[发明专利]控制从煤的烟气粉尘中产生熔渣灰的方法

说明书

本发明涉及用煤粉作燃料的锅炉、炉子或类似设备中的一种控制从烟气飞灰中产生熔渣灰的方法。

最近几年用煤作燃料的锅炉、炉子或类似设备的应用一直在增长然而和重油相比较，由于煤含有少量的挥发物（20%到30%）和非常高的固定碳（40%到60%），其可燃性差。因此为了增加煤的活性和与氧接触的面积，从而改善其可燃性，最新类型的燃煤锅炉和炉子都设计成使煤磨碎成小于200目（约95%）的煤粉，可燃性差的煤和可燃性好的煤混合起来一起点火。

由于煤的灰分含量（10%到30%）比重油高得多，会产生大量的灰。例如，500T/H级的的烧煤锅炉每年产生约60000吨的灰。煤灰大致地分为飞灰和熔渣灰。熔渣灰是积聚在锅炉底部并包含有约总灰量的15%的灰。其余是飞灰，收集在空气加热器灰斗的静电除尘器灰斗中。这种灰主要包含SiO₂和Al₂O₃，以及15%到20%或更少的未燃尽物质。所产生的灰量可粗略地从煤的灰含量来计算，而所产生的灰的特性则随煤的种类而变化。

由于含有大量硫化铁的煤熔点低、比重高，不能被气流带出，它碰撞在炉子加热表面上，导致熔灰积聚，这称为结渣。

对于含有大量碱金属的煤来说，由于煤中含有的诸如Na、K等的碱金属化合物由于还原作用被碳、一氧化碳或氢所激活，而和加热表面上存在的SiO₂反应，生成低熔点碱性硅酸盐（例如Na₂SiO₃）煤中的灰粘附在生成的胶粘状水玻璃样物质上，导致灰的增大，这称为结块。

这些条件都存在的话，将引起结渣和结块，导致灰的增大，并以熔渣样烧结块的形式形成在燃烧器喉部或加热表面上。图1表明了这些不利作用发生的位置。当这些作用发生时，下面的问题出现了：

（1）由于炉子吸收热量减少，炉子出口的气体温度可能增加;

（2）由于熔渣粘附在燃烧器喉部并使灰增大，可能引起堵塞，极端情况下会导致燃烧问题;

（3）积聚在炉子里的大结块会以溶渣的形式滴落，引起水壁管的损坏;

（4）上面（1）中提到的排气温度增高以及制作过热器和再热器的金属温度的增高，可能使蒸汽喷射量增加，导致锅炉效率减少;

（5）由于结渣的粘附，水壁管间的温差增加;

（6）增加熔渣灰的产生将导致其流动性降低，从而引起堵塞并导致关于处理炉底灰的问题。

为了防止这些问题发生，用减小负荷或改变所应用的煤种来进行测量。在极端情况下，可能要停止运行，清理炉子内部，处理熔渣，并必须清理管子。这种情况导致财力严重损耗。

一般，已下落并积聚在炉子底部的灰称为熔渣灰，而本说明书中这个名词也包括已粘附在锅炉加热表面上的结渣（灰）。

去除熔化的熔渣灰的方法包括下列方式：

（1）用来自吹灰器的蒸汽吸去灰;

（2）减低炉温，或降低管壁的温度;

（3）降低负荷;

（4）改变所应用的煤种;和

（5）用碱金属捕集添加剂，例如SiO₂粉末或有机SiO₂来吸收存在于加热表面上的任何熔化的碱金属。

然而这些方法有下面的缺点。

虽然上述的方法（1）是有效的，但从实际的和经济的观点考虑，在整个炉子内部装设吸灰器是很困难的。此外，由于熔化的熔渣是粘着物，即使增加压力也很难除去结渣。过高压力或应用过高频率的压力很可能使加热表面磨损，使壁厚减少，导致加热表面的破裂。

上述的方法（2）和（3）涉及到锅炉的改建或效率降低，也是不理想的;

上述的方法（4）在煤种的选择上具有一定优点，例如

(Fe₂O₃+Cao+MgO+Na₂O+K₂O)/(SiO₂+Al₂O₃+TiO₂) ＜0.4

可减少结渣，但仍不令人完全满意。