CN105972625A - 一种防止燃煤锅炉结焦的方法 - Google Patents

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杨华强
姚太彬
陶建彬
张书培
王炎来
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Abstract

本发明涉及锅炉结焦控制技术领域，具体公开了一种防止燃煤锅炉结焦的方法。该方法通过以下步骤实现：在燃煤中添加高岭土，高岭土重量百分含量1.5～4％；在锅炉炉膛内安装水力除灰装置：在锅炉炉膛17900mm标高处和37300mm标高处的四面炉膛中心分别各安装一台WLB型水力吹灰器。采用本发明提供的防止燃煤锅炉结焦的方法后，炉膛出口温度得到有效控制，火焰中心明显下移，因炉膛出口温度得到控制，再通过有效的水力除灰，炉膛上部的水冷壁管、费斯顿管、高温过热器和低温过热器未见有明显的结焦现象发生。

Description

一种防止燃煤锅炉结焦的方法
技术领域
本发明涉及锅炉结焦控制技术领域，具体涉及一种防止燃煤锅炉结焦的方法。
背景技术
目前的燃煤锅炉使用的燃料为纯燃煤，炉膛出口温度过高，因此导致锅炉结焦现象严重，炉膛上部的水冷壁管、费斯顿管、高温过热器、低温过热器均有明显的结焦现象，严重影响了锅炉的安全稳定运行，迫切需要解决这一技术难题。
发明内容
本发明的目的是提供一种防止燃煤锅炉结焦的方法，以使炉膛出口温度得到有效控制，显著改善锅炉的结焦现象。
为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：一种防止燃煤锅炉结焦的方法，通过包括以下步骤的方法实现：
在燃煤中添加高岭土，高岭土的重量百分含量为1.5％～4％；
在锅炉炉膛内安装水力除灰装置：在锅炉炉膛17900mm标高处和37300mm标高处的四面炉膛中心分别各安装一台WLB型水力吹灰器。
优选的，所述高岭土的平均粒度≤10mm，高岭土的成分要求：高岭土中二氧化硅与三氧化二铝的重量百分含量之和≥84％，其中三氧化二铝的重量百分含量≥15％。
进一步优选的，所述高岭土中二氧化硅与三氧化二铝的重量百分含量之和≥93％，其中三氧化二铝的重量百分含量≥20％。
优选的，所述高岭土用破碎机破碎至10mm以下，然后掺入燃煤中，再通过锅炉制粉系统混合均匀，并磨细至粒径＜90μm，送入锅炉作为锅炉燃料。
其中，所述锅炉的参数为：炉膛高度为62m、炉膛宽度为15.39m、炉膛深度为13.64m，锅筒中心高度为66500mm。
优选的，所述WLB型水力吹灰器的有效吹扫范围为吹灰器中心上下左右各45°，宽27～29m，运行吹扫压力1.6MPa，单个吹灰器运行流量8.33kg/s，一次吹扫循环吹灰总时间64分钟。
本发明提供的防止燃煤锅炉结焦的方法，一方面，通过在燃煤中添加高岭土，高岭土主要成分为二氧化硅与三氧化二铝，二氧化硅的熔点在1670～1710℃，三氧化二铝的熔点为2050℃，在燃煤中加入了灰熔点较高的高岭土成分后，增加了煤灰中高熔点物质的比重，可提升煤灰的灰熔点；掺加高岭土后可改变锅炉结焦的特性，使锅炉结焦变得疏松，更易脱落，使用水力吹灰和蒸汽吹灰很容易就能使结焦脱掉，水冷壁受热面上无结焦，换热效果好，烟道内烟温明显下降。另一方面，在锅炉炉膛17900mm标高处和37300mm标高处的四面炉膛中心分别各安装一台WLB型水力吹灰器。现有的燃煤锅炉采用的是蒸汽吹灰，根据炉膛的高度选择布置蒸汽吹灰器的层数，但存在不能布置蒸汽吹灰器的区域，如燃烧器区域和分隔屏下部4米处区域，此区域若设置蒸汽吹灰器，将对锅炉燃烧产生较大影响，增加锅炉灭火的风险，因此目前的情况是不布置蒸汽吹灰器。但是在实际使用中发现，由于此区域燃烧温度高，又无蒸汽吹灰，故此区域结焦十分严重，影响了燃煤锅炉的正常使用，因此本发明在此区域，即在锅炉炉膛17900mm标高处和37300mm标高处的四面炉膛中心分别各安装一台WLB型水力吹灰器，通过在此区域设置了8台水力吹灰器后，对炉膛除焦有明显效果，且对燃烧影响较小。具体的，水力吹灰器的原理和作用为：炉膛内燃烧的煤粉燃烧核心区域温度最高可达到1500℃，煤粉中的灰分的熔点低于该区域温度时，煤灰就会从固态变为液态，且粘接性很强，大量的煤灰变为液态(熔融态)就会粘附在炉膛的炉管上，从而影响锅炉炉管的换热，炉膛出口温度上升，锅炉效率下降，过高的烟气会到达过热器、再热器，易导致过热器、再热器超温，导致爆管事故的发生，水力吹灰的原理就是将常温的水加压通过水枪直接击打至结焦的炉管上，炉管上的焦块因自身温度很高(近1100℃)，遇到带有压力和常温的水后激冷迅速脆化脱落，达到除焦的作用，保证了炉管的清洁，炉管换热效果达到后，过热器、再热器的温度就能得到控制。水力吹灰器需要通过精确的计算得出其需要的吹扫水压、水量、吹扫轨迹、吹扫范围，然后根据安装在炉膛吹扫区域的热力传感器反馈数值判断吹扫区域结焦是否严重，避免出现炉管清洁度较高的情况下误开启吹灰器后使得炉管温差变化过大而损伤炉管。
采用本发明提供的防止燃煤锅炉结焦的方法后，锅炉的结焦现象明显好转，炉膛出口温度得到有效控制，从九米层南、北人孔门观察，火焰中心明显下移；因炉膛出口温度得到控制，再通过有效的水力除灰，炉膛上部的水冷壁管、费斯顿管、高温过热器和低温过热器未见有明显的结焦现象发生。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
一种防止燃煤锅炉结焦的方法，通过包括以下步骤的方法实现：
在燃煤中添加高岭土，高岭土的重量百分含量为4％，高岭土的平均粒度≤10mm，高岭土中二氧化硅与三氧化二铝的重量百分含量之和为84.58％，其中三氧化二铝的重量百分含量为15.08％。高岭土首先用破碎机破碎至10mm以下，然后加入现有的输煤皮带上与燃煤一起送至现有的煤储仓及后序系统，再通过锅炉制粉系统混合均匀并磨细至粒径＜90μm，最终送入锅炉作为锅炉燃料使用。
在锅炉炉膛内安装水力除灰装置：在锅炉炉膛17900mm标高处和37300mm标高处的四面炉膛中心分别各安装一台WLB型水力吹灰器，共布置8台。每台WLB型水力吹灰器的有效吹扫范围为吹灰器中心上下左右各45°，宽约28m，运行吹扫压力1.6MPa，单个吹灰器运行流量8.33kg/s，一次吹扫循环吹灰总时间64分钟。
实施例2
与实施例1的区别在于，在燃煤中添加高岭土，高岭土的重量百分含量为1.36％。高岭土中二氧化硅与三氧化二铝的重量百分含量之和为88.38％，其中三氧化二铝的重量百分含量为15.93％。
实施例3
与实施例1的区别仅在于，在燃煤中添加高岭土，高岭土的重量百分含量为2.2％。
实施例4
与实施例2的区别仅在于，在燃煤中添加高岭土，高岭土的重量百分含量为3.3％。
经试验发现，使用的高岭土中，二氧化硅与三氧化二铝的重量百分含量之和，以及其中三氧化二铝的重量百分含量越高时，效果越好。优选的，高岭土中二氧化硅与三氧化二铝的重量百分含量之和≥93％，其中三氧化二铝的重量百分含量≥20％。
实施例1-实施例4中，采用的燃煤锅炉的设计参数如表1：
表1 燃煤锅炉的设计参数
炉膛 宽15.39m，深13.64m，高62m
锅筒中心高 66500mm
炉膛容积 9626m3
燃煤锅炉的受热面积等参数如表2：
表2燃煤锅炉的受热面积等参数
实施例1-实施例4中，高岭土的掺烧配比分别为：1.36％、2.2％、3.3％、4％，同时对锅炉的运行数据、炉膛结焦情况、尾部烟气阻力等相关重要指标进行了详细的跟踪和记录，此次分析报告将对掺烧前十天锅炉整体运行状况、掺烧后各个掺烧比例阶段情况进行介绍和分析，其中重要参数的对比见表3。
表3 高岭土掺烧前后重要参数对比表
从表3中的参数对比分析来看，在燃煤中添加高岭土，即掺烧高岭土，当高岭土的重量百分含量为1.36％时，炉膛出口温度有所降低，但无明显变化，当高岭土的重量百分含量从2.2％增长到3.3％，再增长到4％时，锅炉的负荷均提高到110t/h以上，炉膛出口温度在800℃～840℃，火焰中心跟之前相比明显下移。因此可以认为，掺烧高岭土的比例在2.2％～4％时，在防止结焦及控制炉膛出口温度方面是有效果的，其效果主要体现在以下两个方面：第一，使燃烧中心明显下移，从而有效控制了炉膛出口温度，降低了低温过热器的出口温度，使之能够控制在合格范围内；第二，掺烧高岭土后结焦部位下移，炉膛上部的水冷壁管、费斯顿管、高温过热器、低温过热器未见明显结焦现象发生，同时结焦的特性发生了变化，比以前疏松，更易脱落，在倒磨和大幅降负荷后结焦能够自动脱落。以上两方面都有效避免了低温过热器的过热爆管事故。
在燃煤中添加高岭土后，炉膛出口温度能够得到有效控制，从九米层南、北人孔门观察，火焰中心开始下移，吹灰效率也有所提高。对于炉膛结焦情况，高岭土掺烧比例从1.36％提升至2.2％后，水冷壁管部分挂焦开始落焦，二次风处部分水冷壁管开始显露，冷灰斗开始结焦，并开始脱落，比例提升至3.3％后，从二次风口看火孔观察出水冷壁管显露逐步增多，冷灰斗结焦量变大，频繁掉焦，经常因掉焦卡停捞渣机，渣量开始明显增多，比例提升至4％后，冷灰斗结焦情况有所好转，细渣明显增多，掉大焦现象减少，捞渣机卡停次数减少。
掺烧高岭土前后的成本也进行了比较，具体见表4。
表4 高岭土掺烧前后成本对比
从表4可以看出，按4％比例掺烧高岭土，吨蒸汽成本增加2.57元/吨，增加不明显。

Claims (6)

1.一种防止燃煤锅炉结焦的方法，其特征在于，通过包括以下步骤的方法实现：
在燃煤中添加高岭土，高岭土的重量百分含量为1.5％～4％；
在锅炉炉膛内安装水力除灰装置：在锅炉炉膛17900mm标高处和37300mm标高处的四面炉膛中心分别各安装一台WLB型水力吹灰器。
2.根据权利要求1所述的防止燃煤锅炉结焦的方法，其特征在于，所述高岭土的平均粒度≤10mm，高岭土的成分要求：高岭土中二氧化硅与三氧化二铝的重量百分含量之和≥84％，其中三氧化二铝的重量百分含量≥15％。
3.根据权利要求2所述的防止燃煤锅炉结焦的方法，其特征在于，所述高岭土中二氧化硅与三氧化二铝的重量百分含量之和≥93％，其中三氧化二铝的重量百分含量≥20％。
4.根据权利要求2或3所述的防止燃煤锅炉结焦的方法，其特征在于，所述高岭土用破碎机破碎至10mm以下，然后掺入燃煤中，再通过锅炉制粉系统混合均匀，并磨细至粒径＜90μm，送入锅炉作为锅炉燃料。
5.根据权利要求1所述的防止燃煤锅炉结焦的方法，其特征在于，所述锅炉的参数为：炉膛高度为62m、炉膛宽度为15.39m、炉膛深度为13.64m，锅筒中心高度为66500mm。
6.根据权利要求1所述的防止燃煤锅炉结焦的方法，其特征在于，所述WLB型水力吹灰器的有效吹扫范围为吹灰器中心上下左右各45°，宽27～29m，运行吹扫压力1.6MPa，单个吹灰器运行流量8.33kg/s，一次吹扫循环吹灰总时间64分钟。
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