用于减少准东煤对锅炉沾污的分布式炉膛液态排渣装置的制作方法

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1.本发明涉及一种用于减少准东煤对锅炉沾污的分布式炉膛液态排渣装置。

背景技术：

2.我国高碱煤储量巨大，燃烧活性强，主要分布在新疆准格尔东部区域，其探明储量2136亿吨，预测储量达3900 亿吨，是我国最大的整装煤田，新疆准东煤中碱金属和碱土金属含量高，在火电厂煤粉锅炉直接燃用过程中出现炉膛结渣、锅炉受热面沾污、过热器超温等严重的运行问题，从而导致锅炉无法长期、稳定运行，极大的限制了准东高碱煤资源高效利用；目前现有技术燃煤机组燃用新疆准东髙碱煤时，主要采用气化或掺烧弱碱煤技术减缓其结渣沾污难题，仅能延缓结渣沾污，锅炉仍不可以纯燃准东煤，因此掺烧无法根治准东高碱煤沾污结渣问题。

技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种用于减少准东煤对锅炉沾污的分布式炉膛液态排渣装置，该技术采用分布式炉膛型式，利用液态灰渣协同捕获na、k等碱金属，克服了固态排渣锅炉燃用准东煤种时炉膛水冷壁结渣、受热面沾污/积灰/结渣严重等缺点。
4.上述的目的通过以下的技术方案实现一种用于减少准东煤对锅炉沾污的分布式炉膛液态排渣装置，其组成包括：锅炉炉膛，所述的锅炉炉膛包括上部炉膛、下部炉膛，所述的下部炉膛底部分别布置有2个分布式炉膛，所述的分布式炉膛对称布置在下部炉膛的两侧，2个所述的分布式炉膛分别通过过渡烟道与所述的下部炉膛连接，所述的过渡烟道内安装有凝渣管束，所述的分布式炉膛顶部安装有一组旋流煤粉燃烧器，所述的旋流煤粉燃烧器对应的一次风与二次风分别由燃烧器一次风入口与燃烧器二次风入口引入，所述的分布式炉膛底部安装有渣井；所述的上部炉膛的下部安装一层燃尽风燃烧器，所述的上部炉膛上方内部分别安装有屏式过热器、水平烟道过/再热器，锅炉沿烟气的行程依次经过所述的下部炉膛、所述的上部炉膛、所述的屏式过热器、所述的水平烟道过/再热器、尾部烟道，所述的分布式炉膛、所述的下部炉膛的水冷壁面敷设耐火材料sic。
5.有益效果1.本发明是一种燃用准东煤的液态排渣分布式炉膛锅炉技术，采用渣分布式炉膛型式，高温烟气经过凝渣管束后进入锅炉尾部烟气中的飞灰浓度明显降低，并且利用液态灰渣协同捕获na、k等碱金属，克服了固态排渣锅炉燃用准东煤种时炉膛水冷壁结渣、受热面沾污/积灰/结渣严重等缺点，彻底解决了高碱煤沾污结渣的难题。
6.2.本发明的液态排渣炉型在燃用准东高碱煤方面的优势在于，实现纯燃准东煤发电，必将大幅提高煤电企业经济效益，推动新疆高碱煤资源利用，减少优质电煤资源消耗。
7.3.本发明的旋流煤粉燃烧器的间距采用紧凑式布置，分布式炉膛结构尺寸相对于
旋流煤粉燃烧器的扩散燃烧气流也相对较小，分布式炉膛内容积热负荷较高，而且分布式炉膛敷设耐火材料区域大幅减少了水冷壁的吸热量，提高炉膛内温度水平保证其超过灰渣的流动温度ft，能够使其内部的灰渣呈液态熔融状态。
8.4.本发明熔融的液态渣对na、k具有较好的捕集能力，灰渣对煤中挥发出来的碱金属存在物理吸附和化学吸附两种形式，其中化学吸附占主导地位，形成稳定的硅铝酸盐化合物，高温下不易分解，从而抑制碱金属挥发到烟气中。
附图说明
9.附图1是本发明的结构示意图。
10.附图2是附图1中a-a剖视图。
11.其中：1、下部炉膛，2、分布式炉膛，3、旋流煤粉燃烧器，4、燃烧器一次风入口，5、燃烧器二次风入口，6、渣井，7、凝渣管束，8、燃尽风燃烧器，9、屏式过热器，10、水平烟道过/再热器，11、上部炉膛，12、过渡烟道，13、尾部烟道。
具体实施方式
12.实施例1：一种用于减少准东煤对锅炉沾污的分布式炉膛液态排渣装置，该方法其组成包括：锅炉炉膛，所述的锅炉炉膛包括上部炉膛11、下部炉膛1，所述的下部炉膛底部分别布置有2个分布式炉膛2，所述的分布式炉膛对称布置在下部炉膛的两侧，2个所述的分布式炉膛分别通过过渡烟道12与所述的下部炉膛连接，所述的过渡烟道内安装有凝渣管束7，所述的分布式炉膛顶部安装有一组旋流煤粉燃烧器3，所述的旋流煤粉燃烧器对应的一次风与二次风分别由燃烧器一次风入口4与燃烧器二次风入口5引入，所述的分布式炉膛底部安装有渣井6，分布式炉膛内的液态排渣由此排出，每个分布式炉膛的顶部设置有若干个旋流煤粉燃烧器，其数量由锅炉的容量确定；所述的上部炉膛的下部安装一层燃尽风燃烧器8，所述的上部炉膛上方内部分别安装有屏式过热器9、水平烟道过/再热器10，锅炉沿烟气的行程依次经过所述的下部炉膛、所述的上部炉膛、所述的屏式过热器、所述的水平烟道过/再热器、尾部烟道13，所述的分布式炉膛、所述的下部炉膛的水冷壁面敷设耐火材料sic。
13.所述的用于减少准东煤对锅炉沾污的分布式炉膛液态排渣方法，该方法包括如下步骤：首先是将携带煤粉的一次风、二次风引入到旋流煤粉燃烧器，旋流煤粉燃烧器燃烧将一次风与二次风射流喷入分布式炉膛；由流场分析可知，在旋流煤粉燃烧器出口存在较强的回流气流，回流气流卷吸煤粉进行燃烧，且旋流煤粉燃烧器喷口前部氧气量充足，挥发分迅速释放和燃烧，产生了大量的热量，此回流区产生的高温也有利于煤粉的着火和稳燃；旋流煤粉燃烧器的间距采用紧凑式布置，分布式炉膛结构尺寸相对于旋流煤粉燃烧器的扩散燃烧气流也相对较小，分布式炉膛内容积热负荷非常高，而且分布式炉膛敷设耐火材料区域大幅减少了水冷壁的吸热量，提高炉膛内温度水平保证其超过灰渣的流动温度ft，其内部的灰渣呈液态熔融状态；
旋流煤粉燃烧器间距布置紧凑，各燃烧器出口扩散气流相互碰撞混合，使燃料与空气充分混合、强烈燃烧，煤粉颗粒在分布式炉膛的空间内燃烧，使灰渣溶化呈液态状，旋流煤粉燃烧器的旋转气流离心力将煤粉颗粒抛向分布式炉膛壁面；分布式炉膛壁面的液态渣由重力作用向下流动，流入渣井，旋流煤粉燃烧器的气流内的液态渣粒随气流运动并相互碰撞积聚为大颗粒，从分布式炉膛进入过渡烟道，由于气流方向折向，部分渣粒由于离心力的作用被惯性分离由过渡烟道壁面捕集，过渡烟道内布置有凝渣管束，可以继续捕集高温烟气中的液态渣粒；由于以上几种液态渣的捕集方式共同作用，大部分液态渣被捕捉到燃尽室底部，从燃尽室底部的渣井排出，捕渣率可以达到≥70%，进入锅炉水平烟道及尾部烟道，的飞灰浓度明显减少，降低了受热面沾污层的沾污强度，减少了因沾污层发生碱金属低温共熔导致沾污层迅速生长现象的发生；由于采用液态排渣方式，炉内平均温度水平比常规的固态排渣锅炉高，导致旋风锅炉内的热力型no
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生成量增多，煤燃烧过程中通过创造高温强还原性气氛可以最大程度地降低no
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的生成量，还原性气氛越强，越有利于no
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减排；在分布式炉膛及下部炉膛过量空气系数设计为0.8-0.85 之间，在此区域将产生大量的co，使得该区域在燃烧过程中呈现强还原性气氛，co等未燃尽成分燃尽所需的其余空气量由燃尽风燃烧器补充，no
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在煤焦表面的异相还原对整体no
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减排也起到了重要作用，对于高碱煤，碱金属na可以有效抑制煤粉燃烧no
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的生成，可以将no
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排放控制在200~250mg/m3范围，与固态排渣炉处于相当的技术水平；熔融的液态渣对na具有较好的捕集能力，灰渣对煤中挥发出来的碱金属存在物理吸附和化学吸附两种形式，其中化学吸附占主导地位，形成稳定的硅铝酸盐化合物，高温下不易分解，从而抑制碱金属挥发到烟气中，受高温熔渣的捕捉作用，高碱煤在与高温熔渣反应过程中，煤中的部分na、k、s 等元素通过高温熔渣的固化作用被固化至熔渣中，从而形成了一定量的富集，na、k在液渣中以不可溶性的形式存在，熔渣捕集后，na、k几乎不再挥发，na的捕集率达到≥50%，有效的减少了电厂煤粉锅炉直接燃用准东煤过程中由于na、k等碱金属含量高所引起的炉膛结渣、锅炉受热面沾污、过热器超温等严重的运行问题。

技术特征：

1.一种用于减少准东煤对锅炉沾污的分布式炉膛液态排渣装置，其组成包括：锅炉炉膛，其特征是：所述的锅炉炉膛包括上部炉膛、下部炉膛，所述的下部炉膛底部分别布置有2个分布式炉膛，所述的分布式炉膛对称布置在下部炉膛的两侧，2个所述的分布式炉膛分别通过过渡烟道与所述的下部炉膛连接，所述的过渡烟道内安装有凝渣管束，所述的分布式炉膛顶部安装有一组旋流煤粉燃烧器，所述的旋流煤粉燃烧器对应的一次风与二次风分别由燃烧器一次风入口与燃烧器二次风入口引入，所述的分布式炉膛底部安装有渣井；所述的上部炉膛的下部安装一层燃尽风燃烧器，所述的上部炉膛上方内部分别安装有屏式过热器、水平烟道过/再热器，锅炉沿烟气的行程依次经过所述的下部炉膛、所述的上部炉膛、所述的屏式过热器、所述的水平烟道过/再热器、尾部烟道，所述的分布式炉膛、所述的下部炉膛的水冷壁面敷设耐火材料sic。

技术总结

用于减少准东煤对锅炉沾污的分布式炉膛液态排渣装置。现有燃煤机组燃用新疆准东髙碱煤时，采用气化或掺烧弱碱煤技术能减缓结渣沾污，无法根治高碱煤沾污结渣。本发明组成包括：锅炉炉膛，锅炉炉膛包括上部炉膛（11）、下部炉膛（1），下部炉膛底部分别布置有2个分布式炉膛（2），分布式炉膛对称布置在下部炉膛的两侧，2个分布式炉膛分别通过过渡烟道（12）与下部炉膛连接，过渡烟道内安装有凝渣管束（7），分布式炉膛顶部安装有一组旋流煤粉燃烧器（3），旋流煤粉燃烧器对应的一次风与二次风分别由燃烧器一次风入口（4）与燃烧器二次风入口（5）引入，分布式炉膛底部安装有渣井（6）。本发明用于液态排渣分布式炉膛锅炉。态排渣分布式炉膛锅炉。态排渣分布式炉膛锅炉。