[实用新型]燃用含碱金属成分燃料的循环流化床锅炉

说明书

技术领域

本实用新型涉及循环流化床燃烧技术领域。

背景技术

我国现已成为世界第一的能源生产国和消费国，近十年煤炭在能源结构中所占比重一直在70%左右，并预计将持续至本世纪中叶。目前随着煤炭资源的广泛开发利用，逐渐发现在燃用某些煤种时出现锅炉受热面粘结的问题。自2010年起，中国电力行业开始逐步认识到这些煤种的特有属性，并发现煤中碱金属类物质对锅炉受热面有严重粘结倾向。以燃用新疆地区该类煤种的锅炉为例，2009年新疆部分电厂如红岩池电厂、乌鲁木齐热电厂开始掺烧准东高钠煤，在掺烧过程中发现，锅炉受热面粘结严重，屏式过热器、高温过热器、高温再热器、低温再热器、低温过热器管的壁附有大量灰颗粒。2010年，随着准东煤的使用范围扩大，粘结引发的电厂停产也越来越普遍。例如，2011年大南湖电厂试运行期间燃用鄯善沙尔湖煤，仅仅运行几天，对流受热面粘结严重，迫使电厂放弃沙尔湖煤重新组织煤源。可见，粘结问题已严重阻碍了这类煤炭资源的销售与开采，增加了电厂的发电成本。

目前，仅新疆煤炭预测资源量就超过2万亿吨，约占全国煤炭资源总量的41%，位居全国之首，加之新疆煤炭资源具有禀赋条件好、煤层开发成本低等特点，因此迫切需要可以燃烧此类煤质的锅炉。

受热面的粘结问题，又可细分为沾污和结渣两类。而且，从生成机理上讲沾污和结渣有本质的区别。沾污是指低于灰熔点的灰颗粒在对流受热面积聚。灰颗粒温度低于灰熔点变硬失去了粘性，自身是不会粘结在受热面上的，因此，沾污发生的过程中一定伴随着粘结剂的产生。沾污又可分为两种类型：高温粘结性沾污与低温灰沉积。高温沾污形成于某一温度范围内，温度范围和高温沾污机理有关，一般产生于屏式过热器、对流过热器、对流再热器上；低温灰沉积则主要出现在温度低于酸露点的管壁上，如低温省煤器和空气预热器，它是由酸液与飞灰凝聚而成。结渣与沾污不同，它是指熔融或半熔融状态灰颗粒接触到温度较低受热面时的凝固收缩聚集，通常发生在水冷壁及屏式过热器底部。

对于受热面的结渣而言，目前控制结渣的技术措施已很成熟，且判别煤灰结渣的方法也已明确，因此通过合理的组织炉内燃烧、选取合适的炉膛热负荷、控制炉膛出口温度即可很好的控制水冷壁与屏式过热器底部结渣。

对于受热面的沾污问题，一般认为在燃料中钠钾等碱金属盐在析出过程中接触到温度较低的受热面时发生冷凝，并聚集在管子表面，由于聚集的钠盐有一定的粘度，因此烟气中的超细灰颗粒由于质量小动量弱就会被吸附，这一过程即形成了沾污。目前，世界范围内还都没有找到根治这一问题的解决方法，已公开的一些方法包括：

第一、使用液态化学添加剂：在炉内喷入液态化学添加剂如硫酸盐溶液将有助于吸收炉内碱金属盐蒸汽。然而，研究表明，仅在试验台上进行此类液态化学添加剂的喷入已经非常昂贵，因此该办法难于推广应用到工程中去。

第二、采用吹灰器吹灰：由于沾污的形成伴随粘性物质附着在管子外壁，吹灰器投运时，会阻止当时烟气中固体颗粒被吸附的程度，但一旦吹灰器吹灰结束，则阻碍沾污的效果就失去了。因此吹灰器更适合吹扫浮灰，而对除去管外形成的沾污层效果有限。另一方面，若长期连续不断的吹灰，则会提高能耗，降低机组效率。同时，高温高压蒸汽持续不断的冲刷管子外壁，也会对受热面管子的寿命产生不利影响。

第三、与其他燃料混合掺烧：研究表明，掺烧其他碱金属盐含量低的燃料或灰、沙等物质会稀释碱金属盐蒸汽的浓度，可以起到延缓沾污的效果。通过摸索不同掺烧燃料的掺烧比例，可对燃用高碱金属盐含量的煤有很好的减轻受热面沾污效果。然而，对于部分没有掺烧条件的机组如坑口电厂等，则难于采用掺烧方法。

第四、使用固体添加剂：通常认为，煤粉锅炉的煤灰是捕集碱金属的潜在的吸收剂。这是因为，煤灰中的硅铝酸盐含量较高，硅铝酸盐可以与碱金反应生成碱金属硅铝酸盐，且该反应为不可逆反应。然而，煤灰的分析结果表明，由于煤粉锅炉的燃烧温度较高，硅铝酸盐均转化为不适合吸收碱金属的惰性结构。

第五、加防护盖板：已有试验研究表明，通过在前排受热面管外加设防护盖板，可以在一定程度上缓解该区域受热面的沾污问题，然而，这一方法所能延长的时间非常有限，并非长久的办法。

以上因素均限制了含碱金属成分燃料的利用，使这类煤炭资源难于大规模开采使用。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种可燃用含碱金属成分燃料的循环流化床锅炉，该锅炉燃用含碱金属成分燃料时不易发生受热面沾污。