[发明专利]一种减轻高碱性煤种燃烧沾污的L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燃烧沾污的L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，由于对流受热面收到烟气的严重冲刷，导致易沾污成分凝结在对流受热面管壁上并发展形成沾污，因此可通过改变烟气流动与受热面之间的冲刷强度以及受热面型式的改变来减轻受热面沾污，辐射锅炉的受热面布置型式可用于减轻沾污。

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燃烧沾污的L型辐射锅炉，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。

为了克服传统锅炉的缺陷和不足，本发明的技术方案如下：

一种减轻高碱性煤种燃烧沾污的L型辐射锅炉，是π型锅炉，其特征在于：包括燃烧炉膛和辐射炉膛，燃烧炉膛通过水平烟道连接至辐射炉膛；燃烧炉膛的上部设置有屏式过热器和顶棚过热器，避免高温烟气在燃烧炉膛上方提前发生沾污；

辐射锅炉是在纵向烟道内设置有膜式辐射再热器和位于膜式辐射再热器内的束状辐射屏，束状辐射屏用以产生合格的过热蒸汽；膜式辐射再热器是由多个竖直的细长管拼接形成的筒状结构，筒状内为空腔结构；束状辐射屏位于膜式辐射再热器的空腔结构内，束状辐射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细长管拼接形成，辐射子屏以膜式辐射再热器竖直方向的中心轴线为圆心发散布置；

辐射锅炉的底部连接末端的水平烟道，末端的水平烟道内依次设置有二级省煤器、一级省煤器和空气预热器。

所述膜式辐射再热器的相邻的两个细长管通过焊接方式连接。

所述束状辐射屏的相邻的两个细长管也是通过焊接方式连接。

所述膜式辐射再热器和束状辐射屏的顶部均连接至出口集箱，膜式辐射再热器和束状辐射屏的底部均连接至进口集箱。

所述辐射炉膛的直径大于末端的水平烟道的直径。

本发明的具体工作过程如下：

燃烧炉膛内的高温烟气上行先经过屏式过热器、顶棚过热器换热进行提前换热，再经过水平烟道转向下行，进入到辐射炉膛的膜式辐射再热器中；