[发明专利]一种减轻高碱性煤种沾污的CFB-束状辐射锅炉

说明书

技术领域

本发明涉及煤气化技术的热气化炉，特别是一种减轻高碱性煤种沾污的CFB-束状辐射锅炉。

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，锅炉炉膛水冷壁结渣、对流受热面沾污问题是长期影响电站锅炉正常运行的重要问题之一。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，结渣沾污严重时可能导致锅炉熄火、爆管、非计划停炉等重大事故。

为了预防由于结渣与沾污所带来的各种问题，国内外学者对结渣与沾污的机理进行了大量的研究。研究表明结渣与沾污是复杂的物理化学反应过程，与煤自身特性、锅炉设计、运行状况等众多因素有关，提出了多个结渣与沾污判定指数。但由于煤在锅炉中燃烧是一个极其复杂的过程，这些结渣判定指数在实际应用过程中有着很大的局限性，只能作为初步判断并不能从根本上解决结渣与沾污对锅炉的危害问题。

对于传统电站锅炉而言，在燃用高碱性煤种时，由于煤种富含的碱金属元素容易在对流受热面上沉积，因此在对流受热面上发生严重的沾污现象，导致锅炉出力不足，管壁温度过高导致爆管等现象。研究表明，烟气温度处于700℃~1100℃区间属于沾污发生严重区域。

准东煤田是近年在新疆探明的特大型煤田，煤炭资源预测储量3900亿t，其煤中富含碱金属元素，在电厂燃用过程中出现高温过热器（高过）、高温再热器（高再）沾污堵塞问题，而其他高碱金属煤种在燃烧过程中也会出现严重沾污现象。

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，易凝结在对流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，会使得对流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。

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多为坑口电站，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。

发明内容

本发明针对传统电站锅炉燃用高碱性煤种产生的沾污问题，提出一种减轻高碱性煤种沾污的CFB-束状辐射锅炉，大大减轻受热面沾污问题，并不影响蒸汽的正常产出，实现高碱性煤种的大规模纯烧利用。

本发明的技术方案如下：

一种减轻高碱性煤种沾污的CFB-束状辐射锅炉，其特征在于：包括CFB锅炉、分离装置和束状辐射锅炉，CFB锅炉侧壁的上端和下端均设置有与分离装置连通的通道，分离装置的顶部连通有高温烟道，高温烟道连通束状辐射锅炉；所述束状辐射锅炉包括辐射换热部分、对流换热部分和壳体，辐射换热部分位于壳体中间，对流换热部分位于辐射换热部分和壳体之间，壳体顶部设置有烟气通道，烟气通道与高温烟道连通，壳体侧壁上端设置有烟气出口，烟气出口高于对流换热部分。

所述分离装置与束状辐射锅炉之间通过法兰连接。

所述烟气通道为一窄长通道，该烟气通道的内壁为耐火衬里。

所述辐射换热部分包括辐射水冷壁和辐射屏，辐射水冷壁由多个纵向平行紧贴设置的立管围成圆筒状形成，相邻的两个立管之间焊接连接；所述辐射屏位于圆筒状的中间空腔内，由若干个立管排形成，立管排以回转式束状辐射锅炉的中心轴为圆心向外发散分布于辐射换热室内，每个立管排由若干立管形成，立管排的相邻的两个立管紧贴设置。

所述辐射水冷壁的立管上端连通有辐射水冷壁上集箱，所述辐射水冷壁的立管下端连通辐射水冷壁下集箱。

所述对流换热部分包括对流换热水冷壁和从上往下依次布置的空气预热器、一级省煤器和二级省煤器，空气预热器、一级省煤器和二级省煤器均布置在辐射水冷壁和对流换热水冷壁之间的环形空间中。

所述对流换热水冷壁是若干个纵向平行紧贴设置的立管围绕形成的圆筒壁，相邻的两个立管通过焊接连接。