一種減輕高堿性煤種沾污的cfb-u型輻射鍋爐的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及高堿性煤的防沾污技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種減輕高堿性煤種沾污的CFB-U型輻射鍋爐。
【背景技術(shù)】
[0002]我國發(fā)電行業(yè)以火力發(fā)電為主，火電裝機容量超過70%以上?；痣妱恿τ妹憾嗖捎昧淤|(zhì)低品位煤，鍋爐爐膛水冷壁結(jié)渣、對流受熱面沾污問題是長期影響電站鍋爐正常運行的重要問題之一。結(jié)渣和沾污會降低鍋爐的傳熱效率，影響鍋爐出力，使得設(shè)備的運行安全性嚴(yán)重降低，結(jié)渣沾污嚴(yán)重時可能導(dǎo)致鍋爐熄火、爆管、非計劃停爐等重大事故。
[0003]為了預(yù)防由于結(jié)渣與沾污所帶來的各種問題，國內(nèi)外學(xué)者對結(jié)渣與沾污的機理進行了大量的研究。研究表明結(jié)渣與沾污是復(fù)雜的物理化學(xué)反應(yīng)過程，與煤自身特性、鍋爐設(shè)計、運行狀況等眾多因素有關(guān)，提出了多個結(jié)渣與沾污判定指數(shù)。但由于煤在鍋爐中燃燒是一個極其復(fù)雜的過程，這些結(jié)渣判定指數(shù)在實際應(yīng)用過程中有著很大的局限性，只能作為初步判斷并不能從根本上解決解決結(jié)渣與沾污對鍋爐的危害問題。
[0004]準(zhǔn)東煤田是近年在新疆探明的特大型煤田，煤炭資源預(yù)測儲量3900億t，其煤中富含堿金屬元素，在電廠燃用過程中出現(xiàn)高溫過熱器(高過)、高溫再熱器(高再)沾污堵塞問題，而其他高堿金屬煤種在燃燒過程中也會出現(xiàn)嚴(yán)重沾污現(xiàn)象。
[0005]高堿性煤在煤粉鍋爐燃燒過程中由于堿金屬元素的揮發(fā)，容易在鍋爐受熱面冷凝形成一層打底附著物。打底物主要以NaCl或Na2SO4形式存在，上述成分在高溫下?lián)]發(fā)后，易凝結(jié)在對流受熱面上形成燒結(jié)或粘結(jié)的灰沉積，隨著附著物對飛灰的吸附作用，會使得對流受熱面出現(xiàn)不同程度的沾污現(xiàn)象，且無法使用吹灰器清除，從而導(dǎo)致受熱面?zhèn)鳠崮芰ο陆?，造成鍋爐排煙溫度升高等問題，最終使得爐膛出力大大降低造成停爐。
[0006]國內(nèi)對于燃燒高堿性煤利用還缺乏工程運行經(jīng)驗，僅新疆地區(qū)個別電廠在研究高堿性煤的燃燒沾污問題，目前并沒有高效的利用辦法，只通過外煤摻燒的方式來減輕沾污問題，外煤摻燒問題實際上是通過添加其他低堿性金屬煤，降低了原煤中堿金屬的相對含量。鍋爐摻燒高堿性煤的比例不應(yīng)超過30%，摻燒比例增大時，對流受熱面沾污積灰嚴(yán)重，形成煙氣走廊，煙氣沖刷造成高溫再熱器、高溫過熱器泄漏。由于新疆地區(qū)高堿性煤利用方式多為坑口電站，摻燒方式對外煤的需求量較大，這種方式往往受到運輸條件的限制，極大增加了運行成本。
[0007]對于傳統(tǒng)電站鍋爐而言，在燃用高堿性煤種時，由于煤中富含的堿金屬元素易在對流受熱面上沉積，在對流受熱面上出現(xiàn)嚴(yán)重的沾污現(xiàn)象，導(dǎo)致鍋爐出力不足，管壁溫度過高導(dǎo)致爆管等現(xiàn)象，研究表明，煙氣溫度處于700— 1100°C區(qū)間屬于沾污發(fā)生嚴(yán)重區(qū)域。因此，高堿性煤的沾污問題是亟待解決的問題。
【實用新型內(nèi)容】
[0008]本實用新型針對傳統(tǒng)電站鍋爐燃用高堿性煤種產(chǎn)生的沾污問題，提出了一種減輕高堿性煤種沾污的CFB-U型輻射鍋爐，利用傳統(tǒng)CFB電站鍋爐爐膛與U型輻射鍋爐結(jié)合的混合爐型，大大減輕受熱面沾污問題，實現(xiàn)高堿性煤種的大規(guī)模純燒利用。
[0009]本實用新型的技術(shù)方案如下:
[0010]一種減輕高堿性煤種沾污的CFB-U型輻射鍋爐，包括依次連接的流化床爐膛、分離裝置、輻射換熱裝置和對流煙道，流化床爐膛連接分離裝置，其特征在于:輻射換熱裝置包括煙氣均流室、水冷輻射換熱室和鍋爐中間沉降室，對流煙道內(nèi)設(shè)置有對流沉降室、對流換熱室；分離裝置通過鍋爐高溫?zé)煹肋B接輻射換熱裝置的煙氣均流室，煙氣均流室連接水冷福射換熱室的如端，水冷福射換熱室的后端連接鍋爐中間沉降室，鍋爐中間沉降室連接對流沉降室的如端，對流沉降室的后端連接對流換熱室的如端，對流換熱室的后端連接有排煙煙道。
[0011 ] 所述水冷輻射換熱室內(nèi)設(shè)置有膜式水冷壁和輻射換熱屏，所述膜式水冷壁是由多個豎直的立管拼接形成的長方形結(jié)構(gòu)，長方形結(jié)構(gòu)內(nèi)為空腔；所述輻射換熱屏位于膜式水冷壁的空腔內(nèi)，輻射換熱屏包括多個豎直平面輻射子屏，每一個輻射子屏均是由多個豎直的立管拼接形成，輻射子屏以膜式水冷壁豎直方向的中心軸線為圓心發(fā)散布置；所述膜式水冷壁和輻射換熱屏的每相鄰兩個立管均是通過焊接方式連接。
[0012]所述輻射換熱裝置包括四個側(cè)壁、一頂壁和漏斗型底壁，側(cè)壁、頂壁均有由外層耐火保溫材料和內(nèi)層膜式水冷壁構(gòu)成，漏斗型底壁為耐火材料結(jié)構(gòu)；漏斗型底壁布置于鍋爐中間沉降室的下方，形成輻射段除灰斗。
[0013]每個立管的上端均與上端的集箱連通，每個立管的下端與下端的環(huán)形的集箱連通。
[0014]所述輻射換熱裝置底部還設(shè)置有排灰裝置。
[0015]所述對流煙道內(nèi)布置有對流傳熱部件，對流傳熱部件包括依次網(wǎng)上布置的高溫省煤器、低溫省煤器及空氣預(yù)熱器；對流傳熱部件為多組對流管束。
[0016]所述對流煙道壁面為耐火保溫材料，對流沉降室底部為漏斗型錐面，構(gòu)成對流段除灰斗。
[0017]所述流化床爐膛為帶水冷壁面的常規(guī)流化床爐膛，其上設(shè)置有煤粉進料口、添加劑進口，爐膛底部設(shè)置有流化風(fēng)口。
[0018]所述分離裝置為旋風(fēng)分離裝器。
[0019]本實用新型的工作過程為:
[0020]本實用新型包括依次連接的流化床爐膛、分離裝置、高溫?zé)煹?、輻射式換熱裝置和對流煙道；輻射鍋爐預(yù)熱鍋爐混合式熱回收裝置為U型輻射鍋爐，包括入輻射換熱室、對流換熱室。經(jīng)過破碎等預(yù)處理的高堿性煤粉與添加劑進入流化床爐膛，與從流化風(fēng)口進入經(jīng)空氣預(yù)熱器，經(jīng)過空氣預(yù)熱器中的熱空氣燃燒后產(chǎn)生的高溫?zé)煔饨?jīng)過爐膛上部的爐膛出口進入分離裝置，經(jīng)分離裝置分離除去高溫?zé)煔庵薪^大多數(shù)的飛灰顆粒返回到流化床爐膛繼續(xù)循環(huán)燃燒；從分離裝置中分離出來的高溫?zé)煔馔ㄟ^鍋爐高溫?zé)煹肋M入輻射換熱裝置，高溫?zé)煔馀c輻射換熱屏及膜式水冷壁換熱后，高溫?zé)煔鉁囟却蠓陆?，煙氣溫度降?00°c以下，煙氣的體積大幅度減小，煙氣流速也大幅減小，得到灰渣，灰渣進入鍋爐中間沉降室，將有部分較大顆?；覊m沉降下來；然后煙氣氣流由中間沉降室出口煙通道繼續(xù)反折進入對流換熱室，進一步降溫冷卻；煙氣在對流換熱室內(nèi)的上行過程中與高溫省煤器、低溫省煤器、空氣預(yù)熱器換熱后，通過鍋爐排煙煙道排出，送除塵器除塵達標(biāo)后排空，滿足環(huán)保要求。
[0021]該回轉(zhuǎn)式熱回收裝置將輻射換熱與對流換熱結(jié)合為一體，并盡可能多的回收高溫合成氣所帶顯熱。
[0022]本實用新型的原理是，在高溫?zé)煔饫鋮s的過程中，通過調(diào)整換熱冷卻結(jié)構(gòu)的參數(shù)(例如面積、水冷壁管中冷水的流量與流速)控制流出出口煙窗的煙氣溫度不超過700°C，也就是說，進入對流煙道的煙氣溫度不超過700°C，因此，當(dāng)煙氣進入對流煙道后，由于避開了700— 1100°C這個容易生成粘結(jié)性積灰的溫度段，因此，生成積灰的量大大減少。從而，克服了現(xiàn)有技術(shù)中由于積灰所導(dǎo)致的種種缺陷，提高了對流煙道傳熱的效率，進而提高高堿性煤種熱能的利用率；并且，積灰的減少也降低了金屬氯化物對對流煙道的金屬壁面有很強的腐蝕作用。
[0023]該鍋爐爐型爐膛布置采用傳統(tǒng)的CFB鍋爐爐膛方式，由于在CFB煙氣分離裝置與對流煙道之間，設(shè)置有輻射換熱裝置，而該輻射換熱裝置的墻壁采用膜式壁結(jié)構(gòu)，包括側(cè)壁、頂壁，在側(cè)壁內(nèi)設(shè)置輻射換熱屏，在膜式水冷壁管和輻射換熱屏管中通冷水，因此可以通過輻射的方式，對煙氣進行冷卻，并且由于膜式壁處于墻壁的位置，高溫灰粘結(jié)的機會??；在冷卻的過程中，通過調(diào)整膜式壁結(jié)構(gòu)的參數(shù)(例如面積、水冷壁管中冷水的流量與流速)控制流出出口煙道的煙氣溫度不超過700°C，也就是說，進入對流煙道的煙氣溫度不超過700°C，因此，當(dāng)煙氣進入對流煙道后，由于輻射鍋爐截面積較大，因此其下行速率極慢，煙氣處于層流狀態(tài)，其輻射換熱可充分進行，使煙氣在緩慢下降的過程中與壁面不接觸或少接觸。由于避開了 700— 1100°C這個容易生成粘結(jié)性積灰的溫度段，因此，生成積灰的量大大減少。
[0024]本實用新型的有益效果如下:
[0025](I)本實用新型采用傳統(tǒng)CFB鍋爐爐膛與U輻射鍋爐配合，避免700°C — 1100°C區(qū)間出現(xiàn)對流換熱面，大大減輕了高堿金屬煤種燃燒發(fā)生的沾污問題；
[0026](2)克服了現(xiàn)有技術(shù)中由于積灰所導(dǎo)致的種種缺陷，提高了對流煙道傳熱的效率，進而提高高堿性煤種熱能的利用率；并且，積灰的減少也降低了金屬氯化物對對流煙道的金屬壁面的腐蝕作用；
[0027](3)輻射鍋爐段結(jié)束后布置常規(guī)省煤器和空氣過熱器及后續(xù)處理工序，由于輻射鍋爐的特殊布置，省煤器及空預(yù)器中積灰將大大降低。
[0028](4)本實用新型采用U型輻射鍋爐受熱面形式，所需過熱蒸汽可在輻射鍋爐出口得到。
【附圖說明】
[0029]圖1為本實用新型的剖視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖2為本實用新型圖1中的A-A截面剖視示意圖。
[0031]其中，附圖標(biāo)記為:I流化床爐膛，2分離裝置，3輻射換熱裝置，4對流煙道，5煤粉進料口，6添加劑進口，7流化風(fēng)口，8集箱，9煙氣均流室，10水冷輻射換熱室，11膜式水冷壁，12輻射換熱屏，13鍋爐高溫?zé)煹溃?4鍋爐中間沉降室，15對流換熱室，16排煙煙道，17側(cè)壁，18頂壁，19漏斗型底壁，20輻射段除灰斗，21出口煙道，22高溫省煤器，23低溫省煤器，24空氣預(yù)熱器，25對流沉降室，26對流段除灰斗。
【具體實施方式】
[0032]如圖1-2所示，一種減輕高堿性煤種沾污的CFB-U型輻射鍋爐，包括依次連接的流化床爐膛1、分離裝置2、輻射換熱裝置3和對流煙道4，流化床爐膛I連接分離裝置2，輻射換熱裝置3包括煙氣均流室9、水冷輻射換熱室10和鍋爐中間沉降室14，對流煙道4內(nèi)設(shè)置有對流沉降室25、對流換熱室