CN109737390A - 一种煤粉燃烧产生的气态矿物质组分炉内控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种煤粉燃烧产生的气态矿物质组分炉内控制方法，将煤粉从燃烧器喷入炉膛内，并使其在炉膛内燃烧。通过喷口向炉内喷射含有多孔介质颗粒的流体，使其吸附所述煤粉燃烧过程产生的气态矿物质组分，并随煤粉燃烧过程产生的烟气排出炉膛。多孔介质颗粒选用熔点高于900℃的不可燃颗粒，且平均粒径小于100微米，比表面积不小于1m²/g。流体垂直于所述喷口出口截面方向的速度不低于30m/s。喷口出口处设有用于调节喷口射流出口速度和方向的调节装置，使得喷口出口携带多孔介质颗粒的流体流动为直射流或者旋转射流。本发明具有设计简单，便于控制，综合运行成本低等优点。

Description

一种煤粉燃烧产生的气态矿物质组分炉内控制方法

技术领域

本发明涉及一种煤粉燃烧产生的气态矿物质组分炉内控制方法，属于煤粉锅炉清洁燃烧技术领域。。

背景技术

煤粉炉内燃烧区不仅仅存在强烈的燃烧放热现象，还是煤燃烧过程中所产生的有害物质集中释放的区域。产生的有害物质包括煤燃烧释放出来的常规气态污染物(如硫氧化物、氮氧化物等)，以及烟气温度降低后可凝结为颗粒物的气态矿物质组分、可沉积于锅炉受热面的气态矿物质组分和细颗粒物。在该区域进行这些有害物质的控制，对于锅炉污染减排与稳定运行具有重要意义。以我国新疆准东地区高钠煤为例，钠的释放主要在燃烧区内，并成为烟气中的挥发态组分。这些组分在锅炉受热面非常容易沉积，形成严重的沾污问题，是困扰高钠煤实际应用的重要因素。以往工程实践中，为减轻高钠煤燃烧所带来的严重沾污问题，经常采用煤中加入添加剂的方式，例如高岭土等多孔材料。添加剂与煤一同通过煤粉炉的燃烧器进入炉内，吸附主燃区燃烧过程中产生的有害物质，诸如挥发态的含钠组分。添加剂与煤一同加入时，要经过煤燃烧的高温火焰区，该区域内温度多高于添加剂的熔点，造成添加剂颗粒的表面熔融，严重影响添加剂的吸附能力。因此，针对煤粉锅炉研发适宜的添加剂加入方式是有效控制炉内有害组分的重要发展方向。

发明内容

本发明旨在提供一种煤粉燃烧产生的气态矿物质组分炉内控制方法，减少炉内有害物质的含量，实现锅炉稳定运行与污染物减排。

本发明通过以下技术方案实现：

一种煤粉燃烧产生的气态矿物质组分炉内控制方法，所述煤粉燃烧锅炉包括炉膛和位于炉膛下部的主燃区，所述主燃区壁面设置有若干喷口，所述方法包括：

将煤粉喷入所述炉膛内，并使其在所述炉膛内燃烧；

通过喷口向炉内喷射含有多孔介质颗粒的流体，使流体中的多孔介质颗粒吸附所述煤粉燃烧过程产生的气态矿物质组分，并随煤粉燃烧过程产生的烟气排出所述炉膛；

所述多孔介质颗粒选用熔点高于900℃的不可燃颗粒，且所述多孔介质颗粒平均粒径小于100微米，比表面积不小于1m²/g。

上述技术方案中，所述喷口出口处设有调节装置，用于调节通过所述喷口喷出的流体的出口速度和方向。

上述技术方案中，含有多孔介质颗粒的流体通过所述喷口喷出，所述流体垂直于所述喷口出口截面方向的速度不低于30m/s。

上述技术方案中，携带多孔介质颗粒的流体从所述喷口喷出，在所述喷口出口流动呈直射流或者旋转射流。

上述技术方案中，所述不可燃颗粒包括高岭土、硅藻土、沸石、飞灰、锅炉底渣、沙子、石灰石中的一种或几种混合物。

上述技术方案中，所述流体包括空气、水蒸气、水中的一种或几种混合物。

本发明具有以下优点及有益效果：①与现有吸附剂和煤混合加入方式相比，可保持多孔介质颗粒具有较好的孔隙特性与吸附能力，避免了用于炉内有害物质吸附的原料颗粒经过煤粉燃烧火焰高温区时所造成的表面熔融与烧结问题，明显提升吸附效果；②从布置于炉膛主燃区四周水冷壁上的喷口喷射出的流体，具有较大的运动刚性，对于煤粉火焰也具有一定扰动作用，可使火焰远离水冷壁表面，减轻高温火焰对水冷壁的冲刷。本发明设计简单，便于控制，综合运行成本低。

附图说明

图1为本发明所涉及的布置有喷口的煤粉燃烧锅炉示意图。

图2为煤粉燃烧锅炉为切圆煤粉燃烧锅炉时图1中A-A方向视图。

图3为煤粉燃烧锅炉为对冲煤粉燃烧锅炉时图1中A-A方向视图。

图中：1–炉膛；2–主燃区；3–燃烧器；4–喷口。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式及工作过程作进一步的说明。

本申请文件中的上、下、左、右、前和后等方位用语是基于附图所示的位置关系而建立的。附图不同，则相应的位置关系也有可能随之发生变化，故不能以此理解为对保护范围的限定。

如图1所示，煤粉燃烧锅炉包括炉膛1和位于炉膛1下部的主燃区2，主燃区2内设置有燃烧器3，主燃区2壁面上还设置有若干喷口4。

如图2所示，煤粉燃烧锅炉为切圆煤粉燃烧锅炉，燃烧器3为角燃烧器，此时喷口4设置在主燃区2四周壁面上，每侧壁面设置一个喷口，并与角燃烧器同层高。

如图3所示，煤粉燃烧锅炉为对冲煤粉燃烧锅炉，此时燃烧器3设置在前后炉墙上，喷口4设置在燃烧器3相邻的左右两侧炉墙上对称布置，且沿炉膛高度设置1～4层，每层左右两侧侧墙上分别设置1～3个喷口。

将煤粉从燃烧器3喷入炉膛1内，并使其在炉膛1内燃烧，产生高温烟气及气态污染物等。

通过喷口4向炉膛1内喷射含有多孔介质颗粒的流体，多孔介质颗粒选用熔点高于900℃的不可燃颗粒，且多孔介质颗粒平均粒径小于100微米，比表面积不小于1m²/g。多孔介质颗粒粒径不宜过大，高于100微米的颗粒，随烟气流动性较弱，不利于吸附烟气中的气态矿物质组分。同时，比表面积不宜小于1m²/g，也是考虑比表面积太小颗粒吸附能力下降明显的原因。使流体中的多孔介质颗粒吸附煤粉燃烧过程中产生的气态矿物质组分，并随煤粉燃烧过程产生的烟气排出炉膛1。煤粉燃烧过程中产生的气态矿物质组分，如准东煤中钠的气态组分，或者其它煤粉燃烧产生的Si、Fe等氧化物的气态组分等。不可燃颗粒包括高岭土、硅藻土、沸石、飞灰、锅炉底渣、沙子、石灰石中的一种或几种混合物。

喷口4出口处设有用于调节喷口射流出口速度和方向的调节装置，且喷口4出口携带多孔介质颗粒的流体流动为直射流或者旋转射流。由喷口4向炉内喷射含有多孔介质颗粒的流体包括空气、水蒸气、水的任一种或几种混合物，且流体垂直于喷口4出口截面方向的速度不低于30m/s，可保证射流具有较大的刚性，对于煤粉火焰也具有一定湍流扰动作用，且可使煤粉燃烧火焰远离水冷壁表面，减轻高温火焰对水冷壁的冲刷。

多孔介质颗粒的加入量主要根据煤种决定。例如，对于新疆地区高钠煤，主燃区2释放出大量的由钠元素形成的气态物质，这些气态物质随着烟气温度的降低既会凝固成细颗粒物，也会沉积于受热面表面造成沾污，给锅炉运行带来严重危害。为避免上述危害，针对切圆煤粉燃烧锅炉，如图2所示，主燃区中与角燃烧器同层的四周壁面上各布置一个喷口，喷口位于水冷壁中心线附近，喷口出口流体流动为直射流。选用粒径65微米、比表面积为10m²/g的高岭土，当加入量可为锅炉燃煤量的10％时，可明显减轻锅炉受热面沾污问题。实际运行中，由喷口向炉内喷射含有高岭土的流体为空气，速度选取为50m/s，在较大射流流体刚性的扰动下，切圆燃烧锅炉的煤粉燃烧火焰远离水冷壁表面，进一步减轻了高温火焰对水冷壁的冲刷，且避免了高温熔融飞灰在主燃区水冷壁的沉积所形成的结渣问题。采用上述方法，明显提升锅炉运行的稳定性。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种煤粉燃烧产生的气态矿物质组分炉内控制方法，所述煤粉燃烧锅炉包括炉膛(1)和位于炉膛(1)下部的主燃区(2)，所述主燃区(2)壁面设置有若干喷口(4)，其特征在于，所述方法包括：

将煤粉喷入所述炉膛(1)内，并使其在所述炉膛(1)内燃烧；

通过喷口(4)向炉内喷射含有多孔介质颗粒的流体，使流体中的多孔介质颗粒吸附所述煤粉燃烧过程产生的气态矿物质组分，并随煤粉燃烧过程产生的烟气排出所述炉膛；

所述多孔介质颗粒选用熔点高于900℃的不可燃颗粒，且所述多孔介质颗粒平均粒径小于100微米，比表面积不小于1m²/g。

2.根据权利要求1所述的一种煤粉燃烧产生的气态矿物质组分炉内控制方法，其特征在于：所述喷口(4)出口处设有调节装置，用于调节通过所述喷口(4)喷出的流体的出口速度和方向。

3.根据权利要求2所述的一种煤粉燃烧产生的气态矿物质组分炉内控制方法，其特征在于：含有多孔介质颗粒的流体通过所述喷口(4)喷出，所述流体垂直于所述喷口(4)出口截面方向的速度不低于30m/s。

4.根据权利要求2所述的一种煤粉燃烧产生的气态矿物质组分炉内控制方法，其特征在于：携带多孔介质颗粒的流体从所述喷口(4)喷出，在所述喷口(4)出口流动呈直射流或者旋转射流。

5.根据权利要求1所述的一种煤粉燃烧产生的气态矿物质组分炉内控制方法，其特征在于：所述不可燃颗粒包括高岭土、硅藻土、沸石、飞灰、锅炉底渣、沙子、石灰石中的一种或几种混合物。

6.根据权利要求1所述的一种煤粉燃烧产生的气态矿物质组分炉内控制方法，其特征在于：所述流体包括空气、水蒸气、水中的一种或几种混合物。