CN103615714A

CN103615714A - 一种采用耐磨物料循环防止锅炉受热面沾污的方法和***

Info

Publication number: CN103615714A
Application number: CN201310583294.0A
Authority: CN
Inventors: 黄波; 刘泰生; 何维
Original assignee: Dongfang Boiler Group Co Ltd
Current assignee: Dongfang Boiler Group Co Ltd
Priority date: 2013-11-20
Filing date: 2013-11-20
Publication date: 2014-03-05
Anticipated expiration: 2033-11-20
Also published as: CN103615714B

Abstract

本发明公开了一种采用耐磨物料循环防止锅炉受热面沾污的方法和***，属于锅炉领域，方法包括：将耐磨物料和颗粒飞灰的混合物送入锅炉燃烬风区域与锅炉烟气混合，最后耐磨物料和颗粒飞灰回收循环使用。***包括循环物料缓存箱，其物料出口与锅炉燃烬风区域连通，其物料入口与锅炉的省煤器灰斗、脱硝进出口灰斗、空预器灰斗及除尘器第一电场中的一处或多处连通，其还设有物料添加口，所述循环物料缓存箱的物料出口与锅炉燃烬风区域连通的管路还与热一次风支管连通。本发明是一种防止燃用高钠煤锅炉对流受热面沾污的方法和***，在维持锅炉结构基本不变的基础上，以较低的初投资和运行成本，避免受热面出现严重沾污状态，实现锅炉全烧准东高钠煤。

Description

一种采用耐磨物料循环防止锅炉受热面沾污的方法和***

技术领域

本发明属于锅炉领域。

背景技术

新疆地区蕴藏着丰富的煤炭资源，仅准东煤田累计已探明煤炭资源储量为2136亿吨，预测储量达3900亿吨，是我国目前最大的整装煤田。但准东煤碱金属含量高，具有严重的结渣和沾污特性。

煤颗粒在燃烧过程中，灰中钠盐会全部释放并以气相存在于烟气中。气相钠盐接触到温度较低的受热面时发生冷凝聚集在管子表面，并吸附烟气中的超细灰形成了沾污内层，在燃烧高钠煤的锅炉上随着气相钠盐的不断冷凝与捕获烟气中的飞灰颗粒，使得沾污层不断的生长，导致管壁沾污层变厚，最终覆盖整个管壁，该沾污层变得非常坚硬，常规的锅炉蒸汽吹灰已不能清除，这样对流受热面传热效果就会大幅度下降，直接影响到锅炉的长期安全稳定运行。

早期投运的锅炉燃用新疆高钠煤后均出现过对流受热面被覆盖、堵塞而被迫停机的情况。近期新疆地区投运的锅炉也不能全烧准东高钠煤，均需要掺烧不同比例（约30%～50%）的乌东低钠煤，这极大的增加了运行费用，降低了机组运行的经济性。从本发明人试验室掺烧硅藻土、低钠煤锅炉飞灰等物料的情况看，需要的掺烧量极大，难以在实际运行的锅炉上推广应用。而后续大量燃用高钠煤的锅炉投运后，要寻找掺烧用的低钠煤或其他物料资源将更为困难，成本也会更高。针对新疆高钠煤，目前锅炉设计上采取的措施主要是放大炉膛尺寸、拉大燃烧器的间距、增加吹灰器的数量、拉大对流受热面节距等，这样做将会大幅度的增加设备成本而对流受热面沾污问题仍不能根除。因此燃用高钠煤锅炉对流受热面沾污问题是目前亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种防止燃用高钠煤锅炉对流受热面沾污的方法和***，在维持锅炉结构基本不变的基础上，以较低的初投资和运行成本，避免受热面出现严重沾污状态，实现锅炉全烧准东高钠煤。

锅炉行业通常以对煤灰沾污指数R来衡量锅炉在燃用不同煤种情况下对流受热面沾污倾向。Hw的值愈高则灰的沾污性更强，受热面愈容易沾污。其公式如下：

Figure 2013105832940100002DEST_PATH_IMAGE001

从该公式看，要降低灰渣的沾污性应降低分子（

）各项和

Figure 2013105832940100002DEST_PATH_IMAGE003

，扩大分母中各项，要减少煤中的

、

、如前所述，技术难度大、成本高难以实施，而要增大分母项则可以项煤中添加

、

Figure 2013105832940100002DEST_PATH_IMAGE011

、

的物料，由于含

、

Figure 2013105832940100002DEST_PATH_IMAGE013

的物料如氧化铝粉末、钛白粉价格较高，成本上难以接受，可行性不大，但自然界中有大量高

含量的低成本物料。因此可以向煤中添加这种物料以降低煤灰的沾污性能，但是单纯采用这种方式对流受热面沾污问题仍不能根除，因此仍不是最佳方案。

本发明人经进一步研究得出结论：沾污和磨损也可以看作互逆过程，在应对燃用高钠煤锅炉对流受热面沾污上，可以用加强烟气对对受热面沾污层的冲刷磨损来控制沾污层厚度，保证传热效果。而壁面的磨损与冲击气流中颗粒的浓度、颗粒的密度和硬度呈正相关性。

与锅炉飞灰比较，石英砂主要成分是

，其颗粒硬度较大（莫氏硬度为7），磨损能力较强，比重为2.65 kg/m³较飞灰略重，可以被烟气携带。通过对粒径的控制，也可使大部分添加的石英砂在省煤器灰斗、脱硝进出口灰斗、空预器灰斗及除尘器第一电场被收集下来再循环使用，可以降低运行成本。大部分河沙杂质含量较大，但部分纯净的河沙也具有和石英砂相似的物性。

因此，本发明目的通过下述技术方案来实现：

一种采用耐磨物料循环防止锅炉受热面沾污的方法，包括：将耐磨物料和颗粒飞灰的混合物送入锅炉燃烬风区域与锅炉烟气混合，并随锅炉烟气在***内前行，通过颗粒飞灰捕捉Na⁺，同时通过耐磨物料和颗粒飞灰对管壁的磨损不断清除对流受热面管壁的沾污层，最后耐磨物料和颗粒飞灰回收循环使用。

上述方案中，将耐磨物料和大颗粒飞灰的混合物送入锅炉燃烬风区域燃烧，在进入对流受热面前与锅炉烟气充分混合，一方面由于加入了大颗粒飞灰，飞灰浓度增加，飞灰捕捉到的Na⁺增多，可大幅度减少沉积到对流受热面管壁的份额；另一方面又可利用耐磨物料和大颗粒飞灰对管壁的冲刷不断清除已经在对流受热面管壁的沾污层，可实现管壁的自清污，取得一举两得的效果。而石英砂和大颗粒飞灰大部分会被省煤器灰斗、脱硝进出口灰斗、空预器灰斗及除尘器第一电场收集下来，可实现耐磨物料的循环使用，此时既降低了使用成本，同时收集的***运行过程中产生的大颗粒飞灰又可以起到前述捕捉Na⁺和清除沾污层的双重效果，又是一举两得。

作为选择，所述颗粒飞灰全部来自***循环中产生。

上述方案中，颗粒飞灰全部来自***运行中自然产生，以及颗粒飞灰投入***后循环回收，循环使用颗粒飞灰，此时既提高了利用率，同时收集的***运行过程中自然产生的大颗粒飞灰又可以起到前述捕捉Na⁺和清除沾污层的双重效果，一举两得。此外，根据情况需要，如循环回收的颗粒飞灰不能满足需要，还可以额外加入颗粒飞灰。

作为选择，所述耐磨物料和颗粒飞灰的混合物由热一次风送入锅炉。

上述方案中，直接利用锅炉原有的热一次风为混合物输送介质，原有锅炉***改动小，初投资和运行成本低。

作为选择，所述耐磨物料为高SiO₂含量的物料。

上述方案中，如前所述，高SiO₂含量的物料可以降低煤灰的沾污性能。

作为选择，所述高SiO₂含量的物料为石英砂或河沙。

作为选择，所述耐磨物料和颗粒飞灰通过省煤器灰斗、脱硝进出口灰斗、空预器灰斗及除尘器第一电场中的一处或多处收集回收循环使用。

作为选择，所述耐磨物料粒径配比为<50μm:50μm～100μm:100μm～200μm:200μm～300μm=3:3:3:1。

上述方案，综合考虑热一次风及烟气的携带能力，以及耐磨物料经过循环后的磨损情况，得出最佳的粒径配比。还可进一步根据实际情况进行调整。

一种采用耐磨物料循环防止锅炉受热面沾污的***，包括循环物料缓存箱，其物料出口与锅炉燃烬风区域连通，其物料入口与锅炉的省煤器灰斗、脱硝进出口灰斗、空预器灰斗及除尘器第一电场中的一处或多处连通，其还设有物料添加口，所述循环物料缓存箱的物料出口与锅炉燃烬风区域连通的管路还与热一次风支管连通。

作为选择，所述循环物料缓存箱的物料出口与锅炉燃烬风区域连通的管路上设有循环物料流量监测装置，所述热一次风支管上设有阀门和流速测量装置。

上述方案中，设置循环物料流量监控以控制循环物料量，设置一次风流速监控测点监控一次风管道流速。

作为选择，所述循环物料缓存箱设有料位计，所述除尘器第一电场至循环物料缓存箱的管路上设有阀门，所述除尘器第一电场还设有带阀门的管路连通至灰库。

上述方案中，运行中，耐磨物料和大颗粒飞灰不断被循环回收，并通过相应的灰泵和管道输送至循环物料缓存箱，如循环物料缓存箱料位过高，关闭除尘器第一电场至循环物料缓存箱的管路上的阀门，打开除尘器第一电场至灰库管路上的阀门，除尘器第一电场飞灰通过管道输送到灰库，实现***的物料平衡。

前述本发明主方案及其各进一步选择方案可以自由组合以形成多个方案，均为本发明可采用并要求保护的方案。如本发明中，各选择即可和主方案及其他选择任意组合，本领域技术人员在了解本发明方案后根据现有技术和公知常识可明了有多种组合，在此不做穷举。

工作过程为：

***投运前，通过物料添加口向循环物料缓存箱按不同细度、不同比例添加耐磨物料（如：<50μm，30%左右； 50μm～100μm，30%左右；100μm～200μm，30%左右；200μm～300μm，10%左右，可根据实际情况进行调整）----石英砂或洁净的河沙，300MW锅炉约10t，600MW锅炉约20t。

***启动时，首先开启热一次风支管阀门，延时3～5s后，开启循环物料缓存箱至一次风管的相应阀门及输送装置，逐步加大循环量至设定值；

运行中，耐磨物料和大颗粒飞灰不断被省煤器灰斗、脱硝进出口灰斗、空预器灰斗及除尘器第一电场收集，并通过相应的灰泵和管道输送至循环物料缓存箱，如循环物料缓存箱料位过高，关闭除尘器第一电场至循环物料缓存箱的管路上的阀门，打开除尘器第一电场至灰库管路上的阀门，除尘器第一电场飞灰通过管道输送到灰库，实现***的物料平衡。定期分析循环物料缓存箱的颗粒混合物成分和粒度分布，如

含量低，则向循环物料缓存箱添加部分耐磨物料（主要添加较粗的颗粒）。

***停运时，首先停止循环物料缓存箱向一次风管道输送物料，延时10s左右，关闭热一次风支管阀门。

本发明的有益效果：在维持锅炉结构基本不变的基础上，利用增大飞灰量以捕捉烟气中更多的Na⁺，大幅度减少沉积到对流受热面管壁的钠盐份额，并利用耐磨物料和大颗粒飞灰对管壁的冲刷，不断清除已经在对流受热面管壁的沾污层，避免受热面出现严重沾污状态，以较低的初投资和运行成本，实现锅炉全烧准东高钠煤的稳定运行。

附图说明

图1是本发明实施例的流程示意图；

其中1锅炉，2脱硝反应器，3空气预热器，4除尘器，5输灰泵，、6、7闸板阀门，8空预器灰斗，9物料添加口，10循环物料缓存箱，11热一次风管道，12省煤器灰斗。

具体实施方式

下列非限制性实施例用于说明本发明。

根据煤灰沾污倾向与灰中的含量呈负相关特性的特点，用热一次风将高含量的耐磨物料----石英砂（或纯净的河沙）和大颗粒飞灰的混合物送入锅炉1燃烬风区域燃烧，在进入对流受热面前与锅炉烟气充分混合，一方面由于飞灰浓度增加，飞灰捕捉到的Na⁺增多，可大幅度减少沉积到对流受热面管壁的份额；另一方面利用耐磨物料和大颗粒飞灰对管壁的冲刷不断清除已经在对流受热面管壁的沾污层，可实现管壁的自清污。而石英砂和大颗粒飞灰大部分会被省煤器灰斗12、脱硝进出口灰斗、空预器灰斗8及除尘器4第一电场收集下来，可实现耐磨物料的循环使用。

为实现上述方法，一种采用耐磨物料循环防止锅炉受热面沾污的***，具体实施例如图1所示，从省煤器灰斗12、脱硝进出口灰斗（部分项目无，图例未示出）、空预器灰斗8及除尘器第一电场收集下来的物料通过灰泵5输送到循环物料缓存箱10，物料从循环物料缓存箱10经给料机后被热一次风11输送至锅炉1燃烬风区域燃烧。

***设置循环物料缓存箱10用以收集缓存从省煤器灰斗12、脱硝进出口灰斗、空预器灰斗8及除尘器第一电场输送来的物料，设置耐磨物料添加口9用以添加高

含量的耐磨物料。

***从热一次风管道11引接少量热一次风将循环物料缓存箱10的物料输送至锅炉燃烬风区域，通过喷***入炉膛，与高温烟气混合。

***设置循环物料流量监控(图中V标记设备)以控制循环物料量，设置一次风流速监控测装置(图中G标记设备)监控一次风管道流速。

循环物料缓存箱10设料位计，当料位高时，关闭气动闸板阀门7打开气动闸板阀门6，除尘器4第一电厂飞灰通过灰泵5送至灰库。

物料循环量根据燃煤的灰分和灰中的

含量确定（约为煤灰量的50%），循环物料缓存箱10下给料机出口设循环物料流量监控装置，热一次风支管道11设置流速测量装置，控制风粉管道内风速在22米左右。锅炉大颗粒飞灰经多次冲刷管壁后破碎，形成的小颗粒飞灰随烟气带走，剩余的大颗粒飞灰重新进入***循环。由于耐磨物料的比重较锅炉飞灰大、颗粒较粗，大部分进入锅炉烟道的耐磨物料会再次被收集，小部分磨损到超细颗粒的耐磨物料会随烟气带走。

初装的耐磨物料按不同细度、不同比例添加（如：<50μm，30%左右； 50μm～100μm，30%左右；100μm～200μm，30%左右；200μm～300μm，10%左右），运行一段时间后，对循环物料缓存箱10物料进行取样筛分，根据粒径分布和大颗粒含量，确定是否添加石英砂。

***的工作流程如下：

***投运前，通过物料添加口9向循环物料缓存箱10按不同细度、不同比例添加耐磨物料（如：<50μm，30%左右； 50μm～100μm，30%左右；100μm～200μm，30%左右；200μm～300μm，10%左右，可根据实际情况进行调整）----石英砂或洁净的河沙，300MW锅炉约10t，600MW锅炉约20t。

***启动时，首先开启热一次风支管阀门，延时3～5s后，开启循环物料缓存箱10至一次风管的相应阀门及输送装置，逐步加大循环量至设定值；

运行中，耐磨物料和大颗粒飞灰不断被省煤器灰斗12、脱硝进出口灰斗、空预器灰斗8及除尘器第一电场收集，并通过相应的灰泵和管道输送至循环物料缓存箱10，如循环物料缓存箱10料位过高，关闭阀门7，打开阀门6，除尘器第一电场飞灰通过管道输送到灰库，实现***的物料平衡。定期分析循环物料缓存箱10的颗粒混合物成分和粒度分布，如含量低，则向循环物料缓存箱10添加部分耐磨物料（主要添加较粗的颗粒）

***停运时，首先停止循环物料缓存箱10向一次风管道输送物料，延时10s左右，关闭热一次风支管阀门。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种采用耐磨物料循环防止锅炉受热面沾污的方法，其特征在于包括：将耐磨物料和颗粒飞灰的混合物送入锅炉燃烬风区域与锅炉烟气混合，并随锅炉烟气在***内前行，通过颗粒飞灰捕捉Na⁺，同时通过耐磨物料和颗粒飞灰对管壁的磨损不断清除对流受热面管壁的沾污层，最后耐磨物料和颗粒飞灰回收循环使用。

2.如权利要求1所述的采用耐磨物料循环防止锅炉受热面沾污的方法，其特征在于：所述颗粒飞灰全部来自***循环中产生。

3.如权利要求1所述的采用耐磨物料循环防止锅炉受热面沾污的方法，其特征在于：所述耐磨物料和颗粒飞灰的混合物由热一次风送入锅炉。

4.如权利要求1所述的采用耐磨物料循环防止锅炉受热面沾污的方法，其特征在于：所述耐磨物料为高SiO₂含量的物料。

5.如权利要求1所述的采用耐磨物料循环防止锅炉受热面沾污的方法，其特征在于：所述高SiO₂含量的物料为石英砂或河沙。

6.如权利要求1所述的采用耐磨物料循环防止锅炉受热面沾污的方法，其特征在于：所述耐磨物料和颗粒飞灰通过省煤器灰斗、脱硝进出口灰斗、空预器灰斗及除尘器第一电场中的一处或多处收集回收循环使用。

7.如权利要求1所述的采用耐磨物料循环防止锅炉受热面沾污的方法，其特征在于：所述耐磨物料粒径配比为<50μm:50μm～100μm:100μm～200μm:200μm～300μm=3:3:3:1。

8.一种采用耐磨物料循环防止锅炉受热面沾污的***，其特征在于：包括循环物料缓存箱，其物料出口与锅炉燃烬风区域连通，其物料入口与锅炉的省煤器灰斗、脱硝进出口灰斗、空预器灰斗及除尘器第一电场中的一处或多处连通，其还设有物料添加口，所述循环物料缓存箱的物料出口与锅炉燃烬风区域连通的管路还与热一次风支管连通。

9.如权利要求8所述的采用耐磨物料循环防止锅炉受热面沾污的***，其特征在于：所述循环物料缓存箱的物料出口与锅炉燃烬风区域连通的管路上设有循环物料流量监测装置，所述热一次风支管上设有阀门和流速测量装置。

10.如权利要求8所述的采用耐磨物料循环防止锅炉受热面沾污的***，其特征在于：所述循环物料缓存箱设有料位计，所述除尘器第一电场至循环物料缓存箱的管路上设有阀门，所述除尘器第一电场还设有带阀门的管路连通至灰库。