[发明专利]一种减轻高碱性煤种沾污的CFB-U型辐射锅炉

说明书

技术领域

    本发明涉及高碱性煤的防沾污技术领域，特别是一种减轻高碱性煤种沾污的CFB-U型辐射锅炉。

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解决结渣与沾污对锅炉的危害问题。

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。

对于传统电站锅炉而言，在燃用高碱性煤种时，由于煤中富含的碱金属元素易在对流受热面上沉积，在对流受热面上出现严重的沾污现象，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。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，提出了一种减轻高碱性煤种沾污的CFB-U型辐射锅炉，利用传统CFB电站锅炉炉膛与U型辐射锅炉结合的混合炉型，大大减轻受热面沾污问题，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-U型辐射锅炉，包括依次连接的流化床炉膛、分离装置、辐射换热装置和对流烟道，流化床炉膛连接分离装置，其特征在于：辐射换热装置包括烟气均流室、水冷辐射换热室和锅炉中间沉降室，对流烟道内设置有对流沉降室、对流换热室；分离装置通过锅炉高温烟道连接辐射换热装置的烟气均流室，烟气均流室连接水冷辐射换热室的前端，水冷辐射换热室的后端连接锅炉中间沉降室，锅炉中间沉降室连接对流沉降室的前端，对流沉降室的后端连接对流换热室的前端，对流换热室的后端连接有排烟烟道。

所述水冷辐射换热室内设置有膜式水冷壁和辐射换热屏，所述膜式水冷壁是由多个竖直的立管拼接形成的长方形结构，长方形结构内为空腔；所述辐射换热屏位于膜式水冷壁的空腔内，辐射换热屏包括多个竖直平面辐射子屏，每一个辐射子屏均是由多个竖直的立管拼接形成，辐射子屏以膜式水冷壁竖直方向的中心轴线为圆心发散布置；所述膜式水冷壁和辐射换热屏的每相邻两个立管均是通过焊接方式连接。

所述辐射换热装置包括四个侧壁、一顶壁和漏斗型底壁，侧壁、顶壁均有由外层耐火保温材料和内层膜式水冷壁构成，漏斗型底壁为耐火材料结构；漏斗型底壁布置于锅炉中间沉降室的下方，形成辐射段除灰斗。

每个立管的上端均与上端的集箱连通，每个立管的下端与下端的环形的集箱连通。

所述辐射换热装置底部还设置有排灰装置。

所述对流烟道内布置有对流传热部件，对流传热部件包括依次网上布置的高温省煤器、低温省煤器及空气预热器；对流传热部件为多组对流管束。