一种减轻燃烧高碱煤和生物质锅炉结焦的装置及方法与流程

本发明属于火力发电技术领域，具体的说，是一种减轻燃烧高碱煤和生物质锅炉结焦的装置及方法。

背景技术：

虽然我国新能源（如太阳能、风能、生物质等）快速发展，煤炭仍然是我国主要能源，这个趋势在可预见的时间内难以逆转。随着中国经济几十年高速发展，人口密集地区的煤炭资源已经枯竭或即将枯竭，2005年发现的新疆准东煤田，储量高达39gt，必然是未来我国主要能源来源之一。准东煤煤阶低，挥发分高、灰分硫分低，燃烧速度快，燃尽好，是理想的动力用煤。但准东类低阶煤在煤粉锅炉燃烧过程中，大多存在结焦严重问题，严重影响锅炉正常运行。生物质燃烧发电过程中也存在相似的问题。

研究证明，准东类低阶煤、生物质钾钠等碱含量高会造成煤炉高结焦性，不同研究者提出了各种方法减轻结焦，这些方法包括有机无机溶剂浸取脱碱、低温加热脱碱、配煤、掺矿物材料等；然而，浸取和低温脱碱工艺复杂、成本高；新疆地区缺少高熔点煤种，配煤也难以推广，掺配矿物质效果有限；目前有不少技术采用将矿物材料掺到煤中，和煤粉一样经过全部燃烧过程，然而由于矿物材料和液滴温度相同，而且都随着烟气流动，因此发生液滴吸附在矿物材料表面的概率较小，实践也证明了这一点。因此目前尚缺少高效低成本的方法来解决高碱煤结焦难题。基于此，本发明提供一种减轻燃烧高碱煤和生物质锅炉结焦的装置及方法。

技术实现要素：

本发明的第一目的是针对目前准东地区高碱燃煤、生物质锅炉易结焦的难题，提供一种减轻燃烧高碱煤和生物质锅炉结焦的装置；

本发明的第二目的是提供一种减轻燃烧高碱煤和生物质锅炉结焦的方法。

本发明提出在锅炉换热器结焦部位前喷射矿物质粉体吸附液相低熔点盐，来减轻高碱燃煤、生物质锅炉结焦难题。

本发明采用以下技术方案：

一种减轻燃烧高碱煤和生物质锅炉结焦的装置，包括喷射装置和进料仓，喷射装置与进料仓连接，进料仓内设置有矿物粉；所述喷射装置设置在锅炉烟道的侧壁上，所述锅炉烟道侧壁上设置有喷射入口，喷射装置通过喷射入口伸入锅炉烟道内；所述进料仓内的矿物粉通过喷射装置喷射进锅炉烟道内，用于吸附烟气中以液相形式存在的的低熔点盐，进而防止低熔点盐液滴进入换热器后，撞击到换热器表面冷凝形成结焦。

进一步的，所述喷射装置设置在过热器前1~1.5m处的锅炉烟道侧壁上。

进一步的，所述喷射装置通过固定装置设置在锅炉烟道的侧壁上；所述固定装置包括固定台和固定架，所述固定台与锅炉烟道侧壁固定连接，固定台上安装若干个固定架，固定架可用于固定喷射装置，起到稳定装置的作用。

进一步的，所述固定架包括底座、第一固定片和第二固定片，所述底座安装在固定台上，第一固定片和第二固定片设置在底座上；所述第一固定片和第二固定片形成与喷射管体形状大小相适配的固定腔，第一固定片和第二固定片通过螺栓螺母固定件连接固定。

进一步的，所述进料仓设置在喷射装置进料口的上方，并通过法兰与喷射装置固定连接。

进一步的，所述喷射装置为气固喷射器。

一种减轻燃烧高碱煤和生物质锅炉结焦的方法，通过在锅炉烟道内、过热器前喷射矿物粉，使烟气中以液相形式存在的的低熔点盐液滴冷凝在矿物粉表面，进而防止低熔点盐进入换热器后，撞击到换热器表面冷凝形成结焦。

进一步的，所述低熔点盐为硫酸钠、硫酸钾、氯化钾及氯化钠中的一种或几种。

进一步的，所述矿物粉为热容量大且烧结强度高的无机矿物粉。

进一步的，所述矿物粉为石英粉、长石粉、高岭土粉、沸石粉、蛭石粉及煤灰粉中的一种或几种，但不得选取石灰石粉、菱镁矿粉或石膏粉。

进一步的，所述矿物粉粒度为200~325目。

进一步的，所述矿物粉以15~25m/s速度喷入锅炉烟道内。

本发明的有益效果：

（1）本发明在锅炉换热器之前直接喷射无机矿物材料粉体进入锅炉烟道中，使低熔点盐液滴冷凝在无机矿物材料表面，从而大幅度降低液滴量，防止低熔点盐液滴进入换热器后，撞击到换热器表面冷凝形成结焦，从而达到减轻结焦的目的，不影响锅炉的正常运行，提高了生产效率，降低了锅炉维护成本；

（2）本发明矿物粉喷射装置通过固定装置设置在锅炉烟道的侧壁上，并通过固定架将喷射装置固定在固定台上，可使喷射装置运行过程中保持稳定；本发明设计合理，操作简单易实施，装置灵活，成本低廉，可有效地减轻锅炉的结焦作用，实用性强，适宜推广。

附图说明：

图1是本发明实施例结构示意图；

图2是本发明实施例固定架结构示意图；

附图中的标号为：1、喷射装置；2、进料仓；3、锅炉烟道；4、固定装置；4-1、固定台；4-2、固定架；4-2-1、底座；4-2-2、第一固定片；4-2-3、第二固定片；5、喷射入口；6、螺栓螺母固定件；7、锅炉炉膛；8、换热器；9、去袋收尘器；a、压缩空气动力源；b、烟气流动方向。

具体实施方式：

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参照各图，本发明提供一种减轻燃烧高碱煤和生物质锅炉结焦的装置，包括喷射装置1和进料仓2，喷射装置1与进料仓2连接，进料仓2内设置有矿物粉；所述喷射装置1设置在锅炉烟道3的侧壁上，所述锅炉烟道3侧壁上设置有喷射入口5，喷射装置1通过喷射入口5伸入锅炉烟道3内；所述进料仓2内的矿物粉通过喷射装置1喷射进锅炉烟道3内，用于吸附烟气中以液相形式存在的的低熔点盐，进而防止低熔点盐液滴进入换热器后，撞击到换热器表面冷凝形成结焦。

本发明实施例中，所述喷射装置1设置在过热器前1~1.5m处的锅炉烟道3侧壁上。

本发明实施例中，所述喷射装置1通过固定装置4设置在锅炉烟道3的侧壁上；所述固定装置4包括固定台4-1和固定架4-2，所述固定台4-1与锅炉烟道3侧壁可拆卸固定连接，固定台4-1上安装若干个固定架4-2，固定架4-2可用于固定喷射装置1，起到稳定装置的作用；所述固定架4-2包括底座4-2-1、第一固定片4-2-2和第二固定片4-2-3，所述底座4-2-1安装在固定台4-1上，第一固定片4-2-2和第二固定片4-2-3设置在底座4-2-1上；所述第一固定片4-2-2和第二固定片4-2-3形成与喷射管体形状大小相适配的固定腔，第一固定片4-2-2和第二固定片4-2-3通过螺栓螺母固定件6连接固定。

本发明实施例中，所述进料仓2设置在喷射装置进料口的上方，并通过法兰与喷射装置1固定连接；所述喷射装置1为气固喷射器；本实施例所用喷射装置为常规气固喷射器，在此不对喷射装置的结构进行赘述。

本发明还提供一种减轻燃烧高碱煤和生物质锅炉结焦的方法，通过在锅炉烟道3内、过热器前喷射矿物粉，使烟气中以液相形式存在的的低熔点盐冷凝在矿物粉表面，进而防止低熔点盐液滴进入换热器后，撞击到换热器表面冷凝形成结焦；所述低熔点盐为硫酸钠、硫酸钾、氯化钾及氯化钠中的一种或几种。

本发明所选用矿物粉为热容量大且烧结强度高的无机矿物粉；具体的，所述矿物粉为石英粉、长石粉、高岭土粉、沸石粉、蛭石粉及煤灰粉中的一种或几种；所述矿物粉粒度为200~325目；所述矿物粉以15~25m/s速度喷入锅炉烟道3内。

本发明原理：在锅炉燃烧过程中（1300℃左右）高碱煤、生物质中碱发生挥发，煤中硫燃烧形成二氧化硫、氯燃烧形成氯离子，二者在烟气中化合形成硫酸钠或氯化钠等低熔点盐，在锅炉换热器区域（1000℃左右）以液相存在；这些液滴撞击到换热器表面，冷凝形成结焦，严重影响锅炉的正常运行。因此本发明提出在换热器之前（已经形成低熔点盐液相）直接喷射无机矿物材料粉体进入锅炉烟道中，由于无机矿物材料粉体温度低，而且喷射进去的粉体和低熔点盐液滴发生碰撞几率也大幅度提高，让低熔点盐液滴冷凝在无机矿物材料表面，从而大幅度降低液滴量，防止低熔点盐进入换热器后，撞击到换热器表面冷凝形成结焦，从而达到减轻结焦的目的。低熔点盐液滴冷凝在无机矿物材料表面后，随着烟气共同进入下一阶段中，不影响锅炉的正常运行。

在矿物材料的选择上，应选择热容量大且烧结强度高的无机材料，尽量选取石英、长石等；当然，也可将电厂排放的粉煤灰筛分去粗、去杂后重新利用，降低成本；此外，矿物粉的粒度应该适当，过粗吸附作用小，影响效果；矿物粉粒度小，和高温结焦盐类材料接触面积大，吸收效果好，但粉体粒径越小，粉磨设备投资及电耗越大，并且粉体过细会增加后边除尘器的负荷，故应将矿物材料粒度控制在200目-325目之间最佳。

矿物材料烧结强度试验方法是：

（1）确定结焦材料成分

采取换热器表面结焦渣块，破碎、粉磨到0.2mm以下，进行xrd分析其矿物组成，判断结焦物质，可能结焦物质有kcl、nacl、na2so4、k2so4等；

（2）矿物材料粉体制备

选取石英、高岭土、沸石、蛭石、长石、粉煤灰等硅酸盐类矿物材料，破碎、粉磨到200-325目，备用；

（3）烧结强度测定

根据前述试验确定特定锅炉结焦的蒸发盐类型，将该蒸发盐（如na2so4）磨细到0.2mm以下；按蒸发盐：矿物材料3:1配比，混匀，称取0.5g混合样品，放入φ10mm（内径）模具中，在2000psi的压力下恒压30s，压制成直径为10mm的圆柱体；将样品加热到1000℃后保温10min取出，冷却后进行压溃强度分析，选取烧结强度高，又没有发生熔融的矿物材料作为喷射材料。

实施例1：采用石英粉体低温喷射法减轻新疆准东煤灰结焦

将石英砂破碎到6mm以下，再粉磨到200目以下；储存在进料仓中；用压缩空气以20m/s速度在过热器前1米烟道喷入；调节石英粉体喂料量，大大降低了锅炉结焦。

实施例2：采用粉煤灰低温喷射法减轻新疆准东煤灰结焦

将电厂粗粉煤灰，用旋风分级机，去除大于0.2mm的粗颗粒，过筛去杂后，将细灰储存到进料仓中；用压缩空气以25m/s速度在过热器前1米烟道喷入；调节粉煤灰粉体喂料量，大大降低了锅炉结焦。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。