一種可清潔燃燒高堿金屬煤的雙低型鍋爐的制作方法
【專利摘要】一種可清潔燃燒高堿金屬煤的雙低型鍋爐，包括爐膛，爐膛分為小尺寸爐膛密相區(qū)和大尺寸爐膛稀相區(qū)，小尺寸爐膛密相區(qū)接給煤系統(tǒng)，大尺寸爐膛稀相區(qū)接分離器入口煙道，大尺寸爐膛稀相區(qū)的容積是小尺寸爐膛密相區(qū)容積的5倍以上，本實(shí)用新型通過降低爐膛空塔流速、增加爐膛有效高度和堿金屬富集灰排放系統(tǒng)，降低爐膛運(yùn)行溫度和分離器出口溫度，使燃燒區(qū)域溫度控制在650～850℃之間，改變了堿金屬及其化合物的析出形式并減少其析出量，使燃燒時(shí)生成的氣態(tài)堿金屬及其化合物大部分固化在飛灰、底渣和床料中，避免產(chǎn)生嚴(yán)重積灰和結(jié)渣，提高連續(xù)運(yùn)行周期，該鍋爐還具有污染物排放低、不受機(jī)組容量限制、煤種適應(yīng)性廣、不投油穩(wěn)燃負(fù)荷低、燃燒效率高、底渣排放量少等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】一種可清潔燃燒高堿金屬煤的雙低型鍋爐
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于清潔煤燃燒利用【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種可清潔燃燒高堿金屬煤的雙低型鍋爐。
【背景技術(shù)】
[0002]我國是煤炭資源豐富的國家，預(yù)測煤炭總資源量超過5萬億噸，居世界第三，但我國大多數(shù)的煤炭資源位于新疆等西部地區(qū)。在燃用新疆等地煤的過程中發(fā)現(xiàn)，相當(dāng)數(shù)量的鍋爐爐膛內(nèi)、過熱器和再熱器區(qū)域在短期內(nèi)會(huì)形成大片粘結(jié)性很強(qiáng)的積灰，并伴有嚴(yán)重的高溫腐蝕，最終導(dǎo)致鍋爐大面積爆管，直接影響了鍋爐運(yùn)行的可靠性、安全性和經(jīng)濟(jì)性。研究發(fā)現(xiàn)，造成上述問題的原因主要是煤中鈉和鉀等堿金屬含量偏高，這類高堿金屬含量煤的水分和揮發(fā)分含量一般較高，灰分、熱值較低。受到煤灰中的鈉和鉀等堿金屬含量較高的影響，煤的灰熔點(diǎn)普遍較低，在燃燒過程中煤灰表現(xiàn)出了極強(qiáng)的沾污性，屬于強(qiáng)積灰結(jié)渣型灰。
[0003]由于燃用高堿金屬含量煤會(huì)引起受熱面沾污并影響鍋爐傳熱，現(xiàn)有技術(shù)手段中，一般通過增加爐膛截面積、優(yōu)化燃燒及配風(fēng)、增加吹灰頻次、使用添加劑、配煤摻燒等手段加以延緩，但始終難以根治。國內(nèi)外燃用高堿金屬含量煤均屬一大難題，因此高堿金屬含量煤僅在美國、澳大利亞和我國新疆地區(qū)少數(shù)電廠進(jìn)行摻燒利用。摻燒過程中，煤粉鍋爐容易在爐內(nèi)燃燒器區(qū)域結(jié)渣和高溫過熱器、高溫再熱器出現(xiàn)沾污堵塞問題，循環(huán)流化床鍋爐容易在床面出現(xiàn)結(jié)焦和尾部煙道受熱面沾污堵塞問題。雖然整體而言燃用高堿金屬含量煤的循環(huán)流化床鍋爐的運(yùn)行周期要長于煤粉鍋爐，且循環(huán)流化床鍋爐的摻燒比例要高于煤粉鍋爐(一般為40%?50%)，但由于所摻燒煤種價(jià)格較高，機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性受到了顯著地影響。
[0004]因此，要想實(shí)現(xiàn)我國煤炭資源的大規(guī)模利用，迫切需要尋求一種直接燃用高堿金屬煤的裝置和方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本實(shí)用新型的目的在于提供一種可清潔燃燒高堿金屬煤的雙低型鍋爐，能夠清潔高效的燃用高堿金屬煤，避免積灰和結(jié)渣。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是:
[0007]一種可清潔燃燒高堿金屬煤的雙低型鍋爐，包括爐膛，所述爐膛分為小尺寸爐膛密相區(qū)I和大尺寸爐膛稀相區(qū)2，小尺寸爐膛密相區(qū)I接給煤系統(tǒng)18，大尺寸爐膛稀相區(qū)2接分離器入口煙道3，大尺寸爐膛稀相區(qū)2的容積是小尺寸爐膛密相區(qū)I容積的5倍以上。
[0008]所述大尺寸爐膛稀相區(qū)2的凈高度是小尺寸爐膛密相區(qū)I長度的2倍以上或是小尺寸爐膛密相區(qū)I寬度的5倍以上。
[0009]所述大尺寸爐膛稀相區(qū)2內(nèi)設(shè)有爐內(nèi)強(qiáng)化受熱面A。
[0010]所述爐內(nèi)強(qiáng)化受熱面A為多片布置的屏式受熱面。[0011]所述屏式受熱面之間的截距大于0.5m,高度大于大尺寸爐膛稀相區(qū)2凈高度的60%,寬度大于大尺寸爐膛稀相區(qū)2凈寬度的15%。
[0012]所述小尺寸爐膛密相區(qū)I通過回料管7連接有返料器6，返料器6通過立管5連接偏心旋風(fēng)分離器4的排塵口，偏心旋風(fēng)分離器4的含塵煙氣出口通過分離器入口煙道3接大尺寸爐膛稀相區(qū)2，偏心旋風(fēng)分離器4除塵后的潔凈煙氣由分離器中心筒8進(jìn)入轉(zhuǎn)向煙道9，轉(zhuǎn)向煙道9接縱向的尾部煙道10，尾部煙道10底部設(shè)置有灰斗11。
[0013]為提高燃燒效率分離器中心筒還可以采用變徑布置，本實(shí)用新型的偏心旋風(fēng)分離器4的分離效率在99.5%以上。
[0014]所述轉(zhuǎn)向煙道9中設(shè)置有附加強(qiáng)化冷卻受熱面C，所述附加強(qiáng)化冷卻受熱面C優(yōu)選為對流式受熱面，可以降低煙氣溫度50°C以上。
[0015]所述尾部煙道10中設(shè)置有多個(gè)平行的尾部煙道受熱面B，冷卻后的煙氣最終由尾部煙道10的出口排出。優(yōu)選地所述尾部煙道受熱面B采用大截距設(shè)計(jì)，相鄰尾部煙道受熱面B之間的截距大于0.15m，尾部煙道10的容積是尾部煙道受熱面B容積的20倍以上。
[0016]所述尾部煙道受熱面B，
[0017]所述小尺寸爐膛密相區(qū)1:
[0018]通過惰性床料添加管15連接惰性床料添加系統(tǒng)14 ；
[0019]通過脫硫劑添加管17連接脫硫劑添加系統(tǒng)16 ；
[0020]設(shè)置有排渣口 23。
[0021]通過脫硫劑添加系統(tǒng)16可以定期或連續(xù)補(bǔ)充石灰石、消石灰、電石渣或可以充當(dāng)脫硫劑的物質(zhì)，以降低SO2排放濃度。
[0022]所述分離器入口煙道3中設(shè)置有脫硝還原劑噴入口 21，通過脫硝還原劑噴入口 21可以定期或連續(xù)噴入尿素水溶液、氨水、液氨或可以充當(dāng)脫硝劑的物質(zhì)，以降低NOx排放濃度。
[0023]所述分離器入口煙道3、轉(zhuǎn)向煙道9和尾部煙道10中均設(shè)置有煙氣沿程吹掃清灰系統(tǒng)20，沿?zé)煔饬鲃?dòng)方向進(jìn)行強(qiáng)化吹灰，在煙氣沿程吹掃清灰系統(tǒng)20周邊設(shè)置有清灰孔，可以由人力或機(jī)械進(jìn)行補(bǔ)充清灰。
[0024]所述煙氣沿程吹掃清灰系統(tǒng)20主要包括吹灰器，可沿?zé)煔饬鲃?dòng)方向緊密布置在不同受熱面之間或相同受熱面的不同區(qū)域之間，吹灰器數(shù)量為每米I臺(tái)以上，吹灰介質(zhì)可以是蒸汽、空氣、燃?xì)饣蛩?br> [0025]所述小尺寸爐膛密相區(qū)I和大尺寸爐膛稀相區(qū)2:
[0026]工作溫度控制在650?850°C之間；
[0027]氣流流動(dòng)速度為3?5m/s ；
[0028]高堿金屬煤停留時(shí)間為5s以上。
[0029]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是:
[0030]1.由于燃燒溫度低，最大限度的降低了堿金屬及其化合物的釋放量；
[0031]2.雖然燃燒溫度有所降低，但利用高效偏心旋風(fēng)分離器實(shí)現(xiàn)了飛灰高效捕集回送，氣流速度低，加之爐膛凈高度較高，延長了顆粒的停留時(shí)間，保證了燃燒效率；
[0032]3.燃用高堿金屬煤的同時(shí)實(shí)現(xiàn)了脫硫和脫硝，鍋爐環(huán)保指標(biāo)優(yōu)越；
[0033]4.利用爐內(nèi)床料的大量自循環(huán)，保證了爐內(nèi)水冷壁和爐內(nèi)強(qiáng)化受熱面的自清灰作用；
[0034]5.大容積尾部煙道和大截距尾部煙道受熱面的積灰非常疏松，煙氣沿程吹掃清灰系統(tǒng)易于清理，避免了沉積。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0035]圖1是本實(shí)用新型整體結(jié)構(gòu)示意圖。。
[0036]圖2是圖1的俯視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0037]以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。但本領(lǐng)域技術(shù)人員了解，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不限于下述實(shí)施例的內(nèi)容，任何在本實(shí)用新型基礎(chǔ)上做出的改進(jìn)和變化，都在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
[0038]實(shí)施例1:
[0039]一種用于發(fā)電的大型鍋爐，主要燃用高堿金屬含量煤。參見圖1和圖2，該鍋爐的爐膛包括I個(gè)小尺寸爐膛密相區(qū)I和位于其上方的大尺寸爐膛稀相區(qū)2，小尺寸爐膛密相區(qū)I接給煤系統(tǒng)18、脫硫劑添加系統(tǒng)16和惰性床料添加系統(tǒng)14，并在底部設(shè)置有排渣口 23。大尺寸爐膛稀相區(qū)2接分離器入口煙道3。大尺寸爐膛稀相區(qū)2內(nèi)設(shè)有爐內(nèi)強(qiáng)化受熱面A，爐內(nèi)強(qiáng)化受熱面A為16片布置的屏式受熱面。燃燒所需的燃料通過給煤系統(tǒng)18由落煤管19送入小尺寸爐膛密相區(qū)1，為了降低SO2排放濃度，通過脫硫劑添加系統(tǒng)16連續(xù)向小尺寸爐膛密相區(qū)I內(nèi)補(bǔ)充石灰石作為脫硫劑進(jìn)行爐內(nèi)脫硫。
[0040]大尺寸爐膛稀相區(qū)2采用大容積、高凈高設(shè)計(jì)，大尺寸爐膛稀相區(qū)2的容積是小尺寸爐膛密相區(qū)I容積的5倍，同時(shí)大尺寸爐膛稀相區(qū)2的凈高度是小尺寸爐膛密相區(qū)長度的2倍。爐內(nèi)強(qiáng)化受熱面A分別布置在爐膛的前墻和后墻對稱布置8片，每片屏式受熱面之間的截距為2m，高度大于大尺寸爐膛稀相區(qū)凈高度的60%，寬度大于大尺寸爐膛稀相區(qū)凈寬度的15%。
[0041]大尺寸爐膛稀相區(qū)2與偏心旋風(fēng)分離器4通過分離器入口煙道3相連接，偏心旋風(fēng)分離器4共3臺(tái)，經(jīng)偏心旋風(fēng)分離器4除塵后的潔凈煙氣由分離器中心筒8進(jìn)入轉(zhuǎn)向煙道9，分離器中心筒8采用偏心布置。為了避免堿金屬及其氧化物在尾部煙道的沉積，轉(zhuǎn)向煙道9內(nèi)設(shè)置了附加強(qiáng)化冷卻受熱面C，其為對流式受熱面，通過該受熱面可以降低煙氣溫度50°C以上。
[0042]轉(zhuǎn)向煙道9連接有縱向的尾部煙道10，尾部煙道10底部有灰斗11，尾部煙道10內(nèi)布置有尾部煙道受熱面B，冷卻后的煙氣最終由尾部煙道出口 13排出。少量的灰塵在灰斗11中聚集后，從灰斗排灰口 12排出。尾部煙道10為大容積尾部煙道，其容積是尾部煙道受熱面B總?cè)莘e的40倍以上。同時(shí)，尾部煙道受熱面B采用大截距設(shè)計(jì)，其截距大于0.3m。
[0043]小尺寸爐膛密相區(qū)I和大尺寸爐膛稀相區(qū)2的溫度控制在650?850°C之間，氣流流動(dòng)速度為4.5m/s,由于此溫度低于循環(huán)流化床鍋爐的最佳燃燒溫度，因此采用多種手段確保燃燒效率。第一，采用鍋爐整體高凈高的設(shè)計(jì)，確保顆粒整體停留時(shí)間為5s以上；第二，利用惰性床料添加系統(tǒng)定期或補(bǔ)充循環(huán)灰充當(dāng)床料，減少床料殘?zhí)?、提高脫硫劑利用效率；第三，采用提高分離器的分離效率至99.5%以上，減少不完全燃燒熱損失。[0044]灰渣的細(xì)顆粒由煙氣攜帶走，一部分由小尺寸爐膛密相區(qū)I設(shè)置的排渣口 23和返料器6設(shè)置的堿金屬富集灰排放系統(tǒng)22定期排出。由于燃燒溫度低，凝結(jié)固化在飛灰、底渣和床料中氣態(tài)堿金屬及其化合物也可通過排渣口 23和堿金屬富集灰排放系統(tǒng)22進(jìn)行置換和富集排出。
[0045]由于堿金屬及其氧化物會(huì)在受熱面形成一層附著物，進(jìn)而粘結(jié)在受熱面上，隨著運(yùn)行時(shí)間的延長，逐步加厚，直至堵塞。為此，在分離器入口煙道3、轉(zhuǎn)向煙道9、尾部煙道10內(nèi)設(shè)置了煙氣沿程吹掃清灰系統(tǒng)20，煙氣沿程吹掃清灰系統(tǒng)20主要包括一個(gè)吹灰器，沿?zé)煔饬鲃?dòng)方向進(jìn)行強(qiáng)化吹灰，吹灰介質(zhì)選用蒸汽和燃?xì)?，吹灰器布置密度為每?.5臺(tái)。此夕卜，在煙氣沿程吹掃清灰系統(tǒng)20周邊還設(shè)置有清灰孔，特殊情況下可以由人力進(jìn)行補(bǔ)充清灰。尾部煙道10下部設(shè)置的灰斗11和灰斗排灰口 12，可定期排放尾部煙道內(nèi)的積灰。
[0046]為了降低NOX排放濃度，鍋爐還設(shè)置有脫硝還原劑噴入口 21，運(yùn)行期間連續(xù)噴入尿素水溶液充當(dāng)脫硝劑，進(jìn)行煙氣脫硝。
[0047]實(shí)施例2:
[0048]一種用于蒸汽供應(yīng)的小型鍋爐，主要燃用高堿金屬煤。大尺寸爐膛稀相區(qū)2內(nèi)設(shè)有4片布置的屏式受熱面A，均布置在前墻，每片屏式受熱面之間的截距為3m。偏心旋風(fēng)分離器4共設(shè)置2臺(tái)。
[0049]小尺寸爐膛密相區(qū)I和大尺寸爐膛稀相區(qū)2的溫度控制在840°C，氣流流動(dòng)速度為4.2m/s。轉(zhuǎn)向煙道9內(nèi)不設(shè)置附加強(qiáng)化冷卻受熱面C。
[0050]鍋爐不設(shè)置堿金屬富集灰排放系統(tǒng)2，凝結(jié)固化在飛灰、底渣和床料中氣態(tài)堿金屬及其化合物通過排渣口 23富集排出。
[0051]煙氣沿程吹掃清灰系統(tǒng)20，吹灰器布置密度為每米I臺(tái)，吹灰介質(zhì)為蒸汽。
【權(quán)利要求】
1.一種可清潔燃燒高堿金屬煤的雙低型鍋爐，包括爐膛，其特征在于，所述爐膛分為小尺寸爐膛密相區(qū)(I)和大尺寸爐膛稀相區(qū)(2)，小尺寸爐膛密相區(qū)(I)接給煤系統(tǒng)(18)，大尺寸爐膛稀相區(qū)(2)接分離器入口煙道(3)，大尺寸爐膛稀相區(qū)(2)的容積是小尺寸爐膛密相區(qū)(I)容積的5倍以上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可清潔燃燒高堿金屬煤的雙低型鍋爐，其特征在于，所述大尺寸爐膛稀相區(qū)(2)的凈高度是小尺寸爐膛密相區(qū)(I)長度的2倍以上或是小尺寸爐膛密相區(qū)(I)寬度的5倍以上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可清潔燃燒高堿金屬煤的雙低型鍋爐，其特征在于，所述大尺寸爐膛稀相區(qū)(2)內(nèi)設(shè)有爐內(nèi)強(qiáng)化受熱面(A)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的可清潔燃燒高堿金屬煤的雙低型鍋爐，其特征在于，所述爐內(nèi)強(qiáng)化受熱面(A)為多片布置的屏式受熱面。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的可清潔燃燒高堿金屬煤的雙低型鍋爐，其特征在于，所述屏式受熱面之間的截距大于0.5m,高度大于大尺寸爐膛稀相區(qū)(2)凈高度的60%，寬度大于大尺寸爐膛稀相區(qū)(2)凈寬度的15%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可清潔燃燒高堿金屬煤的雙低型鍋爐，其特征在于，所述小尺寸爐膛密相區(qū)(I)通過回料管(7 )連接有返料器(6 )，返料器(6 )通過立管(5 )連接偏心旋風(fēng)分離器(4 )的排塵口，偏心旋風(fēng)分離器(4 )的含塵煙氣出口通過分離器入口煙道(3 )接大尺寸爐膛稀相區(qū)(2)，偏心旋風(fēng)分離器(4)的除塵后的潔凈煙氣由分離器中心筒(8)進(jìn)入轉(zhuǎn)向煙道(9)，轉(zhuǎn)向煙道(9)接縱向的尾部煙道(10)，尾部煙道(10)底部設(shè)置有灰斗(11)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的可清潔燃燒高堿金屬煤的雙低型鍋爐，其特征在于，所述轉(zhuǎn)向煙道(9)中設(shè)置有附加強(qiáng)化冷卻受熱面(C);所述尾部煙道(10)中設(shè)置有多個(gè)平行的尾部煙道受熱面(B)，相鄰尾部煙道受熱面(B)之間的截距大于0.15m，尾部煙道(10)的容積是尾部煙道受熱面(B)容積的20倍以上。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可清潔燃燒高堿金屬煤的雙低型鍋爐，其特征在于，所述小尺寸爐膛密相區(qū)(I): 通過惰性床料添加管(15)連接惰性床料添加系統(tǒng)(14)； 通過脫硫劑添加管(17)連接脫硫劑添加系統(tǒng)(16)； 設(shè)置有排渣口(23)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可清潔燃燒高堿金屬煤的雙低型鍋爐，其特征在于，所述分離器入口煙道(3)中設(shè)置有脫硝還原劑噴入口(21)，所述分離器入口煙道(3)、轉(zhuǎn)向煙道(9)和尾部煙道(10)中均設(shè)置有煙氣沿程吹掃清灰系統(tǒng)(20)，在煙氣沿程吹掃清灰系統(tǒng)(20)周邊設(shè)置有清灰孔。
【文檔編號】F23B70/00GK203478209SQ201320386307
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年7月1日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月1日
【發(fā)明者】肖平, 江建忠, 黃中, 徐正泉, 許世森 申請人:中國華能集團(tuán)清潔能源技術(shù)研究院有限公司