一种静电场脱钠防止锅炉受热面沾污的煤粉炉系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种静电场脱钠防止锅炉受热面沾污的煤粉炉系统，在煤粉炉的炉膛中段的内壁上设有阴极电极板和阳极电极板，阴极电极板和阳极电极板在水平方向上分别位于炉膛内壁的两侧，阴极电极板和阳极电极板之间形成静电场，所述阴极电极板上设有硅铝氧化物层，硅铝氧化物层位于静电场之中，硅铝氧化物层与静电场形成脱碱金属系统；该系统在煤粉炉炉膛中设置静电场和硅铝氧化物层，通过静电场加速碱金属离子的迁移，用硅铝氧化物层对碱金属离子进行化学吸附，降低了煤粉炉燃烧烟气中的碱金属含量，减少了锅炉对流受热面沾污，提高了换热面的换热效率，稳定锅炉出力，避免了高碱性煤目前只能通过掺烧途径利用所带来的高额成本。
【专利说明】一种静电场脱钠防止锅炉受热面沾污的煤粉炉系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及锅炉受热面沾污的相关技术，具体为一种静电场脱钠防止锅炉受热面沾污的煤粉炉系统。
【背景技术】
[0002]我国发电行业以火力发电为主，火电装机容量超过70%以上。煤粉炉具有燃烧迅速、完全、容量大、效率高、适应煤种广，便于控制调节等优点，当燃用高碱性煤种时，存在于煤中的碱性化合物，在燃烧过程中会挥发出来，易凝结在锅炉受热面上形成烧结或粘结的灰沉积，造成锅炉受热面的设备的腐蚀、结渣与沾污问题。结渣和沾污会降低锅炉的传热效率，影响锅炉出力，使得设备的运行安全性严重降低，结渣严重时可能导致炉膛熄火、爆管、非计划停炉等重大事故，是长期影响电站锅炉正常运行的重要问题之一。
[0003]在电厂运行过程中，煤粉燃烧产生高温烟气和灰渣，对于高碱性煤种，其中的碱金属元素在高温下，会以气体状态挥发出，并随高温烟气流动至后续对流换热面，与温度较低的对流换热面接触后，碱金属会沉积在对流换热器表面，并因为具有较高的黏性吸附飞灰而导致受热面发生沾污现象。由于沾污现象的发生，会使得对流受热面换热热阻增大，导致锅炉出力不足乃至发生爆管停炉等现象。
[0004]为了防止由于结渣与沾污所带来的各种问题，国内外学者对结渣与沾污的机理进行了大量的研究，研究表明结渣与沾污是复杂的物理化学反应过程，炉内结渣既是一个复杂的物理化学过程，又是一个动力学过程，既与燃料特性有关，也与锅炉的结构和运行条件有关。学者提出了多个结渣判定指数，但这些结渣判定指数在实际应用过程中有着很大的局限性，只能作为初步判断并不能从根本上解决沾污对锅炉的危害问题。对于高碱性煤，由于煤中碱金属元素的挥发，容易在锅炉受热面冷凝形成一层打底附着物，打底物主要以氯化钠或硫酸钠形式存在。上述成分在高温环境下挥发后，易凝结在对流受热面上形成烧结或粘结的灰沉积，随着附着物对飞灰的吸附作用，会使得对流受热面出现不同程度的沾污现象，且沾污物无法使用吹灰器清除，从而导致受热面传热能力下降，造成锅炉排烟温度升高等问题，最终使炉膛出力大大降低造成停炉。
[0005]国内对于燃烧利用高碱性煤还缺乏工程运行经验，仅新疆地区个别电厂在研究高碱性煤的燃烧沾污问题，目前没有有效的利用办法。通过优化锅炉燃烧方式，控制炉膛内的温度和燃烧来减缓锅炉的结渣问题，在实际中并不便于操作也未得到推广。只有通过外煤掺烧的方式来减轻沾污问题，利用准东煤与其它煤种混合后进行掺烧，锅炉掺烧高碱性煤的比例不应超过30%，掺烧比例增大时，锅炉的对流受热面沾污积灰严重，同时碱金属对锅炉的本体材料腐蚀也非常严重。由于新疆地区高碱性煤利用方式多为坑口电站，掺烧时对外煤的需求量较大，这样对准东煤使用量非常有限，同时又要从其它地方购买优质燃煤，增加了发电企业的发电成本。对准东煤田的开发和电源基地的建设带来了困难，难于将准东煤的优势得以充分发挥，同时对煤粉锅炉的设计与运行带来很大困难。因此，锅炉纯烧高碱性煤时，对流受热面的沾污是亟待解决的问题。实用新型内容
[0006]本实用新型的目的是提供一种静电场脱钠防止锅炉受热面沾污的煤粉炉系统，解决了现有电站锅炉对流受热面沾污问题，降低锅炉受热面布置难度，保证锅炉受热面充分换热，稳定锅炉出力，可避免由于沾污所造成的对流受热面超温现象，大大降低爆管事故的发生，实现了高碱性煤的大规模纯烧利用，同时不影响锅炉燃烧效率。
[0007]本实用新型的技术方案如下:
[0008]一种静电场脱钠防止锅炉受热面沾污的煤粉炉系统，其特征在于:在煤粉炉的炉膛中段的内壁上设有阴极电极板和阳极电极板，阴极电极板和阳极电极板在水平方向上分别位于炉膛内壁的两侧，阴极电极板和阳极电极板之间形成静电场，所述阴极电极板上设有硅铝氧化物层，硅铝氧化物层位于静电场之中，硅铝氧化物层与静电场形成脱碱金属系统。
[0009]所述煤粉炉的尾部烟道的末端设置有除尘器，尾部烟道的出口端连接有引风机，煤粉炉中含少量碱金属的燃烧烟气经过煤粉炉的水平烟道、尾部烟道后经过降温除尘后排出。
[0010]所述煤粉炉的侧面下端设置有给料装置，给料装置包括煤斗和给料器，煤斗连接至给料器，给料器通过燃烧器连接至煤粉炉，给料装置用于送入原煤；同时，燃烧器连接有鼓风机，通过鼓风机外送空气燃烧。
[0011 ] 所述煤粉炉的底部还设有渣池。
[0012]该系统的工作过程如下:
[0013]在锅炉开车阶段，可先通过煤斗、给料器以外煤掺烧方式送入燃烧器进行燃烧，直到锅炉开始正常运行炉温达到一定温度后，再将高碱性煤通过煤斗、给料器送入燃烧器进行燃烧。锅炉正常运行阶段，高碱性煤通过煤斗、给料器与来自鼓风机的空气经燃烧器送入煤粉炉的炉膛内进行燃烧。燃烧时及燃烧后烟气处于高温，在高温下碱金属处于离子态，在由阴极电极板和阳极电极板组成的静电场中，碱金属离子向阴极迁移。碱金属离子迁移的过程中遇到硅铝氧化物层，在高温下碱金属离子与硅铝氧化物发生化学吸附，使得碱金属离子被固定，通过更换或更新硅铝氧化物层实现碱金属元素自炉膛的移出。经过由静电场和硅铝氧化物层构成的脱碱金属系统后，烟气中的碱金属含量大幅减少。含少量碱金属的燃烧烟气经水平烟道、尾部烟道经过除尘器降温除尘后经引风机排入烟?。锅炉排渣在煤粉炉底部进行。
[0014]高碱性煤在煤粉炉炉膛中进行燃烧所释放的碱金属元素在由静电场和硅铝氧化物层构成的脱碱金属系统中被大量吸附、脱除，烟气中的活性钠含量大大降低，在经过后续受热面时由于烟气中活性钠含量极少，基本不发生沾污。
[0015]本实用新型具有以下有益效果:
[0016](I)在煤粉炉炉膛中设置静电场和硅铝氧化物层，通过静电场加速碱金属离子的迁移，用硅铝氧化物层对碱金属离子进行化学吸附，降低了煤粉炉燃烧烟气中的碱金属含量，减少了锅炉对流受热面沾污，提高了换热面的换热效率，稳定锅炉出力；
[0017](2)利用静电场和硅铝氧化物层在煤粉炉炉膛内对碱金属离子进行化学吸附，对煤粉炉改动很小，使得煤粉炉可以在高效下运行，对系统能量利用效率几乎没有影响，同时避免了高碱性煤目前只能通过掺烧途径利用所带来的高额成本；
[0018](3)使用静电场加速碱金属离子的迁移，用硅铝氧化物层对碱金属离子进行化学吸附，使得碱金属的脱除与收集同步进行，便于后续的碱金属处理；
[0019](4)可以在传统锅炉上轻松改造，实现高碱性煤大规模纯烧利用，提高了电厂的效.、/■
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【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1为本实用新型的结构示意图。
[0021]其中，附图标记为:1煤斗，2给料器，3鼓风机，4燃烧器，5煤粉炉，6阴极电极板，7阳极电极板，8硅铝氧化物层，9除尘器，10引风机。
【具体实施方式】
[0022]如图1所示，一种静电场脱钠防止锅炉受热面沾污的煤粉炉系统，在煤粉炉5的炉膛中段的内壁上设有阴极电极板6和阳极电极板7，阴极电极板6和阳极电极板7在水平方向上分别位于炉膛内壁的两侧，阴极电极板6和阳极电极板7之间形成静电场，所述阴极电极板6上设有硅铝氧化物层8，硅铝氧化物层8位于静电场之中，硅铝氧化物层8与静电场形成脱碱金属系统。
[0023]所述煤粉炉5的尾部烟道的末端设置有除尘器9，尾部烟道的出口端连接有引风机10，煤粉炉5中含少量碱金属的燃烧烟气经过煤粉炉5的水平烟道、尾部烟道后经过降温除尘后排出。
[0024]所述煤粉炉5的侧面下端设置有给料装置，给料装置包括煤斗I和给料器2，煤斗I连接至给料器2，给料器2通过燃烧器4连接至煤粉炉5，给料装置用于送入原煤；同时，燃烧器4连接有鼓风机3,通过鼓风机3外送空气燃烧。
[0025]所述煤粉炉5的底部还设有渣池。
[0026]该系统的工作过程如下:
[0027]在锅炉开车阶段，可先通过煤斗1、给料器2以外煤掺烧方式送入燃烧器4进行燃烧，直到锅炉开始正常运行炉温达到一定温度后，再将高碱性煤通过煤斗1、给料器2送入燃烧器4进行燃烧。锅炉正常运行阶段，高碱性煤通过煤斗1、给料器2与来自鼓风机3的空气经燃烧器4送入煤粉炉5的炉膛内进行燃烧。燃烧时及燃烧后烟气处于高温，在高温下碱金属处于离子态，在由阴极电极板6和阳极电极板7组成的静电场中，碱金属离子向阴极迁移。碱金属离子迁移的过程中遇到硅铝氧化物层8，在高温下碱金属离子与硅铝氧化物发生化学吸附，使得碱金属离子被固定，通过更换或更新硅铝氧化物层实现碱金属元素自炉膛的移出。。经过由静电场和硅铝氧化物层构成的脱碱金属系统后，烟气中的碱金属含量大幅减少。含少量碱金属的燃烧烟气经水平烟道、尾部烟道经过除尘器9降温除尘后经引风机10排入烟囱。锅炉排渣在煤粉炉5底部进行。
【权利要求】
1.一种静电场脱钠防止锅炉受热面沾污的煤粉炉系统，其特征在于:在煤粉炉(5)的炉膛中段的内壁上设有阴极电极板(6)和阳极电极板(7)，阴极电极板(6)和阳极电极板(7)在水平方向上分别位于炉膛内壁的两侧，阴极电极板(6)和阳极电极板(7)之间形成静电场，所述阴极电极板(6 )上设有硅铝氧化物层(8 )，硅铝氧化物层(8 )位于静电场之中，硅铝氧化物层(8)与静电场形成脱碱金属系统。
2.根据权利要求1所述的静电场脱钠防止锅炉受热面沾污的煤粉炉系统，其特征在于:所述煤粉炉(5)的尾部烟道的末端设置有除尘器(9)，尾部烟道的出口端连接有引风机(10)，煤粉炉(5)中含少量碱金属的燃烧烟气经过煤粉炉(5)的水平烟道、尾部烟道后经过降温除尘后排出。
3.根据权利要求1所述的静电场脱钠防止锅炉受热面沾污的煤粉炉系统，其特征在于:所述煤粉炉(5 )的侧面下端设置有给料装置，给料装置包括煤斗(I)和给料器(2 )，煤斗(I)连接至给料器(2 )，给料器(2 )通过燃烧器(4 )连接至煤粉炉(5 )，给料装置用于送入原煤；同时，燃烧器(4)连接有鼓风机(3),通过鼓风机(3)外送空气燃烧。
4.根据权利要求1所述的静电场脱钠防止锅炉受热面沾污的煤粉炉系统，其特征在于:所述煤粉炉(5)的底部还设有渣池。
【文档编号】F23J15/02GK204006058SQ201420461702
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年8月15日 优先权日:2014年8月15日
【发明者】樊伟, 曹立勇, 杜奇, 刘江, 张媛, 胡红伟, 张晓光 申请人:中国东方电气集团有限公司