[发明专利]一种防控液态排渣炉尾部受热面沾污的方法和系统

说明书

本发明公开了一种防控液态排渣炉尾部受热面沾污的方法和系统，系统包括液态排渣炉和喷射器；按烟气流程，冷渣段位于熔渣段的下游，为液态排渣炉的燃尽区；水冷壁是位于冷渣段的锅炉受热面；尾部受热面位于冷渣段的下游，排烟通道位于尾部受热面的下游；喷射器安装于水冷壁上，喷射器的入口连接输送沾污抑制剂和介质的通道，沾污抑制剂和输送介质的气固混合物经由喷射器进入冷渣段，与烟气及燃煤飞灰混合后流向尾部受热面；在液态排渣炉的冷渣段喷入沾污抑制剂；使用的沾污抑制剂为固态粉末；本发明可经济有效地解决液态排渣炉燃用高碱煤时冷渣段沾污的问题，提高对高碱煤煤质波动和极端参数高碱煤的适应能力，提高液态排渣炉的运行安全性。

技术领域

本发明属于煤粉锅炉燃烧技术领域，具体涉及液态排渣炉尾部受热面防沾污安全运行技术，尤其一种防控液态排渣炉尾部受热面沾污的方法和系统。

背景技术

我国西北地区赋存有超过1万亿吨的高碱煤，优化利用高碱煤对于保障地区能源安全具有重要意义。高碱煤灰成分中碱性氧化物含量较高，其煤灰碱酸比高于0.30，Na₂O含量高于2.5％，具有强结渣、沾污性，在水冷壁上容易形成流动性渣层。目前燃用高碱煤的锅炉绝大部分为固体排渣粉煤锅炉，其余少数为固体排渣流化床锅炉，由于高碱煤灰中Na、K含量高，一方面会和硅铝物质形成低灰熔点物质，另一方面富余Na、K由于挥发温度低于1000℃，因此极容易从固态物质中逸出形成气相碱金属，而气相碱金属必然会再冷却，故极易在锅炉受热面上形成粘性底层，并粘附在大颗粒灰上，或者形成超细颗粒物，从而整体加强飞灰与受热面或沾污层的粘附，形成受热面的沾污现象。粉煤锅炉内结渣、沾污难以规避，尤其是在95％以上高比例燃用高碱煤的情况下很难控制受热面结渣、沾污速率，影响电厂的安全运行和经济效益，严重制约了高碱煤资源的大规模高质量利用。

液态排渣炉是一种煤粉高温燃烧，煤灰大部分呈熔化状态且以液态流动渣排出炉膛的锅炉，液态排渣炉结构上分为熔渣段和冷渣段，熔渣段是煤粉燃烧室和煤灰熔融流动段，温度较高，整体高达1600℃以上；冷渣段是燃尽段，布置有大量受热面，烟温一般在1300℃以下。液态排渣炉可将50～80％的入炉煤灰通过液态排渣方式捕集固定下来，大幅度减轻了冷渣段受热面的结渣沾污风险，用于燃用低灰熔点煤具有一定优势。从液态排渣炉的特点来看，其有望用于安全燃用R_B/A高于0.30、Na₂O含量高于2.5％的高碱煤，克服高碱煤的结渣沾污特性，近年液态排渣炉燃用高碱煤技术路线受到业界重视。

新疆高碱煤资源的煤质参数分布极广，其中部分地域或同一矿点的部分煤层，煤灰R_B/A高于1.0、Na₂O含量高于5.0％，这种高碱煤的利用极难。即使采用液态排渣炉纯燃，也会存在冷渣段受热面严重沾污的问题，原因是富余的Na、K过多，大量的碱金属无法被液渣可靠捕获，仍然会以气态形式随烟气进入冷渣段威胁锅炉安全。液态排渣炉尾部受热面沾污的问题已被试验室试验所证明(周广钦等.准东高钠煤在液态排渣旋风炉上燃烧及沾污特性试验[J].热力发电，2018,47(11):40-45)。因此燃用极端煤质参数的高碱煤，液态排渣炉冷渣段沾污问题仍然是一个十分突出的挑战。

此外，新疆高碱煤煤层厚度达20–80m，开采过程煤质参数经常波动。即便液态排渣炉整体燃用R_B/A小于0.8的高碱煤，也可能会出现某些时段Na₂O、K₂O含量超过8.0％的情况，而高碱煤的沾污发展在数小时就可能会产生非常严重的事故，加之目前还无法很好地提前检测入炉煤灰成分，无法准确预判沾污风险。因此冷渣段沾污问题可能普遍困扰液态排渣炉燃用新疆高碱煤的安全可靠运行。

发明内容

为了解决液态排渣炉燃用高碱煤时冷渣段沾污的问题，本发明提供一种防控液态排渣炉尾部受热面沾污的方法和系统，通过使用沾污抑制剂抑制尾部受热面的沾污，提高锅炉运行的安全可靠性。