本發(fā)明涉及鍋爐燃燒領(lǐng)域，特別是超臨界CFB鍋爐失電后，對(duì)汽水系統(tǒng)受壓部件進(jìn)行保護(hù)、以防止金屬壁溫過熱損壞。

背景技術(shù)：

在裝有超臨界CFB鍋爐（circulating fluidized bed，CFB鍋爐即我們通常所說的循環(huán)流化床鍋爐）電廠全廠失電后，由于爐內(nèi)存留大量高溫物料和敷設(shè)的耐火耐磨材料會(huì)繼續(xù)放熱，因此必須對(duì)其受壓部件、特別是吸熱強(qiáng)，易超溫受熱面進(jìn)行保護(hù)。

根據(jù)鍋爐廠要求，采用蒸汽對(duì)受壓部件進(jìn)行冷卻，需滿足：

1）在停爐后的前20min內(nèi)，蒸汽流量按5%BMCR；

2）在以后的2～3hr內(nèi)，蒸汽流量按2～3%BMCR。

現(xiàn)有的鍋爐停爐后的冷卻分為自然冷卻和強(qiáng)制冷卻兩種方式，停爐后，不采用任何手段，讓其自然降溫降壓的冷卻方式，稱為自然冷卻方式；停爐后，采用強(qiáng)制手段進(jìn)行降溫，降壓的方式，稱為強(qiáng)制冷卻方式，如通過水冷壁中上水和放水的方法，通過水將熱量吸收，采用水冷壁降溫的方式，需要大量的冷水（如350MW級(jí)鍋爐，至少400噸），通常需要大泵（功率約為900千瓦）才可以完成短時(shí)間內(nèi)的降溫。在失電狀態(tài)下的停爐是計(jì)劃外停爐，爐內(nèi)溫度非常高，降溫困難，而在失電的情況下，啟動(dòng)大泵需要裝設(shè)大功率柴油發(fā)電機(jī)，這將造成啟動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)，成本高的問題。

大量低溫冷水，且未經(jīng)除氧，進(jìn)入鍋爐熱態(tài)承壓系統(tǒng)，必會(huì)造成金屬壁面物理及化學(xué)損傷，并殃及爐內(nèi)耐磨、耐火層。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的問題在于：現(xiàn)有CFB鍋爐在失電狀態(tài)下，其爐內(nèi)的高溫物料繼續(xù)放熱會(huì)損壞鍋爐，現(xiàn)有的降溫技術(shù)不夠迅速，操作復(fù)雜，成本高。

為解決以上問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：超臨界CFB鍋爐失電保護(hù)裝置，包括CFB鍋爐，所述CFB鍋爐內(nèi)設(shè)置水冷壁，其特征在于，所述CFB鍋爐的爐膛上方設(shè)置失電時(shí)向爐膛內(nèi)傾灑粉料的至少一個(gè)粉料覆蓋裝置。

其中，所述水冷壁通過失電應(yīng)急泵系統(tǒng)連接至除氧器水箱。

其中，所述粉料覆蓋裝置包含粉料倉和粉料倉失電開啟裝置。

其中，所述粉料倉失電開啟裝置下方設(shè)置有熱位移補(bǔ)償裝置和噴灑裝置。

其中，所述粉料覆蓋裝置還包含有冷卻裝置，該冷卻裝置將冷卻風(fēng)送至粉料倉下端及噴灑裝置內(nèi)。

其中，所述噴灑裝置包含設(shè)置在熱位移補(bǔ)償裝置的環(huán)落錐、阻熱錐和旋流風(fēng)送風(fēng)裝置，其中，所述環(huán)落錐、阻熱錐和旋流風(fēng)送風(fēng)裝置設(shè)置在旋流落料出口管內(nèi)。

其中，所述旋流風(fēng)送風(fēng)裝置包含壓縮空氣儲(chǔ)罐、氣動(dòng)開關(guān)閥、氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥和旋流器進(jìn)風(fēng)管，所述旋流器進(jìn)風(fēng)管連接至旋流落料出口管下方。

其中，所述粉料倉失電開啟裝置為氣動(dòng)閘板閥。

其中，所述失電應(yīng)急泵系統(tǒng)包括相互連接的失電給水泵和給水泵前置泵，其中，失電給水泵連接所述水冷壁下集箱，所述給水泵前置泵連接所述除氧器水箱。

其中，所述失電給水泵連接一省煤器，所述省煤器連接所述水冷壁下集箱。

本發(fā)明的有益效果如下所述。

1、采用爐頂噴灑固體顆粒物對(duì)高溫物料進(jìn)行覆蓋從而降溫，可以保證在斷電情況下及時(shí)保護(hù)CFB鍋爐，防止?fàn)t內(nèi)溫度過高對(duì)鍋爐損壞，降溫迅速，方便省力，其理論依據(jù)為：黑體的輻射力與其自身熱力學(xué)溫度（T，單位K）的4次方成正比，在熱物料上覆蓋冷物料，可立即減少熱物料輻射放熱量。熱物料溫度按900℃，冷物料溫度按20℃，兩者接觸熱平衡后，料頂溫度按460℃計(jì)算，輻射放熱量衰減為覆蓋前的15%左右。

2、應(yīng)急泵供水接自除氧器水箱，如350MW級(jí)鍋爐，其存水約100t，該水溫度較高（190℃，相當(dāng)于高加全切工況水溫），有利于保護(hù)水冷壁管不受冷沖擊及密相區(qū)耐火澆注料免遭驟冷脆裂，應(yīng)急泵的功率較小，節(jié)省動(dòng)力，與現(xiàn)有技術(shù)相比，顯著節(jié)約用水。

3、本發(fā)明的環(huán)落錐以及水平切向旋風(fēng)的設(shè)計(jì)，使得爐頂用于降溫的固體顆?？梢猿虱h(huán)狀均勻撒向爐內(nèi)，冷卻降溫效果好。

4、采用爐頂“天女散花”式撒下降溫固體顆粒，同時(shí)利用除氧器水箱內(nèi)的熱水冷卻水冷壁（即鍋內(nèi)小流“揚(yáng)湯止沸”），兩者結(jié)合，冷卻迅速、持久、經(jīng)濟(jì)而有效，且可靠性高于單一手段——只設(shè)大出力應(yīng)急泵。

附圖說明

圖1為本發(fā)明超臨界CFB鍋爐失電保護(hù)裝置的爐頂部分結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明超臨界CFB鍋爐失電保護(hù)裝置的整體系統(tǒng)流程圖。

圖3為本發(fā)明超臨界CFB鍋爐失電保護(hù)裝置的旋流器水平切向冷卻旋風(fēng)俯視圖。

圖號(hào)說明：

1粉料倉

2落料管

3氣動(dòng)閘板閥

4第一冷卻進(jìn)風(fēng)管

5熱位移補(bǔ)償裝置、膨脹節(jié)

6環(huán)落錐

7擴(kuò)徑管

8環(huán)落錐支腿

9阻熱錐

10阻熱錐吊架

11旋流器進(jìn)風(fēng)管

12旋流落料出口管

13CFB鍋爐

14水冷壁下集箱

15除氧器水箱

16失電給水泵前置泵

17失電給水泵

18省煤器

19第二冷卻進(jìn)風(fēng)管

20第一儀器用氣罐

21第二儀器用氣罐

22氣動(dòng)開關(guān)閥

23氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥

24第一手動(dòng)閥

25第二手動(dòng)閥

26雜用氣罐

27除氧器。

具體實(shí)施方式

如圖1和圖2所示，是本發(fā)明超臨界CFB鍋爐失電保護(hù)裝置的整體系統(tǒng)流程圖和失電保護(hù)裝置的爐頂部分結(jié)構(gòu)示意圖。本發(fā)明的整體設(shè)計(jì)思路是在失電狀態(tài)下能較為迅速的降低爐膛內(nèi)燃燒物料的放熱量，一方面用大量降溫固體顆粒覆蓋爐膛內(nèi)的燃燒物料，進(jìn)行降溫，防止鍋爐被高溫?fù)p壞；另一方面是利用水循環(huán)帶動(dòng)爐膛底部的水冷壁下集箱的水進(jìn)行熱量交換進(jìn)行降溫。

所述粉料覆蓋裝置為粉料倉1和氣動(dòng)閘板閥3，該氣動(dòng)閘板閥3為粉料倉失電開啟裝置，該粉料覆蓋裝置還包括冷卻裝置，該冷卻裝置為第一進(jìn)風(fēng)管4和第二進(jìn)風(fēng)管19及相應(yīng)手動(dòng)調(diào)節(jié)閥，熱位移補(bǔ)償裝置為膨脹節(jié)5，噴灑裝置為包含設(shè)置在熱位移補(bǔ)償裝置（通常為膨脹節(jié)）5下方的環(huán)落錐6、阻熱錐9和旋流風(fēng)送風(fēng)裝置。該旋流風(fēng)送風(fēng)裝置包含雜用氣罐26、氣動(dòng)開關(guān)閥22、氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥23、旋流器進(jìn)風(fēng)管11，失電應(yīng)急泵系統(tǒng)為相互連接的失電給水泵17和給水泵前置泵16，

在本超臨界CFB鍋爐13的爐膛正上方設(shè)置一粉料倉1，該粉料倉1內(nèi)裝設(shè)有石灰石粉料，在該粉料倉1的下方出口處設(shè)置落料管2，該落料管2上安置氣動(dòng)閘板閥3，該氣動(dòng)閘板閥3連接在一第一儀器用氣罐20上，該第一儀器用氣罐20內(nèi)具有壓縮空氣，平時(shí)鍋爐燃燒正常時(shí)該閥門3處于關(guān)閉狀態(tài)，當(dāng)失電時(shí)，該閥門3打開，從而使得粉料倉1內(nèi)的降溫物料向下傾灑，覆蓋燃燒物料降溫。

在該落料管2的底端設(shè)置膨脹節(jié)5，用于吸收料倉與鍋爐之間的熱位移，在該氣動(dòng)閘板閥3的下面設(shè)置第一進(jìn)風(fēng)管4，平常鍋爐工作正常時(shí)，該第一進(jìn)風(fēng)管4吹入冷卻風(fēng)，吹走大部分爐膛內(nèi)輻射熱量，該第一進(jìn)風(fēng)管4通過第一手動(dòng)閥24調(diào)整風(fēng)量，保留合適熱量，用于加熱石灰石料斗，防止斗內(nèi)石灰石粉受潮后不易流動(dòng)，該第一進(jìn)風(fēng)管4吹入的是切向進(jìn)風(fēng)，使其加熱均勻。

在膨脹節(jié)5下面連接一段擴(kuò)徑管7，該擴(kuò)徑管7內(nèi)部設(shè)置環(huán)落錐6，該環(huán)落錐6的尖端朝上，往下則呈錐形散開，與管壁之間留有一定縫隙，失電時(shí)，石灰石粉料下落的時(shí)候是沿著管壁于環(huán)落錐的縫隙下落，保證其撒落均勻，該環(huán)落錐6是固定在一環(huán)落錐支腿8上，該環(huán)落錐支腿8處焊接第二進(jìn)風(fēng)管19，該第二進(jìn)風(fēng)管19一方面起到固定環(huán)落錐的作用，另一方面則同樣用于提供冷卻風(fēng)，該冷卻風(fēng)同樣也是在鍋爐正常燃燒時(shí)起降低管壁溫度的作用，該冷卻風(fēng)量通過第二進(jìn)風(fēng)管19上的第二手動(dòng)閥25控制。該第二進(jìn)風(fēng)管19與第一進(jìn)風(fēng)管4內(nèi)通入的冷卻風(fēng)是鍋爐燃燒常規(guī)的二次風(fēng)的一部分，在鍋爐正常燃燒時(shí)吹入冷卻風(fēng)，防止?fàn)t內(nèi)溫度過高造成管內(nèi)裝置損壞，起保護(hù)作用，失電時(shí)該第一進(jìn)風(fēng)管4與第二進(jìn)風(fēng)管19停止吹入冷卻風(fēng)。

如圖3所示，該第一進(jìn)風(fēng)管4與第二進(jìn)風(fēng)管19可以根據(jù)需要圍繞落料的管道水平設(shè)置多條，讓冷卻風(fēng)水平貼著管壁吹入，水平多條進(jìn)風(fēng)管相互呼應(yīng)，可以任意調(diào)節(jié)水平旋轉(zhuǎn)冷卻風(fēng)的吹入周徑大小。

在該環(huán)落錐6的下方設(shè)置的是阻熱錐9，該阻熱錐9可以阻止過熱的爐膛溫度對(duì)落料管道內(nèi)部構(gòu)件的損害，該阻熱錐9固定在一阻熱錐吊架10上，該阻熱錐吊架10與環(huán)落錐6相互固定連接。

從粉料倉1的出口開始，先連接一段落料管2，然后該落料管2接上膨脹節(jié)5，該膨脹節(jié)5下方接上一段擴(kuò)徑管7，最后在該擴(kuò)徑管7的下方則連接旋流落料出口管12。環(huán)落錐6、阻熱錐9及其相應(yīng)的支撐結(jié)構(gòu)依次設(shè)置在擴(kuò)徑管7和旋流落料出口管12內(nèi)部。

在阻熱錐9的下方設(shè)置旋流器進(jìn)風(fēng)管11，該旋流器進(jìn)風(fēng)管11連接雜用氣罐26，該雜用氣罐26和旋流器進(jìn)風(fēng)管11之間的管路上依次設(shè)置氣動(dòng)開關(guān)閥22、氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥23，用于調(diào)節(jié)壓縮空氣進(jìn)入的流量大小，該氣動(dòng)開關(guān)閥22連接在第二儀器用氣罐21上，該氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥23連接在第一儀器用氣罐20上，鍋爐工作正常時(shí)，該旋流器進(jìn)風(fēng)管11不吹入切向旋風(fēng)。所述第一儀器用氣罐20和第二儀器用氣罐21通常為一個(gè)儀器用氣罐。所述氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥利用電腦軟件調(diào)控旋風(fēng)壓力，反復(fù)增壓、減壓過程，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)在鍋爐失電后，系統(tǒng)自動(dòng)完成對(duì)高溫物料多層（次）覆蓋。

失電時(shí)，第一進(jìn)風(fēng)管4與第二進(jìn)風(fēng)管19停止吹入冷卻風(fēng)，該旋流器進(jìn)風(fēng)管11則開始啟動(dòng)吹入切向旋風(fēng)，該氣動(dòng)開關(guān)閥22、氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥23在第一儀器用氣罐20內(nèi)的壓縮空氣推動(dòng)下打開，雜用氣罐26同時(shí)開始工作，吹入壓縮空氣，同樣如圖3所示，該旋流器進(jìn)風(fēng)管11可以設(shè)置多條，該旋流器進(jìn)風(fēng)管11的出風(fēng)口可以設(shè)計(jì)為圓嘴型或者扁嘴型，這樣可以在同一平面形成較強(qiáng)氣流，多條旋流器進(jìn)風(fēng)管水平吹入切向壓縮空氣，從而形成水平旋轉(zhuǎn)的旋流風(fēng)，控制降溫粉料旋轉(zhuǎn)下落，使其能更均勻的覆蓋爐內(nèi)燃燒物料。

旋流器進(jìn)風(fēng)管11吹入的切向旋風(fēng)是利用電腦軟件調(diào)控旋風(fēng)壓力，反復(fù)增壓、減壓過程，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)在鍋爐失電后，系統(tǒng)自動(dòng)完成對(duì)高溫物料多層（次）覆蓋。氣動(dòng)閘板閥3、氣動(dòng)開關(guān)閥22、氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥23用氣均有相應(yīng)的氣罐提供壓縮空氣余壓保證供應(yīng)，其閥門啟閉與失電信號(hào)連鎖，失電狀態(tài)時(shí)能夠及時(shí)響應(yīng)，利用壓縮空氣推動(dòng)相應(yīng)閥門開啟。

如圖2所示，本發(fā)明除了在爐膛頂部設(shè)置CFB鍋爐失電保護(hù)裝置外，還設(shè)置小功率失電應(yīng)急泵系統(tǒng)，該失電應(yīng)急泵系統(tǒng)包括相互連接的給水泵前置泵16和失電給水泵17，該給水泵前置泵16連接除氧器水箱15，該除氧器水箱15內(nèi)的水溫較高，約為190℃，該失電給水泵17連接一省煤器18，該省煤器18連接在爐膛13下方的水冷壁下集箱14上。

鍋爐正常工作時(shí)，除氧器27將去氧水通入除氧器水箱15，然后經(jīng)由該除氧器水箱15進(jìn)行鍋爐上水，該除氧器水箱15起蓄水、緩沖的作用，鍋爐內(nèi)使用的除氧水可以防止氧氣腐蝕水冷壁管道，失電時(shí)，應(yīng)急泵系統(tǒng)開始工作，使得在用石灰石粉迅速降低爐膛13溫度的同時(shí)，用較高溫度的除氧器水箱15內(nèi)的水冷卻水冷壁，防止水冷壁受冷沖擊及防止耐火澆注料驟冷脆裂，即“揚(yáng)湯止沸”避免了水冷壁的損害，也可以進(jìn)一步通過水循環(huán)帶走鍋爐內(nèi)的熱量。

綜上，本發(fā)明采用爐頂噴灑固體顆粒物對(duì)高溫物料進(jìn)行覆蓋從而降溫，可以保證在斷電情況及時(shí)保護(hù)CFB鍋爐，防止?fàn)t內(nèi)溫度過高對(duì)鍋爐損壞，在熱物料上覆蓋冷物料，可立即減少熱物料輻射放熱量，同時(shí)，利用除氧器水箱內(nèi)的熱水冷卻水冷壁（“揚(yáng)湯止沸”）進(jìn)一步降低爐內(nèi)溫度的同時(shí)還能避免水冷壁耐火澆注料驟冷脆裂，雙管齊下在CFB鍋爐失電狀態(tài)下能迅速對(duì)鍋爐進(jìn)行冷卻、經(jīng)濟(jì)高效，顯著節(jié)省了能源，降低耗水量。