[发明专利]一种防止火电锅炉快速结焦积灰的方法和装置

说明书

技术领域

本发明属于锅炉的结焦和积灰控制技术领域，具体涉及一种防止锅炉受热面结焦积灰的方法和装置，适用于防止燃用新疆准东煤、生物质、奥里油等含有高碱、重金属或高度易挥发矿物质燃料的锅炉受热面快速结焦积灰。 

背景技术

我国的能源结构的现状，决定了火力发电是我国能源供应的主要方式。然而，火力发电的锅炉运行过程中，燃烧产生的烟气中含有大量硫化物、硫氧化物、氮氧化物和碱金属氧化物，形成灰颗粒，当炉内某部分烟气停滞不动或原地回旋时，其携带的熔融态的灰颗粒在锅炉的水冷壁等辐射受热面上发生冷凝，形成结焦；而在过热器、省煤器等对流受热面上，灰沉积物的积聚会产生积灰，尤其是酸性烟灰的冷凝还会发生黏性较大的积灰。这使得锅炉热效率下降，严重时还将影响锅炉运行安全。 

尤其是近年来，电力产业加强了对新疆准东煤、生物质以及奥里油等能源的开发利用，准东煤具有高水分、低灰熔点、高碱含量等特点，生物质含有较高碱金属氧化物和盐类；奥里油添加的抑钒剂使燃烧生成的飞灰颗粒细、软化点低、粘附性强，这些能源存在的特点会对锅炉性能产生影响，例如会使不易脱落的黏结性结焦和积灰增多，极大影响了锅炉的经济和安全运行。 

锅炉的结焦和积灰是一个复杂的物理化学过程，涉及燃料特性、燃烧工况、燃烧产物构成及相变特性、灰粒子的运动特性、燃烧产物与受热面间的粘附特性等。目前，对于锅炉受热面结渣积灰问题，一般从改善燃料条件和优化锅炉运行方面进行控制预防，并定期运用吹灰器清洁受热面。然而，受到燃料特性和锅炉设计限制，加上实际运行情况通常极为复杂，对炉膛优化和对运行参数的调节并不能阻止灰颗粒与受热面的接触，预防效果是有限的。对于吹灰器清洁受热面这一方式，目前电厂使用的大部分吹灰器基本上都是采用的高压射流，其通过受热面采用高压射流方式进行清洁，区别在于介质的不同，有空气、蒸汽、水等等， 但是该方案中对受热面的高压射流（空气、水或蒸汽）吹灰为点触式，存在吹扫盲区，吹灰不彻底，频繁使用还容易对吹扫对象造成磨损发生事故，如水冷壁减薄爆管等。因此，上述方案也不能从根本上解决锅炉受热面的结焦和积灰问题。 

中国专利CN102445088A公开了一种防止余热锅炉顶部受热面结渣的方法，该方案具体是在隧道式余热锅炉烟气入口的上部且靠近辐射段顶部设置一排气流入口，由此喷入具有一定质量与速度的气流，从而在余热锅炉辐射段的顶部形成气幕，阻止高温烟气直接冲刷余热锅炉的顶部产生结渣。上述方案为了实现形成气幕阻止高温烟气对余热锅炉顶部辐射受热面冲刷的目的，引入的盐化风和回流烟气总量的体积占到烟气量体积的10～20%，其速度达到30～45m/s。 

但是，与余热锅炉不同，火电锅炉水冷壁等辐射受热面分布在炉膛壁面，任何从外部引入的气流必须首先保证不影响炉膛内的燃烧过程和锅炉的换热效率，如果采取方案所述气幕方式，气幕的气流对炉内流场的扰动较大，无法保证燃料与空气的充分接触燃烧。另外，上述方案由于气幕与受热面有一定间距，存在气幕气流发生回流的隐患，而气流入口采用喷口式，不能保证完全覆盖受热面表面。因此，上述气幕方法具有很大局限性，仅适用于隧道式余热锅炉等无燃烧过程的锅炉。 

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种防止火电锅炉受热面结焦积灰的方法和装置，通过在结焦积灰受热面设置贴近表面的低速流动气边界层，既避免炉膛内游离的灰粒子在水冷壁等锅炉受热面停留，又使随机进入边界层的熔融矿物质凝结为固态粒子，随边界层气流一起运动，使其不易附着在受热面上，从而实现火电锅炉受热面结焦积灰的预防，还可以在气体边界层附近增加一道气体保护层，以减小熔渣的撞击壁面的动量，增强防护能力，保证锅炉的正常运行。 

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供一种防止锅炉受热面结焦积灰的方法，用于实现对锅炉受热面结焦积灰的抑制，其特征在于， 

沿锅炉受热面表面吹入具有一定动量的流动气体，以在锅炉受热面贴壁流动而形成贴近受热面的气体边界层，从而避免熔融矿物质与受热面接触，同时使随 机进入所述气体边界层的熔融矿物凝结为固态粒子，使其不易附着在受热面上，从而实现对火电锅炉受热面结焦积灰的抑制； 

其中，所述气体边界层中气体的流动方向可以为竖直的、水平的、斜向下或斜向上的；所述气体边界层外还可以设置气体保护层，该保护层气体的流动方向可以与边界层内气体的流向相同或不同，方向也可以为竖直的、水平的、斜向下的或斜向上的。 

作为本发明的改进，所述气膜气体需贴近受热面表面，以免形成回流。