WO2021203675A1 - 一种锅炉炉膛出口烟气温度设计控制的方法 - Google Patents
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- F23N5/00—Systems for controlling combustion
- F23N5/02—Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium
Definitions
- the invention relates to a method for designing a control index for the flue gas temperature at the outlet of a boiler furnace, in particular to a method for designing a control index for the flue gas temperature at the outlet of a boiler furnace based on the initial slagging temperature.
- Zhundong Coalfield in Xinjiang are nearly 390 billion tons, which is the largest monolithic coalfield discovered in China.
- Zhundong region is the national development strategy and the "One Belt and One Road” energy core area, the national "Xinjiang Power Transmission” base, and the national large-scale coal, coal, power, and coal chemical industry demonstration zone.
- the coal in the Zhundong area is basically high-alkali coal, with low ignition temperature, high burnout rate, high combustion economy, and low pollutant emissions.
- high-alkali coal has the characteristics of high content of Na 2 O and CaO in ash, low content of SiO 2 and Al 2 O 3 , and higher ash melting point temperature.
- the actual combustion situation shows that Zhundong coal has caused serious contamination, slagging and corrosion problems.
- the boiler furnace outlet flue gas temperature index is an important parameter of the boiler furnace design. It relates to the adaptability of the boiler to the coal type.
- the appropriate furnace outlet flue gas temperature design can not only rationally organize combustion, but also effectively prevent slagging in the furnace. , To ensure the safety and stability of boiler operation.
- the boiler furnace outlet flue gas temperature index is considered according to the ash melting point of the boiler design coal or check coal.
- the furnace outlet flue gas temperature is generally controlled to be about 150°C lower than the fly ash softening temperature ST. The lower the design index of the flue gas temperature at the outlet of the furnace, the larger the furnace of the boiler and the smaller the corresponding thermal load parameters, which is more conducive to preventing slagging.
- the high content of alkali metals in high-alkali coal is the main reason for the serious slagging.
- Sodium is released at 500 ⁇ 800°C and condenses on the cooler water wall, superheater or reheater tube surface in a gaseous state, and interacts with the fly
- the ash is combined and deposited on the tube, causing contamination on the heating surface; in addition, the sodium vapor reacts with other substances to form molten high-temperature adhesive ash, which is deposited on the high-temperature heating surface of the boiler to form slagging, and can interact with the tube wall
- the reaction causes corrosion. Therefore, it is necessary to reflect the influence of alkali metals in coal on the temperature of flue gas at the outlet of the furnace.
- the purpose of the present invention is to address the shortcomings of the prior art, and provide a method for designing and controlling the temperature of the flue gas at the outlet of the boiler furnace.
- the method is based on the conventional and easily available coal quality data to obtain a higher accuracy and suitable for high alkali
- the design control index of the flue gas temperature at the furnace outlet of the coal boiler provides a technical basis for the design of power station boilers.
- a method for designing and controlling the temperature of flue gas at the outlet of a boiler furnace includes the following steps:
- the potassium sodium calcium iron index Ki (K 2 O+Na 2 O) 2 +0.048 (Fe 2 O 3 +CaO), where each molecular formula represents the weight of the coal ash content of the compound represented by the molecular formula determined above;
- step 1) is:
- step 3 is:
- the temperature of the flue gas at the outlet of the boiler furnace is less than the minimum value in equations (a), (b) and (c).
- the present invention has the following beneficial effects:
- the slagging performance of coal and its mixed coal can be judged, and according to the slagging performance, the boiler applicable to the coal type and the corresponding anti-slagging measures to be taken can be determined.
- a layer/element when referred to as being "on" another layer/element, the layer/element may be directly on the other layer/element, or there may be an intermediate layer/element between them. element.
- the layer/element may be located "under” the other layer/element when the orientation is reversed.
- the invention provides a method for designing and controlling the temperature of flue gas at the outlet of a boiler furnace, which includes the following steps:
- the potassium sodium calcium iron index Ki (K 2 O+Na 2 O) 2 +0.048(Fe 2 O 3 +CaO) (each molecular formula represents the weight of the coal ash content of the compound represented by the molecular formula measured above);
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Abstract
一种锅炉炉膛出口烟气温度设计控制的方法，包括步骤：1)按照国标GB/T219-2008测试煤样的灰熔融特性DT、ST；按照国标GB/T1574-2007测试煤样的灰成分Na 2O、K 2O、CaO、Fe 2O 3；2)计算初始结渣温度Ts0：Ts0＝3.57(18-Ki)+1025，其中，钾钠钙铁指数Ki＝(K 2O+Na 2O) 2+0.048(Fe 2O 3+CaO)，其中每一分子式代表以上测定的该分子式所代表的化合物的煤灰成分重量；3)锅炉炉膛出口烟气温度FEGT满足：(a)FEGT＜Ts0；(b)FEGT＜DT-100；(c)FEGT＜ST-150。该方法根据常规的易得到的煤质数据，得出准确度较高的适合锅炉的炉膛出口烟气温度设计控制指标。
Description
本发明涉及一种锅炉炉膛出口烟气温度设计控制指标的方法，具体涉及一种基于初始结渣温度作为锅炉炉膛出口烟气温度设计控制指标的方法。
我国新疆准东煤田储藏量近3900亿吨，是我国目前发现的最大整装煤田。准东地区作为我国九个千万千瓦等级煤电基地之一，是国家的发展战略和“一带一路”能源核心区、国家“疆电外送”基地、国家大型煤炭煤电煤化工产业示范区，具备建设亿吨级煤炭生产和深加工基地的优势。准东地区煤基本上都是高碱煤，具有着火温度低、燃尽率高，燃烧经济性高，且污染物排放低，是优良的动力用煤，符合我国节能减排的目标。但是，与国内其它严重结渣煤种相比，高碱煤具有灰中Na
2O和CaO含量高、SiO
2和Al
2O
3含量低、灰熔点温度较高等特点。实际燃用情况表明，准东煤带来严重的沾污、结渣和腐蚀问题。
锅炉炉膛出口烟气温度指标是锅炉炉膛设计的重要参数，它涉及到锅炉对煤种的适应能力，适宜的炉膛出口烟气温度设计不仅可以合理的组织燃烧，而且可以有效防止炉膛内的结渣，保证锅炉运行的安全稳定性。通常，锅炉炉膛出口烟气温度指标按照锅炉设计煤或校核煤的灰熔点来进行考虑，炉膛出口烟气温度一般控制在较飞灰软化温度ST低150℃左右。炉膛出口烟气温度设计指标越低，则锅炉炉膛越大、相应的热负荷参数越小，越有利于防止结渣。但由于高碱煤的 特殊性，其灰成分中CaO含量较高，虽然灰熔点较高，但也存在严重的结渣与沾污现象，仅仅采用灰熔点作为炉膛出口烟气温度的控制指标已不能满足锅炉防结渣要求。因此，有必要在探讨现有指标适用范围的基础上提出适用于燃用高碱煤锅炉的炉膛出口烟气温度控制指标，这将有利于燃用高碱煤锅炉安全稳定和高效运行。
高碱煤中碱金属含量高是结渣性严重的主要原因，钠在500～800℃下释放，以气态形成凝结在较冷的水冷壁、过热器或再热器管面上，并与飞灰结合在一起沉积于管子上，对受热面造成沾污；此外钠蒸汽与其他物质发生反应，形成熔融的高温黏结灰，沉积在锅炉的高温受热面上，形成结渣，并可与管壁反应造成腐蚀。因此，需要体现出煤中碱金属对炉膛出口烟气温度的影响。
【发明内容】
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供了一种锅炉炉膛出口烟气温度设计控制的方法，该方法根据常规的易得到的煤质数据，得出准确度较高的且适合高碱煤锅炉的炉膛出口烟气温度设计控制指标，为电站锅炉设计提供技术依据。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种锅炉炉膛出口烟气温度设计控制的方法，包括以下步骤：
1)按照国标GB/T219-2008测试煤样的灰熔融特性DT、ST；
按照国标GB/T1574-2007测试煤样的灰成分Na
2O、K
2O、CaO、Fe
2O
3；
2)计算初始结渣温度Ts0：Ts0＝3.57(18-Ki)+1025，
其中，钾钠钙铁指数Ki＝(K
2O+Na
2O)
2+0.048(Fe
2O
3+CaO)，其中每一分子式代表以上测定的该分子式所代表的化合物的煤灰成分重量；
3)以测试煤样为设计煤或燃用测试煤样的锅炉炉膛出口烟气温度FEGT满足：
(a)FEGT＜Ts0；
(b)FEGT＜DT-100；
(c)FEGT＜ST-150。
本发明进一步的改进在于，步骤1)的具体实现方法为：
煤灰样品的制备在537±10℃的温度条件下烧制。
本发明进一步的改进在于，步骤3)的具体实现方法为：
锅炉炉膛出口烟气温度小于式(a)、(b)、(c)中的最小值。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
通过本发明的方法，可以判断煤及其混煤的结渣性能，根据该结渣性能，决定该煤种所适用的锅炉及应采取的相应防结渣措施。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，不是全部的实施例，而并非要限制本发明公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要的混淆本发明公开的概念。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
在附图中示出了根据本发明公开实施例的各种结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些 细节。图中所示出的各种区域、层的形状及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。
本发明公开的上下文中，当将一层/元件称作位于另一层/元件“上”时，该层/元件可以直接位于该另一层/元件上，或者它们之间可以存在居中层/元件。另外，如果在一种朝向中一层/元件位于另一层/元件“上”，那么当调转朝向时，该层/元件可以位于该另一层/元件“下”。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
下面结合实施例对本发明做进一步详细描述：
本发明提供的一种锅炉炉膛出口烟气温度设计控制的方法，包括以下步骤：
1)按照国标GB/T219-2008测试煤样的灰熔融特性DT、ST；
按照国标GB/T1574-2007测试煤样的灰成分Na
2O、K
2O、CaO、Fe
2O
3；
2)计算初始结渣温度Ts0：Ts0＝3.57(18-Ki)+1025，
其中，钾钠钙铁指数Ki＝(K
2O+Na
2O)
2+0.048(Fe
2O
3+CaO)(每一分子式代表以上测定的该分子式所代表的化合物的煤灰成分重量)；
3)锅炉炉膛出口烟气温度FEGT应满足：
(a)FEGT＜Ts0；
(b)FEGT＜DT-100；
(c)FEGT＜ST-150。
实施例
本发明采集了新疆高碱煤(五彩湾煤、宜化煤、国能准东煤)，按照国标GB/T1574-2007测试煤样的灰成分，根据Ts0＝3.57(18-Ki)+1025，Ki＝(K
2O+Na
2O)
2+0.048(Fe
2O
3+CaO)计算不同煤样的初始结渣温度Ts0，以此作为燃用相应煤种锅炉的炉膛出口烟气温度控制指标，并与常规的控制指标进行了对比，如表1所示。可以看出，采用常规灰熔点ST作为燃用高碱煤锅炉炉膛出口烟温设计控制指标值均较以初始结渣温度Ts0作为炉膛出口烟温设计控制指标值要高，考虑到高碱煤严重结渣的实际情况，显然，采用本发明的控制方法更接近实际，而且与实际运行效果吻合。
表1锅炉炉膛出口烟气温度设计控制指标
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。
Claims (3)
- 一种锅炉炉膛出口烟气温度设计控制的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)按照国标GB/T219-2008测试煤样的灰熔融特性DT、ST；按照国标GB/T1574-2007测试煤样的灰成分Na 2O、K 2O、CaO、Fe 2O 3；2)计算初始结渣温度Ts0：Ts0＝3.57(18-Ki)+1025，其中，钾钠钙铁指数Ki＝(K 2O+Na 2O) 2+0.048(Fe 2O 3+CaO)，其中每一分子式代表以上测定的该分子式所代表的化合物的煤灰成分重量；3)以测试煤样为设计煤或燃用测试煤样的锅炉炉膛出口烟气温度FEGT满足：(a)FEGT＜Ts0；(b)FEGT＜DT-100；(c)FEGT＜ST-150。
- 根据权利要求1所述的一种锅炉炉膛出口烟气温度设计控制的方法，其特征在于，步骤1)的具体实现方法为：煤样的制备在537±10℃的温度条件下烧制。
- 根据权利要求1所述的一种锅炉炉膛出口烟气温度设计控制的方法，其特征在于，步骤3)的具体实现方法为：锅炉炉膛出口烟气温度小于式(a)、(b)、(c)中的最小值。
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