一種靜電場(chǎng)脫鈉防止鍋爐受熱面沾污的流化床系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種靜電場(chǎng)脫鈉防止鍋爐受熱面沾污的流化床系統(tǒng)，在流化床爐膛中段的內(nèi)壁兩側(cè)上分別設(shè)有陰極電極板和陽(yáng)極電極板，陰極電極板和陽(yáng)極電極板的位置在水平方向上對(duì)應(yīng)，陰極電極板上設(shè)有硅鋁氧化物層；該系統(tǒng)在爐膛中設(shè)置靜電場(chǎng)和硅鋁氧化物層，通過(guò)靜電場(chǎng)加速堿金屬離子的遷移對(duì)堿金屬離子進(jìn)行富集，用硅鋁氧化物層對(duì)堿金屬離子進(jìn)行化學(xué)吸附，降低了流化床燃燒煙氣中的堿金屬含量，減少了鍋爐對(duì)流受熱面沾污，提高了換熱面的換熱效率，穩(wěn)定鍋爐出力，使得流化床可高效運(yùn)行；利用硅鋁氧化物層對(duì)堿金屬離子進(jìn)行化學(xué)吸附，使得堿金屬的脫除與收集同步進(jìn)行，便于后續(xù)的堿金屬處理。
【專利說(shuō)明】一種靜電場(chǎng)脫鈉防止鍋爐受熱面沾污的流化床系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及鍋爐受熱面沾污的相關(guān)技術(shù)，具體為一種靜電場(chǎng)脫鈉防止鍋爐受熱面沾污的流化床系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]我國(guó)發(fā)電行業(yè)以火力發(fā)電為主，火電裝機(jī)容量超過(guò)70%以上。循環(huán)流化床燃燒技術(shù)具有控制污染成本低廉、燃料適用性廣、負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍大等優(yōu)點(diǎn)，當(dāng)燃用高堿性煤種時(shí)，存在于煤中的堿性化合物，在燃燒過(guò)程中會(huì)揮發(fā)出來(lái)，易凝結(jié)在鍋爐受熱面上形成燒結(jié)或粘結(jié)的灰沉積，造成鍋爐受熱面的設(shè)備的腐蝕、結(jié)渣與沾污問(wèn)題。結(jié)渣和沾污會(huì)降低鍋爐的傳熱效率，影響鍋爐出力，使得設(shè)備的運(yùn)行安全性嚴(yán)重降低，結(jié)渣嚴(yán)重時(shí)可能導(dǎo)致?tīng)t膛熄火、爆管、非計(jì)劃停爐等重大事故，是長(zhǎng)期影響電站鍋爐正常運(yùn)行的重要問(wèn)題之一。
[0003]為了防止由于結(jié)渣與沾污所帶來(lái)的各種問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)結(jié)渣與沾污的機(jī)理進(jìn)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(guò)程，爐內(nèi)結(jié)渣既是一個(gè)復(fù)雜的物理化學(xué)過(guò)程，又是一個(gè)動(dòng)力學(xué)過(guò)程，既與燃料特性有關(guān)，也與鍋爐的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行條件有關(guān)。學(xué)者提出了多個(gè)結(jié)渣判定指數(shù)，但這些結(jié)渣判定指數(shù)在實(shí)際應(yīng)用過(guò)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沾污對(duì)鍋爐的危害問(wèn)題。對(duì)于高堿性煤，由于煤中堿金屬元素的揮發(fā)，容易在鍋爐受熱面冷凝形成一層打底附著物，打底物主要以氯化鈉或硫酸鈉形式存在。上述成分在高溫環(huán)境下?lián)]發(fā)后，易凝結(jié)在對(duì)流受熱面上形成燒結(jié)或粘結(jié)的灰沉積，隨著附著物對(duì)飛灰的吸附作用，會(huì)使得對(duì)流受熱面出現(xiàn)不同程度的沾污現(xiàn)象，且沾污物無(wú)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(wèn)題，最終使?fàn)t膛出力大大降低造成停爐。
[0004]國(guó)內(nèi)對(duì)于燃燒利用高堿性煤還缺乏工程運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，僅新疆地區(qū)個(gè)別電廠在研究高堿性煤的燃燒沾污問(wèn)題，目前沒(méi)有有效的利用辦法。通過(guò)優(yōu)化鍋爐燃燒方式，控制爐膛內(nèi)的溫度和燃燒來(lái)減緩鍋爐的結(jié)渣問(wèn)題，在實(shí)際中并不便于操作也未得到推廣。只有通過(guò)外煤摻燒的方式來(lái)減輕沾污問(wèn)題，利用準(zhǔn)東煤與其它煤種混合后進(jìn)行摻燒，鍋爐摻燒高堿性煤的比例不應(yīng)超過(guò)30%，摻燒比例增大時(shí)，鍋爐的對(duì)流受熱面沾污積灰嚴(yán)重，同時(shí)堿金屬對(duì)鍋爐的本體材料腐蝕也非常嚴(yán)重。由于新疆地區(qū)高堿性煤利用方式多為坑口電站，摻燒時(shí)對(duì)外煤的需求量較大，這樣對(duì)準(zhǔn)東煤使用量非常有限，同時(shí)又要從其它地方購(gòu)買優(yōu)質(zhì)燃煤，增加了發(fā)電企業(yè)的發(fā)電成本。對(duì)準(zhǔn)東煤田的開(kāi)發(fā)和電源基地的建設(shè)帶來(lái)了困難，難于將準(zhǔn)東煤的優(yōu)勢(shì)得以充分發(fā)揮，同時(shí)對(duì)煤粉鍋爐的設(shè)計(jì)與運(yùn)行帶來(lái)很大困難。因此，鍋爐純燒高堿性煤時(shí)，對(duì)流受熱面的沾污是亟待解決的問(wèn)題。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]本實(shí)用新型的目的是提供一種靜電場(chǎng)脫鈉防止鍋爐受熱面沾污的流化床系統(tǒng)，解決了現(xiàn)有電站鍋爐對(duì)流受熱面沾污問(wèn)題，降低鍋爐受熱面布置難度，保證鍋爐受熱面充分換熱，穩(wěn)定鍋爐出力，可避免由于沾污所造成的對(duì)流受熱面超溫現(xiàn)象，大大降低爆管事故的發(fā)生，實(shí)現(xiàn)了高堿性煤的大規(guī)模純燒利用，同時(shí)不影響鍋爐燃燒效率。
[0006]本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下:
[0007]—種靜電場(chǎng)脫鈉防止鍋爐受熱面沾污的流化床系統(tǒng)，其特征在于:包括流化床，流化床的爐膛中段的內(nèi)壁兩側(cè)上分別設(shè)有陰極電極板和陽(yáng)極電極板，陰極電極板和陽(yáng)極電極板的位置在水平方向上對(duì)應(yīng)，所述陰極電極板上又設(shè)置有硅鋁氧化物層。
[0008]所述流化床側(cè)面上端設(shè)置有煤灰和煙氣混合物出口，煤灰和煙氣混合物出口連接至旋風(fēng)分離器。
[0009]所述旋風(fēng)分離器頂部的煙氣出口連接至應(yīng)風(fēng)機(jī)，煙氣通過(guò)引風(fēng)機(jī)排出，旋風(fēng)分離器底部的煤灰出口連接至返料器，通過(guò)返料器返回到流化床內(nèi)循環(huán)燃燒。
[0010]所述流化床的側(cè)面下端設(shè)置有給料裝置，給料裝置包括煤斗和給料器，煤斗連接至給料器，給料器連接至流化床，用于送入原煤。
[0011]所述流化床的底部連接有鼓風(fēng)機(jī)，通過(guò)鼓風(fēng)機(jī)外送空氣燃燒，同時(shí)底部還設(shè)有渣池。
[0012]該系統(tǒng)的工作過(guò)程如下:
[0013]在鍋爐開(kāi)車階段，可先通過(guò)煤斗、給料器以外煤摻燒方式送入流化床進(jìn)行燃燒，直到鍋爐開(kāi)始正常運(yùn)行爐溫達(dá)到一定溫度后，再將高堿性煤通過(guò)煤斗、給料器送入流化床進(jìn)行燃燒。鍋爐正常運(yùn)行階段，高堿性煤通過(guò)煤斗、給料器與來(lái)自鼓風(fēng)機(jī)的空氣在流化床的爐膛內(nèi)進(jìn)行燃燒。燃燒時(shí)及燃燒后煙氣處于高溫，在高溫下堿金屬處于離子態(tài)，在由陰極電極板和陽(yáng)極電極板組成的靜電場(chǎng)中，堿金屬離子向陰極遷移。堿金屬離子遷移的過(guò)程中遇到硅鋁氧化物層，在高溫下堿金屬離子與硅鋁氧化物發(fā)生化學(xué)吸附，使得堿金屬離子被固定，通過(guò)更換或更新硅鋁氧化物層實(shí)現(xiàn)堿金屬元素自爐膛的移出。經(jīng)過(guò)由靜電場(chǎng)和硅鋁氧化物層構(gòu)成的脫堿金屬系統(tǒng)后，煙氣中的堿金屬含量大幅減少。含少量堿金屬的燃燒煙氣經(jīng)旋風(fēng)分離器進(jìn)行氣固分離，氣體在煙道中降溫后經(jīng)引風(fēng)機(jī)排入煙囪，固體顆粒經(jīng)返料器返回流化床的爐膛內(nèi)進(jìn)行燃燒。鍋爐排洛在流化床底部進(jìn)行。
[0014]高堿性煤在流化床爐膛中進(jìn)行燃燒所釋放的堿金屬元素在由靜電場(chǎng)和硅鋁氧化物層構(gòu)成的脫堿金屬系統(tǒng)中被大量吸附、脫除，煙氣中的活性鈉含量大大降低，在經(jīng)過(guò)后續(xù)受熱面時(shí)由于煙氣中活性鈉含量極少，基本不發(fā)生沾污。
[0015]本實(shí)用新型具有以下有益效果:
[0016](1)在流化床爐膛中設(shè)置靜電場(chǎng)和硅鋁氧化物層，通過(guò)靜電場(chǎng)加速堿金屬離子的遷移對(duì)堿金屬離子進(jìn)行富集，用硅鋁氧化物層對(duì)堿金屬離子進(jìn)行化學(xué)吸附，降低了流化床燃燒煙氣中的堿金屬含量，減少了鍋爐對(duì)流受熱面沾污，提高了換熱面的換熱效率，穩(wěn)定鍋爐出力；
[0017](2)利用靜電場(chǎng)和硅鋁氧化物層在流化床爐膛內(nèi)對(duì)堿金屬離子進(jìn)行化學(xué)吸附，對(duì)流化床改動(dòng)很小，使得流化床可以在高效下運(yùn)行，對(duì)系統(tǒng)能量利用效率幾乎沒(méi)有影響，同時(shí)避免了高堿性煤目前只能通過(guò)摻燒途徑利用所帶來(lái)的高額成本；
[0018](3)使用靜電場(chǎng)加速堿金屬離子的遷移，用硅鋁氧化物層對(duì)堿金屬離子進(jìn)行化學(xué)吸附，使得堿金屬的脫除與收集同步進(jìn)行，便于后續(xù)的堿金屬處理；
[0019](4)本系統(tǒng)可以在傳統(tǒng)鍋爐上直接改造，改造工藝簡(jiǎn)單，改造成本低，可輕松實(shí)現(xiàn)高堿性煤大規(guī)模純燒利用，提高了電廠的效益。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]其中，附圖標(biāo)記為:1煤斗，2給料器，3鼓風(fēng)機(jī)，4流化床，5陰極電極板，6陽(yáng)極電極板，7硅鋁氧化物層，8旋風(fēng)分離器，9返料器，10引風(fēng)機(jī)。

【具體實(shí)施方式】
[0022]如圖1所示，一種靜電場(chǎng)脫鈉防止鍋爐受熱面沾污的流化床系統(tǒng)，在流化床4的爐膛中段的內(nèi)壁兩側(cè)上分別設(shè)有陰極電極板5和陽(yáng)極電極板6，陰極電極板5和陽(yáng)極電極板6的位置在水平方向上對(duì)應(yīng)，所述陰極電極板5上又設(shè)置有硅鋁氧化物層7。
[0023]所述流化床4側(cè)面上端設(shè)置有煤灰和煙氣混合物出口，煤灰和煙氣混合物出口連接至旋風(fēng)分離器8。
[0024]所述旋風(fēng)分離器8頂部的煙氣出口連接至應(yīng)風(fēng)機(jī)，煙氣通過(guò)引風(fēng)機(jī)10排出，旋風(fēng)分離器8底部的煤灰出口連接至返料器9，通過(guò)返料器9返回到流化床4內(nèi)循環(huán)燃燒。
[0025]所述流化床4的側(cè)面下端設(shè)置有給料裝置，給料裝置包括煤斗1和給料器2，煤斗1連接至給料器2，給料器2連接至流化床4，用于送入原煤。
[0026]所述流化床4的底部連接有鼓風(fēng)機(jī)3，通過(guò)鼓風(fēng)機(jī)3外送空氣燃燒，同時(shí)底部還設(shè)有渣池。
[0027]該系統(tǒng)的工作過(guò)程如下:
[0028]在鍋爐開(kāi)車階段，可先通過(guò)煤斗1、給料器2以外煤摻燒方式送入流化床4進(jìn)行燃燒，直到鍋爐開(kāi)始正常運(yùn)行爐溫達(dá)到一定溫度后，再將高堿性煤通過(guò)煤斗1、給料器2送入流化床4進(jìn)行燃燒。鍋爐正常運(yùn)行階段，高堿性煤通過(guò)煤斗1、給料器2與來(lái)自鼓風(fēng)機(jī)3的空氣在流化床4的爐膛內(nèi)進(jìn)行燃燒。燃燒時(shí)及燃燒后煙氣處于高溫，在高溫下堿金屬處于離子態(tài)，在由陰極電極板5和陽(yáng)極電極板6組成的靜電場(chǎng)中，堿金屬離子向陰極遷移。堿金屬離子遷移的過(guò)程中遇到硅鋁氧化物層7，在高溫下堿金屬離子與硅鋁氧化物發(fā)生化學(xué)吸附，使得堿金屬離子被固定，通過(guò)更換或更新硅鋁氧化物層實(shí)現(xiàn)堿金屬元素自爐膛的移出。經(jīng)過(guò)由靜電場(chǎng)和硅鋁氧化物層構(gòu)成的脫堿金屬系統(tǒng)后，煙氣中的堿金屬含量大幅減少。含少量堿金屬的燃燒煙氣經(jīng)旋風(fēng)分離器8進(jìn)行氣固分離，氣體在煙道中降溫后經(jīng)引風(fēng)機(jī)10排入煙囪，固體顆粒經(jīng)返料器9返回流化床4的爐膛內(nèi)進(jìn)行燃燒。鍋爐排渣在流化床4底部進(jìn)行。
【權(quán)利要求】
1.一種靜電場(chǎng)脫鈉防止鍋爐受熱面沾污的流化床系統(tǒng)，其特征在于:包括流化床(4)，流化床(4)的爐膛中段的內(nèi)壁兩側(cè)上分別設(shè)有陰極電極板(5)和陽(yáng)極電極板(6)，陰極電極板(5)和陽(yáng)極電極板(6)的位置在水平方向上對(duì)應(yīng)，所述陰極電極板(5)上又設(shè)置有硅鋁氧化物層(7)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜電場(chǎng)脫鈉防止鍋爐受熱面沾污的流化床系統(tǒng)，其特征在于:所述流化床(4)側(cè)面上端設(shè)置有煤灰和煙氣混合物出口，煤灰和煙氣混合物出口連接至旋風(fēng)分離器(8)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的靜電場(chǎng)脫鈉防止鍋爐受熱面沾污的流化床系統(tǒng)，其特征在于:所述旋風(fēng)分離器(8)頂部的煙氣出口連接至應(yīng)風(fēng)機(jī)，煙氣通過(guò)引風(fēng)機(jī)(10)排出，旋風(fēng)分離器(8)底部的煤灰出口連接至返料器(9)，返料器(9)連接至流化床(4)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜電場(chǎng)脫鈉防止鍋爐受熱面沾污的流化床系統(tǒng)，其特征在于:所述流化床(4)的側(cè)面下端設(shè)置有給料裝置，給料裝置包括煤斗(I)和給料器(2)，煤斗(I)連接至給料器(2 )，給料器(2 )連接至流化床(4 )。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜電場(chǎng)脫鈉防止鍋爐受熱面沾污的流化床系統(tǒng)，其特征在于:所述流化床(4)的底部連接有鼓風(fēng)機(jī)(3)，同時(shí)底部還設(shè)有渣池。
【文檔編號(hào)】F23C10/18GK204063016SQ201420461701
【公開(kāi)日】2014年12月31日 申請(qǐng)日期:2014年8月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月15日
【發(fā)明者】樊偉, 曹立勇, 杜奇, 張?chǎng)? 張媛, 黃維林, 李煒 申請(qǐng)人:中國(guó)東方電氣集團(tuán)有限公司