[发明专利]锅炉自产粉煤灰脱钠后作为添加剂缓解高钠煤结渣的方法

说明书

技术领域

本发明属于火力发电领域，涉及一种采用水洗锅炉自产粉煤灰作为添加剂缓解高钠煤结渣的方法。

背景技术

目前，我国电站锅炉主要以煤为主，近期在新疆准东地区开发出的巨型煤田，已探明储量达到3900亿吨，是未来我国重点发展的能源基地之一。然而准东煤中钠含量较高，其灰成分中Na₂O含量多大于5%，远高于普通煤种中钠含量水平（通常<1%）。为中水溶性钠和酸溶性钠在燃烧过程的高温环境中容易气化，当烟气温度降低时，气相钠的化合物中一部分会在受热面管壁凝结，形成熔融态的液膜，进而黏附其他固体灰颗粒，引起严重的结渣；另一部分会在灰颗粒表面凝结，增加灰颗粒表面黏性，当表面黏性较高的灰颗粒碰撞受热面时，也会黏附在受热面上，引起结渣；其于气相钠的化合物侧自身凝结、团聚，形成气溶胶颗粒物排放到大气中。

为缓解高钠煤燃烧过程中严重的结渣问题，最根本的措施是降低烟气中气相钠的化后物浓度。当前降低气相碱金属浓度采用的方法主要包括四种：

1）燃烧前脱钠；

2）与其他低碱金属且熔点较高的烟煤掺烧；

3）在燃烧过程中加入矿物添加剂；

4）增设吹灰器，加大吹灰频率。

上述方法均存在一定的局限性，下面将详细介绍：

方法1指出在在燃烧前对高钠煤脱钠处理，可降低进入炉膛中钠的总量，可较彻底的解决结渣问题。如在专利号CN104371788A(申请日2014.11.26)所述专利中提出对碎煤采用洗涤溶液，在160^oC-260^oC进行混合，并进行微波处理，保温5-30分钟后，过滤，再对过滤产物进行水洗，可得到低钠煤。如在专利号CN104312655A(申请日2014.10.22)所述专利提出将原煤破碎，采用水润湿，再采用微波加热处理，降温至50^oC-70^oC，搅拌水洗、分离废液得到低钠煤。由此可见，脱钠工艺非常复杂，且成本较高，无法大规模应用。

方法2指出的与其他低碱金属高熔点烟煤掺烧，在实验阶段也被证明是一种有效缓解高钠煤结渣的有效手段，但受地域限制，距准东地区较近的烟煤矿区也有250千米，造成进厂价较高，使电厂燃料成本大幅升高；

方法3指出在燃烧过程中加入添加剂，在高温下与气相钠的化合物反应，进而降低气相钠的化合物浓度，也能够有效地缓解准东煤的结渣问题。当前采用的添加剂主要以高岭土为主，而距离准东地区最近的高岭土矿位于新疆阜康，运输距离也超过100千米，运费较高，进厂价通常高于准东煤的价格，且随着准东地区煤碳的采用，高岭土矿含量将逐渐降低，价格也会随之上涨，不利于发电企业长期发展。

方法4指出的增设吹灰器，加大吹灰频率，只能作为一种暂时的技术措施，当管壁由于积灰而发生高温腐蚀，频繁吹灰会加速腐蚀的进行，另外高频率的吹灰使受热面管道应力频繁变化，缩短受热面管道的使用寿命。

粉煤灰是锅炉产生的主要固体废弃物之一，其主要成分为SiO₂、Al2O₃、CaO、Fe₂O₃、MgO等无机组分。根据粉煤灰的成分不同，具有多种利用方式。对准东地区电站锅炉产生的粉煤灰来说，由于当地产业单一，粉煤灰缺乏下游产业，企业均需要自己处理粉煤灰或出钱让其他专业处理单位拉走，而产生了大量费用。大量实验表面，硅、铝含量较高的粉煤灰在燃烧过程中可与气相碱金属发生反应，降低气相碱金属化合物浓度，进而缓解高碱金属燃料的结渣问题。另外硅、铝含量较高的粉煤灰通常熔点较高，专利CN102759117A(申请日期2012.07.24.)提出可采用飞灰循环调控燃煤过程中的结渣问题。但由于准东地区煤质特点，在燃烧过程中大量气相钠的化合物在飞灰表面凝结，造成飞灰中钠的质量百分比较高，如果不加处理直接循环，反而会将飞灰表面凝结的气相钠的化合物重新送入炉膛，提高烟气中气相钠的化合物浓度，增加结渣的可能。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供了锅炉自产粉煤灰脱钠后作为添加剂缓解高钠煤结渣的方法，能够重复利用燃用准东煤产生的粉煤灰，减少固体废弃物排放，降低企业发电成本。

为达到这一目的，本发明采用的技术方案是：