[發(fā)明專利]一種U型混合式輻射鍋爐

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• 申請日: 2014-11-25
• 公開（公告）號: CN104390204A
• 公開（公告）日: 2015-03-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 曹立勇;郭盼;劉正寧;張媛;張春飛;李陽;張鑫;樊偉;杜奇;胡春云;胡紅偉;劉江
• 申請（專利權(quán)）人: 中國東方電氣集團(tuán)有限公司
• 主分類號: F22B31/08
• 分類號: F22B31/08
• 代理公司: 成都天嘉專利事務(wù)所(普通合伙) 51211
• 代理人: 張新

技術(shù)領(lǐng)域

????本發(fā)明涉及高堿性煤的防沾污技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種U型混合式輻射鍋爐。

背景技術(shù)

我國發(fā)電行業(yè)以火力發(fā)電為主，火電裝機(jī)容量超過70%以上。火電動力用煤多采用劣質(zhì)低品位煤，鍋爐爐膛水冷壁結(jié)渣、對流受熱面沾污問題是長期影響電站鍋爐正常運行的重要問題之一。結(jié)渣和沾污會降低鍋爐的傳熱效率，影響鍋爐出力，使得設(shè)備的運行安全性嚴(yán)重降低，結(jié)渣嚴(yán)重時可能導(dǎo)致鍋爐熄火、爆管、非計劃停爐等重大事故。

對煤燃燒利用而言，煤中的堿金屬是有害成分，通常它與鍋爐高溫受熱面的結(jié)渣積灰有關(guān)，高堿性煤在燃燒過程中由于堿金屬元素的揮發(fā)，容易在受熱面冷凝形成一層打底附著物。隨著附著物對飛灰的吸附作用，會使得受熱面出現(xiàn)不同程度的沾污現(xiàn)象，且無發(fā)使用吹灰器清除，從而增大換熱熱阻，降低換熱面的換熱效率，最終使得爐膛出力大大降低造成停爐。同時積灰影響了受熱面的合理設(shè)計布置，導(dǎo)致鍋爐排煙溫度升高。另外一方面，堿金屬會與鐵相元素形成絡(luò)合物，對金屬管壁形成啃噬作用，使得金屬受熱面的耐壓強(qiáng)度降低，造成換熱面管束發(fā)生爆管，嚴(yán)重影響設(shè)備運的穩(wěn)定性和可靠性。總之受熱面沾污嚴(yán)重影響著鍋爐的安全與經(jīng)濟(jì)運行。

準(zhǔn)東地區(qū)煤炭資源豐富，煤田資源預(yù)測儲量達(dá)3900億噸，約占我國煤炭資源保有量的20%。但是準(zhǔn)東煤質(zhì)高水分以及嚴(yán)重的結(jié)渣性、沾污性極大的限制了該煤種在電廠的大量使用，造成了準(zhǔn)東煤資源不能很好的應(yīng)用在煤電工業(yè)，極大的限制了煤電工業(yè)的發(fā)展，致使大量煤炭資源不能很好有效的利用，造成了資源的浪費，也限制的新疆經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

目前準(zhǔn)東煤還未實現(xiàn)獨立應(yīng)用，只能通過摻燒的模式部分利用。新疆某電廠摻燒準(zhǔn)東煤，摻燒比例為25%，在鍋爐運半月后發(fā)現(xiàn)，整體鍋爐全部被焦渣堵死。從爐膛到水平煙道過熱器再熱器，再到尾部受熱面低溫再熱器、低溫過熱器、省煤器，出現(xiàn)大面積結(jié)焦，爐內(nèi)結(jié)渣“搭橋”現(xiàn)象嚴(yán)重，爆管現(xiàn)象頻發(fā)，停爐后進(jìn)行清理發(fā)現(xiàn)，結(jié)焦非常堅硬。水冷壁結(jié)渣嚴(yán)重、爐內(nèi)吹灰器吹灰頻率增加，造成水冷壁減薄爆管。另外，大量尺寸較大的渣塊瞬間脫落，調(diào)入爐底水封裝置，導(dǎo)致水封裝置內(nèi)存水被熾熱焦渣沖擊、汽化、大量的蒸汽造成了爐膛燃燒波動和滅火。

通過對典型高堿性煤種的中試鍋爐燃燒試驗發(fā)現(xiàn)，燃用高堿性煤種的鍋爐，煙氣溫度在700℃-1100℃之間時，鍋爐對流受熱面沾污最為嚴(yán)重，由于堿金屬元素的揮發(fā)，容易在對流受熱面冷凝形成一層打底附著物，粘結(jié)在受熱面上形成結(jié)渣，隨時間積累該層厚度急劇增加，很難直接除去。當(dāng)溫度降低到700℃以下或高于1100℃時，鍋爐受熱面的沾污可采用傳統(tǒng)蒸汽吹掃方法或其他現(xiàn)有方法得到解決，不會影響鍋爐安全運行。在煙氣溫度區(qū)間700℃-1100℃之間，采用蒸汽吹掃或其他吹灰方式都不能解決，沾污極其難以去除。

由于煤中含高堿性元素（主要為鈉元素）的固有特性，導(dǎo)致燃燒設(shè)備受熱面結(jié)渣及沾污嚴(yán)重，不能實現(xiàn)準(zhǔn)東煤的純燒利用和發(fā)揮準(zhǔn)東煤儲量達(dá)、價格低等優(yōu)勢，導(dǎo)致對于我國大量高堿金屬含量煤的大規(guī)模利用受到限制，從而制約了我國煤炭資源利用的效率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)中燃用高堿性煤鍋爐系統(tǒng)的缺陷和不足，提供了一種用于解決鍋爐對流受熱面沾污的方法及鍋爐裝置，從而解決鍋爐受熱面不易清除的技術(shù)問題，實現(xiàn)國內(nèi)高堿性煤的大規(guī)模利用。

為了克服傳統(tǒng)鍋爐的缺陷和不足，本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種U型混合式輻射鍋爐，包括煤粉爐和熱回收裝置，煤粉爐位于熱回收裝置左側(cè)，其特征在于：所述熱回收裝置為混合式熱回收裝置，包括煙氣入口、輻射換熱組件、對流換熱組件，輻射換熱組件在對流換熱組件的左側(cè)，輻射換熱組件與對流換熱組件形成U型；所述輻射換熱組件包括輻射水冷壁和輻射屏；所述輻射水冷壁是由多個豎直的細(xì)長管拼接形成的圓柱狀結(jié)構(gòu)，圓柱狀內(nèi)為空腔結(jié)構(gòu)；所述輻射屏位于輻射水冷壁的空腔結(jié)構(gòu)內(nèi)，輻射屏包括多個豎直平面輻射子屏，每一個輻射子屏均是由多個豎直的細(xì)長管拼接形成，輻射子屏以輻射水冷壁豎直方向的中心軸線為圓心發(fā)散布置。

所述對流換熱組件包括二級省煤器、一級省煤器和空氣預(yù)熱器。

所述輻射屏的相鄰的兩個細(xì)長管也是通過焊接方式連接。

所述輻射水冷壁的相鄰的兩個細(xì)長管通過焊接方式連接。

所述煤粉爐包括燃燒器、爐膛、輻射前屏、灰斗。

本發(fā)明的具體工作過程如下：

煤粉爐的爐膛內(nèi)高溫?zé)煔饨?jīng)輻射前屏換熱，高溫?zé)煔獾臏囟冉禐?100℃左右，而后高溫?zé)煔鈴臒煔馊肟谶M(jìn)入到輻射水冷壁的空腔結(jié)構(gòu)中，通過輻射屏以輻射傳熱的方式將熱量傳給四周的輻射水冷壁；