[發明專利]一種基于撞擊流技術來調控飛灰沉積層的裝置和方法

在審

• 申請號: 202011058392.9
• 申請日: 2020-09-30
• 公開（公告）號: CN112178665A
• 公開（公告）日: 2021-01-05
• 發明（設計）人: 鄭志敏;汪洋;顧明言
• 申請（專利權）人: 安徽工業大學
• 主分類號: F23J1/06
• 分類號: F23J1/06;F23J3/02
• 代理公司: 安徽知問律師事務所 34134
• 代理人: 于婉萍

本發明公開了一種基于撞擊流技術來調控飛灰沉積層的裝置和方法，屬于積灰防控技術領域。本發明的基于撞擊流技術來調控飛灰沉積層的裝置，包括高溫爐膛、納米顆粒噴射系統和飛灰噴射系統，所述納米顆粒噴射系統和飛灰噴射系統分別用于向高溫爐膛內部噴射納米顆粒和微米飛灰，且其噴射方向相對設置。本發明的用于調控飛灰沉積層的方法，通過向高溫爐膛內部通入納米顆粒，使燃煤飛灰的表面包覆納米顆粒，從而可以有效降低其表面粘性，并對飛灰沉積層的結構和組成進行調控，最終達到顯著改善灰沉積問題的目的。

技術領域

本發明屬于積灰防控技術領域，更具體地說，涉及一種基于撞擊流技術來調控飛灰沉積層的裝置和方法，即主要應用于解決電廠鍋爐換熱面積灰和結渣的問題，同時適用其他相關的領域。

背景技術

高堿煤具有著火溫度低、燃盡率高，燃燒經濟性高，且污染物排放低等優點，是一種優良的動力用煤，符合我國節能減排的目標。但由于高堿煤具有灰中Na₂O和CaO含量高、SiO₂和Al₂O₃含量低、灰熔點溫度較高等特點，因此易造成燃煤鍋爐換熱器的積灰和結渣問題。目前，已引起廣泛關注的是儲量相當豐富的新疆準東煤。由于前期對準東煤特性認識不足，一些摻燒準東煤的電站鍋爐均出現嚴重積灰和結渣問題，導致鍋爐頻繁停爐，從而嚴重制約其開發和利用。因此，謀求有效控制高沾污性煤的灰沉積問題的方法是當務之急。

目前關于控制高堿度沾污煤的灰沉積問題，主要包括以下幾大研究方向：1)脫鈉提質，即通過對準東煤進行某種預處理，從而降低煤中鈉鹽的含量，提高煤的品質。目前在研的脫鈉方法，主要包括水洗，水熱處理，微波處理，離子交換法和CO₂-H₂O水處理等方法。這些方法都能在一定條件下達到比較高的脫鈉率，但需要進一步考慮這種預處理方式所帶來的規模化成本；2)摻燒礦物質添加劑，在準東煤的燃燒過程中添加一些礦物質，可以與堿金屬發生化學反應，達到固定堿金屬的目的。比如，高嶺土是一種常見的硅鋁黏土礦物，可以有效固定一部分堿金屬；3)混燒技術，將準東煤與其他燃料進行混燒，如煙煤，油頁巖及其半焦，污泥和生物質等。該方法在一定程度上可以降低準東煤的飛灰沉積傾向，但是摻混燃料的選擇和比例，以及對污染物和燃燒特性的影響，需要進一步評估；4)燃燒工藝的改進，有學者提出采用液態排渣的方式，通過在爐膛內壁形成液膜來捕獲堿金屬顆粒，便于煤灰以液態渣的形式及時排出，從而可以降低飛灰的釋放量，減緩沾污傾向；5)涂層技術，在換熱器上采用特殊的涂層可以減少飛灰撞擊壁面的粘附率，從而達到抗渣防磨的目的。但是研究表明，從控制效果來看，這些方式各有優缺點，而且或多或少面臨一些關鍵性問題亟待解決，如投資成本高，可操作性不強和效果不穩定等。

如，中國專利申請號為2017112290742的申請案公開了一種基于顆粒冷凝的煤粉鍋爐沾污結渣防控方法，該方法是將富含硅元素、鋁元素的物料顆粒通過輸送管道輸送到鍋爐爐膛內，并通過噴嘴將顆粒噴入鍋爐爐膛上部煙氣溫度為900～1200℃的區域內，顆粒粒徑控制在5～200μm，溫度低于600℃。該申請案通過向鍋爐爐膛內噴入低溫顆粒，使煙氣中堿金屬蒸汽冷凝在低溫顆粒上的方式，從而在一定程度上可對燃用含高堿金屬燃料造成的鍋爐沾污、結渣問題進行有效控制，該申請案的主要特點通過噴入低溫顆粒來調控堿金屬蒸汽的氣化冷凝機制來改善灰飛灰的沉積，這與本專利的所提出的調控方法有顯著區別。