本发明涉及锅炉燃烧器领域，尤其涉及一种锅炉燃烧器掺混高岭土的装置，以改变燃煤锅炉燃尽灰渣成分，提高灰渣软化温度从而改善锅炉炉膛结渣和受热面沾污。
背景技术：
准东煤田是中国迄今为止发现最大的整装煤田,其开发成本低,有害成分少,燃烧性能优异。然而准东煤中碱金属含量高,燃烧过程中挥发出来的碱金属元素在受热面上与烟气中的SO3和金属管壁氧化膜发生一系列化学反应，从而在锅炉受热面上造成沾污、结渣、积灰和腐蚀等恶劣工况。为避免此类危害，需要将煤灰中的碱金属固定在灰中，从而防止受热面沾污的发生。煤中的碱金属可以和硅铝矿物(如高岭土)反应，从而生成不挥发的硅铝酸盐沉积在灰中。研究发现掺混高岭土后，煤中的固钠率不断提高，从煤中挥发出来的碱金属变少。但是掺混高岭土的高钠煤(例如准东煤)煤灰的熔融温度却是呈先下降后上升趋势。当高岭土掺混比例为3％时，准东煤灰以钙黄长石、铁橄榄石、镁硅钙石为主，三者形成低温共融物，导致灰熔融温度大幅降低；当高岭土掺混比例超过6％后，灰中矿物质由易形成低温共熔的钙黄长石向高熔点的钙长石转变，其软化温度ST快速上升至1380℃，能够有效缓解结渣。虽然在煤粉中掺混高岭土能够有效抑制碱金属释放从而缓解结渣，但是实际操作中，直接向煤粉中掺混高岭土的方式不仅成本高，而且难以保证掺混均匀，煤粉与高岭土比例难以实时精确调控，无法达到预期的缓解炉膛结渣和受热面沾污的效果。
技术实现要素：
有鉴于现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是如何有效缓解炉膛结渣和受热面沾污的效果。
为实现上述目的，本发明提供了一种锅炉燃烧器二次风中掺混高岭土的装置及方法，具体地，本发明提供的技术方案如下：
一种锅炉燃烧器掺混高岭土的方法，包括以下步骤：
a)制备高岭土粉末；
b)通过设置在二次风风管上的给粉装置将步骤a)中的高岭土粉末混合到二次风的空气中；
c)将步骤b)得到的含有高岭土粉末的二次风与燃烧后的一次风混合，使得高岭土粉末与燃烧中的煤粉和燃烧后的化合物充分混合，提高煤灰熔融温度，缓解在受热面的沾污结渣。
优选地，步骤a)中高岭土粉末通过研磨制备。
优选地，高岭土粉末的平均粒径为30-50μm
优选地，给粉装置可以控制高岭土粉末的添加速率。
优选地，锅炉燃烧器为直流燃烧器或旋流燃烧器。
优选地，方法还包括步骤d)通过设置在三次风风管上的给粉装置将步骤a)中的高岭土粉末混合到三次风的空气中，用于炉膛固钠。
一种锅炉燃烧器掺混高岭土的装置，锅炉燃烧器包括一次风喷口和二次风风管，其特征在于，还包括设置在二次风风管上的给粉装置，给粉装置中装有高岭土粉末，被设置为可以将高岭土粉末掺混到二次风中。
优选地，锅炉燃烧器掺混高岭土的装置还包括设置在三次风风管上的第二给粉装置，第二给粉装置中装有高岭土粉末，被设置为可以将高岭土粉末掺混到三次风中。
优选地，锅炉燃烧器为直流燃烧器或旋流燃烧器。
优选地，高岭土粉末的平均粒径为30-50μm
本发明创造性地将高岭土的入炉方式改变为将高岭土与二次风空气混合，控制调整高岭土颗粒在二次风中的含量，使得高岭土与燃烧中的煤粉和燃烧后的化合物充分混合后，硅铝比达到最理想的状态，煤灰中矿物中充分转化为熔点高的钙长石，从而达到缓解结渣、改善受热面沾污的效果。
由于是在二次风管道中使用给粉装置向二次风空气中掺混高岭土粉末，改变了以往高岭土和原煤混合一起研磨破碎的方式，故而高岭土可以单独研磨得较细，以便高岭土与煤灰颗粒更加充分地接触，实现更好的固钠效果。
本发明的方法不但可以应用于锅炉燃烧中高岭土的添加，还可用于其他颗粒添加剂以及气体的加入，方便控制炉内燃烧，提高锅炉效率。
本发明的优点如下：
1、高岭土与煤粉分开入炉，可以根据煤种的细微变化实时调控高岭土掺混量，实现最佳的固钠效果。
2、研磨较细的高岭土可以在同样的高岭土添加剂成分和其与煤粉的相同比例条件下充分发挥高岭土的作用，其与煤灰充分混合，提高煤灰熔融温度，缓解在受热面的沾污结渣，达到降低受热面沾污的效果。
3、对现有锅炉燃烧器无需大的改动，添加装置安装方便，结构简单，成本低廉，运行稳定。
4、不仅适用于直流燃烧器,也适用于旋流燃烧器，高岭土还可掺混入三次风等方式参与炉膛固钠。
以下将结合附图对本发明的方法及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
附图说明
图1是本发明较佳实施例的高岭土添加示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明的原理在于将高岭土粉末通过二次风与燃烧中的煤粉和燃烧后的化合物充分混合后，硅铝比达到最理想的状态，煤灰中矿物中充分转化为熔点高的钙长石，从而达到缓解结渣、改善受热面沾污的效果。本发明主要包括在靠近燃烧器的二次风管道中加装给粉装置，使高岭土粉末以一定速率进入二次风风管，并掺混均匀后进入炉膛。
本发明提供的高岭土掺混方法步骤如下：
a)制备高岭土粉末；
b)通过设置在二次风风管上的给粉装置将步骤a)中的高岭土粉末混合到二次风的空气中；
c)将步骤b)得到的含有高岭土粉末的二次风与燃烧后的一次风混合，使得高岭土粉末与燃烧中的煤粉和燃烧后的化合物充分混合，提高煤灰熔融温度，缓解在受热面的沾污结渣。
当相应比例的含有高岭土的二次风进入炉膛接触一次风混合物中的灰分时，煤灰中的矿物质由易形成低温共熔的钙黄长石向高熔点的钙长石转变，软化温度ST快速上升至1380℃。燃烧产物在炉膛和受热面上无法达到熔融态，从而能够有效缓解结渣。
在本实施例中，步骤a)中高岭土粉末通过研磨制备；高岭土粉末的平均粒径为30-50μm；给粉装置可以控制高岭土粉末的添加速率；锅炉燃烧器为直流燃烧器或旋流燃烧器；方法还可以包括步骤d)通过设置在三次风风管上的给粉装置将步骤a)中的高岭土粉末混合到三次风的空气中，用于炉膛固钠。
鉴于本发明提供的掺混高岭土的方法，本发明还提供了一种锅炉燃烧器掺混高岭土的装置，其中，锅炉燃烧器为直流燃烧器或旋流燃烧器。锅炉燃烧器包括一次风喷口和二次风风管，该掺混高岭土的装置包括设置在二次风风管上的给粉装置，给粉装置中装有高岭土粉末，被设置为可以将高岭土粉末掺混到二次风中。此外，锅炉燃烧器掺混高岭土的装置还可以包括设置在三次风风管上的第二给粉装置，第二给粉装置中装有高岭土粉末，被设置为可以将高岭土粉末掺混到三次风中，用于炉膛固钠。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。