CN102635871B - 用于解决锅炉对流受热面沾污的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于解决锅炉对流受热面沾污的方法及装置，锅炉包括炉膛、烟道、受热面、除尘器、烟气混合室和烟气回抽风机，所述烟气混合室设于对应温度为T1-T2的烟道中，烟气回抽风机的进风口与除尘器后的烟道连通，出风口与烟气混合室连通；方法包括以下步骤：第一步，在对应温度为T1-T2的烟道中设烟气混合室；第二步，在除尘器后的烟道中开设引气孔，并连接一烟气回抽风机将烟道中的低温烟气引入烟气混合室。本发明在锅炉上设计一个烟气混合室，混合室内不布置受热面，高温烟气与低温烟气在混合室里充分混合，控制混合室出口烟气温度低于T1，再将烟气引入后部对流受热面，即可解决受热面沾污的问题，烟气循环量调节方便，运行成本低。

Description

用于解决锅炉对流受热面沾污的方法及装置

技术领域

本发明涉及一种用于解决锅炉对流受热面沾污的方法及利用该方法的锅炉。

背景技术

电站锅炉的安全经济运行正面临煤种复杂和多变的威胁，引发的突出问题之一是受热面积灰结渣严重。在生物质炉及燃用某些高碱金属煤种的电站锅炉上，由气态碱金属诱发的对流受热面沾污粘结问题已严重影响到锅炉安全、高效、连续运行，成为行业非常重视但难以克服的难题。

我国电站锅炉都配有相应的蒸汽吹灰系统，用于吹扫受热面上灰污，吹灰系统的投运方式主要是按照锅炉运行操作规程或依赖于运行人员的操作经验定期将受热面吹扫一遍。这样的吹扫方式主要是采用蒸汽，虽然能够带走大部分的沉积性灰，但是对于一些顽固粘结性灰仍然清扫困难。目前缓解沾污的方法主要采用的是加装较多的吹灰器，现这种多装吹灰器的方法存在诸多问题，首先，受空间限制，吹灰器无法完全覆盖受热面；其次，高强度、过于频繁的蒸汽吹扫容易吹伤管壁，严重缩短受热面的寿命；另外，某些灰污粘结力大于吹灰动力，无法清除。因此，采用蒸汽吹灰无法从根本上解决受热面上密实尤其是牢固的灰沾污，只有停炉人工清除，锅炉运行后一旦停炉，将严重影响电厂的正常运行，带来经济损失。

另外，针对某些具有强沾污倾向的煤种，采用常规的蒸汽吹扫根本无法清除，如碱金属含量很高的新疆准东煤，新疆地区该煤种分布广储量大，其价格便宜，但该煤种沾污倾向严重，采用常规的蒸汽吹扫根本无法清除，此种煤无法使用在现有锅炉上，已严重制约了新疆电力发展，若无法解决该煤种在锅炉中的沾污现象将大大制约其开采与应用。

锅炉燃烧过程中，温度处于不断变化的状态，传统锅炉的部分对流受热面设于T1-T2区间，该T1、T2区间根据锅炉的形式不同所处位置有所不同。现有锅炉主要分为Π型炉、塔式炉和CFB锅炉三种形式。在Π型炉中，部分对流受热面设于炉膛的出口与尾部烟道之间的水平烟道中，该区域受热面处于容易发生沾污的烟气温度区间内；在塔式炉中，所有对流受热面都布置在炉膛中，总有一部分对流受热面是在易发生沾污的烟气温度区间内；在CFB锅炉中，炉膛后接入分离器，对流受热面都设于分离器出口后的尾部烟道中，分离器出口温度范围为700-950度，根据实际情况略有变化。在长期运行过程中发现，燃用这种新疆高钠煤（如准东煤、哈密煤）的锅炉，烟气温度在T1-T2区间内时，锅炉对流受热面最容易沾污；当烟温降低到低于T1或高于T2时，锅炉对流受热面的沾污可采用传统蒸汽吹扫方法或其他现有方法得到解决，不会影响安全运行，当烟气温度在T1-T2区间内时，现有的蒸汽吹扫方法或者其他方法都不能够有效解决，即使加入多个吹灰器，烟气温度在T1-T2区间内产生的沾污仍然非常顽固，无法清除。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种用于解决锅炉对流受热面沾污的方法及利用该方法的锅炉装置，解决锅炉受热面沾污不易清除的技术问题，从而能有效的解决上述现有技术中存在的问题。

本发明目的通过下述技术方案来实现：一种用于解决锅炉对流受热面沾污的方法，锅炉设有炉膛、烟道和除尘器，其包括以下步骤： 

第一步，在对应温度为T1-T2的烟道中设烟气混合室；

第二步，在除尘器后的烟道中开设引气孔，并连接一烟气回抽风机将烟道中的低温烟气引入烟气混合室。

作为一种优选方式，所述T1为650-750度，T2为850-1000度。

作为进一步优选，所述烟气混合室上设有烟气喷嘴，烟气回抽风机的出风口与烟气喷嘴相接。

作为进一步优选，所述烟气混合室为烟道的一段。

作为进一步优选，所述烟气混合室设于炉膛内或设于炉膛和尾部烟道之间，具体来说，所述烟气混合室设于塔式炉的炉膛内、Π型炉的水平烟道内、CFB炉的炉膛分离器出口与尾部烟道之间。

一种用于解决锅炉对流受热面沾污的装置，锅炉包括炉膛、烟道、受热面、除尘器、烟气混合室和烟气回抽风机，所述烟气混合室设于对应温度为T1-T2的烟道中，烟气回抽风机的进风口与除尘器后的烟道连通，出风口与烟气混合室连通。

作为一种优选方式，所述T1为650-750度，T2为850-1000度。

作为其中一种优选，所述锅炉为Π型炉，Π型炉还包括空气预热器、一次烟气回抽风机、二次烟气回抽风机、制粉装置和喷燃器，所述对流受热面设于炉膛和尾部烟道内，烟气混合室设于炉膛出口和尾部受热面之间，空气预热器设于尾部烟道后方的烟道中，一次烟气回抽风机和二次烟气回抽风机分别与空气预热器相连，将空气送入空气预热器加热形成对应的热一次风和热二次风，热一次风进入制粉装置后通过喷燃器进入炉膛，热二次风通过风箱进入炉膛。

作为其中一种优选，所述锅炉为塔式炉，塔式炉还包括空气预热器、一次烟气回抽风机、二次烟气回抽风机、制粉装置和喷燃器，所述受热面分为烟气温度低于T1的上受热面和烟气温度高于T2的下受热面，烟气混合室设于上受热面和下受热面之间，空气预热器设于尾部烟道后方的烟道中，一次烟气回抽风机和二次烟气回抽风机分别与空气预热器相连，将空气送入空气预热器加热形成对应的热一次风和热二次风，热一次风进入制粉装置后通过喷燃器进入炉膛，热二次风通过风箱进入炉膛。

作为其中一种优选，所述锅炉为CFB锅炉，CFB锅炉还包括炉膛、布风装置、分离器、空气预热器、一次烟气回抽风机、二次烟气回抽风机，炉膛的出口与分离器相连，烟气混合室设于分离器和尾部对流受热面之间，空气预热器设于尾部烟道后方的烟道中，一次烟气回抽风机和二次烟气回抽风机分别与空气预热器相连，将空气送入空气预热器加热形成对应的热一次风和热二次风，热一次风通过布风装置进入炉膛，热二次风通过风箱进入炉膛。

作为进一步优选，所述烟气混合室上设有烟气喷嘴，烟气回抽风机的出风口与烟气喷嘴相接。

本发明的实现过程和原理为：

在锅炉烟气通道中设置烟气混合室，混合室内不布置受热面，其入口烟气温度大于T2，利用沾污对烟气温度敏感的特性，将除尘后的低温烟气利用烟气回抽风机送至烟气混合室，在混合室里高温烟气与低温烟气充分混合，混合后烟气温度控制在T1以下，再将较低温度的烟气引入后部烟道，部分对流受热面布置在后部烟道中，即可避免受热面发生沾污；烟气温度降低后飞灰的烧结率及灰污烧结强度都会大幅下降，此时再采用常规吹灰方式即可吹落受热面上的附着灰。

与现有技术相比，本发明的有益效果：本发明在现有锅炉的基础上进行结构上的调整，利用沾污对烟气温度较敏感的特点，在锅炉上设计一个烟气混合室，混合室内不布置受热面，炉膛内产生的高温烟气与尾部回抽的低温烟气在混合室里充分混合，控制混合室出口烟气温度低于T1，再将烟气引入后部对流受热面，解决受热面沾污的问题，烟气循环量调节方便，运行成本低。

附图说明

图1是本发明实施例1的布置示意图；

图2是本发明实施例1中烟气混合室的结构示意图；

图3是本发明实施例1中烟气混合室中低温烟气喷嘴的示意图；

图4是图3的侧面示意图；

图5是本发明实施例2的布置示意图；

图6是本发明实施例2的俯面布置示意图；

图7是本发明实施例3的布置示意图；

图8是本发明实施例3烟道内的布置示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了相互排斥的特质和/或步骤以外，均可以以任何方式组合，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换，即，除非特别叙述，每个特征之一系列等效或类似特征中的一个实施例而已。

一种用于解决锅炉对流受热面沾污的方法，锅炉设有炉膛、烟道和除尘器，其包括以下步骤： 

第一步，在对应温度为T1-T2的烟道中设烟气混合室；所述烟气混合室为烟道的一段，所述烟气混合室设于炉膛内或设于炉膛和尾部烟道之间，具体来说，所述烟气混合室设于塔式炉的炉膛内、Π型炉的水平烟道内、CFB炉的炉膛分离器出口与尾部烟道之间。烟气混合室也可是外接的一段烟道，与原锅炉烟道相连通；所述T1为650-750度，T2为850-1000度。

第二步，在除尘器后的烟道中开设引气孔，并连接一烟气回抽风机将烟道中的低温烟气引入烟气混合室；具体来说，所述烟气混合室上设有烟气喷嘴，烟气回抽风机的出风口与烟气喷嘴相接。

另外，与上述用于解决锅炉对流受热面沾污的方法对应的装置，包括炉膛、烟道、受热面、除尘器、烟气混合室和烟气回抽风机，所述烟气混合室设于对应温度为T1-T2的烟道中，其中，所述T1为650-750度，T2为850-1000度；烟气回抽风机的进风口与除尘器后的烟道连通，出风口与烟气混合室连通。

该锅炉可以为常规锅炉，可为Π型炉、塔式炉或CFB锅炉或其他市场常用锅炉。

实施例1 

所述锅炉为Π型炉，Π型炉包括炉膛、烟道、除尘器、空气预热器、一次烟气回抽风机、二次烟气回抽风机、制粉装置和喷燃器，所述受热面设于炉膛内和尾部烟道中，烟气混合室设于炉膛出口和尾部受热面之间，空气预热器设于尾部烟道后方的烟道中，一次烟气回抽风机和二次烟气回抽风机分别与空气预热器相连，将空气送入空气预热器加热形成对应的热一次风和热二次风，热一次风进入制粉装置后通过喷燃器进入炉膛，热二次风通过风箱进入炉膛。所述烟气混合室上设有烟气喷嘴，烟气回抽风机的出风口与烟气喷嘴相接。

如图1-4所示，Π型炉实现过程如下：一次烟气回抽风机112和二次烟气回抽风机113分别将空气送入空气预热器110加热，加热后形成热一次风和热二次风。热一次烟气回抽风机送入制粉系统104后携带煤粉进入喷燃器106，然后进入锅炉炉膛107，热二次风通过风箱105也送入锅炉炉膛107，煤粉与空气在炉膛107中燃烧后产生高温烟气。在炉膛107出口处布置高温受热面108，布置高温受热面可以使烟气混合室的入口烟温不至于过高，从而可以减少低温烟气抽取量，降低厂用电耗，另一方面使得蒸发受热面和过热受热面的吸热分配更为合理。

在除尘器101后的烟道102上开孔，通过烟气回抽风机103抽出低温烟气，通过低温烟气管道111送入位于高温受热面108后方的烟气混合室114，在这里高温烟气与低温烟气充分混合，烟温降低到所需的温度，然后烟气流经位于锅炉尾部烟道的各级对流受热面109，再经过空气预热器110、除尘器101、除尘器后烟道102排出。

烟气混合室炉墙116一般由膜式壁管屏构成以确保烟气不会外漏，混合室炉墙可以是水冷壁也可以是过热器，低温烟气管道111的烟气首先进入布置在炉墙外等压低温烟箱117，然后通过多个低温烟气喷嘴115送入烟气混合室114。在低温烟箱入口处布置有调节挡板118，调节各烟箱之间的烟气量分配，实现不同的混合效果。

低温烟气喷嘴115由内套筒120和外套筒121分别形成直流低温烟气和环形的旋流低温烟气，外侧的旋流低温烟气是靠设置在内套筒120和外套筒121之间的旋流叶片122实现的。为了保证内套筒120和外套筒121的同心度，保证喷嘴不变形，在内外套筒之间设置有支撑板125。喷嘴与烟气混合室炉墙的连接可采用法兰连接型式以方便安装检修，法兰123安装在喷嘴的端部，炉墙116上也相应安装有一个与之配对的法兰119。

实施例2

所述锅炉为塔式炉，塔式炉包括炉膛、烟道、除尘器、空气预热器、一次烟气回抽风机、二次烟气回抽风机、制粉装置和喷燃器，所述受热面分为烟气温度低于T1的上受热面和烟气温度高于T2的下受热面，烟气混合室设于上受热面和下受热面之间，空气预热器设于尾部烟道后方的烟道中，一次烟气回抽风机和二次烟气回抽风机分别与空气预热器相连，将空气送入空气预热器加热形成对应的热一次风和热二次风，热一次风进入制粉装置后通过喷燃器进入炉膛，热二次风通过风箱进入炉膛。所述烟气混合室上设有烟气喷嘴，烟气回抽风机的出风口与烟气喷嘴相接。

塔式炉的烟气混合室结构类似Π型炉，其两者的喷嘴结构相同，布置方式不同，混合室的位置不同。

如图5-6所示，塔式炉实现过程如下：一次烟气回抽风机212和二次烟气回抽风机213分别将空气送入空气预热器210加热，加热后形成热一次风和热二次风。热一次烟气回抽风机送入制粉系统204后携带煤粉进入喷燃器206，然后进入锅炉炉膛207，热二次风通过风箱205也送入锅炉炉膛207，煤粉与空气在炉膛207中燃烧后产生高温烟气。在高温烟气上方布置下受热面208，下受热面208出口烟气温度略高于T2，从而确保下受热面不沾污，在下受热面208上方布置烟气混合室214。在除尘器201后的烟道202上开孔，通过烟气回抽风机203抽出低温烟气，通过低温烟气管道211送入烟气混合室214，在这里高温烟气与低温烟气充分混合，烟温降低到所需的温度，然后烟气流入上受热面209，再经过空气预热器210、除尘器201、除尘器后烟道202排出。

烟气混合室炉墙216一般由膜式壁管屏构成以确保烟气不会外漏，混合室炉墙是水冷壁，低温烟气管道211的烟气分四路进入布置在炉墙外的等压低温烟箱217，烟箱被隔板219分成四段，每段给烟箱内烟气喷嘴215供烟气，喷嘴的数量根根据锅炉容量确定，可以是墙式单切圆也可以是墙式双切圆，烟气管道上安装四个烟气流量调节挡板218，可调配四个支路中的烟气量，实现不同的混合效果。

实施例3 

所述锅炉为CFB锅炉，CFB锅炉包括炉膛、布风装置、烟道、除尘器、分离器、空气预热器、一次烟气回抽风机、二次烟气回抽风机，炉膛的出口与分离器相连，烟气混合室设于分离器和尾部 受热面之间，空气预热器设于尾部烟道后方的烟道中，一次烟气回抽风机和二次烟气回抽风机分别与空气预热器相连，将空气送入空气预热器加热形成对应的热一次风和热二次风，热一次风通过布风装置进入炉膛，热二次风通过风箱进入炉膛。所述烟气混合室上设有烟气喷嘴，烟气回抽风机的出风口与烟气喷嘴相接。

对于CFB锅炉的烟气混合室结构类似Π型炉，其两者的喷嘴结构相同，布置方式相同，只是混合室的位置不同。

如图7-8所示，CFB锅炉实现过程如下：将分离器出口至尾部烟道之间这段烟道当作烟气混合室314。混合室的壁面316可以是钢板与保温材料做成，也可以是膜式壁。在除尘器301后的烟气管道302上开孔，安装烟气回抽风机303抽出低温烟气，通过烟道311将尾部低温烟气送到混合室入口上方的烟箱内，烟箱内布置烟气喷嘴315，喷嘴结构同上。通过喷嘴315将低温烟气送入烟气混合室314，然后经过对流受热面309后再经过除尘器301进入尾部的烟气管道中。烟道311分成若干支路与烟箱相连，每个支路上安装烟气流量调节装置318，以调节烟气量分配。混合后烟气降低到预期温度后再进入对流受热面7区域。

在锅炉烟气通道中设置烟气混合室，混合室内不布置受热面，其入口烟气温度大于T2，利用沾污对烟气温度敏感的特性，将除尘后的低温烟气利用烟气回抽风机送至烟气混合室，在混合室里高温烟气与低温烟气充分混合，混合后烟气温度控制在T1以下，再将较低温度的烟气引入后部烟道，对流受热面布置在后部烟道中，即可避免受热面发生沾污；烟气温度降低后飞灰的烧结率及灰污烧结强度都会大幅下降，此时再采用常规吹灰方式即可吹落受热面上的附着灰。

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 (11)

1.一种用于解决锅炉对流受热面沾污的方法，锅炉设有炉膛、烟道和除尘器，其包括以下步骤： 

第一步，在锅炉烟气通道中设置烟气混合室，其入口烟气温度大于T2；

第二步，在除尘器后的烟道中开设引气孔，并连接一烟气回抽风机将烟道中的低温烟气引入烟气混合室；在混合室里高温烟气与低温烟气充分混合，混合后烟气温度控制在T1以下，再将较低温度的烟气引入后部烟道。

2.如权利要求1所述的用于解决锅炉对流受热面沾污的方法，其特征在于：所述T1为650-750度，T2为850-1000度。

3.如权利要求2所述的用于解决锅炉对流受热面沾污的方法，其特征在于：所述烟气混合室上设有烟气喷嘴，烟气回抽风机的出风口与烟气喷嘴相接。

4.如权利要求3所述的用于解决锅炉对流受热面沾污的方法，其特征在于：所述烟气混合室为烟道的一段。

5.如权利要求3或4中任一权利要求所述的用于解决锅炉对流受热面沾污的方法，其特征在于：所述烟气混合室设于炉膛内或设于炉膛和尾部烟道之间。

6.一种用于解决锅炉对流受热面沾污的装置，锅炉包括炉膛、烟道、受热面和除尘器，其特征在于：还包括烟气混合室和烟气回抽风机，所述烟气混合室设于锅炉烟气通道中，其入口烟气温度大于T2；烟气回抽风机的进风口与除尘器后的烟道连通，出风口与烟气混合室连通，出风口烟气温度小于T1。

7.如权利要求6所述的用于解决锅炉对流受热面沾污的装置，其特征在于：所述T1为650-750度，T2为850-1000度。

8.如权利要求7所述的用于解决锅炉对流受热面沾污的装置，其特征在于：所述锅炉为Π型炉，Π型炉还包括空气预热器、一次烟气回抽风机、二次烟气回抽风机、制粉装置和喷燃器，所述对流受热面设于炉膛和尾部烟道内，烟气混合室设于炉膛出口和尾部受热面之间，空气预热器设于尾部烟道后方的烟道中，一次烟气回抽风机和二次烟气回抽风机分别与空气预热器相连，将空气送入空气预热器加热形成对应的热一次风和热二次风，热一次风进入制粉装置后通过喷燃器进入炉膛，热二次风通过风箱进入炉膛。

9.如权利要求7所述的用于解决锅炉对流受热面沾污的装置，其特征在于：所述锅炉为塔式炉，塔式炉还包括空气预热器、一次烟气回抽风机、二次烟气回抽风机、制粉装置和喷燃器，所述受热面分为烟气温度低于T1的上受热面和烟气温度高于T2的下受热面，烟气混合室设于上受热面和下受热面之间，空气预热器设于尾部烟道后方的烟道中，一次烟气回抽风机和二次烟气回抽风机分别与空气预热器相连，将空气送入空气预热器加热形成对应的热一次风和热二次风，热一次风进入制粉装置后通过喷燃器进入炉膛，热二次风通过风箱进入炉膛。

10.如权利要求7所述的用于解决锅炉对流受热面沾污的装置，其特征在于：所述锅炉为CFB锅炉，CFB锅炉还包括炉膛、布风装置、分离器、空气预热器、一次烟气回抽风机、二次烟气回抽风机，炉膛的出口与分离器相连，烟气混合室设于分离器和尾部对流受热面之间，空气预热器设于尾部烟道后方的烟道中，一次烟气回抽风机和二次烟气回抽风机分别与空气预热器相连，将空气送入空气预热器加热形成对应的热一次风和热二次风，热一次风通过布风装置进入炉膛，热二次风通过风箱进入炉膛。

11.如权利要求8或9或10中任一权利要求所述的用于解决锅炉对流受热面沾污的装置，其特征在于：所述烟气混合室上设有烟气喷嘴，烟气回抽风机的出风口与烟气喷嘴相接。