[實用新型]基于快速內循環流化床解決高堿金屬煤燃燒沾污的系統

有效

• 申請號: 201420461512.3
• 申請日: 2014-08-15
• 公開（公告）號: CN204005967U
• 公開（公告）日: 2014-12-10
• 發明（設計）人: 張媛;曹立勇;樊偉;張春飛;杜奇;張修山;雷宇
• 申請（專利權）人: 中國東方電氣集團有限公司
• 主分類號: F23C10/10
• 分類號: F23C10/10;F23C10/18
• 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

本實用新型涉及快速內循環流化床的解決沾污技術，特別是基于快速內循環流化床解決高堿金屬煤燃燒沾污的系統。

背景技術

目前我國火力發電量占全國總發電量的70％以上，發電用煤多采用劣質低品位煤，灰分較高，導致鍋爐受熱面結渣沾污。該問題在我國火力發電機組中較為普遍，半數以上電站鍋爐存在著結渣沾污問題，嚴重影響設備的安全經濟運行。為了防止結渣與沾污弱化鍋爐受熱面的傳熱能力，導致熄火、爆管、非計劃停爐等重大事故，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，既與燃料特性有關，也與鍋爐的結構和運行條件有關。

在電廠運行過程中，煤粉燃燒時，堿金屬元素在高溫下，會以氣體狀態揮發出，并隨高溫煙氣在受熱面上凝結下來，不斷增厚、積累，最后形成沾污、積灰、結渣和腐蝕，使整個爐內熱平衡變更，導致過熱氣溫度改變，排煙溫度升高，鍋爐效率及可靠性降低，嚴重時將迫使鍋爐降負荷運行甚至停爐。

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。對準東煤進行煤質特性分析發現，其灰分中堿金屬含量遠高于普通煤種。在燃用準東煤的過程中，煤中堿金屬在高溫下揮發，容易在鍋爐受熱面冷凝形成一層打底附著物。打底物主要以氯鹽或硫酸鹽形式存在，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，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，最終使爐膛出力大大降低造成停爐。

國內對于燃用高堿性煤還缺乏工程運行經驗，目前并沒有高效的利用辦法，僅新疆地區個別電廠通過外煤摻燒的方式來減輕高堿性煤燃燒帶來的沾污問題。鍋爐摻燒高堿性煤的比例不應超過30%，摻燒比例增大時，對流受熱面仍會產生嚴重的結渣沾污。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，極大地增加了電站運行成本及負擔。因此，高堿性煤的結渣沾污問題是其燃用過程中亟待解決的問題。

實用新型內容

本實用新型的目的是提供基于快速內循環流化床解決高堿金屬煤燃燒沾污的系統，可以減少爐膛入爐煤中的堿金屬含量，使其燃燒煙氣中的堿金屬含量大大降低，不會冷凝粘附在對流受熱面上，切斷了沾污形成的源頭，保護對流受熱面充分換熱，安全運行，增加了鍋爐的運行時間，提高了電廠的效益；實現高堿性煤的大規模純燒利用。

本實用新型的技術方案如下：

基于快速內循環流化床解決高堿金屬煤燃燒沾污的系統，其特征在于：包括鼓泡床和流化床，鼓泡床的底部與流化床的底部連通，靠近底部的位置還通過虹吸管連通，流化床頂部出口處設有用于分離煤灰和煙氣的U型鋼分離器；鼓泡床側壁的上部設有鼓泡床煙氣出口，鼓泡床煙氣出口連接至第二旋風分離器，鼓泡床頂部設有鼓泡床熱解氣出口，鼓泡床熱解氣出口連接至第一旋風分離器；流化床的頂部設有流化床煙氣出口，流化床煙氣出口連接至第二旋風分離器。

第一旋風分離器的熱解氣出口通過一路管線連接至流化床，通過另一路管線連接第一換熱器，換熱器在通過管線連接至第一壓縮機，第一壓縮機連接至鼓泡床底部和虹吸管底部。

第二旋風分離器的煙氣出口依次連接第二換熱器、用于對流化床入口空氣進行預熱的空氣預熱器，空氣預熱器還連接引風機和煙囪；空氣預熱器與流化床入口的連接管線上連接有第二壓縮機。

所述鼓泡床的下端連接有給料器，給料器連接有煤斗。

因為已有的研究成果表明：堿金屬鹽、硫酸鈣或者鈉、鉀、鈣與硫酸鹽的共晶體是形成粘性灰沉積的基本物質，其對鍋爐沾污和結渣起到非常大的作用。如果能夠降低煙氣中堿金屬化合物份額，則能從根源上解決或減輕鍋爐對流受熱面的沾污狀況。

堿金屬化合物大約在800℃即可升華，大部分的堿金屬揮發進入氣相中，煤焦中的堿金屬含量很少。如能通過某種途徑，使入爐煤燃燒之前煤粉灰分中的堿金屬揮發掉，則可減少后續燃燒過程中的氣側高溫沾污和腐蝕，降低沾污結灰的嚴重程度，減少在受熱面上形成燒結或粘結的灰沉積，甚至解決高堿性煤燃燒的沾污結灰問題。

所以本實用新型采用的工藝原理如下：