[發明專利]一種帶有低溫受熱面的燃用高鈉煤鍋爐系統

在審

• 申請號: 201811512089.4
• 申請日: 2018-12-11
• 公開（公告）號: CN109442462A
• 公開（公告）日: 2019-03-08
• 發明（設計）人: 呂海生;王鳳陽;張茂龍;江建忠;肖平
• 申請（專利權）人: 中國華能集團清潔能源技術研究院有限公司
• 主分類號: F23J15/06
• 分類號: F23J15/06;F23J3/02
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

本發明公開了一種帶有低溫受熱面的燃用高鈉煤鍋爐系統，包括鍋爐尾部煙道以及布置于鍋爐尾部煙道內的高溫過熱器、低溫受熱面及對流受熱面，其中，高溫過熱器、低溫受熱面及對流受熱面沿煙氣流通的方向依次分布；所述低溫受熱面包括低溫受熱面管、套接于低溫受熱面管上的清灰片以及用于帶動清灰片轉動的驅動裝置，低溫受熱面管設置于鍋爐尾部煙道內，該系統能夠有效使得燃用高鈉煤鍋爐免受低溫受熱面結渣積灰、汽溫不足的問題。

技術領域

本發明涉及一種燃用高鈉煤鍋爐系統，具體涉及一種帶有低溫受熱面的燃用高鈉煤鍋爐系統。

背景技術

新疆準東煤田預測儲量3900億噸，目前已實際探明儲量2136億噸。

煤中礦物質是除水分以外所有無機物質的總稱，主要以Si、Al為主，Fe、Ca、Mg、Na、K等元素為輔的化合物組成，這些無機礦物元素在煤的熱轉化利用過程中是導致結渣、積灰的主要元素。準東煤炭鈉含量高(2-12％)是造成準東煤炭在鍋爐燃用過程中易積灰、結渣的主要原因，是準東煤炭大范圍開辟利用的瓶頸。

鈉一般主要以黏土礦物、硅酸鹽、沸石、巖鹽形式存在，有時以有機態形式存在于煤中。在高溫燃燒環境下(一般認為是900℃以上)，堿金屬及相關無機元素在爐膛內形成熔融灰或進入氣相，最終以鈉蒸氣和飛灰的形式粘結于受熱面上，導致換熱效率降低，堵塞煙氣通道，甚至造成受熱面嚴重腐蝕。若煙氣急冷低于550℃時，堿金屬蒸氣大部分附著于飛灰顆粒上，飛灰粘性顯著降低，不會再出現上述問題，將使得燃用高鈉煤鍋爐的運行可靠性及可用率顯著提高。

因此，若高鈉煤作為動力用煤燃燒轉化利用，研究開發燃用高鈉煤的鍋爐低溫受熱面及相關的關鍵技術是當前的首要選擇。

國內在高鈉煤作為動力用煤方面已經進行了嘗試，在準東地區和新疆米東地區建設了燃用高鈉煤的煤粉爐和循環流化床鍋爐，但運行中存在一些難以根治解決的問題，簡述如下：

1)水冷壁結渣。爐內吹灰器頻繁吹灰，沖刷水冷壁造成水冷壁減薄爆管，大量較大的渣塊瞬間脫落，掉入爐底水封裝置，導致水封裝置內存水被熾熱焦渣沖擊、汽化，大量的蒸汽造成爐膛燃燒波動和滅火。

2)高溫過熱器、高低溫再熱器管腐蝕嚴重。并造成泄漏，不得不大量換管。

3)高溫過熱器、高低溫再熱器受熱面沾污積灰、磨損嚴重。即使高溫過熱器管子節距S1與S2分別是200mm和89mm，高低溫再熱器管子節距S1與S2分別是100mm與80.8mm，仍有部分受熱面管間空間完全被堵死。同時，由于對流受熱面大量堵灰，形成煙氣走廊，煙氣沖刷造成高溫再熱器、高低溫過熱器磨損泄漏。

4)因對流受熱面沾污積灰嚴重，主、再熱汽溫達不到設計額定值。

上述問題嚴重制約高鈉煤作為動力用煤的應用，開發一種切實可行的適用于燃用高鈉煤鍋爐的低溫受熱面和關鍵設備迫在眉睫。

美國高鈉煤儲量也非常豐富，主要集中在美國北部。賓夕法尼亞州州立大學、B&W公司和Southern company等早在上世紀九十年代就開始了高鈉煤清潔利用方面的研究和工程示范工作，遠遠走在了我國之前。賓夕法尼亞州州立大學主要致力于煤中鈉賦存、生成和轉化機理方面的研究和實驗；B&W公司在燃用高鈉煤鍋爐設計方面進行了深入研究，并研制出了燃用高鈉煤的700MW煤粉爐，工程示范于北德克他州電廠，其主要技術措施是增加尾部煙道尺寸和對流受熱面管間距，并采取特殊sootblower，減輕對流受熱面沾污、結渣的狀況；Southern company開發設計了transport氣化爐，在高鈉煤氣化方面也積累了一些設計經驗，由其設計建于我國廣東東莞的transport氣化爐尚未投入運行。

除在高鈉煤工業利用裝置方面的研究之外，國外也在其他預處理，如采用水和對鈉有高親和力的液體(草酸等)洗選等方面進行了研究，以期在常溫下發生物理或化學反應去除煤中的鈉，這些技術都停留在實驗室研究階段，尚未工業應用，一方面因為技術不成熟，更重要的原因是生產成本太高。