專利名稱：一種防止鍋爐沾污的粉煤灰和灰渣聯(lián)合再循環(huán)的系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及防止鍋爐沾污技術，特別是一種防止鍋爐沾污的粉煤灰和灰渣聯(lián)合再循環(huán)系統(tǒng)。
背景技術：
我國發(fā)電行業(yè)以火力發(fā)電為主，火電裝機容量超過70%以上?；痣妱恿τ妹憾嗖捎昧淤|低品位煤，以至于會造成鍋爐爐膛水冷壁結渣、對流受熱面沾污等問題，這一系列問題是長期影響電站鍋爐正常運行的重要因素。結渣和沾污會降低鍋爐的傳熱效率，影響鍋爐出力，使得設備的運行安全性嚴重降低，結渣嚴重時可能導致鍋爐熄火、爆管、非計劃停爐等重大事故。在燃燒高堿性的準東煤時沾污現(xiàn)象尤為嚴重，只有摻混堿金屬含量較低的煤種才能減輕對流受熱面的沾污狀況。高堿性煤種約占我國煤炭資源保有量的20%，目前該部分煤種還未實現(xiàn)獨立應用，只能通過摻燒的模式部分利用。由于煤中含高堿性元素(主要為鈉元素)的固有特性，導致燃燒設備受熱面結渣及沾污嚴重，不能實現(xiàn)準東煤的純燒利用和發(fā)揮準東煤儲量達、價格低等優(yōu)勢，導致對于我國大量高堿金屬含量煤的大規(guī)模利用受到限制，從而制約了我國煤炭資源利用的效率。高堿性煤在煤粉鍋爐燃燒過程中由于堿金屬元素的揮發(fā)，容易在鍋爐受熱面冷凝形成一層打底附著物。打底附著物主要以NaCl或Na2SO4B式存在，上述成分在高溫下?lián)]發(fā)后，易凝結在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，會使得受熱面出現(xiàn)不同程度的沾污現(xiàn)象，且無法使用吹灰器清除，從而導致受熱面?zhèn)鳠崮芰ο陆?，造成鍋爐排煙溫度升高等問題，最終使得爐膛出力大大降低造成停爐。另外一方面，沾污嚴重時會造成煙道堵塞以及腐蝕爆管，堿金屬會與鐵相元素形成絡合物，對金屬管壁形成啃噬作用，使得金屬受熱面的耐壓強度降低，造成換熱面管束發(fā)生爆管，嚴重影響設備運行的穩(wěn)定性和可靠性。總之，研究高堿性煤利用工藝，降低或解決鍋爐嚴重沾污傾向是大型鍋爐安全運行的重點問題之一。國內(nèi)對于燃燒高堿性煤利用還缺乏工程運行經(jīng)驗，僅新疆地區(qū)個別電廠在研究高堿性煤的燃燒沾污問題，目前并沒有高效的利用辦法，只通過外煤摻燒的方式來減輕沾污問題，外煤摻燒問題實際上是通過添加其他低堿性金屬煤，降低了原煤中堿金屬的相對含量。鍋爐摻燒高堿性煤的比例不應超過30%，摻燒比例增大時，對流受熱面沾污積灰嚴重，形成煙氣走廊，煙氣沖刷造成高溫再熱器、高溫過熱器泄漏。由于新疆地區(qū)高堿性煤利用方式均為坑口電站，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，極大增加了運行成本。因此，高堿性煤的沾污問題是亟待解決的問題。特別對于電廠運行中的型鍋爐，煤粉在爐膛中燃燒，產(chǎn)生高溫煙氣和灰渣，對于高堿性煤種，其中的堿金屬元素在高溫下，會以氣體狀態(tài)揮發(fā)出，并隨高溫煙氣流動至后續(xù)對流換熱面，在與溫度較低的對流換熱面接觸后，堿金屬會沉積在對流換熱表面，并因為具有較高的黏性吸附飛灰導致受熱面發(fā)生沾污現(xiàn)象。由于沾污現(xiàn)象的發(fā)生，會導致對流受熱面換熱熱阻增大，導致鍋爐出力不足乃至發(fā)生爆管停爐等現(xiàn)象。

實用新型內(nèi)容本實用新型針對現(xiàn)有高堿性煤利用過程中存在的沾污問題，提供了防止鍋爐沾污的粉煤灰和灰渣聯(lián)合再循環(huán)的方法和系統(tǒng)，實現(xiàn)了大大減輕現(xiàn)有電站鍋爐燃用高堿性煤時對流受熱面嚴重沾污、高溫腐蝕與磨損的目的，穩(wěn)定鍋爐出力，保證鍋爐受熱面換熱效果，可以避免由于沾污所造成的對流受熱面超溫現(xiàn)象，降低爆管事故的發(fā)生，達到實現(xiàn)高堿性煤的大規(guī)模純燒利用的目的。為解決上述技術問題，本實用新型的技術方案如下 一種防止鍋爐沾污的粉煤灰和灰渣聯(lián)合再循環(huán)的系統(tǒng)，其特征在于包括粉煤灰再循環(huán)系統(tǒng)和灰渣再循環(huán)系統(tǒng)，其中粉煤灰再循環(huán)系統(tǒng)包括磨煤機和除塵器，磨煤機的出料口與鍋爐燃燒器連接，除塵器的進料口與鍋爐尾部煙道的空氣預熱器的出口連接；所述除塵器設置有兩個出口，一個出口為輸出煤灰出口，一個出口為返回煤灰出口，返回煤灰出口連接至磨煤機的進料
n ；灰渣再循環(huán)系統(tǒng)包括磨煤機、灰渣儲倉、灰渣破碎機、灰渣干燥機，磨煤機的出料口連接至鍋爐的燃燒器，灰渣干燥機的進料口與鍋爐的渣池出口連通，灰渣干燥機的出料口連接至灰渣破碎機的進料口，灰渣破碎機的出料口連接至灰渣儲倉的進料口，灰渣儲倉的出料口連接至磨煤機的進料口 ；灰渣干燥機位于渣池下端，灰渣破碎機位于干燥機下端;所述磨煤機的進料口還連接原煤來源。所述粉煤灰再循環(huán)系統(tǒng)的返回煤灰出口與磨煤機之間設置有粉煤灰返送裝置。所述鍋爐的第一段煙道內(nèi)設置有屏式過熱器；中間的煙道內(nèi)依次往后設置有高溫過熱器和高溫再熱器；鍋爐的尾部煙道內(nèi)設置有省煤器，省煤器位于空氣預熱器前端。所述灰渣破碎機和灰渣儲倉之間連接有灰渣輸送裝置。所述渣池與灰渣干燥機之間設置有管路球閥，用于定期排渣。防止鍋爐沾污的粉煤灰和灰渣聯(lián)合再循環(huán)的工藝系統(tǒng)的原理如下對于型鍋爐，煤粉在爐膛中燃燒，產(chǎn)生高溫煙氣和灰渣，對于高堿性煤種，其中的堿金屬元素在高溫下，會以氣體狀態(tài)揮發(fā)出，即活性Na蒸氣。因為粉煤灰及灰渣中自身攜帶的有一定含量的Si02、Al2O3及其他硅酸鹽類，所以循環(huán)利用粉煤灰及灰渣來固定煙氣中活性Na蒸氣，則能從根本上解決或者大大減輕對流受熱面沾污狀況，其主要反應原理如下2N&C I+3 S i Og+HgOsv.............
Na2O- 3Si02+2HCl Na2S04+3Si02 — Na20.3Si02+S02+l/202Na20.3Si02 + Al2O3- — Na2O. Al2O3 2Si02+ SiO2[0021 ] 2NaCl+H20+nSi02 — Na2O. nSi02+2HCl上述反應使可揮發(fā)的堿金屬氯化物和硫酸鹽轉化成鋁硅酸鹽，從而減少氣相堿金屬的排放。整個系統(tǒng)的工作過程為[0024]在鍋爐最初運行之前，通過摻燒低堿金屬煤種或者外來粉煤灰保證對流受熱面不產(chǎn)生沾污；運行一段時間后，兩路工藝同時作業(yè)(I)從除塵器出口引出所需粉煤灰采用粉煤灰返送裝置輸送至磨煤機，在磨煤機中粉煤灰與原煤煤粉混合磨制并干燥；(2)從鍋爐下方渣池排出的灰渣經(jīng)過灰渣干燥機干燥后送入灰渣破碎機進行初步破碎，通過灰渣輸送裝置送入灰渣儲倉中，將灰渣送入磨煤機中混合磨制；根據(jù)原煤來源種類不同，粉煤灰與原煤煤粉按照I :5 — I 20的比例混合，由于灰渣產(chǎn)量較小，在實際過程中選擇用量返送至磨煤機(可全部返送至磨煤機)，三者混合后磨制至所需粒度后經(jīng)過燃燒器噴入爐膛內(nèi)燃燒，隨著煙氣的流動，煙氣中的活性Na逐漸轉變?yōu)椴蝗苄訬a鹽，當煙氣經(jīng)過屏式過熱器時煙氣中活性Na含量已經(jīng)大大降低，煙氣經(jīng)過高溫過熱器及高溫再熱器時由于煙氣中活性Na含量極少，基本不發(fā)生沾污。該兩路工藝需保證運行一段時間后排空除塵器中粉煤灰及渣池灰渣以保證粉煤灰中SiO2或硅鋁酸鹽的過剩以能更好的固定煙氣中的活性Na。本實用新型的有益效果如下本實用新型是在保持鍋爐基本形式不變的前提下，可以固定煙氣中的活性Na，使其生成不溶性Na而不會冷凝粘附在對流受熱面上，切斷了沾污形成的源頭，保護對流受熱面安全運行，增加了鍋爐的運行時間，提高了電廠的效益；粉煤灰及灰渣再循環(huán)至磨煤機中與煤混合磨制，粉煤灰自身攜帶的熱量能夠起到干燥煤粉的作用，并且使粉煤灰與煤粉能夠更好的混合，入爐后粉煤灰固定活性Na的效果更佳；實現(xiàn)了粉煤灰及灰渣的重復利用，減輕了輸渣及排灰系統(tǒng)的壓力。

圖I為本實用新型的結構示意圖；其中，附圖標記為I磨煤機，2燃燒器，3屏式過熱器，4高溫過熱器，5高溫再熱器，6省煤器，7空氣預熱器，8除塵器，9粉煤灰返送裝置，10灰渣干燥機，11灰渣破碎機，12灰渣輸送裝置，13灰渣儲倉。
具體實施方式
如圖I所示，一種防止鍋爐沾污的粉煤灰和灰渣聯(lián)合再循環(huán)的系統(tǒng)，包括粉煤灰再循環(huán)系統(tǒng)和灰渣再循環(huán)系統(tǒng)，其中粉煤灰再循環(huán)系統(tǒng)包括磨煤機I和除塵器8，磨煤機I的出料口與鍋爐燃燒器2連接，除塵器8的進料口與鍋爐尾部煙道的空氣預熱器7的出口連接；所述除塵器8設置有兩個出口，一個出口為輸出煤灰出口，一個出口為返回煤灰出口，返回煤灰出口連接至磨煤機I的進料口；灰渣再循環(huán)系統(tǒng)包括磨煤機I、灰渣儲倉13、灰渣破碎機11、灰渣干燥機10，磨煤機I的出料口連接至鍋爐的燃燒器2，灰渣干燥機10的進料口與鍋爐的渣池出口連通，灰渣干燥機10的出料口連接至灰渣破碎機11的進料口，灰渣破碎機11的出料口連接至灰渣儲倉13的進料口，灰渣儲倉13的出料口連接至磨煤機I的進料口 ；灰渣干燥機10位于渣池下端，灰渣破碎機11位于干燥機下端；所述磨煤機I的進料口還連接原煤來源。所述粉煤灰再循環(huán)系統(tǒng)的返回煤灰出口與磨煤機I之間設置有粉煤灰返送裝置90所述鍋爐的第一段煙道內(nèi)設置有屏式過熱器3 ;中間的煙道內(nèi)依次往后設置有高溫過熱器4和高溫再熱器5 ;鍋爐的尾部煙道內(nèi)設置有省煤器6，省煤器6位于空氣預熱器7前端。所述灰渣破碎機11和灰渣儲倉13之間連接有灰渣輸送裝置12。所述渣池與灰渣干燥機10之間設置有管路球閥，用于定期排渣。防止鍋爐沾污的粉煤灰和灰渣聯(lián)合再循環(huán)的工藝系統(tǒng)的原理如下 對于型鍋爐，煤粉在爐膛中燃燒，產(chǎn)生高溫煙氣和灰渣，對于高堿性煤種，其中的堿金屬元素在高溫下，會以氣體狀態(tài)揮發(fā)出，即活性Na蒸氣。因為粉煤灰及灰渣中自身攜帶的有一定含量的Si02、Al2O3及其他硅酸鹽類，所以循環(huán)利用粉煤灰及灰渣來固定煙氣中活性Na蒸氣，則能從根本上解決或者大大減輕對流受熱面沾污狀況，其主要反應原理如下2NaCl+3Si02+H20 Na20.3Si02+2HCl Na2S04+3Si02 — Na20.3Si02+S02+l/202Na20.3Si02 + Al2O3- — Na2O. Al2O3 2Si02+ SiO2[0041 ] 2NaCl+H20+nSi02 — Na2O. nSi02+2HCl上述反應使可揮發(fā)的堿金屬氯化物和硫酸鹽轉化成鋁硅酸鹽，從而減少氣相堿金屬的排放。整個系統(tǒng)的工作過程為在鍋爐最初運行之前，通過摻燒低堿金屬煤種或者外來粉煤灰保證對流受熱面不產(chǎn)生沾污；運行一段時間后，兩路工藝同時作業(yè)(I)從除塵器8出口引出所需粉煤灰采用粉煤灰返送裝置9輸送至磨煤機1，在磨煤機I中粉煤灰與原煤煤粉混合磨制并干燥；(2)從鍋爐下方渣池排出的灰渣經(jīng)過灰渣干燥機10干燥后送入灰渣破碎機11進行初步破碎，通過灰渣輸送裝置12送入灰渣儲倉13中，將灰渣送入磨煤機I中混合磨制；根據(jù)原煤來源種類不同，粉煤灰與原煤煤粉按照I :5 — I 20的比例混合，由于灰渣產(chǎn)量較小，在實際過程中選擇用量返送至磨煤機I (可全部返送至磨煤機1)，三者混合后磨制至所需粒度后經(jīng)過燃燒器2噴入爐膛內(nèi)燃燒，隨著煙氣的流動，煙氣中的活性Na逐漸轉變?yōu)椴蝗苄訬a鹽，當煙氣經(jīng)過屏式過熱器3時煙氣中活性Na含量已經(jīng)大大降低，煙氣經(jīng)過高溫過熱器4及高溫再熱器5時由于煙氣中活性Na含量極少，基本不發(fā)生沾污。該兩路工藝需保證運行一段時間后排空除塵器8中粉煤灰及渣池灰渣以保證粉煤灰中SiO2或硅鋁酸鹽的過剩以能更好的固定煙氣中的活性Na。
權利要求1.一種防止鍋爐沾污的粉煤灰和灰渣聯(lián)合再循環(huán)的系統(tǒng)，其特征在于包括粉煤灰再循環(huán)系統(tǒng)和灰渣再循環(huán)系統(tǒng)，其中 粉煤灰再循環(huán)系統(tǒng)包括磨煤機(I)和除塵器(8)，磨煤機(I)的出料口與鍋爐燃燒器(2)連接，除塵器(8)的進料口與鍋爐尾部煙道的空氣預熱器(7)的出口連接；所述除塵器(8)設置有兩個出口，一個出口為輸出煤灰出口，一個出口為返回煤灰出口，返回煤灰出口連接至磨煤機(I)的進料口 ； 灰渣再循環(huán)系統(tǒng)包括磨煤機(I )、灰渣儲倉(13)、灰渣破碎機(11 )、灰渣干燥機(10)，磨煤機(I)的出料口連接至鍋爐的燃燒器(2)，灰渣干燥機(10)的進料口與鍋爐的渣池出口連通，灰渣干燥機(10 )的出料口連接至灰渣破碎機(11)的進料口，灰渣破碎機(11)的出料口連接至灰渣儲倉(13)的進料口，灰渣儲倉(13)的出料口連接至磨煤機(I)的進料口 ；灰渣干燥機(10)位于渣池下端，灰渣破碎機(11)位于干燥機下端； 所述磨煤機(I)的進料口還連接原煤來源。
2.根據(jù)權利要求I所述的系統(tǒng)，其特征在于所述粉煤灰再循環(huán)系統(tǒng)的返回煤灰出口與磨煤機(I)之間設置有粉煤灰返送裝置(9)。
3.根據(jù)權利要求I所述的系統(tǒng)，其特征在于所述鍋爐的第一段煙道內(nèi)設置有屏式過熱器(3);中間的煙道內(nèi)依次往后設置有高溫過熱器(4)和高溫再熱器(5);鍋爐的尾部煙道內(nèi)設置有省煤器(6)，省煤器(6)位于空氣預熱器(7)前端。
4.根據(jù)權利要求I所述的系統(tǒng)，其特征在于所述灰渣破碎機(11)和灰渣儲倉(13)之間連接有灰渣輸送裝置(12)。
5.根據(jù)權利要求I所述的系統(tǒng)，其特征在于所述渣池與灰渣干燥機(10)之間設置有用于定期排渣的管路球閥。
專利摘要本實用新型涉及一種防止鍋爐沾污的粉煤灰和灰渣聯(lián)合再循環(huán)的系統(tǒng)，包括粉煤灰再循環(huán)系統(tǒng)和灰渣再循環(huán)系統(tǒng)，粉煤灰再循環(huán)系統(tǒng)是從除塵器出口引出粉煤灰輸送至磨煤機，灰渣再循環(huán)系統(tǒng)將鍋爐渣池的灰渣收集到干燥機，將干燥后的灰渣進行破碎，經(jīng)破碎的灰渣輸送至灰渣儲倉，再從灰渣儲倉輸送至磨煤機，在磨煤機中將粉煤灰、灰渣及原煤煤粉按照一定比例混合磨制至所需粒度后經(jīng)過燃燒器噴入爐膛內(nèi)燃燒；隨著煙氣的流動，煙氣中的活性Na逐漸轉變?yōu)椴蝗苄訬a鹽；本實用新型可固定煙氣中的活性Na，使其生成不溶性Na而不會冷凝粘附在對流受熱面上，切斷了沾污形成的源頭，保護對流受熱面安全運行，增加了鍋爐的運行時間，提高了電廠的效益。
文檔編號F23B70/00GK202813346SQ20122049199
公開日2013年3月20日 申請日期2012年9月25日 優(yōu)先權日2012年9月25日
發(fā)明者曹立勇, 劉正寧, 郭盼, 李陽, 樊偉, 杜奇, 張媛, 張春飛, 張鑫, 劉江, 張曉光 申請人:中國東方電氣集團有限公司