[發明專利]一種減輕高堿性煤種燃燒沾污的L型輻射鍋爐

在審

• 申請號: 201410681762.2
• 申請日: 2014-11-25
• 公開（公告）號: CN104390202A
• 公開（公告）日: 2015-03-04
• 發明（設計）人: 曹立勇;劉正寧;郭盼;張媛;張春飛;胡春云;李陽;樊偉;杜奇;張鑫;雷宇
• 申請（專利權）人: 中國東方電氣集團有限公司
• 主分類號: F22B31/00
• 分類號: F22B31/00;F22G7/00
• 代理公司: 成都天嘉專利事務所(普通合伙) 51211
• 代理人: 張新

技術領域

本發明涉及高堿性煤的防沾污技術領域，特別是一種減輕高堿性煤種燃燒沾污的L型輻射鍋爐。

背景技術

我國發電行業以火力發電為主，火電裝機容量超過70%以上?；痣妱恿τ妹憾嗖捎昧淤|低品位煤，鍋爐爐膛水冷壁結渣、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。結渣和沾污會降低鍋爐的傳熱效率，影響鍋爐出力，使得設備的運行安全性嚴重降低，結渣沾污嚴重時可能導致鍋爐熄火、爆管、非計劃停爐等重大事故。

為了預防由于結渣與沾污所帶來的各種問題，國內外學者對結渣與沾污的機理進行了大量的研究。研究表明結渣與沾污是復雜的物理化學反應過程，與煤自身特性、鍋爐設計、運行狀況等眾多因素有關，提出了多個結渣與沾污判定指數。但由于煤在鍋爐中燃燒是一個極其復雜的過程，這些結渣判定指數在實際應用過程中有著很大的局限性，只能作為初步判斷并不能從根本上解決解決結渣與沾污對鍋爐的危害問題。

準東煤田是近年在新疆探明的特大型煤田，煤炭資源預測儲量3900億t，其煤中富含堿金屬元素，在電廠燃用過程中出現高溫過熱器（高過）、高溫再熱器（高再）沾污堵塞問題，而其他高堿金屬煤種在燃燒過程中也會出現嚴重沾污現象。

高堿性煤在煤粉鍋爐燃燒過程中由于堿金屬元素的揮發，容易在鍋爐受熱面冷凝形成一層打底附著物。打底物主要以NaCl或Na₂SO₄形式存在，上述成分在高溫下揮發后，易凝結在對流受熱面上形成燒結或粘結的灰沉積，隨著附著物對飛灰的吸附作用，會使得對流受熱面出現不同程度的沾污現象，且無法使用吹灰器清除，從而導致受熱面傳熱能力下降，造成鍋爐排煙溫度升高等問題，最終使得爐膛出力大大降低造成停爐。

國內對于燃燒高堿性煤利用還缺乏工程運行經驗，僅新疆地區個別電廠在研究高堿性煤的燃燒沾污問題，目前并沒有高效的利用辦法，只通過外煤摻燒的方式來減輕沾污問題，外煤摻燒問題實際上是通過添加其他低堿性金屬煤，降低了原煤中堿金屬的相對含量。鍋爐摻燒高堿性煤的比例不應超過30%，摻燒比例增大時，對流受熱面沾污積灰嚴重，形成煙氣走廊，煙氣沖刷造成高溫再熱器、高溫過熱器泄漏。由于新疆地區高堿性煤利用方式多為坑口電站，摻燒方式對外煤的需求量較大，這種方式往往受到運輸條件的限制，極大增加了運行成本。

對于傳統電站鍋爐而言，在燃用高堿性煤種時，由于煤中富含的堿金屬元素易在對流受熱面上沉積，在對流受熱面上出現嚴重的沾污現象，導致鍋爐出力不足，管壁溫度過高導致爆管等現象，研究表明，煙氣溫度處于700℃~1100℃區間，由于對流受熱面收到煙氣的嚴重沖刷，導致易沾污成分凝結在對流受熱面管壁上并發展形成沾污，因此可通過改變煙氣流動與受熱面之間的沖刷強度以及受熱面型式的改變來減輕受熱面沾污，輻射鍋爐的受熱面布置型式可用于減輕沾污。

發明內容

本發明針對傳統電站鍋爐燃用高堿性煤種產生的沾污問題，提出了一種減輕高堿性煤種燃燒沾污的L型輻射鍋爐，大大減輕受熱面沾污問題，并不影響蒸汽的正常產出，實現高堿性煤種的大規模純燒利用。

為了克服傳統鍋爐的缺陷和不足，本發明的技術方案如下：

一種減輕高堿性煤種燃燒沾污的L型輻射鍋爐，是π型鍋爐，其特征在于：包括燃燒爐膛和輻射爐膛，燃燒爐膛通過水平煙道連接至輻射爐膛；燃燒爐膛的上部設置有屏式過熱器和頂棚過熱器，避免高溫煙氣在燃燒爐膛上方提前發生沾污；

輻射鍋爐是在縱向煙道內設置有膜式輻射再熱器和位于膜式輻射再熱器內的束狀輻射屏，束狀輻射屏用以產生合格的過熱蒸汽；膜式輻射再熱器是由多個豎直的細長管拼接形成的筒狀結構，筒狀內為空腔結構；束狀輻射屏位于膜式輻射再熱器的空腔結構內，束狀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長管拼接形成，輻射子屏以膜式輻射再熱器豎直方向的中心軸線為圓心發散布置；

輻射鍋爐的底部連接末端的水平煙道，末端的水平煙道內依次設置有二級省煤器、一級省煤器和空氣預熱器。

所述膜式輻射再熱器的相鄰的兩個細長管通過焊接方式連接。

所述束狀輻射屏的相鄰的兩個細長管也是通過焊接方式連接。

所述膜式輻射再熱器和束狀輻射屏的頂部均連接至出口集箱，膜式輻射再熱器和束狀輻射屏的底部均連接至進口集箱。

所述輻射爐膛的直徑大于末端的水平煙道的直徑。

本發明的具體工作過程如下：

燃燒爐膛內的高溫煙氣上行先經過屏式過熱器、頂棚過熱器換熱進行提前換熱，再經過水平煙道轉向下行，進入到輻射爐膛的膜式輻射再熱器中；