CN104121596A - 一种在燃烧多碱金属燃料时减轻结渣和沾污的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种在燃烧多碱金属燃料时减轻结渣和沾污的方法，包括以下步骤：在燃烧多碱金属燃料时，通过制备系统将在高岭土掺混有微量石灰石粉的混合粉末送入粉仓，然后通过气力输送将混合粉末送入气力喷射装置，再经气力喷射装置将混合粉末喷射进入炉内高温区。本发明利用高岭土和石灰石粉末的特殊理化性质，在燃烧多碱金属燃料时，减轻锅炉受热面的结渣和沾污，进而改善多碱金属燃料在电站锅炉中应用时所带来的严重沾污的状况。

Description

一种在燃烧多碱金属燃料时减轻结渣和沾污的方法

【技术领域】

本发明属于火力发电领域，具体涉及一种在燃烧多碱金属燃料时减轻结渣和沾污的方法。

【背景技术】

在火力发电领域中，随着新疆准东煤田的发现，煤炭资源紧张的现状得到很大缓解。准东煤田是近年来在新疆探明的特大型煤田，煤炭资源预测储量3900亿吨，所产原煤将成为新疆乃至周边各大火力发电厂的主力煤源，同时围绕准东煤田周边涌现出大量坑口电站，都将以准东煤作为其主要燃料。但是，由于准东煤属多碱金属燃料，很多电厂缺乏对其煤质特性的深度认识，导致在实际燃用过程中出现了炉内燃烧器区域结渣严重，部分受热面沾污堵塞的问题，严重时甚至引起爆管，极大地影响了机组的安全经济运行。在燃烧多碱金属燃料时极易引起受热面的严重结渣和沾污，因此迫切需要可以有效减轻结渣和沾污状况的工艺和方法。

为了在燃烧多碱金属燃料时减轻结渣和沾污，人们提出了各种技术措施：

1)掺烧部分灰熔点较高的烟煤以改善单一多碱金属燃料的沾污特性；

2)对多碱金属燃烧进行燃烧前脱钠；

3)增设吹灰器，加大吹灰频率，并使用特制除焦剂进行除焦。

但是上述方法均存在一定的局限性，如方法1)，即通过掺烧部分灰熔点较高的烟煤被证明是减轻结渣和沾污的一种有效途径，但由于掺烧比例的限制，混煤中烟煤的比例一般不能低于3到4成，这样才能起到较为明显的改善效果。品质较好的掺烧用烟煤，价格通常为准东露天煤价格的3倍多，由此使电厂燃料成本大幅度上升，同时烟煤的掺入将对锅炉机组各部分均造成一定影响，可能带来其他一些衍生问题。

方法2)采用脱钠工艺对多碱金属燃料进行预处理，脱钠后的燃料部分理化特性将被改变，可以较为彻底解决多碱金属燃料的结渣和沾污问题。但是燃料燃烧前脱钠工艺目前尚不成熟，且脱钠成本相对于价格低廉的准东露天煤较高，故目前尚无法得到广泛应用。

方法3)通过频繁吹灰和特制除焦剂来减轻结渣和沾污，只能作为一种暂时的技术措施，不能过度依赖。在燃烧多碱金属燃料时，由于受热面管壁上存在粘结灰积灰层，积灰层与管壁经过复杂的化学反应将导致一定的高温腐蚀，而频繁吹灰使灰渣层脱落，会加速腐蚀的进行。同时吹灰导致管子应力频繁变化，可能缩短管子的寿命。另外，在实际操作中也会造成吹灰器频繁使用而导致检修维护工作量增大。

多碱金属燃料在燃烧时的结渣和沾污性质与其灰成分有很大的关系。多碱金属燃料煤灰中碱性成分(钠、钾的氧化物为主)要高于酸性成分(SiO₂，Al₂O₃，TiO₂)，因而较易结渣和形成粘结灰，沾污性强。

【发明内容】

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供了一种在燃烧多碱金属燃料时减轻结渣和沾污的方法。

为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种在燃烧多碱金属燃料时减轻结渣和沾污的方法，其特征在于，包括以下步骤：在燃烧多碱金属燃料时，通过制备系统将在高岭土掺混有微量石灰石粉的混合粉末送入粉仓，然后通过气力输送将混合粉末送入气力喷射装置，再经气力喷射装置将混合粉末喷射进入炉内高温区。

本发明进一步改进在于：在燃烧多碱金属燃料时，添加高岭土粉末的含量根据多碱金属燃料中Na₂O当量确定，其中，多碱金属燃料中Na₂O当量由下式得出：

(Na₂O)_d＝(0.659K₂O+Na₂O)×A_d÷100     (1)

式中：(Na₂O)_d为多碱金属燃料中Na₂O当量，％；

K₂O为多碱金属燃料中氧化钾的含量，％；

0.659为Na₂O与K₂O摩尔当量比；

Na₂O为多碱金属燃料中氧化钠的含量，％；

A_d为多碱金属燃料的干燥基灰分，％；

高岭土粉末与多碱金属燃料中Na₂O当量的摩尔比为1:1，换算为质量比为4.2:1；

添加石灰石粉的含量根据未添加石灰石粉时多碱金属燃料燃烧后的烟气中SO₃含量确定，石灰石粉与SO₃的摩尔比为1.2:1。

与现有技术相比，本发明通过单独的高岭土粉末制备系统及投入装置，将掺配有微量石灰石的高岭土粉末投入到炉内燃烧的高温区，利用高岭土和石灰石粉末的特殊理化性质，在燃烧多碱金属燃料时，减轻锅炉受热面的结渣和沾污，改善多碱金属燃料在电站锅炉中应用时所带来的严重沾污的状况。

为了提高高岭土对碱金属升华物的吸附率，可以在喷射时增大射流的刚性，使其能够到达炉膛中后部，并延长的高温区的停留时间，这样有助于高岭土细颗粒对碱金属升华物的吸附，同时也能增强氧化钙对烟气中三氧化硫(SO₃)的脱除。

【附图说明】

图1为本发明在燃烧多碱金属燃料时减轻结渣和沾污的系统示意图。

【具体实施方式】

下面结合附图对本发明做进一步地详细说明。

参见图1，本发明一种在燃烧多碱金属燃料时减轻结渣和沾污的方法，包括以下步骤：在燃烧多碱金属燃料时，通过制备系统将在高岭土掺混有微量石灰石粉的混合粉末送入粉仓，然后通过气力输送将混合粉末送入气力喷射装置，再经气力喷射装置将混合粉末喷射进入炉内高温区。

在燃烧多碱金属燃料时，添加高岭土粉末的含量根据多碱金属燃料中Na₂O当量确定，其中，多碱金属燃料中Na₂O当量由下式得出：

(Na₂O)_d＝(0.659K₂O+Na₂O)×A_d÷100     (1)

式中：(Na₂O)_d为多碱金属燃料中Na₂O当量，％；

K₂O为多碱金属燃料中氧化钾的含量，％；

0.659为Na₂O与K₂O摩尔当量比；

Na₂O为多碱金属燃料中氧化钠的含量，％；

A_d为多碱金属燃料的干燥基灰分，％；

高岭土粉末与多碱金属燃料中Na₂O当量的摩尔比为1:1，换算为质量比为4.2:1；

添加石灰石粉的含量根据未添加石灰石粉时多碱金属燃料燃烧后的烟气中SO₃含量确定，石灰石粉与SO₃的摩尔比为1.2:1，取煤种硫分转化为SO₃的转化率为10％，确定质量比为3.75:1，即煤中硫分为1.0％时，石灰石粉添加量为煤量的0.375％。

为了对本发明进一步了解，现对其原理做一说明。

高岭土具有从周围介质中吸附各种离子及杂质的性能，即有很强的吸附性，同时高岭土富含酸性成分，可通过化学反应与碱金属蒸汽结合。因此，高岭土可以通过化学作用和物理吸附脱除高温烟气中的碱金属升华物，从粘结灰的形成机理上，改善沾污状况。利用高岭土中的酸性成分(SiO₂、Al₂O₃)，吸附在高温区形成的碱金属氧化物升华灰，使其无法到达并冷凝在受热面管壁上

石灰石在高温煅烧后产生氧化钙(CaO)，氧化钙在炉内可与烟气中的三氧化硫(SO₃)及部分二氧化硫(SO₂)发生化学反应，有效脱除烟气中的三氧化硫(SO₃)，防止碱金属升华物与三氧化硫(SO₃)反应形成硫酸金属和复合硫酸盐，从另一方面阻碍了粘结灰中第一层粘性产物的生成，从而达到减轻沾污的目的。利用石灰石在高温锻烧反应后生成的生石灰(CaO)，吸附烟气中的SO₃及SO₂，形成化学性质较为稳定的硫酸钙(CaSO₄)，从另一方面阻碍碱金属氧化物与烟气中的SO₃反应生成硫酸金属及复合硫酸盐，从而进一步减轻在燃烧多碱金属燃料时锅炉受热面的沾污。

具体来说，本发明一种在燃烧多碱金属燃料时减轻结渣和沾污的方法，由制备系统来的掺混有微量石灰石粉的高岭土进入粉仓，通过气力输送将混合粉末送入气力喷射装置，经喷射装置将混合粉末按一定要求保持一定刚性以及气流的湍动度喷射进入炉内高温区。进入高温区后，由于高岭土有很强的吸附性，同时富含酸性成分，可通过化学反应与碱金属蒸汽结合，并且起到调节煤灰中碱酸比的作用。因此，高岭土可以通过化学作用和物理吸附脱除高温烟气中的碱金属升华物，从粘结灰的形成机理上，改善沾污状况。另外，混合粉末中的石灰石粉在高温煅烧后产生氧化钙(CaO)，氧化钙在炉内可与烟气中的三氧化硫(SO₃)及部分二氧化硫(SO₂)发生化学反应，有效脱除烟气中的三氧化硫(SO₃)，防止碱金属升华物与三氧化硫(SO₃)反应形成硫酸金属和复合硫酸盐，从另一方面阻碍了粘结灰中第一层粘性产物的生成，从而达到减轻沾污的目的。

综上所述，本发明一种在燃烧多碱金属燃料时减轻结渣和沾污的方法，系统构置简单，具有很强的可操作性。由于掺混微量石灰石的高岭土粉末通过单独的制备系统和投入装置进入炉内，可调节性强，在电厂具体应用中可根据燃料特性的变化增减混合粉末投入量或者停运投入装置，有很强的适应性。

Claims (2)

1.一种在燃烧多碱金属燃料时减轻结渣和沾污的方法，其特征在于，包括以下步骤：在燃烧多碱金属燃料时，通过制备系统将在高岭土掺混有微量石灰石粉的混合粉末送入粉仓，然后通过气力输送将混合粉末送入气力喷射装置，再经气力喷射装置将混合粉末喷射进入炉内高温区。

2.根据权利要求1所述的一种在燃烧多碱金属燃料时减轻结渣和沾污的方法，其特征在于：在燃烧多碱金属燃料时，添加高岭土粉末的含量根据多碱金属燃料中Na₂O当量确定，其中，多碱金属燃料中Na₂O当量由下式得出：

(Na₂O)_d＝(0.659K₂O+Na₂O)×A_d÷100     (1)

式中：(Na₂O)_d为多碱金属燃料中Na₂O当量，％；

K₂O为多碱金属燃料中氧化钾的含量，％；

0.659为Na₂O与K₂O摩尔当量比；

Na₂O为多碱金属燃料中氧化钠的含量，％；

A_d为多碱金属燃料的干燥基灰分，％；

高岭土粉末与多碱金属燃料中Na₂O当量的摩尔比为1:1，换算为质量比为4.2:1；

添加石灰石粉的含量根据未添加石灰石粉时多碱金属燃料燃烧后的烟气中SO₃含量确定，石灰石粉与SO₃的摩尔比为1.2:1。