[发明专利]一种防止锅炉沾污的粉煤灰再循环的方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及防止锅炉沾污技术，特别是一种防止锅炉沾污的粉煤灰再循环的方法和系统。

背景技术

我国发电行业以火力发电为主，火电装机容量超过70%以上。火电动力用煤多采用劣质低品位煤，以至于会造成锅炉炉膛水冷壁结渣、对流受热面沾污等问题，这一系列问题是长期影响电站锅炉正常运行的重要因素。结渣和沾污会降低锅炉的传热效率，影响锅炉出力，使得设备的运行安全性严重降低，结渣严重时可能导致锅炉熄火、爆管、非计划停炉等重大事故。

在燃烧高碱性的准东煤时沾污现象尤为严重，只有掺混碱金属含量较低的煤种才能减轻对流受热面的沾污状况。高碱性煤种约占我国煤炭资源保有量的20%，目前该部分煤种还未实现独立应用，只能通过掺烧的模式部分利用。由于煤中含高碱性元素（主要为钠元素）的固有特性，导致燃烧设备受热面结渣及沾污严重，不能实现准东煤的纯烧利用和发挥准东煤储量达、价格低等优势，导致对于我国大量高碱金属含量煤的大规模利用受到限制，从而制约了我国煤炭资源利用的效率。

高碱性煤在煤粉锅炉燃烧过程中由于碱金属元素的挥发，容易在锅炉受热面冷凝形成一层打底附着物。打底附着物主要以NaCl或Na₂SO₄形式存在，上述成分在高温下挥发后，易凝结在受热面上形成烧结或粘结的灰沉积，随着附着物对飞灰的吸附作用，会使得受热面出现不同程度的沾污现象，且无法使用吹灰器清除，从而导致受热面传热能力下降，造成锅炉排烟温度升高等问题，最终使得炉膛出力大大降低造成停炉。另外一方面，沾污严重时会造成烟道堵塞以及腐蚀爆管，碱金属会与铁相元素形成络合物，对金属管壁形成啃噬作用，使得金属受热面的耐压强度降低，造成换热面管束发生爆管，严重影响设备运行的稳定性和可靠性。总之，研究高碱性煤利用工艺，降低或解决锅炉严重沾污倾向是大型锅炉安全运行的重点问题之一。

国内对于燃烧高碱性煤利用还缺乏工程运行经验，仅新疆地区个别电厂在研究高碱性煤的燃烧沾污问题，目前并没有高效的利用办法，只通过外煤掺烧的方式来减轻沾污问题，外煤掺烧问题实际上是通过添加其他低碱性金属煤，降低了原煤中碱金属的相对含量。锅炉掺烧高碱性煤的比例不应超过30%，掺烧比例增大时，对流受热面沾污积灰严重，形成烟气走廊，烟气冲刷造成高温再热器、高温过热器泄漏。由于新疆地区高碱性煤利用方式均为坑口电站，掺烧方式对外煤的需求量较大，这种方式往往受到运输条件的限制，极大增加了运行成本。因此，高碱性煤的沾污问题是亟待解决的问题。

特别对于电厂运行中的π型锅炉，煤粉在炉膛中燃烧，产生高温烟气和灰渣，对于高碱性煤种，其中的碱金属元素在高温下，会以气体状态挥发出，并随高温烟气流动至后续对流换热面，在与温度较低的对流换热面接触后，碱金属会沉积在对流换热表面，并因为具有较高的黏性吸附飞灰导致受热面发生沾污现象。由于沾污现象的发生，会导致对流受热面换热热阻增大，导致锅炉出力不足乃至发生爆管停炉等现象。

发明内容

本发明针对现有高碱性煤利用过程中存在的沾污问题，提供了一种防止锅炉沾污的粉煤灰再循环的方法和系统，该系统结构简单，可实现大大减轻现有电站锅炉燃用高碱性煤时对流受热面严重沾污、高温腐蚀与磨损的目的，稳定锅炉出力，保证锅炉受热面换热效果，可以避免由于沾污所造成的对流受热面超温现象，降低爆管事故的发生，达到实现高碱性煤的大规模纯烧利用的目的。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种防止锅炉沾污的粉煤灰再循环的方法，其特征在于步骤如下：

第一步，在锅炉最初运行之前，对流受热面不产生沾污；

第二步，在锅炉运行一段时间后，从锅炉烟道尾部引出所需粉煤灰与原煤混合，根据原煤种类不同，粉煤灰与原煤按照重量比1:5~1:20的比例混合（根据燃烧沾污状况可进行适当调节），混合后磨制得到混合煤粉；

第三步，将混合煤粉喷进炉膛燃烧；

第四步，炉膛内，随着烟气的流动，粉煤灰与烟气中的活性Na反生反应生成不溶性Na盐，减少了活性Na的含量。

锅炉结渣沾污与与烟气中活性Na的含量有直接关系(如：Na₂SO₄、NaCl等)，如果能够降低烟气中活性Na份额或使活性Na转变为不溶性Na（硅酸铝钠等），则能从根源上解决或减轻锅炉对流受热面的沾污状况。