CN109442462A - 一种带有低温受热面的燃用高钠煤锅炉系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带有低温受热面的燃用高钠煤锅炉系统，包括锅炉尾部烟道以及布置于锅炉尾部烟道内的高温过热器、低温受热面及对流受热面，其中，高温过热器、低温受热面及对流受热面沿烟气流通的方向依次分布；所述低温受热面包括低温受热面管、套接于低温受热面管上的清灰片以及用于带动清灰片转动的驱动装置，低温受热面管设置于锅炉尾部烟道内，该系统能够有效使得燃用高钠煤锅炉免受低温受热面结渣积灰、汽温不足的问题。

Description

一种带有低温受热面的燃用高钠煤锅炉系统

技术领域

本发明涉及一种燃用高钠煤锅炉系统，具体涉及一种带有低温受热面的燃用高钠煤锅炉系统。

背景技术

新疆准东煤田预测储量3900亿吨，目前已实际探明储量2136亿吨。

煤中矿物质是除水分以外所有无机物质的总称，主要以Si、Al为主，Fe、Ca、Mg、Na、K等元素为辅的化合物组成，这些无机矿物元素在煤的热转化利用过程中是导致结渣、积灰的主要元素。准东煤炭钠含量高(2-12％)是造成准东煤炭在锅炉燃用过程中易积灰、结渣的主要原因，是准东煤炭大范围开辟利用的瓶颈。

钠一般主要以黏土矿物、硅酸盐、沸石、岩盐形式存在，有时以有机态形式存在于煤中。在高温燃烧环境下(一般认为是900℃以上)，碱金属及相关无机元素在炉膛内形成熔融灰或进入气相，最终以钠蒸气和飞灰的形式粘结于受热面上，导致换热效率降低，堵塞烟气通道，甚至造成受热面严重腐蚀。若烟气急冷低于550℃时，碱金属蒸气大部分附着于飞灰颗粒上，飞灰粘性显著降低，不会再出现上述问题，将使得燃用高钠煤锅炉的运行可靠性及可用率显著提高。

因此，若高钠煤作为动力用煤燃烧转化利用，研究开发燃用高钠煤的锅炉低温受热面及相关的关键技术是当前的首要选择。

国内在高钠煤作为动力用煤方面已经进行了尝试，在准东地区和新疆米东地区建设了燃用高钠煤的煤粉炉和循环流化床锅炉，但运行中存在一些难以根治解决的问题，简述如下：

1)水冷壁结渣。炉内吹灰器频繁吹灰，冲刷水冷壁造成水冷壁减薄爆管，大量较大的渣块瞬间脱落，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，大量的蒸汽造成炉膛燃烧波动和灭火。

2)高温过热器、高低温再热器管腐蚀严重。并造成泄漏，不得不大量换管。

3)高温过热器、高低温再热器受热面沾污积灰、磨损严重。即使高温过热器管子节距S1与S2分别是200mm和89mm，高低温再热器管子节距S1与S2分别是100mm与80.8mm，仍有部分受热面管间空间完全被堵死。同时，由于对流受热面大量堵灰，形成烟气走廊，烟气冲刷造成高温再热器、高低温过热器磨损泄漏。

4)因对流受热面沾污积灰严重，主、再热汽温达不到设计额定值。

上述问题严重制约高钠煤作为动力用煤的应用，开发一种切实可行的适用于燃用高钠煤锅炉的低温受热面和关键设备迫在眉睫。

美国高钠煤储量也非常丰富，主要集中在美国北部。宾夕法尼亚州州立大学、B&W公司和Southern company等早在上世纪九十年代就开始了高钠煤清洁利用方面的研究和工程示范工作，远远走在了我国之前。宾夕法尼亚州州立大学主要致力于煤中钠赋存、生成和转化机理方面的研究和实验；B&W公司在燃用高钠煤锅炉设计方面进行了深入研究，并研制出了燃用高钠煤的700MW煤粉炉，工程示范于北德克他州电厂，其主要技术措施是增加尾部烟道尺寸和对流受热面管间距，并采取特殊sootblower，减轻对流受热面沾污、结渣的状况；Southern company开发设计了transport气化炉，在高钠煤气化方面也积累了一些设计经验，由其设计建于我国广东东莞的transport气化炉尚未投入运行。

除在高钠煤工业利用装置方面的研究之外，国外也在其他预处理，如采用水和对钠有高亲和力的液体(草酸等)洗选等方面进行了研究，以期在常温下发生物理或化学反应去除煤中的钠，这些技术都停留在实验室研究阶段，尚未工业应用，一方面因为技术不成熟，更重要的原因是生产成本太高。

高钠煤中钠的赋存形态分为两种，一种是在煤的外水中或孔隙中的有机钠，另一种是结晶钠，称为无机钠，钠在900℃以上时才会完全释放，在550℃以下才会失去粘性。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种带有低温受热面的燃用高钠煤锅炉系统，该系统能够有效使得燃用高钠煤锅炉免受低温受热面结渣积灰、汽温不足的问题。

为达到上述目的，本发明所述的带有低温受热面的燃用高钠煤锅炉系统包括锅炉尾部烟道以及布置于锅炉尾部烟道内的高温过热器、低温受热面及对流受热面，其中，高温过热器、低温受热面及对流受热面沿烟气流通的方向依次分布；

所述低温受热面包括低温受热面管、套接于低温受热面管上的清灰片以及用于带动清灰片转动的驱动装置，低温受热面管设置于锅炉尾部烟道内。

驱动装置通过减速机构及连接部件与清灰片相连接。

所述清灰片为螺旋形结构。

本发明具有以下有益效果：

本发明所述的带有低温受热面的燃用高钠煤锅炉系统在具体操作时，锅炉尾部烟道内沿烟气流通的方向依次设置高温过热器、低温受热面及对流受热面，通过所述低温受热面使得烟气温度迅速由700℃左右降低至550℃以下，进而使得低温受热面出口的烟气失去沾污性，不会再对下游受热面造成污染，另外，本发明中的低温受热面包括低温受热面管、套接于低温受热面管上的清灰片以及用于带动清灰片转动的驱动装置，从而使得低温受热面管外壁上的灰壳层分割成多个小段，以降低灰壳层的整体强度，在清灰时，通过驱动装置带动清灰片在低温受热面管上转动，使得灰壳层碎裂并掉落，以实现低温受热面管的除灰，避免低温受热面汽温过低，结构简单，操作方便，实用性较强。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中清灰片8的安装位置图。

其中，1为锅炉尾部烟道、2为高温过热器、3为低温受热面、4为对流受热面、5为驱动装置、6为减速机构、7为连接部件、8为清灰片、9为低温受热面管。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

参考图1及图2，本发明所述的带有低温受热面的燃用高钠煤锅炉系统包括锅炉尾部烟道1以及布置于锅炉尾部烟道1内的高温过热器2、低温受热面3及对流受热面4，其中，高温过热器2、低温受热面3及对流受热面4沿烟气流通的方向依次分布；所述低温受热面3包括低温受热面管9、套接于低温受热面管9上的清灰片8以及用于带动清灰片8转动的驱动装置5，低温受热面管9设置于锅炉尾部烟道1内。

驱动装置5通过减速机构6及连接部件7与清灰片8相连接；所述清灰片8为螺旋形结构。

本发明在具体操作时，向低温受热面管9内通入冷却水，通过低温受热面3迅速将烟温由700℃降至550℃以下。本发明的主要特点是在含钠飞灰和钠蒸气变相，即飞灰粘性高的区域迅速将烟气温度降低，使得钠灰集中粘结在低温受热面3上，且在低温受热面3中的低温受热面管9上套接清灰片8，通过清灰片8的转动，以碎裂并清除粘结在低温受热面管9上的灰壳层，使得经过低温受热面3后的烟气温度及粘性显著降低，进而使得高钠烟气变得与常规烟气一样，不会再对对流受热面4造成沾污污染。

本发明的主要技术特点为：1)在锅炉尾部烟道1内布置低温受热面3，该低温受热面3可以将高温烟气速冷成失去粘性的低温烟气，不会再对后续受热面再造成影响；2)低温受热面3中的低温受热面管9上预先设置有清灰片8，该清灰片8为螺旋结构，通过清灰片8将灰壳层自然分割成很多小段，使得灰壳整体强度降低，然后再通过清灰片8螺旋或直线往复运动即可碎裂和清除灰壳；驱动装置5的驱动动力分为电动、液压驱动和气动三种方式，碎裂后的灰壳小块经过下游受热面掉落到空预器下部的收集灰斗中，然后定期清理。

本发明有助于我国高钠煤的开采及合理利用，有助于高钠煤作为动力用煤的应用，有助于高钠煤锅炉的长期稳定运行，解决了高钠煤作为动力用煤安全长周期燃用的问题，对于目前已定型设计的燃用高钠煤的锅炉改造提供了技术方向和指导。

Claims (3)

1.一种带有低温受热面的燃用高钠煤锅炉系统，其特征在于，包括锅炉尾部烟道(1)以及布置于锅炉尾部烟道(1)内的高温过热器(2)、低温受热面(3)及对流受热面(4)，其中，高温过热器(2)、低温受热面(3)及对流受热面(4)沿烟气流通的方向依次分布；

所述低温受热面(3)包括低温受热面管(9)、套接于低温受热面管(9)上的清灰片(8)以及用于带动清灰片(8)转动的驱动装置(5)，低温受热面管(9)设置于锅炉尾部烟道(1)内。

2.根据权利要求1所述的带有低温受热面的燃用高钠煤锅炉系统，其特征在于，驱动装置(5)通过减速机构(6)及连接部件(7)与清灰片(8)相连接。

3.根据权利要求1所述的带有低温受热面的燃用高钠煤锅炉系统，其特征在于，所述清灰片(8)为螺旋形结构。