CN108006680B - 一种减缓燃煤锅炉结焦的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种减缓燃煤锅炉结焦的方法，包括以下步骤：在锅炉炉膛内部的燃烧器外部与受热面之间，沿着燃烧器喷射方向布置一个或多个喷嘴，由所述的喷嘴向燃烧器和受热面之间喷射高熔点物质粉末；所述喷嘴喷射高熔点物质粉末的气流温度为300～600℃；所述高熔点物质的熔融温度不低于1400℃；或在600℃以内受热后生成的分解产物熔点不低于1400℃。本发明通过类似于周界风“风包粉”的特性，仅针对外围易于撞击到受热面导致结焦的灰渣颗粒产生作用，能够有效减少粉末的用量，避免浪费，且能有效减缓结焦的发生。
Description
技术领域
本发明涉及化工技术领域，具体涉及一种减缓燃煤锅炉结焦的技术。
背景技术
我国拥有数量众多的燃煤锅炉，这些燃煤锅炉在使用过程中经常会产生严重的结焦和沾污问题，导致水冷壁结焦严重、影响热效率，甚至造成水冷壁爆管。另外，大量尺寸较大的炽热渣块瞬间脱落，掉入炉底水封装置，导致水封装置内存水被炽热焦渣冲击、汽化、大量的蒸汽造成了炉膛燃烧波动和灭火，严重影响了机组安全稳定运行。
目前，缓解燃煤锅炉结焦的主要手段包括配煤掺烧、增加吹灰器布置或通过输煤皮带处投放燃煤防结焦添加剂等方式进行控制。配煤掺烧可以缓解锅炉受热面的结渣问题，但通常存在掺烧比大，掺烧成本较高等问题、调控难度大等不足；增加吹灰器可以减缓结渣发生，但长期使用会导致水冷壁管磨损严重，增加受热面爆管风险；通过添加除焦剂虽然可以有效抑制锅炉结焦，但存在使用成本高、增加二次污染、可能导致尾部烟道SCR催化剂中毒失效等弊端，且适用范围窄，难以适用于高钠煤(即煤中灰分钠含量高于2％的煤)，如专利公开号为CN 102899121.B中的除焦剂，其中组份中的铜、锰会导致二次污染的发生，会增加后期环保治理成本。通过向燃煤中添加碱金属释放的吸附剂可以抑制高钠煤燃烧中的结渣问题，但存在吸附效果差、添加比例大、仅适用于高钠煤的结焦等问题，还有可能会影响到低氮燃烧器的燃烧效果。如专利公开号为CN 104371790.A中的吸附型添加剂，最高需要添加到燃煤质量的5％才能实现除焦目的，使用成本高，实际生产中可行性较差，甚至还会增大除尘器工作负荷。
因此，研究一种在防治燃煤锅炉结渣、沾污，提升锅炉热效率的同时，以简单快捷、低成本、适用范围广的方法实施锅炉受热面的防焦、除焦，具有重要的现实意义和巨大的经济价值。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术存在的不足，提供一种使用简单快捷、低成本、适用范围广且防焦、除焦效果好的减缓燃煤锅炉结焦的方法。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种减缓燃煤锅炉结焦的方法，包括以下步骤：
在锅炉炉膛内部的燃烧器外部与受热面之间，沿着燃烧器喷射方向布置一个或多个喷嘴，由所述的喷嘴向燃烧器和受热面之间喷射高熔点物质粉末；
所述喷嘴喷射高熔点物质粉末的气流温度为300～600℃；
所述高熔点物质的熔融温度不低于1400℃；或在600℃以内受热后生成的分解产物熔点不低于1400℃。
作为改进的一种技术方案，所述喷嘴喷射高熔点物质粉末的速度为燃烧器喷射煤粉速度的75％～150％。
作为进一步改进的技术方案，所述喷嘴喷射高熔点物质粉末的速度为燃烧器喷射煤粉速度的95％～100％。
作为优选的一种技术方案，所述高熔点物质的喷射量为煤粉喷射质量的0.1％～20％；所述高熔点物质的平均粒径为0.5～25微米。
作为进一步优选的一种技术方案，所述高熔点物质的喷射量为煤粉喷射质量的0.1％～0.5％；所述高熔点物质的平均粒径为0.1～10微米。
作为优选的一种技术方案，所述喷嘴喷射高熔点物质粉末的气流温度为450～500℃。
作为优选的一种技术方案，所述高熔点物质由镁、铝、硅、钙、钛、锆的氧化物、氢氧化物、过氧化物中的一种或多种组成。
作为优选的一种技术方案，所述高熔点物质由高岭土、硅藻土、蛭石、膨润土、飞灰、碳化硅、氮化硅、云母石、莫来石、石英石、废陶瓷粉末中的一种或多种组成。
作为优选的一种技术方案，在锅炉炉膛内部的燃烧器外部与受热面之间，沿燃烧器周向且沿着燃烧器喷射方向布置有多个喷嘴。
由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
本发明的减缓燃煤锅炉结焦的方法，通过在锅炉炉膛内部的燃烧器外部与受热面之间，沿着燃烧器喷射方向布置一个或多个喷嘴，由所述的喷嘴向燃烧器和受热面之间喷射高熔点物质粉末；通过类似于周界风“风包粉”的特性，将高熔点物质粉末送入炉膛燃烧区域外围的煤粉稀相区或受热面附近区域，仅针对外围易于撞击到受热面导致结焦的灰渣颗粒产生作用，能够有效减少粉末的用量，避免浪费，与直接添加至一次风、磨煤机、输煤皮带等位置相比，可至少节约20％的用量，还能避免大量粉末物质随炉膛烟气进入烟道导致浪费，甚至增加烟道上SCR装置的吹灰频率。与现有技术相比，本发明方法有助于改善炉膛出口的氧化性气氛，提高灰熔点，起到避免或改善受热面的沾污结焦状况，并通过喷嘴的周线辅助风量，有助于各个燃烧器之间实现风粉调平。
本发明利用熔点在1400℃以上的物质或分解产物熔点在1400℃以上的高熔点物质粉末，附着在变形、熔融的黏性灰渣表面形成一层高熔点、状态稳定的“隔离层”，通过减少软化、熔融灰渣黏性表面的暴露面积，降低灰渣颗粒团聚为大块焦渣后的机械强度、减少灰渣颗粒撞击在受热面后黏附在上面的可能性，或在附着在受热面后容易通过自重、负荷变化等因素自行脱落，本发明以物理作用为主，不参与煤燃烧化学反应过程，适用煤质范围广，结渣特性指数Sc一般可降低5％～25％。
本发明中的高熔点物质粉末选择要求宽泛，只要物质本身或其分解物满足高熔点的要求，就可以使用，因此在使用过程中可以因地制宜，选择周边地区成本最低的原料用于缓解锅炉结焦。
具体实施方式
下面结合具体的实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
在锅炉炉膛内部的燃烧器外部与受热面之间，沿燃烧器周向且沿着燃烧器喷射方向布置有多个喷嘴，由所述的喷嘴向燃烧器和受热面之间喷射气流温度为500℃的高熔点物质粉末；喷射量为煤粉质量的0.2％；所述高熔点物质的熔融温度不低于1400℃；或在600℃以内受热后生成的分解产物熔点不低于1400℃，高熔点物质的平均粒径为0.5微米；通过“风包粉”特性将粉末送至燃烧区域外围，对熔融灰渣外表面进行附着、包覆。
对喷射高熔点物质粉末前、后的锅炉，分别在1197℃的位置利用结渣棒进行取样，取样时间均为30分钟。结果表明：在喷射高熔点物质粉末前，燃煤结渣特性指数为0.79，喷射高熔点物质粉末后，燃煤结渣特性指数变为0.64，明显缓解了结焦的发生。
实施例2
在锅炉炉膛内部的燃烧器外部与受热面之间，沿燃烧器周向且沿着燃烧器喷射方向布置有3个喷嘴，由所述的喷嘴向燃烧器和受热面之间喷射气流温度为400℃的氢氧化镁粉末；喷嘴速度为燃烧器喷射煤粉速度的85％，喷射量为煤粉质量的0.15％；所述氢氧化镁粉末的平均粒径为0.6微米；通过“风包粉”特性将粉末送至燃烧区域外围，对熔融灰渣外表面进行附着、包覆。
对喷射氢氧化镁粉末前、后的锅炉，分别在1197℃的位置利用结渣棒进行取样，取样时间均为30分钟。结果表明：在喷射高熔点物质粉末前，燃煤结渣特性指数为0.79，喷射高熔点物质粉末后，燃煤结渣特性指数变为0.58，明显缓解了结焦的发生。
实施例3
在锅炉炉膛内部的燃烧器外部与受热面之间，沿燃烧器周向且沿着燃烧器喷射方向布置有4个喷嘴，由所述的喷嘴向燃烧器和受热面之间喷射气流温度为450℃的氧化铝粉末；喷嘴速度为燃烧器喷射煤粉速度的95％，喷射量为煤粉质量的0.1％；所述氧化铝粉末的平均粒径为0.5微米；通过“风包粉”特性将粉末送至燃烧区域外围，对熔融灰渣外表面进行附着、包覆。
对喷射氧化铝粉末前、后的锅炉，分别在1197℃的位置利用结渣棒进行取样，取样时间均为30分钟。结果表明：在喷射高熔点物质粉末前，燃煤结渣特性指数为0.78，喷射高熔点物质粉末后，燃煤结渣特性指数变为0.62，明显缓解了结焦的发生。
实施例4
在锅炉炉膛内部的燃烧器外部与受热面之间，沿燃烧器周向且沿着燃烧器喷射方向布置有多个喷嘴，由所述的喷嘴向燃烧器和受热面之间喷射气流温度为520℃的高岭土粉末；喷嘴速度为燃烧器喷射煤粉速度的98％，喷射量为煤粉质量的2.0％；所述高岭土粉末的平均粒径为0.75微米；通过“风包粉”特性将粉末送至燃烧区域外围，对熔融灰渣外表面进行附着、包覆。
对喷射高岭土粉末前、后的锅炉，分别在1197℃的位置利用结渣棒进行取样，取样时间均为30分钟。结果表明：在喷射高熔点物质粉末前，燃煤结渣特性指数为0.79，喷射高熔点物质粉末后，燃煤结渣特性指数变为0.63，明显缓解了结焦的发生。
实施例5
在锅炉炉膛内部的燃烧器外部与受热面之间，沿燃烧器周向且沿着燃烧器喷射方向布置有多个喷嘴，由所述的喷嘴向燃烧器和受热面之间喷射气流温度为500℃的硅藻土粉末；喷嘴速度为燃烧器喷射煤粉速度的96％，喷射量为煤粉质量的2.5％；所述硅藻土粉末的平均粒径为0.45微米；通过“风包粉”特性将粉末送至燃烧区域外围，对熔融灰渣外表面进行附着、包覆。
对喷射硅藻土粉末前、后的锅炉，分别在1156℃的位置利用结渣棒进行取样，取样时间均为30分钟。结果表明：在喷射高熔点物质粉末前，燃煤结渣特性指数为0.79，喷射高熔点物质粉末后，燃煤结渣特性指数变为0.62，明显缓解了结焦的发生。
对比例1
对比例1与实施例2使用的除焦剂相同，使用煤粉质量的0.15％氢氧化镁粉末；所述氢氧化镁粉末的平均粒径为0.6微米；通过添加至一次风位置的方式添加至炉膛内。
对添加氢氧化镁粉末前、后的锅炉，分别在1197℃的位置利用结渣棒进行取样，取样时间均为30分钟。结果表明：在喷射高熔点物质粉末前，燃煤结渣特性指数为0.79，喷射高熔点物质粉末后，燃煤结渣特性指数变为0.74，缓解结焦效果不明显。
对比例2
对比例2与实施例5使用的除焦剂相同，使用煤粉质量的2.5％的硅藻土粉末；所述硅藻土粉末的平均粒径为0.45微米；通过配煤掺烧的方式添加至炉膛内。
对添加硅藻土粉末前、后的锅炉，分别在1156℃的位置利用结渣棒进行取样，取样时间均为30分钟。结果表明：在喷射高熔点物质粉末前，燃煤结渣特性指数为0.79，喷射高熔点物质粉末后，燃煤结渣特性指数变为0.75，缓解结焦效果不明显。
以上实例证明，通过本方法对减缓燃煤锅炉结焦效果显著，使用同样的除焦剂，采用本发明的方法比采用现有技术中的配风燃烧和配煤掺烧除焦、防结焦效果都好得多。
Claims (7)
1.一种减缓燃煤锅炉结焦的方法，其特征在于包括以下步骤：
在锅炉炉膛内部的燃烧器外部与受热面之间，沿着燃烧器喷射方向布置一个或多个喷嘴，由所述的喷嘴向燃烧器和受热面之间喷射高熔点物质粉末；
所述喷嘴喷射高熔点物质粉末的气流温度为300～600℃；
所述高熔点物质的熔融温度不低于1400℃；或在600℃以内受热后生成的分解产物熔点不低于1400℃；
所述高熔点物质由镁、铝、硅、钙、钛、锆的氧化物、氢氧化物中的一种或多种组成；
所述喷嘴喷射高熔点物质粉末的速度为燃烧器喷射煤粉速度的75％～150％。
2.如权利要求1所述的减缓燃煤锅炉结焦的方法，其特征在于：所述喷嘴喷射高熔点物质粉末的速度为燃烧器喷射煤粉速度的95％～100％。
3.如权利要求1所述的减缓燃煤锅炉结焦的方法，其特征在于：所述高熔点物质的喷射量为煤粉质量的0.1％～20％；所述高熔点物质的平均粒径为0.5～25微米。
4.如权利要求3所述的减缓燃煤锅炉结焦的方法，其特征在于：所述高熔点物质的喷射量为煤粉质量的0.1％～0.5％；所述高熔点物质的平均粒径为0.1～10微米。
5.如权利要求1所述的减缓燃煤锅炉结焦的方法，其特征在于：所述喷嘴喷射高熔点物质粉末的气流温度为450～500℃。
6.如权利要求1所述的减缓燃煤锅炉结焦的方法，其特征在于：所述高熔点物质由高岭土、硅藻土、蛭石、膨润土、飞灰、碳化硅、氮化硅、云母石、莫来石、石英石、废陶瓷粉末中的一种或多种组成。
7.如权利要求1所述的减缓燃煤锅炉结焦的方法，其特征在于：在锅炉炉膛内部的燃烧器外部与受热面之间，沿燃烧器周向且沿着燃烧器喷射方向布置有多个喷嘴。
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