CN102829467A - 一种防止锅炉沾污的灰渣再循环的方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种防止锅炉沾污的灰渣再循环的方法和系统，将锅炉渣池的灰渣收集到干燥机，利用空气预热器的一次风作为干燥风干燥灰渣，经破碎机对干燥后的灰渣进行破碎，经破碎的灰渣输送至储渣斗；将原煤仓中的高碱性煤粉按一定比例与储渣斗中的灰渣混合后进入磨煤机，在混合过程中通过引风管道引入空气预热器的一次风，经过磨煤机得到的混合煤粉进入分离器进行筛分，大颗粒煤粉重新返回磨煤机，细煤粉经过燃烧器喷入锅炉炉膛内燃烧，随着烟气的流动，渣粉与烟气中的活性钠反生化学吸附反应生成不溶性钠盐，烟气经过屏式过热器时烟气中活性钠Na含量已经大大降低，在经过后续受热面由于烟气中活性钠含量极少，基本不发生沾污。
Description
技术领域
本发明涉及防止锅炉沾污技术，特别是一种防止锅炉沾污的灰渣再循环的方法和系统。
背景技术
我国发电行业以火力发电为主，火电装机容量超过70%以上。火电动力用煤多采用劣质低品位煤，以至于会造成锅炉炉膛水冷壁结渣、对流受热面沾污等问题，这一系列问题是长期影响电站锅炉正常运行的重要因素。结渣和沾污会降低锅炉的传热效率，影响锅炉出力，使得设备的运行安全性严重降低，结渣严重时可能导致锅炉熄火、爆管、非计划停炉等重大事故。
在燃烧高碱性的准东煤时沾污现象尤为严重，只有掺混碱金属含量较低的煤种才能减轻对流受热面的沾污状况。高碱性煤种约占我国煤炭资源保有量的20%，目前该部分煤种还未实现独立应用，只能通过掺烧的模式部分利用。由于煤中含高碱性元素（主要为钠元素）的固有特性，导致燃烧设备受热面结渣及沾污严重，不能实现准东煤的纯烧利用和发挥准东煤储量达、价格低等优势，导致对于我国大量高碱金属含量煤的大规模利用受到限制，从而制约了我国煤炭资源利用的效率。
高碱性煤在煤粉锅炉燃烧过程中由于碱金属元素的挥发，容易在锅炉受热面冷凝形成一层打底附着物。打底附着物主要以NaCl或Na2SO4形式存在，上述成分在高温下挥发后，易凝结在受热面上形成烧结或粘结的灰沉积，随着附着物对飞灰的吸附作用，会使得受热面出现不同程度的沾污现象，且无法使用吹灰器清除，从而导致受热面传热能力下降，造成锅炉排烟温度升高等问题，最终使得炉膛出力大大降低造成停炉。另外一方面，沾污严重时会造成烟道堵塞以及腐蚀爆管，碱金属会与铁相元素形成络合物，对金属管壁形成啃噬作用，使得金属受热面的耐压强度降低，造成换热面管束发生爆管，严重影响设备运行的稳定性和可靠性。总之，研究高碱性煤利用工艺，降低或解决锅炉严重沾污倾向是大型锅炉安全运行的重点问题之一。
国内对于燃烧高碱性煤利用还缺乏工程运行经验，仅新疆地区个别电厂在研究高碱性煤的燃烧沾污问题，目前并没有高效的利用办法，只通过外煤掺烧的方式来减轻沾污问题，外煤掺烧问题实际上是通过添加其他低碱性金属煤，降低了原煤中碱金属的相对含量。锅炉掺烧高碱性煤的比例不应超过30%，掺烧比例增大时，对流受热面沾污积灰严重，形成烟气走廊，烟气冲刷造成高温再热器、高温过热器泄漏。由于新疆地区高碱性煤利用方式均为坑口电站，掺烧方式对外煤的需求量较大，这种方式往往受到运输条件的限制，极大增加了运行成本。因此，高碱性煤的沾污问题是亟待解决的问题。
发明内容
本发明针对现有高碱性煤利用过程中存在的沾污问题，提供了一种防止锅炉沾污的灰渣再循环的方法和系统，该系统结构简单，可实现大大减轻现有电站锅炉燃用高碱性煤时对流受热面严重沾污、高温腐蚀与磨损的目的，稳定锅炉出力，保证锅炉受热面换热效果，可以避免由于沾污所造成的对流受热面超温现象，降低爆管事故的发生，达到实现高碱性煤的大规模纯烧利用的目的。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
一种防止锅炉沾污的灰渣再循环的方法，其特征在于步骤如下：
第一步，将锅炉渣池收集的灰渣进行干燥；
第二步，将干燥后的灰渣进行破碎，粒度与锅炉给煤粒度同等级别；
第三步，将破碎后的灰渣与高碱性煤粉在磨煤机内磨制得到混合煤粉，灰渣与高碱性煤粉的重量比范围为1：5-20；
最后，将混合煤粉输送至锅炉炉膛进行燃烧。
灰渣中存在含量的较高的SiO2、Al2O3及其他硅酸盐类，且灰渣中钠含量极少，可与钠盐发生化学吸附反应，降低烟气中活性钠盐比例，使活性钠盐转变为不溶性的硅酸铝钠等。主要原理如下：
2NaCl+3SiO2+H2O 
Na2O.3SiO2+2HCl
Na2SO4+3SiO2→Na2O.3SiO2+SO2+1/2O2
Na2O.3SiO2＋Al2O3-→Na2O.Al2O3 .2SiO2+ SiO2
2NaCl+H2O+nSiO2→Na2O.nSiO2+2HCl
上述反应使可挥发的碱金属氯化物和硫酸盐转化成铝硅酸盐。通过添加锅炉底灰渣大大减轻了锅炉尾部对流受热面沾污积灰，保证了锅炉连续安全经济运行，可实现高碱性煤的大规模利用。
一种防止锅炉沾污的灰渣再循环的系统，其特征在于：包括原煤仓、磨煤机、分离器、储渣斗、破碎机、干燥机，原煤仓出料口连接至磨煤机的进料口，磨煤机的出料口连接至分离器的进料口，分离器的一出口连接至锅炉的燃烧器，分离器的另一出口连接至磨煤机的进料口；干燥机的进料口与锅炉的渣池出口连通，干燥机的出料口连接至破碎机的进料口，破碎机的出料口连接至储渣斗的进料口，储渣斗的出料口连接至磨煤机的进料口，干燥机位于渣池下端，破碎机位于干燥机下端。
所述原煤仓和磨煤机之间连接有给料机。
所述破碎机和储渣斗之间连接有输渣装置。
所述磨煤机进料口的前端与锅炉烟道尾部的空气预热器连接。
所述干燥机的入风口与锅炉烟道尾部的空气预热器的出风管道连接。
所述空气预热器的出风管道为一次风出风管道，一次风出风管道设置一专门的引风管道，引风管道分别连接至磨煤机进料口的前端和干燥机的入风口。
将磨煤机进料口的前端、干燥机的入风口均与锅炉烟道尾部的空气预热器的出风管道连接，是可以循环利用空气预热器的一次风作为干燥风。
所述引风管道与磨煤机进料口的前端的连接处位于储渣斗与磨煤机的连接处与分离器与磨煤机的连接处之间。
所述渣池与干燥机之间设置有管路球阀，用于定期排渣。
整个系统的工作过程为：
在锅炉开车阶段，先通过外煤掺烧或外在灰渣添加，直到锅炉开车正常运行产生一定量的灰渣后，再利用锅炉自身的灰渣；
锅炉正常运行阶段，炉膛内煤粉燃烧形成的灰渣进入渣池冷却收集，通过打开管路球阀定期排渣，灰渣依靠重力落入干燥机中，从空气预热器分引一次风至干燥机的入风口，在干燥机中干燥灰渣，灰渣干燥后落入破碎机，在破碎机中将灰渣进行破碎，经过破碎的灰渣通过输渣装置送往储渣斗中；原煤仓中的高碱性煤粉由给料机输送，根据使用的高碱性煤粉的种类不同，将灰渣与高碱性煤粉的重量比按1：5-20混合，并一同进入磨煤机，在混合过程中，通过引风管道引入空气预热器的一次风作为干燥风，经过磨煤机得到的混合煤粉进入到分离器，在分离器中进行筛分，大颗粒的混合煤粉重新返回磨煤机，细煤粉经过燃烧器喷入锅炉炉膛内燃烧，随着烟气的流动，渣粉与烟气中的活性钠反生化学吸附反应生成不溶性钠盐，烟气经过屏式过热器时烟气中活性钠Na含量已经大大降低，在经过后续受热面由于烟气中活性钠含量极少，基本不发生沾污。
本发明的有益效果如下：
本发明通过灰渣与烟气中活性钠盐的化学吸附反应，减少了锅炉低温区受热面的沾污，提高了换热面的换热效率，稳定锅炉出力；循环利用锅炉底灰渣，对灰渣进行了重复利用，同时避免了高碱性煤目前只能通过掺烧途径利用所带来的高额成本；循环利用原锅炉的一次风热量，节约成本，充分利用热量资源；在对原锅炉系统改动不大的情况下，实现高碱性煤大规模纯烧利用，提高了电厂的效益。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
其中，附图标记为：1原煤仓，2储渣斗，3给料机，4磨煤机，5输渣装置，6破碎机，7干燥机，8分离器，9渣池，10燃烧器，11空气预热器。
具体实施方式
如图1所示，一种防止锅炉沾污的灰渣再循环的方法，其步骤如下：
第一步，将锅炉渣池9收集的灰渣进行干燥；
第二步，将干燥后的灰渣进行破碎，粒度与锅炉给煤粒度同等级别；
第三步，将破碎后的灰渣与高碱性煤粉按照重量比范围1：5-20进行混合磨制得到混合煤粉；
最后，将混合煤粉输送至锅炉炉膛进行燃烧。
灰渣中存在含量的较高的SiO2、Al2O3及其他硅酸盐类，且灰渣中钠含量极少，可与钠盐发生化学吸附反应，降低烟气中活性钠盐比例，使活性钠盐转变为不溶性的硅酸铝钠等。主要原理如下：
2NaCl+3SiO2+H2O
Na2O.3SiO2+2HCl
Na2SO4+3SiO2→Na2O.3SiO2+SO2+1/2O2
Na2O.3SiO2＋Al2O3-→Na2O.Al2O3 .2SiO2+ SiO2
2NaCl+H2O+nSiO2→Na2O.nSiO2+2HCl
上述反应使可挥发的碱金属氯化物和硫酸盐转化成铝硅酸盐。通过添加锅炉底灰渣大大减轻了锅炉尾部对流受热面沾污积灰，保证了锅炉连续安全经济运行，可实现高碱性煤的大规模利用。
一种防止锅炉沾污的灰渣再循环的系统，包括原煤仓1、磨煤机4、分离器8、储渣斗2、破碎机6、干燥机7，原煤仓1出料口连接至磨煤机4的进料口，磨煤机4的出料口连接至分离器8的进料口，分离器8的一出口连接至锅炉的燃烧器10，分离器8的另一出口连接至磨煤机4的进料口；干燥机7的进料口与锅炉的渣池9出口连通，干燥机7的出料口连接至破碎机6的进料口，破碎机6的出料口连接至储渣斗2的进料口，储渣斗2的出料口连接至磨煤机4的进料口，干燥机7位于渣池9下端，破碎机6位于干燥机7下端。
所述原煤仓1和磨煤机4之间连接有给料机3。
所述破碎机6和储渣斗2之间连接有输渣装置5。
所述磨煤机4进料口的前端与锅炉烟道尾部的空气预热器11连接。
所述干燥机7的入风口与锅炉烟道尾部的空气预热器11的出风管道连接。
所述空气预热器11的出风管道为一次风出风管道，一次风出风管道设置一专门的引风管道，引风管道分别连接至磨煤机4进料口的前端和干燥机7的入风口。
将磨煤机4进料口的前端、干燥机7的入风口均与锅炉烟道尾部的空气预热器11的出风管道连接，是可以循环利用空气预热器11的一次风作为干燥风。
所述引风管道与磨煤机4进料口的前端的连接处位于储渣斗2与磨煤机4的连接处与分离器8与磨煤机4的连接处之间。
所述渣池9与干燥机7之间设置有管路球阀，用于定期排渣。
整个系统的工作过程为：
在锅炉开车阶段，先通过外煤掺烧或外在灰渣添加，直到锅炉开车正常运行产生一定量的灰渣后，再利用锅炉自身的灰渣；
锅炉正常运行阶段，炉膛内煤粉燃烧形成的灰渣进入渣池9冷却收集，通过打开管路球阀定期排渣，灰渣依靠重力落入干燥机7中，从空气预热器11分引一次风至干燥机7的入风口，在干燥机7中干燥灰渣，灰渣干燥后落入破碎机6，在破碎机6中将灰渣进行破碎，经过破碎的灰渣通过输渣装置5送往储渣斗2中；原煤仓1中的高碱性煤粉由给料机3输送，根据使用的高碱性煤粉的种类不同，将灰渣与高碱性煤粉的重量比按1：5-20混合，并一同进入磨煤机4，在混合过程中，通过引风管道引入空气预热器11的一次风作为干燥风，经过磨煤机4得到的混合煤粉进入到分离器8，在分离器8中进行筛分，大颗粒的混合煤粉重新返回磨煤机4，细煤粉经过燃烧器10喷入锅炉炉膛内燃烧，随着烟气的流动，渣粉与烟气中的活性钠反生化学吸附反应生成不溶性钠盐，烟气经过屏式过热器时烟气中活性钠Na含量已经大大降低，在经过后续受热面由于烟气中活性钠含量极少，基本不发生沾污。
Claims (10)
1.一种防止锅炉沾污的灰渣再循环的方法，其特征在于步骤如下：
第一步，将锅炉渣池（9）收集的灰渣进行干燥；
第二步，将干燥后的灰渣进行破碎，破碎粒度与锅炉的给煤粒度同等级别；
第三步，将破碎后的灰渣与高碱性煤粉在磨煤机（4）内磨制得到混合煤粉，灰渣与高碱性煤粉的重量比范围为1：5-20；
最后，将混合煤粉输送至锅炉炉膛进行燃烧。
2.一种防止锅炉沾污的灰渣再循环的系统，其特征在于：包括原煤仓（1）、磨煤机（4）、分离器（8）、储渣斗（2）、破碎机（6）、干燥机（7），原煤仓（1）出料口连接至磨煤机（4）的进料口，磨煤机（4）的出料口连接至分离器（8）的进料口，分离器（8）的一出口连接至锅炉的燃烧器（10），分离器（8）的另一出口连接至磨煤机（4）的进料口；干燥机（7）的进料口与锅炉的渣池（9）出口连通，干燥机（7）的出料口连接至破碎机（6）的进料口，破碎机（6）的出料口连接至储渣斗（2）的进料口，储渣斗（2）的出料口连接至磨煤机（4）的进料口，干燥机（7）位于渣池（9）下端，破碎机（6）位于干燥机（7）下端。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于：所述原煤仓（1）和磨煤机（4）之间连接有给料机（3）。
4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于：所述破碎机（6）和储渣斗（2）之间连接有输渣装置（5）。
5.根据权利要求2所述的系统，其特征在于：所述磨煤机（4）进料口的前端与锅炉烟道尾部的空气预热器（11）连接。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于：所述干燥机（7）的入风口与锅炉烟道尾部的空气预热器（11）的出风管道连接。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于：所述空气预热器（11）的出风管道为一次风出风管道，一次风出风管道设置一专门的引风管道，引风管道分别连接至磨煤机（4）进料口的前端和干燥机（7）的入风口，空气预热器（11）的一次风作为干燥风。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于：所述引风管道与磨煤机（4）进料口的前端的连接处位于储渣斗（2）与磨煤机（4）的连接处与分离器（8）与磨煤机（4）的连接处之间。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于：所述渣池（9）与干燥机（7）之间设置有管路球阀，用于定期排渣。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于工作过程为：
锅炉正常运行阶段，炉膛内煤粉燃烧形成的灰渣进入渣池（9）冷却收集，通过打开管路球阀定期排渣，灰渣依靠重力落入干燥机（7）中，从空气预热器（11）分引一次风至干燥机（7）的入风口，在干燥机（7）中干燥灰渣，灰渣干燥后落入破碎机（6），在破碎机（6）中将灰渣进行破碎，经过破碎的灰渣通过输渣装置（5）送往储渣斗（2）中；原煤仓（1）中的高碱性煤粉由给料机（3）输送，根据使用的高碱性煤粉的种类不同，将灰渣与高碱性煤粉的重量比按1：5-20混合，并一同进入磨煤机（4），在混合过程中，通过引风管道引入空气预热器（11）的一次风作为干燥风，经过磨煤机（4）得到的混合煤粉进入到分离器（8），在分离器（8）中进行筛分，大颗粒的混合煤粉重新返回磨煤机（4），细煤粉经过燃烧器（10）喷入锅炉炉膛内燃烧，随着烟气的流动，渣粉与烟气中的活性钠反生化学吸附反应生成不溶性钠盐，烟气经过屏式过热器时烟气中活性钠Na含量已经大大降低，在经过后续受热面由于烟气中活性钠含量极少，基本不发生沾污。
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