一種靜電場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】本實用新型涉及一種靜電場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)有陰極電極板和陽極電極板，陰極電極板和陽極電極板的位置在水平方向上對應(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)置靜電場和硅鋁氧化物層，通過靜電場加速堿金屬離子的遷移對堿金屬離子進行富集，用硅鋁氧化物層對堿金屬離子進行化學(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行；利用硅鋁氧化物層對堿金屬離子進行化學(xué)吸附，使得堿金屬的脫除與收集同步進行，便于后續(xù)的堿金屬處理。
【專利說明】一種靜電場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。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、負荷調(diào)節(jié)范圍大等優(yōu)點，當(dāng)燃用高堿性煤種時，存在于煤中的堿性化合物，在燃燒過程中會揮發(fā)出來，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)渣與沾污問題。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)備的運行安全性嚴重降低，結(jié)渣嚴重時可能導(dǎo)致爐膛熄火、爆管、非計劃停爐等重大事故，是長期影響電站鍋爐正常運行的重要問題之一。
[0003]為了防止由于結(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，爐內(nèi)結(jié)渣既是一個復(fù)雜的物理化學(xué)過程，又是一個動力學(xué)過程，既與燃料特性有關(guān)，也與鍋爐的結(jié)構(gòu)和運行條件有關(guān)。學(xué)者提出了多個結(jié)渣判定指數(shù)，但這些結(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沾污對鍋爐的危害問題。對于高堿性煤，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，且沾污物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，最終使爐膛出力大大降低造成停爐。
[0004]國內(nèi)對于燃燒利用高堿性煤還缺乏工程運行經(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，目前沒有有效的利用辦法。通過優(yōu)化鍋爐燃燒方式，控制爐膛內(nèi)的溫度和燃燒來減緩鍋爐的結(jié)渣問題，在實際中并不便于操作也未得到推廣。只有通過外煤摻燒的方式來減輕沾污問題，利用準東煤與其它煤種混合后進行摻燒，鍋爐摻燒高堿性煤的比例不應(yīng)超過30%，摻燒比例增大時，鍋爐的對流受熱面沾污積灰嚴重，同時堿金屬對鍋爐的本體材料腐蝕也非常嚴重。由于新疆地區(qū)高堿性煤利用方式多為坑口電站，摻燒時對外煤的需求量較大，這樣對準東煤使用量非常有限，同時又要從其它地方購買優(yōu)質(zhì)燃煤，增加了發(fā)電企業(yè)的發(fā)電成本。對準東煤田的開發(fā)和電源基地的建設(shè)帶來了困難，難于將準東煤的優(yōu)勢得以充分發(fā)揮，同時對煤粉鍋爐的設(shè)計與運行帶來很大困難。因此，鍋爐純燒高堿性煤時，對流受熱面的沾污是亟待解決的問題。
實用新型內(nèi)容
[0005]本實用新型的目的是提供一種靜電場脫鈉防止鍋爐受熱面沾污的流化床系統(tǒng)，解決了現(xiàn)有電站鍋爐對流受熱面沾污問題，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流受熱面超溫現(xiàn)象，大大降低爆管事故的發(fā)生，實現(xiàn)了高堿性煤的大規(guī)模純燒利用，同時不影響鍋爐燃燒效率。
[0006]本實用新型的技術(shù)方案如下:
[0007]—種靜電場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)有陰極電極板和陽極電極板，陰極電極板和陽極電極板的位置在水平方向上對應(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，煙氣通過引風(fēng)機排出，旋風(fēng)分離器底部的煤灰出口連接至返料器，通過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，通過鼓風(fēng)機外送空氣燃燒，同時底部還設(shè)有渣池。
[0012]該系統(tǒng)的工作過程如下:
[0013]在鍋爐開車階段，可先通過煤斗、給料器以外煤摻燒方式送入流化床進行燃燒，直到鍋爐開始正常運行爐溫達到一定溫度后，再將高堿性煤通過煤斗、給料器送入流化床進行燃燒。鍋爐正常運行階段，高堿性煤通過煤斗、給料器與來自鼓風(fēng)機的空氣在流化床的爐膛內(nèi)進行燃燒。燃燒時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極電極板組成的靜電場中，堿金屬離子向陰極遷移。堿金屬離子遷移的過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，通過更換或更新硅鋁氧化物層實現(xiàn)堿金屬元素自爐膛的移出。經(jīng)過由靜電場和硅鋁氧化物層構(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)分離器進行氣固分離，氣體在煙道中降溫后經(jīng)引風(fēng)機排入煙囪，固體顆粒經(jīng)返料器返回流化床的爐膛內(nèi)進行燃燒。鍋爐排洛在流化床底部進行。
[0014]高堿性煤在流化床爐膛中進行燃燒所釋放的堿金屬元素在由靜電場和硅鋁氧化物層構(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)過后續(xù)受熱面時由于煙氣中活性鈉含量極少，基本不發(fā)生沾污。
[0015]本實用新型具有以下有益效果:
[0016](1)在流化床爐膛中設(shè)置靜電場和硅鋁氧化物層，通過靜電場加速堿金屬離子的遷移對堿金屬離子進行富集，用硅鋁氧化物層對堿金屬離子進行化學(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)利用靜電場和硅鋁氧化物層在流化床爐膛內(nèi)對堿金屬離子進行化學(xué)吸附，對流化床改動很小，使得流化床可以在高效下運行，對系統(tǒng)能量利用效率幾乎沒有影響，同時避免了高堿性煤目前只能通過摻燒途徑利用所帶來的高額成本；
[0018](3)使用靜電場加速堿金屬離子的遷移，用硅鋁氧化物層對堿金屬離子進行化學(xué)吸附，使得堿金屬的脫除與收集同步進行，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，改造工藝簡單，改造成本低，可輕松實現(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】

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

【具體實施方式】
[0022]如圖1所示，一種靜電場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和陽極電極板6，陰極電極板5和陽極電極板6的位置在水平方向上對應(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，煙氣通過引風(fēng)機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3，通過鼓風(fēng)機3外送空氣燃燒，同時底部還設(shè)有渣池。
[0027]該系統(tǒng)的工作過程如下:
[0028]在鍋爐開車階段，可先通過煤斗1、給料器2以外煤摻燒方式送入流化床4進行燃燒，直到鍋爐開始正常運行爐溫達到一定溫度后，再將高堿性煤通過煤斗1、給料器2送入流化床4進行燃燒。鍋爐正常運行階段，高堿性煤通過煤斗1、給料器2與來自鼓風(fēng)機3的空氣在流化床4的爐膛內(nèi)進行燃燒。燃燒時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和陽極電極板6組成的靜電場中，堿金屬離子向陰極遷移。堿金屬離子遷移的過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，通過更換或更新硅鋁氧化物層實現(xiàn)堿金屬元素自爐膛的移出。經(jīng)過由靜電場和硅鋁氧化物層構(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進行氣固分離，氣體在煙道中降溫后經(jīng)引風(fēng)機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)進行燃燒。鍋爐排渣在流化床4底部進行。
【權(quán)利要求】
1.一種靜電場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)和陽極電極板(6)，陰極電極板(5)和陽極電極板(6)的位置在水平方向上對應(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，煙氣通過引風(fēng)機(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(3)，同時底部還設(shè)有渣池。
【文檔編號】F23C10/18GK204063016SQ201420461701
【公開日】2014年12月31日 申請日期: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, 張鑫, 張媛, 黃維林, 李煒 申請人:中國東方電氣集團有限公司