CN109579041A - 低灰高钙煤防沾污、结渣的锅炉空气预热器及燃烧方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低灰高钙煤防沾污、结渣的锅炉空气预热器及燃烧方法，本空气预热器中设有引风机的管式换热器设于壳体内，管式换热器空气出口形成一次风和二次风送入锅炉炉膛，烟气管道贯穿壳体并且位于管式换热器内，其烟气入口连接锅炉烟气除尘器、烟气出口位于壳体外，空气管道贯穿壳体并且在壳体内通过空气阀连通烟气管道，空气管道出口形成三次风送入锅炉炉膛。本使用方法是烟气管道在管式换热器中进行热交换，在引风机作用下，降低管式换热器空气出口排出的空气温度，同时通过空气管道及空气阀形成送入锅炉炉膛的三次风，降低煤颗粒的燃烧速度以及表面温度，减少破碎，抑制碱土金属的高温气化，防止低灰高钙煤燃烧时产生的沾污、结渣现象。

Description

低灰高钙煤防沾污、结渣的锅炉空气预热器及燃烧方法

技术领域

本发明涉及一种低灰高钙煤防沾污、结渣的锅炉空气预热器及燃烧方法。

背景技术

我国新疆准东地区煤炭储量巨大，开采成本低，煤反应性好，容易燃尽。但是由于当地特殊的地理环境，是一种低灰高钙煤，燃烧过程中易出现非常严重的结渣、沾污问题，降低受热面传热能力，影响锅炉传热效率和出力，结渣和沾污严重时甚至可能导致炉膛熄火、爆管、停炉等重大事故。。目前对低灰高钙煤的利用方式中，减轻沾污的方法大致分为降低锅炉容积热负荷设计、锅炉金属受热面处理、与其他煤种掺烧、使用添加剂、液态排渣、燃料水洗预处理等几个方面。降低锅炉容积热负荷，炉膛结构要改变，燃烧器喷射特性及布置方式都要进行相应的调整，工作量极大，改造成本高；锅炉受热面处理多采取表面涂层的方法，增加表面涂层不但在一定程度上影响受热面的传热特性，而且涂层造价高，寿命短；掺烧不易沾污、结渣的煤种，受到煤炭资源和运输条件的限制；使用添加剂不但会增加飞灰磨损，加剧除尘压力，而且会影响煤的燃烧和燃尽，降低燃烧效率；研究表明，准东煤灰熔点较高，粘度较大，不适合液态排渣；新疆地区极度缺水，燃料水洗预处理推广难度很大。因此目前针对新疆低灰高钙煤减轻沾污结渣的方法，极大的增加了运行成本，使其推广受到限制。发明经济、高效的减轻低灰高钙煤燃烧沾污结渣的方法具有重要的现实意义和经济价值。

经研究发现，新疆准东低灰高钙煤沾污、结渣的主要原因是：

1、 该煤种灰含量低、热值高，煤阶低，结构疏松，微孔结构发达，热解特性好；

2、 煤中的碱金属(Na)对热解进一步起到了催化促进作用，促使挥发性物质大量的快速释放，导致燃烧速度极快，煤粉颗粒表面燃烧温度很高;

3、 高的颗粒表面燃烧温度，促使煤中钙的化合物分解、气化，在烟气沿程遇冷凝结附着在金属受热面上，形成沾污、结渣的底层，加剧了对固体颗粒的捕捉；

4、 快速的燃烧反应，导致颗粒受热不均匀，在热应力左右下破碎成更加细小的颗粒，更容易附着在受热面上，加剧沾污、结渣现象。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种低灰高钙煤防沾污、结渣的锅炉空气预热器及燃烧方法，本空气预热器及燃烧方法降低锅炉炉膛燃烧温度及低灰高钙煤颗粒表面温度，减少颗粒的破碎，并抑制碱土金属在高温时的气化，有效的防止低灰高钙煤在燃烧时所产生的沾污、结渣现象。

为解决上述技术问题，本发明低灰高钙煤防沾污、结渣的锅炉空气预热器包括空气预热器壳体、管式换热器、引风机、烟气管道、空气管道和空气阀，所述管式换热器设于所述壳体内，所述引风机设于所述管式换热器的空气入口，所述管式换热器的空气出口形成一次风和二次风送入锅炉炉膛，所述烟气管道贯穿所述壳体并且位于所述管式换热器内，所述烟气管道烟气入口连接锅炉烟气除尘器、烟气出口位于所述壳体外，所述空气管道贯穿所述壳体并且在壳体内通过所述空气阀连通经过所述管式换热器后的所述烟气管道，所述空气管道进口吸入空气、出口形成三次风送入锅炉炉膛。

一种应用上述锅炉空气预热器结构的低灰高钙煤防沾污、结渣的燃烧方法包括如下步骤：

步骤一、启动空气预热器的引风机，低灰高钙煤粉经送煤机在一次风的携带下送入锅炉炉膛燃烧，产生的烟气经过尾部受热面排入烟气除尘器进行除尘；

步骤二、除尘后的烟气进入空气预热器的烟气管道，空气在管式换热器的空气入口进入，并经引风机提高风速后进入管式换热器与烟气管道内烟气进行换热，由于引风机的加压效果，空气风速加快，带走烟气的传递热量，降低烟气温度，减小空气在管式换热器中的流动时间，降低管式换热器的空气出口排出的空气温度；

步骤三、管式换热器的空气出口排出的空气进入锅炉炉膛，降低炉膛燃烧温度及煤颗粒表面温度，减少煤颗粒破碎，并抑制碱土金属在高温时的气化；

步骤四、烟气管道内烟气经管式换热器后损失热量、温度降低后，一部分烟气排出空气预热器，另一部分烟气经过空气阀进入空气管道，并与空气管道内的空气进行混合，产生的混合气体在空气管道出口排出，作为三次风送入锅炉炉膛，空气阀控制烟气流速，调节三次风中的烟气浓度。

步骤五、锅炉炉膛在三次风的作用下，降低煤颗粒的燃烧速度以及煤颗粒表面温度，减少煤颗粒破碎，并抑制碱土金属在高温时的气化，防止低灰高钙煤在燃烧时所产生的沾污、结渣现象。

由于本发明低灰高钙煤防沾污、结渣的锅炉空气预热器及燃烧方法采用了上述技术方案，即本空气预热器中管式换热器设于壳体内，引风机设于管式换热器的空气入口，管式换热器的空气出口形成一次风和二次风送入锅炉炉膛，烟气管道贯穿壳体并且位于管式换热器内，烟气管道烟气入口连接锅炉烟气除尘器、烟气出口位于壳体外，空气管道贯穿壳体并且在壳体内通过空气阀连通经过管式换热器后的烟气管道，空气管道进口吸入空气、出口形成三次风送入锅炉炉膛。本方法是烟气管道在管式换热器中进行热交换，在引风机的作用下，降低管式换热器的空气出口排出的空气温度，同时通过空气管道及空气阀形成送入锅炉炉膛的三次风，从而降低煤颗粒的燃烧速度以及煤颗粒表面温度，减少煤颗粒破碎，并抑制碱土金属在高温时的气化，防止低灰高钙煤在燃烧时所产生的沾污、结渣现象。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明：

图1为本发明低灰高钙煤防沾污、结渣的锅炉空气预热器结构示意图；

图2为本燃烧方法中的烟气流向图。

具体实施方式

实施例如图1所示，本发明低灰高钙煤防沾污、结渣的锅炉空气预热器包括空气预热器壳体1、管式换热器2、引风机3、烟气管道4、空气管道5和空气阀6，所述管式换热器2设于所述壳体1内，所述引风机3设于所述管式换热器2的空气入口21，所述管式换热器2的空气出口22形成一次风和二次风送入锅炉炉膛，所述烟气管道4贯穿所述壳体1并且位于所述管式换热器2内，所述烟气管道4烟气入口41连接锅炉烟气除尘器、烟气出口42位于所述壳体1外，所述空气管道5贯穿所述壳体1并且在壳体1内通过所述空气阀6连通经过所述管式换热器2后的所述烟气管道4，所述空气管道5进口51吸入空气、出口52形成三次风送入锅炉炉膛。

如图1和图2所示，一种应用上述锅炉空气预热器的低灰高钙煤防沾污、结渣的燃烧方法包括如下步骤：

步骤一、启动空气预热器的引风机3，低灰高钙煤粉经送煤机在一次风的携带下送入锅炉11炉膛燃烧，产生的烟气经过尾部受热面排入烟气除尘器12进行除尘；

步骤二、除尘后的烟气进入空气预热器13的烟气管道4，空气在管式换热器2的空气入口21进入，并经引风机3提高风速后进入管式换热器2与烟气管道4内烟气进行换热，由于引风机3的加压效果，空气风速加快，带走烟气的传递热量，降低烟气温度，减小空气在管式换热器2中的流动时间，降低管式换热器2的空气出口22排出的空气温度；

步骤三、管式换热器2的空气出口22排出的空气进入锅炉11炉膛，降低炉膛燃烧温度及煤颗粒表面温度，减少煤颗粒破碎，并抑制碱土金属在高温时的气化；

步骤四、烟气管道4内烟气经管式换热器2后损失热量、温度降低后，一部分烟气排出空气预热器13，另一部分烟气经过空气阀6进入空气管道5，并与空气管道5内的空气进行混合，产生的混合气体在空气管道5出口52排出，作为三次风送入锅炉11炉膛，空气阀6控制烟气流速，调节三次风中的烟气浓度。

步骤五、锅炉11炉膛在三次风的作用下，降低煤颗粒的燃烧速度以及煤颗粒表面温度，减少煤颗粒破碎，并抑制碱土金属在高温时的气化，防止低灰高钙煤在燃烧时所产生的沾污、结渣现象。

本燃烧方法的理论依据是通过降低送风温度以及送风中的氧浓度，实现燃烧反应速度的控制，从而降低煤粉颗粒表面温度，抑制煤中含钙化合物的气化，减少微细颗粒的形成，减轻沾污和结渣。

本空气预热器及燃烧方法通过对锅炉空气预热器及燃料燃烧方式的合理改进，解决了低灰高钙煤燃烧过程沾污、结渣的缺陷，利用本空气预热器将除尘后的烟气与空气混合形成三次风进入管路炉膛内，一方面可以利用混合三次风温度较低的特点降低炉膛燃烧温度，另一方面可以利用混合三次风中掺混烟气含氧量低的特点，降低煤颗粒的燃烧速度，通过这两个方面特点来防止煤颗粒燃烧过快、表面温度过高造成的颗粒破碎现象，并抑制碱土金属在高温时的气化，有效防止低灰高钙煤在燃烧时所产生的沾污、结渣现象。为防止混合三次风风速过大、温度过低，导致吹灭锅炉火焰，应通过空气阀严格控制三次风的风速和温度，通过空气阀改变烟气与空气的流量份额，实现调节混合三次风的风速和温度。同时本空气预热器结构中一次风和二次风的温度比传统锅炉的温度更低，降低炉膛燃烧温度，起到降低煤颗粒表面温度、减轻颗粒的破碎、并抑制碱土金属在高温时气化的作用，减少碱土金属在受热面处的冷凝，防止低灰高钙煤在燃烧时所产生的沾污、结渣现象。

Claims (2)

1.一种低灰高钙煤防沾污、结渣的锅炉空气预热器，包括空气预热器壳体，其特征在于：还包括管式换热器、引风机、烟气管道、空气管道和空气阀，所述管式换热器设于所述壳体内，所述引风机设于所述管式换热器的空气入口，所述管式换热器的空气出口形成一次风和二次风送入锅炉炉膛，所述烟气管道贯穿所述壳体并且位于所述管式换热器内，所述烟气管道烟气入口连接锅炉烟气除尘器、烟气出口位于所述壳体外，所述空气管道贯穿所述壳体并且在壳体内通过所述空气阀连通经过所述管式换热器后的所述烟气管道，所述空气管道进口吸入空气、出口形成三次风送入锅炉炉膛。

2.一种应用权利要求1所述锅炉空气预热器的低灰高钙煤防沾污、结渣的燃烧方法，其特征在于本方法包括如下步骤：

步骤一、启动空气预热器的引风机，低灰高钙煤粉经送煤机在一次风的携带下送入锅炉炉膛燃烧，产生的烟气经过尾部受热面排入烟气除尘器进行除尘；

步骤二、除尘后的烟气进入空气预热器的烟气管道，空气在管式换热器的空气入口进入，并经引风机提高风速后进入管式换热器与烟气管道内烟气进行换热，由于引风机的加压效果，空气风速加快，带走烟气的传递热量，降低烟气温度，减小空气在管式换热器中的流动时间，降低管式换热器的空气出口排出的空气温度；

步骤三、管式换热器的空气出口排出的空气进入锅炉炉膛，降低炉膛燃烧温度及煤颗粒表面温度，减少煤颗粒破碎，并抑制碱土金属在高温时的气化；

步骤四、烟气管道内烟气经管式换热器后损失热量、温度降低后，一部分烟气排出空气预热器，另一部分烟气经过空气阀进入空气管道，并与空气管道内的空气进行混合，产生的混合气体在空气管道出口排出，作为三次风送入锅炉炉膛，空气阀控制烟气流速，调节三次风中的烟气浓度；

步骤五、锅炉炉膛在三次风的作用下，降低煤颗粒的燃烧速度以及煤颗粒表面温度，减少煤颗粒破碎，并抑制碱土金属在高温时的气化，防止低灰高钙煤在燃烧时所产生的沾污、结渣现象。