壁发生高温腐蚀，且不影响锅炉性能的技术效果；对准水冷壁的压缩空气流还能够对水冷壁进行吹扫，防止火焰冲刷水冷壁，并对水冷壁上的积灰、结渣进行清除；通过设置传感器检测水冷壁贴壁气氛中的氧气、一氧化碳及硫化氢的浓度，再通过控制器根据传感器的检测值调整管道上调节阀开度，既能够在线监测水冷壁的贴壁气氛，又能够实时合理优化喷入的压缩空气量，提升经济性。

技术领域

本发明涉及水冷壁保护技术领域，具体涉及一种防止锅炉水冷壁高温腐蚀的系统及方法。

背景技术

近年来，随着燃煤价格的逐年升高，燃煤电厂常采用掺烧高硫劣质煤作为有效降低燃料成本的重要途径，研究表明，燃煤中硫分低于0.7%一般不会使水冷壁发生高温腐蚀，高于0.7%时水冷壁发生高温腐蚀的几率逐步增加，燃煤中硫、碱金属及其氧化物的含量越大，腐蚀性就越大，出现高温腐蚀的几率就越高，随着超净排放的推进，绝大多数电厂进行了低氮燃烧技术改造，使得锅炉主燃区处于缺氧状态，较强的还原性氛围进一步加剧了高温腐蚀的发生。

锅炉水冷壁的高温腐蚀类型主要为硫化物型，腐蚀原因是煤粉在缺氧条件下燃烧产生H₂S以及游离态硫[S]，其与水冷壁的铁金属以及铁氧化物发生反应形成铁的硫化物，从而造成腐蚀并使水冷壁的氧化膜疏松、剥裂甚至脱落，高温腐蚀会导致水冷壁减薄，金属强度降低，在交变热应力作用下腐蚀产物还会加速横向裂纹的扩展，水冷壁爆管风险大大增加，造成机组非计划停机，严重威胁机组的安全稳定运行。

水冷壁的高温腐蚀主要受燃煤质量、水冷壁附近气氛、水冷壁温度及材质的影响，由于燃煤质量会影响染料成本，并不可控，且水冷壁已建成，更改其材质并不现实，水冷壁温度会影响锅炉性能，也无法轻易调整，为解决水冷壁高温腐蚀的问题，只能从改善水冷壁附近气氛着手，如中国专利CN104456538B、CN106989411A、 CN113776047A就公开了这类方案，这类方案基本是通过开设在炉墙或水冷壁鳍片上的送风孔直接送风，以形成隔离水冷壁和煤粉燃烧气体的气膜，进而改善水冷壁附近氛围，但这种方案的风是沿背离水冷壁的方向流动的，大部分风吹向炉膛中部，只有少量风残留在水冷壁附近形成气膜，导致消耗的风量大且气膜的覆盖面积小，经济性差，防腐蚀效果不佳。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的缺点，提供一种防腐蚀效果好、经济性好的防止锅炉水冷壁高温腐蚀的系统及方法。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案中的产品是，防止锅炉水冷壁高温腐蚀的系统，包括：

空压机，所述空压机用于提供干燥、洁净的压缩空气；

储气罐，所述储气罐与所述空压机相连通，用于存储所述压缩空气；

喷射组件，所述喷射组件通过管道与所述储气罐相连通并设置在水冷壁的鳍片上，用于喷射所述压缩空气以形成气膜，所述管道上沿所述压缩空气的流向依次设有减压阀及调节阀；

控制器，所述控制器与传感器及所述调节阀电连接，所述控制器根据所述传感器的检测值调整所述调节阀的开度；

所述喷射组件包括喷管和钟罩喷头，所述喷管的两端分别与所述管道及所述钟罩喷头相连通，所述喷管可轴向移动地垂直穿设在所述鳍片上，所述钟罩喷头位于炉膛内，所述钟罩喷头上开设有对准所述水冷壁的气道；所述传感器垂直穿设在所述鳍片上，并与所述喷管间隔设置，用于检测所述水冷壁贴壁气氛中的氧气、一氧化碳及硫化氢的浓度；所述管道上还设有用于加热所述压缩空气的加热器，所述加热器设置在所述减压阀及所述调节阀之间。

优选地，所述钟罩喷头包括喷头座和钟罩帽，所述喷头座固定连接在所述喷管的端部并露出所述喷管上开设的径向出气孔，所述钟罩帽通过拉簧可轴向移动地连接在所述喷管端面的密封板上，所述钟罩帽与所述喷头座之间的周向缝隙形成所述气道，所述气道的开度与所述调节阀的开度正相关。