[发明专利]一种快速评估燃煤沾污风险的设备和方法

说明书

本发明公开了一种快速评估燃煤沾污风险的设备和方法，设备包括燃烧制灰系统、煤灰灼烧系统、称重天平，其中燃烧制灰系统包括依次连接的配气装置、煤粉给料机、反应管、煤灰收集器和抽气泵；配气装置设置有调控气体流量和组分配比的气体流量计；反应管置于加热炉中，其温度通过加热炉的温度控制器调节控制；煤灰收集器中设有截留烟气中煤灰颗粒的过滤元件；该发明利用携带流条件下煤粉高温富氧剧烈燃烧模拟真实燃烧环境制取低碱/碱土金属逃逸的煤灰，再组织煤灰在坩埚中的再次加热灼烧，通过灰样质量损失和烧结特性判别煤的沾污性，实现燃煤沾污风险的高效率评估，有益于更好防控锅炉结渣沾污，促进安全、高比例燃用经济性较好的高碱煤。

技术领域

本发明属于煤粉锅炉燃烧技术领域，主要涉及锅炉燃用煤种安全性的检测评估，具体涉及一种快速评估燃煤沾污风险的设备和方法。

背景技术

高碱煤储量大，是大范围燃用的电站锅炉燃料。然而高碱煤灰中碱/碱土金属相对含量高，高温燃烧中碱/碱土金属极易气化，然后冷凝、粘附在受热面及灰颗粒上，发展形成沾污层，特别是高含量的Na极其化合物对沾污层出形成具有紧密关联；沾污层极大地危害锅炉安全性和发电经济性。防控好锅炉沾污是安全燃用高碱煤的前提。

防控沾污的先决条件是了解、预判入厂煤及入炉煤的沾污性，然后才能采取精准可靠的应对措施。而高碱煤煤灰中的碱/碱土金属随着地理坐标、煤层厚度的变化而大幅度波动，致使电站锅炉入炉煤沾污性发生突变，特别容易造成锅炉短时间发生严重沾污，安全风险陡增并容易引发安全事故。随着煤炭市场的快速变化，高碱煤与其它煤种以不同比例混掺，煤种结构快速变化等因素会导致入炉煤沾污性的变化越来越大。这必然要求对入炉煤的沾污性进行高效率、高频率的检测。然而，目前判别燃煤沾污性的手段，例如煤灰成分检测、煤灰烧结特性检测等，要么因制样、化验过程慢，效率极低，要么在高温快速制灰过程发生碱/碱土金属挥发逃逸，致使沾污性评价结果不可靠。总之，目前手段难以实现入炉煤沾污性的高效率、可靠检测，无法满足生产、研究的实际需要。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种快速评估燃煤沾污风险的设备和方法，通过模拟真实燃烧过程制得可靠煤灰，并利用碱/碱土金属高温下易挥发、降温易冷凝粘附、受热易再挥发的性质，检测煤灰易挥发碱/碱土金属含量及煤灰烧结性，进而实现对燃煤沾污风险的高效率评估。

本发明为解决所述问题提供一种快速评估燃煤沾污风险的设备，一种快速评估燃煤沾污风险的设备，包括燃烧制灰系统、煤灰灼烧系统以及称重天平；其中燃烧制灰系统包括依次连接的配气装置、煤粉给料机、反应管、煤灰收集器和抽气泵；配气装置设置有调控气体流量和组分配比的气体流量计；反应管置于加热炉中，加热炉中设置温度控制器来控制反应管的温度；煤灰收集器中设有用于截留烟气中煤灰颗粒的过滤元件；煤灰灼烧系统包括高温加热装置和坩埚，高温加热装置用于为坩埚加热，高温加热装置中设置坩埚温度调节器和热电偶，坩埚灼烧煤灰时的工作温度为900～1100℃。

所述称重天平的分辨率为0.1mg或者1mg；所述气体流量计为气体质量流量控制器；所述过滤元件由金属丝线编制而成，或者由金属粉末烧结而成；所述过滤元件中的孔隙直径为3～10μm；所述坩埚材质为石英玻璃或者镍铬合金。

反应管的材质为石英玻璃或者镍铬合金，反应管的外壁面进行磨砂处理或镀有发射率高于0.90的吸热涂层；反应管的内径为35～50mm，受热段长度为350～950mm。

所述电加热炉采用钨丝红外辐射管加热；所述热电偶温度感应端与反应管的外壁紧贴；所述加热炉采用内壁设置金属镜面反射保温，金属镜面外侧配置有对金属镜面进行冷却的介质流动通道；所述金属镜面的可见光反射率大于0.85；所述反应管工作温度范围为5～1000℃，加热炉的温变速率为-300～300℃/min。