專利名稱：一種防止鍋爐受熱面沾污的雙床系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及減輕鍋爐受熱面沾污的相關(guān)技術(shù)，更具體地說，涉及ー種防止鍋爐受熱面沾污的雙床系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
我國發(fā)電行業(yè)以火力發(fā)電為主，火電裝機(jī)容量超過70%以上?；痣妱鹰妹憾嗖捎昧淤|(zhì)低品位煤，鍋爐爐膛水冷壁結(jié)渣、對流受熱面的結(jié)渣與沾污問題是長期影響電站鍋爐正常運(yùn)行的重要問題之一。結(jié)渣和沾污會降低鍋爐的傳熱效率，影響鍋爐出力，使得設(shè)備的運(yùn)行安全性嚴(yán)重降低，結(jié)渣嚴(yán)重時(shí)可能導(dǎo)致爐膛熄火、爆管、非計(jì)劃停爐等重大事故。為了防止由于結(jié)渣與沾污所帯來的各種問題，國內(nèi)外學(xué)者對結(jié)渣與沾污的機(jī)理進(jìn)行了大量的研究，提出了多個(gè)結(jié)渣判定指數(shù)。但這些結(jié)渣判定指數(shù)在實(shí)際應(yīng)用過程中有著很大的局限性，只能作為初步判斷并不能從根本上解決沾污對鍋爐的危害問題。也有學(xué)者 提出通過調(diào)節(jié)鍋爐燃燒以控制爐膛內(nèi)的溫度來減緩鍋爐的結(jié)渣問題，但是在實(shí)際中并不便于操作也未得到推廣。對于高堿性煤，由于煤中堿金屬元素的揮發(fā)，容易在鍋爐受熱面冷凝形成一層打底附著物，打底物主要以NaCl或Na2SO4形式存在。上述成分在高溫環(huán)境下?lián)]發(fā)后，易凝結(jié)在對流受熱面上形成燒結(jié)或粘結(jié)的灰沉積，隨著附著物對飛灰的吸附作用，會使得對流受熱面出現(xiàn)不同程度的沾污現(xiàn)象，且沾污物無法使用吹灰器清除，從而導(dǎo)致受熱面?zhèn)鳠崮芰ο陆?，造成鍋爐排煙溫度升高等問題，最終使得爐膛出力大大降低造成停爐。國內(nèi)對于燃燒利用高堿性煤還缺乏工程運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，僅新疆地區(qū)個(gè)別電廠在研究高堿性煤的燃燒沾污問題，目前并沒有高效的利用辦法，只是通過外煤摻燒的方式來減輕沾污問題，外煤摻燒方法實(shí)際上是通過添加其他低堿性金屬煤，降低了原煤中堿金屬的相對含量。鍋爐摻燒高堿性煤的比例不應(yīng)超過30%，摻燒比例增大時(shí)，對流受熱面沾污積灰嚴(yán)重，形成煙氣走廊，煙氣沖刷造成高溫再熱器、高溫過熱器泄漏。由于新疆地區(qū)高堿性煤利用方式多為坑口電站，摻燒方式對外煤的需求量較大，這種方式往往受到運(yùn)輸條件的限制,極大増加了運(yùn)行成本。現(xiàn)代大型電站的煤粉爐鍋爐通過布置屏式過熱器來降低爐膛出ロ溫度并減少熔融結(jié)渣，但由于煙氣中某些堿金屬鹽熔點(diǎn)較低，經(jīng)過對流受熱面時(shí)仍然會產(chǎn)生結(jié)渣，尤其在燃燒高堿金屬的準(zhǔn)東煤時(shí)結(jié)渣現(xiàn)象尤為嚴(yán)重。循環(huán)流化床鍋爐具有燃料適應(yīng)性廣、燃燒效率高、污染排放少等優(yōu)點(diǎn)，在近十幾年得到迅速發(fā)展，在電站鍋爐領(lǐng)域得到廣泛的商業(yè)應(yīng)用。而在循環(huán)流化床鍋爐中使用高堿性煤作為動カ煤時(shí)，對流受熱面的沾污問題同樣嚴(yán)重。由于結(jié)渣和沾污的存在，導(dǎo)致我國高堿性煤的大規(guī)模高效利用受到限制，從而制約了我國能源利用的效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決現(xiàn)有電站鍋爐對流受熱面沾污問題，提供了ー種防止鍋爐受熱面沾污的雙床系統(tǒng)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，可以保證鍋爐受熱面充分換熱，穩(wěn)定鍋爐出力，可避免由于沾污所造成的對流受熱面超溫現(xiàn)象，大大降低爆管事故的發(fā)生，還可實(shí)現(xiàn)高堿性煤的大規(guī)模純燒利用。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案如下
ー種防止鍋爐受熱面沾污的雙床系統(tǒng)，其特征在于包括流化床、旋風(fēng)分離器、煤灰分配器、灰煤混合器、下行熱解床、返料器、浄化裝置，旋風(fēng)分離器與流化床上端側(cè)面連通，旋風(fēng)分離器通入來自流化床的高溫煤灰，旋風(fēng)分離器的出口端連通至煤灰分配器的入口端；所述煤灰分配器設(shè)置有兩個(gè)出口，ー個(gè)出ロ連通至返料器的入口，另ー出ロ連通至灰煤混合器的入口 ；所述灰煤混合器的出口連通至下行熱解床的入口 ；所述下行熱解床設(shè)置有兩個(gè)出口，ー個(gè)出ロ連通至返料器的入ロ，另ー個(gè)出ロ連通至浄化裝置的入ロ ；所述返料器靠近流化床下端的側(cè)面，返料器與流化床下端的側(cè)壁進(jìn)ロ連通；所述浄化裝置的出ロ連通至流化床下端側(cè)壁的進(jìn)ロ。所述旋風(fēng)分離器的后面還設(shè)置有換熱器，換熱器連接有引風(fēng)機(jī)，引風(fēng)機(jī)連通至煙
囪。 所述灰煤混合器通過連接的給料器通入煤，給料器設(shè)置有煤斗。本系統(tǒng)的工作過程如下
流化床上端通入到旋風(fēng)分離器，旋風(fēng)分離器的高溫煤灰通入到煤灰分配器中，一部分高溫煤灰進(jìn)入到返料器，另一部分高溫煤灰進(jìn)入到灰煤混合器中；同時(shí)，原煤通過煤斗、給料器進(jìn)入到灰煤混合器，在灰煤混合器中原煤與高溫煤灰進(jìn)行混合；混合后的煤與煤灰進(jìn)入下行熱解床進(jìn)行熱解，熱解后的煤與煤灰進(jìn)入到返料器中；未經(jīng)下行熱解床的高溫煤灰與經(jīng)過熱解混合后的煤與煤灰均經(jīng)返料器進(jìn)入流化床的鍋爐爐膛進(jìn)行燃燒；其中，下行熱解床得到的熱解氣體先經(jīng)過浄化裝置除鈉，再進(jìn)入流化床進(jìn)行燃燒。本系統(tǒng)的工作原理如下
在燃燒利用高堿性煤的循環(huán)流化床鍋爐中，在原煤進(jìn)入鍋爐爐膛之前利用循環(huán)熱灰對原煤進(jìn)行熱解，充分利用能源，不僅可以去除其中的可揮發(fā)性鈉，還可以降低煤中的鈉含量，從而減少了煙氣中的活性鈉含量，大大降低鈉鹽在鍋爐對流受熱面上的沾結(jié)和沉積，從而減小了對流受熱面的沾污。本發(fā)明的有益效果如下
(1)本發(fā)明通過熱解移除煤中的可揮發(fā)性鈉，可降低煤中的鈉元素含量，可減少鍋爐對流受熱面的沾污，可提高換熱面的換熱效率，穩(wěn)定鍋爐出力；
(2)本發(fā)明通過利用鍋爐循環(huán)熱灰對高堿金屬煤加熱進(jìn)行熱解，減少了氣體加熱所帶來的氣固分離問題，同時(shí)避免了高堿性煤目前只能通過摻燒途徑利用所帯來的高額成本；
(3)在對原鍋爐設(shè)計(jì)改動不大的情況下，本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)高堿性煤大規(guī)模純燒利用，提高了電廠的效益；
(4)本發(fā)明將熱解得到的熱解氣再送入流化床進(jìn)行燃燒，避免了熱解焦油含灰高難處理的問題，提高了鍋爐的出力；
(5)對于準(zhǔn)東煤等高堿性煤種燃燒沾污問題的解決，大多采用摻燒低堿性煤種來實(shí)現(xiàn)，本發(fā)明解決了由于摻燒而帶來的煤粉運(yùn)輸成本等問題，可以實(shí)現(xiàn)高堿性煤種的純燒利用。


圖I為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；其中，附圖標(biāo)記為I煤斗，2給料器，3鼓風(fēng)機(jī)，4流化床，5旋風(fēng)分離器，6煤灰分配器，7換熱器，8引風(fēng)機(jī)，9煙囪，10煤斗，11給料器，12灰煤混合器，13浄化裝置，14下行熱解床，15返料器。
具體實(shí)施例方式如圖I所示，ー種防止鍋爐受熱面沾污的雙床系統(tǒng)，包括流化床4、旋風(fēng)分離器5、煤灰分配器6、灰煤混合器12、下行熱解床14、返料器15、浄化裝置13，旋風(fēng)分離器5與流化床4上端側(cè)面連通，旋風(fēng)分離器5通入來自流化床4的高溫煤灰，旋風(fēng)分離器5的出ロ端連通至煤灰分配器6的入口端；煤灰分配器6設(shè)置有兩個(gè)出口，ー個(gè)出口連通至返料器15的入ロ，另ー出ロ連通至灰煤混合器12的入ロ ；所述灰煤混合器12的出ロ連通至下行熱解床14的入口 ；下行熱解床14設(shè)置有兩個(gè)出口，ー個(gè)出口連通至所述返料器15的入口，另ー個(gè)出ロ連通至浄化裝置13的入口 ；所述返料器15靠近流化床4下端的側(cè)面，返料器15與流化床4下端的側(cè)壁進(jìn)ロ連通；所述浄化裝置13的出ロ端連通至流化床4下端側(cè)壁的進(jìn)ロ。所述旋風(fēng)分離器5后還設(shè)置有換熱器7，換熱器7連接有引風(fēng)機(jī)8，引風(fēng)機(jī)8連通·至煙囪9。所述灰煤混合器12通過連接的給料器通入煤，給料器11設(shè)置有煤斗10。所述浄化裝置13可以采用過濾器。整個(gè)系統(tǒng)的工作過程為
如圖I所示，在鍋爐開車階段，可先通過煤斗I、給料器2以外煤摻燒或外在灰渣添加的方式運(yùn)行，直到鍋爐開始正常運(yùn)行產(chǎn)生一定量的煤灰后，再利用鍋爐自身的煤灰對來自煤斗10、給料器11的原煤進(jìn)行熱解。下行熱解床14運(yùn)行正常后，可停止通過煤斗I、給料器2加煤。鍋爐正常運(yùn)行階段，經(jīng)過熱解的半焦在流化床4的爐膛內(nèi)與來自鼓風(fēng)機(jī)3的空氣進(jìn)行燃燒，生成的煤灰與煙氣進(jìn)入分離器5進(jìn)行分離。分離得到的煙氣由換熱器7降溫后經(jīng)引風(fēng)機(jī)8由煙囪9排往大氣。分離得到的煤灰進(jìn)入分配器6，根據(jù)下行熱解床14的需要將煤灰分為兩路，一路直接經(jīng)返料器15返回流化床4的爐膛，另一路進(jìn)入混合器12與來自煤斗10、給料器11的高堿性煤進(jìn)行混合。在混合器12中混合均勻的熱灰及高堿性煤進(jìn)入下行熱解床14進(jìn)行熱解，熱解得到的氣體經(jīng)浄化裝置13除鈉后進(jìn)入流化床4進(jìn)行燃燒，熱解后的熱灰及高堿性煤半焦進(jìn)入返料器15。進(jìn)入返料器15的熱灰與高堿性煤半焦使用煙氣送入流化床4在爐膛進(jìn)行燃燒。鍋爐排渣在流化床4的底部進(jìn)行。高堿性煤在下行熱解床14中進(jìn)行熱解后，可揮發(fā)性鈉被大量去除，煤中的鈉含量下降，在流化床4的爐膛中進(jìn)行燃燒時(shí)生成的煙氣中活性鈉含量已經(jīng)大大降低，在經(jīng)過后續(xù)受熱面時(shí)由于煙氣中活性鈉含量極少，基本不發(fā)生沾污。
權(quán)利要求
1.一種防止鍋爐受熱面沾污的雙床系統(tǒng)，其特征在于包括流化床(4)、旋風(fēng)分離器(5)、煤灰分配器(6)、灰煤混合器(12)、下行熱解床(14)、返料器(15)、凈化裝置(13)，所述旋風(fēng)分離器(5)與流化床(4)上端側(cè)面連通，旋風(fēng)分離器(5)通入來自流化床(4)的高溫煤灰，旋風(fēng)分離器(5)的出口端連通至煤灰分配器(6)的入口端；所述煤灰分配器(6)設(shè)置有兩個(gè)出口，一個(gè)出口連通至返料器(15)的入口，另一出口連通至灰煤混合器(12)的入口 ；所述灰煤混合器(12)的出口連通至下行熱解床(14)的入口 ；所述下行熱解床(14)設(shè)置有兩個(gè)出口，一個(gè)出口連通至返料器(15)的入口，另一個(gè)出口連通至凈化裝置(13)的入口 ；所述返料器(15)靠近流化床(4)下端的側(cè)面，返料器(15)與流化床(4)下端的側(cè)壁進(jìn)口連通；所述凈化裝置(13)的出口連通至流化床(4)下端側(cè)壁的進(jìn)口。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其特征在于所述旋風(fēng)分離器(5)的后面還設(shè)置有換熱器(7)，換熱器(7)連接有引風(fēng)機(jī)(8)，引風(fēng)機(jī)(8)連通至煙囪(9)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其特征在于所述灰煤混合器(12)通過連接的給料器(11)通入煤，給料器設(shè)置有煤斗(10 )。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其特征在于其工作過程如下流化床(4)上端通入到旋風(fēng)分離器(5)，旋風(fēng)分離器(5)的高溫煤灰通入到煤灰分配器(6)中，一部分高溫煤灰進(jìn)入到返料器(15)，另一部分高溫煤灰進(jìn)入到灰煤混合器(12)中；同時(shí)，原煤通過煤斗(I)、給料器進(jìn)入到灰煤混合器(12)，在灰煤混合器(12)中原煤與高溫煤灰進(jìn)行混合；混合后的煤與煤灰進(jìn)入下行熱解床(14)進(jìn)行熱解，熱解后的煤與煤灰進(jìn)入到返料器(15)中；未經(jīng)下行熱解床(14)的高溫煤灰與經(jīng)過熱解混合后的煤與煤灰均經(jīng)返料器(15)進(jìn)入流化床(4)的鍋爐爐膛進(jìn)行燃燒；其中，下行熱解床(14)得到的熱解氣體先經(jīng)過凈化裝置(13)除鈉，再進(jìn)入流化床(4)進(jìn)行燃燒。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種防止鍋爐受熱面沾污的雙床系統(tǒng)，包括流化床、旋風(fēng)分離器、煤灰分配器、灰煤混合器、下行熱解床、返料器、凈化裝置，旋風(fēng)分離器與流化床上端側(cè)面連通，旋風(fēng)分離器的出口連通至煤灰分配器的入口；煤灰分配器的兩個(gè)出口分別連通至返料器的入口和灰煤混合器的入口；灰煤混合器的出口連通至下行熱解床的入口；下行熱解床的兩個(gè)出口分別連通至返料器的入口和凈化裝置的入口；返料器靠近流化床下端的側(cè)面，返料器與流化床下端的側(cè)壁進(jìn)口連通；凈化裝置出口連通至流化床下端側(cè)壁的進(jìn)口；本發(fā)明通過熱解移除煤中的可揮發(fā)性鈉，可降低煤中的鈉元素含量，可減少鍋爐對流受熱面的沾污，可提高換熱面的換熱效率，穩(wěn)定鍋爐出力。
文檔編號F23C10/10GK102829474SQ20121036010
公開日2012年12月19日 申請日期2012年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月25日
發(fā)明者曹立勇, 樊偉, 杜奇, 郭盼, 劉正寧, 張媛, 張春飛, 劉江, 胡春云, 張曉光, 雷宇 申請人:中國東方電氣集團(tuán)有限公司