專利名稱：一種減輕高堿性煤種沾污的cfb-束狀輻射鍋爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及煤氣化技術(shù)的熱氣化爐，特別是一種減輕高堿性煤種沾污的CFB-束狀輻射鍋爐。
背景技術(shù)：
我國發(fā)電行業(yè)以火力發(fā)電為主，火電裝機(jī)容量超過70%以上?；痣妱?dòng)力用煤多采用劣質(zhì)低品位煤，鍋爐爐膛水冷壁結(jié)渣、對(duì)流受熱面沾污問題是長期影響電站鍋爐正常運(yùn)行的重要問題之一。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)渣沾污嚴(yán)重時(shí)可能導(dǎo)致鍋爐熄火、爆管、非計(jì)劃停爐等重大事故。為了預(yù)防由于結(jié)渣與沾污所帶來的各種問題，國內(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)過程，與煤自身特性、鍋爐設(shè)計(jì)、運(yùn)行狀況等眾多因素有關(guān)，提出了多個(gè)結(jié)渣與沾污判定指數(shù)。但由于煤在鍋爐中燃燒是一個(gè)極其復(fù)雜的過程，這些結(jié)渣判定指數(shù)在實(shí)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結(jié)渣與沾污對(duì)鍋爐的危害問題。對(duì)于傳統(tǒng)電站鍋爐而言，在燃用高堿性煤種時(shí)，由于煤種富含的堿金屬元素容易在對(duì)流受熱面上沉積，因此在對(duì)流受熱面上發(fā)生嚴(yán)重的沾污現(xiàn)象，導(dǎo)致鍋爐出力不足，管壁溫度過高導(dǎo)致爆管等現(xiàn)象。研究表明，煙氣溫度處于700°C 1100°C區(qū)間屬于沾污發(fā)生嚴(yán)重區(qū)域。準(zhǔn)東煤田是近年在新疆探明的特大型煤田，煤炭資源預(yù)測(cè)儲(chǔ)量3900億t，其煤中富含堿金屬元素，在電廠燃用過程中出現(xiàn)高溫過熱器(高過)、高溫再熱器(高再)沾污堵塞問題，而其他高堿金屬煤種在燃燒過程中也會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重沾污現(xiàn)象。高堿性煤在煤粉鍋爐燃燒過程中由于堿金屬元素的揮發(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NaCl或Na2SO4形式存在，上述成分在高溫下?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，且無法使用吹灰器清除，從而導(dǎo)致受熱面?zhèn)鳠崮芰ο陆担斐慑仩t排煙溫度升高等問題，最終使得爐膛出力大大降低造成停爐。國內(nèi)對(duì)于燃燒高堿性煤利用還缺乏工程運(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題，目前并沒有高效的利用辦法，只通過外煤摻燒的方式來減輕沾污問題，外煤摻燒問題實(shí)際上是通過添加其他低堿性金屬煤，降低了原煤中堿金屬的相對(duì)含量。鍋爐摻燒高堿性煤的比例不應(yīng)超過30%，摻燒比例增大時(shí)，對(duì)流受熱面沾污積灰嚴(yán)重，形成煙氣走廊，煙氣沖刷造成高溫再熱器、高溫過熱器泄漏。由于新疆地區(qū)高堿性煤利用方式多為坑口電站，摻燒方式對(duì)外煤的需求量較大，這種方式往往受到運(yùn)輸條件的限制，極大增加了運(yùn)行成本。因此，高堿性煤的沾污問題是亟待解決的問題。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型針對(duì)傳統(tǒng)電站鍋爐燃用高堿性煤種產(chǎn)生的沾污問題，提出一種減輕高堿性煤種沾污的CFB-束狀輻射鍋爐，大大減輕受熱面沾污問題，并不影響蒸汽的正常產(chǎn)出，實(shí)現(xiàn)高堿性煤種的大規(guī)模純燒利用。本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下:一種減輕高堿性煤種沾污的CFB-束狀輻射鍋爐，其特征在于:包括CFB鍋爐、分離裝置和束狀輻射鍋爐，CFB鍋爐側(cè)壁的上端和下端均設(shè)置有與分離裝置連通的通道，分離裝置的頂部連通有高溫?zé)煹?，高溫?zé)煹肋B通束狀輻射鍋爐；所述束狀輻射鍋爐包括輻射換熱部分、對(duì)流換熱部分和殼體，輻射換熱部分位于殼體中間，對(duì)流換熱部分位于輻射換熱部分和殼體之間，殼體頂部設(shè)置有煙氣通道，煙氣通道與高溫?zé)煹肋B通，殼體側(cè)壁上端設(shè)置有煙氣出口，煙氣出口高于對(duì)流換熱部分。所述分離裝置與束狀輻射鍋爐之間通過法蘭連接。所述煙氣通道為一窄長通道，該煙氣通道的內(nèi)壁為耐火襯里。所述輻射換熱部分包括輻射水冷壁和輻射屏，輻射水冷壁由多個(gè)縱向平行緊貼設(shè)置的立管圍成圓筒狀形成，相鄰的兩個(gè)立管之間焊接連接；所述輻射屏位于圓筒狀的中間空腔內(nèi)，由若干個(gè)立管排形成，立管排以回轉(zhuǎn)式束狀輻射鍋爐的中心軸為圓心向外發(fā)散分布于輻射換熱室內(nèi)，每個(gè)立管排由若干立管形成，立管排的相鄰的兩個(gè)立管緊貼設(shè)置。所述輻射水冷壁的立管上端連通有輻射水冷壁上集箱，所述輻射水冷壁的立管下端連通輻射水冷壁下集箱。所述對(duì)流換熱部分包括對(duì)流換熱水冷壁和從上往下依次布置的空氣預(yù)熱器、一級(jí)省煤器和二級(jí)省煤器，空氣預(yù)熱器、一級(jí)省煤器和二級(jí)省煤器均布置在輻射水冷壁和對(duì)流換熱水冷壁之間的環(huán)形空間中。所述對(duì)流換熱水冷壁是若干個(gè)縱向平行緊貼設(shè)置的立管圍繞形成的圓筒壁，相鄰的兩個(gè)立管通過焊接連接。所述空氣預(yù)熱器、一級(jí)省煤器和二級(jí)省煤器分別由一組螺旋盤管組成，每組螺旋盤管分別包括四層螺旋環(huán)管，每兩層螺旋環(huán)管之間有一定的距離，每層螺旋環(huán)管是由管子緊密環(huán)繞形成的。所述空氣預(yù)熱器設(shè)置有空氣預(yù)熱出口和空氣預(yù)熱進(jìn)口，一級(jí)省煤器設(shè)置有一級(jí)省煤器出口和一級(jí)省煤器進(jìn)口，二級(jí)省煤器設(shè)置有二級(jí)省煤器出口和二級(jí)省煤器進(jìn)口 ；空氣預(yù)熱出口、空氣預(yù)熱進(jìn)口、一級(jí)省煤器出口、一級(jí)省煤器進(jìn)口、二級(jí)省煤器出口、二級(jí)省煤器進(jìn)口均延伸至壓力殼體外。本實(shí)用新型采用傳統(tǒng)CFB鍋爐爐膛，取消其對(duì)流受熱面，代替布置一種束狀輻射鍋爐，產(chǎn)生過熱蒸汽，避免其上提前發(fā)生沾污。煤粉進(jìn)入流化床燃燒后，煙氣和煤灰從流化床上部進(jìn)入旋風(fēng)分離器中，經(jīng)旋風(fēng)分離器的分離作用，煤灰從底部進(jìn)入流化床中，作為流化床的熱載體循環(huán)使用。由于煤灰的摻入，有效降低流化床中堿金屬物質(zhì)的相對(duì)含量，避免了流化床燃燒沾污的問題。煙氣從分離裝置上部出來，按照實(shí)際需要布置盡可能短的水平煙道，將煙氣導(dǎo)入束狀的下行輻射鍋爐中，替代原有的對(duì)流受熱面產(chǎn)生過熱蒸汽。當(dāng)煙氣進(jìn)入下行輻射鍋爐時(shí)，由于輻射鍋爐截面積較大，因此其下行速率極慢，煙氣處于層流狀態(tài)，其輻射換熱可充分進(jìn)行，在輻射鍋爐進(jìn)口布置小段保護(hù)夾套并對(duì)煙氣進(jìn)行導(dǎo)流，使煙氣在緩慢下降的過程中與壁面不接觸或少接觸。輻射鍋爐高度的布置需滿足:(I)輻射鍋爐受熱面中過熱蒸汽需達(dá)到汽輪機(jī)進(jìn)口要求；(2)煙氣溫度降低至700°C以下，即可保證燃用高堿金屬煤種時(shí)鍋爐受熱不發(fā)生沾污。輻射鍋爐外圍四周布置對(duì)流受熱器，包括省煤器、空氣預(yù)熱器等。煙氣在輻射段底部溫度已降至700°C以下，其中的高堿性物質(zhì)已凝結(jié)沉積，煙氣反折向上進(jìn)入對(duì)流段，將大大降低對(duì)流段省煤器及空氣預(yù)熱器的積灰程度。本實(shí)用新型的有益效果和優(yōu)點(diǎn)如下:(I)本實(shí)用新型利用煤灰的循環(huán)避免了流化床的燃燒沾污問題；(2)本實(shí)用新型采用CFB鍋爐爐膛與束狀輻射鍋爐配合，避免700°C 1100°C區(qū)間出現(xiàn)對(duì)流換熱面，大大減輕了高堿金屬煤種燃燒發(fā)生的沾污問題；(3)本實(shí)用新型取消了對(duì)流受熱面的布置，采用輻射鍋爐受熱面形式，所需過熱蒸汽可在輻射鍋爐出口得到。

圖1為本實(shí)用新型的剖視示意圖；圖2為本實(shí)用新型的A-A截面剖視示意圖。其中，附圖標(biāo)記為:1鍋爐給料裝置，2 CFB鍋爐爐膛，3分離裝置，4煙氣通道，5輻射屏，5-1輻射屏上集箱，5-2輻射屏下集箱，6輻射水冷壁，6-1輻射水冷壁上集箱，6-2輻射水冷壁下集箱，7 二級(jí)省煤器，7-1 二級(jí)省煤器進(jìn)口，7-2 二級(jí)省煤器出口，8 一級(jí)省煤器，8-1一級(jí)省煤器進(jìn)口，8-2 一級(jí)省煤器出口，9空氣預(yù)熱器，9-1空氣預(yù)熱器進(jìn)口，9-2空氣預(yù)熱器出口，10煙氣出口，11對(duì)流換熱水冷壁，11-1對(duì)流換熱水冷壁上集，11-2對(duì)流換熱水冷壁下集箱，12螺旋盤管。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，一種減輕高堿性煤種沾污的CFB-束狀輻射鍋爐，包括CFB鍋爐、分離裝置和束狀輻射鍋爐，CFB鍋爐側(cè)壁的上端和下端均設(shè)置有與分離裝置連通的通道，分離裝置的頂部連通有高溫?zé)煹溃邷責(zé)煹肋B通束狀輻射鍋爐；所述束狀輻射鍋爐包括輻射換熱部分、對(duì)流換熱部分和殼體，輻射換熱部分位于殼體中間，對(duì)流換熱部分位于輻射換熱部分和殼體之間，殼體頂部設(shè)置有煙氣通道，煙氣通道與高溫?zé)煹肋B通，殼體側(cè)壁上端設(shè)置有煙氣出口，煙氣出口高于對(duì)流換熱部分。所述分離裝置與束狀輻射鍋爐之間通過法蘭連接。所述煙氣通道為一窄長通道，該煙氣通道的內(nèi)壁為耐火襯里。如圖2所示，所述輻射換熱部分包括輻射水冷壁和輻射屏，輻射水冷壁由多個(gè)縱向平行緊貼設(shè)置的立管圍成圓筒狀形成，相鄰的兩個(gè)立管之間焊接連接；所述輻射屏位于圓筒狀的中間空腔內(nèi)，由若干個(gè)立管排形成，立管排以回轉(zhuǎn)式束狀輻射鍋爐的中心軸為圓心向外發(fā)散分布于輻射換熱室內(nèi)，每個(gè)立管排由若干立管形成，立管排的相鄰的兩個(gè)立管緊貼設(shè)置。所述輻射水冷壁的立管上端連通有輻射水冷壁上集箱，所述輻射水冷壁的立管下端連通輻射水冷壁下集箱。所述對(duì)流換熱部分包括對(duì)流換熱水冷壁和從上往下依次布置的空氣預(yù)熱器、一級(jí)省煤器和二級(jí)省煤器，空氣預(yù)熱器、一級(jí)省煤器和二級(jí)省煤器均布置在輻射水冷壁和對(duì)流換熱水冷壁之間的環(huán)形空間中。所述對(duì)流換熱水冷壁是若干個(gè)縱向平行緊貼設(shè)置的立管圍繞形成的圓筒壁，相鄰的兩個(gè)立管通過焊接連接。所述空氣預(yù)熱器、一級(jí)省煤器和二級(jí)省煤器分別由一組螺旋盤管組成，每組螺旋盤管分別包括四層螺旋環(huán)管，每兩層螺旋環(huán)管之間有一定的距離，每層螺旋環(huán)管是由管子緊密環(huán)繞形成的。所述空氣預(yù)熱器設(shè)置有空氣預(yù)熱出口和空氣預(yù)熱進(jìn)口，一級(jí)省煤器設(shè)置有一級(jí)省煤器出口和一級(jí)省煤器進(jìn)口，二級(jí)省煤器設(shè)置有二級(jí)省煤器出口和二級(jí)省煤器進(jìn)口 ；空氣預(yù)熱出口、空氣預(yù)熱進(jìn)口、一級(jí)省煤器出口、一級(jí)省煤器進(jìn)口、二級(jí)省煤器出口、二級(jí)省煤器進(jìn)口均延伸至壓力殼體外。本實(shí)用新型的工作過程為:本實(shí)用新型涉及的爐膛部分為傳統(tǒng)CFB燃燒鍋爐，煤粉由給料裝置進(jìn)入燃燒室后進(jìn)行燃燒，煤灰與煙氣一同進(jìn)入分離裝置中，煤灰經(jīng)分離后循環(huán)進(jìn)入燃燒室中，煙氣經(jīng)水平管道進(jìn)入束狀輻射鍋爐中進(jìn)行換熱冷卻。布置束狀輻射鍋爐代替CFB燃燒鍋爐原有的對(duì)流受熱面。該束狀輻射鍋爐包括輻射換熱和若干段對(duì)流換熱，輻射換熱部分在中間，對(duì)流換熱部分置于四周。利用輻射鍋爐輻射受熱面的特殊布置，減輕了煙氣通過時(shí)對(duì)受熱面的沖刷，且由于煙氣流動(dòng)速度較小，不容易發(fā)生灰沉積，可減輕由于燃用高堿性煤種所發(fā)生的沾污。在輻射受熱段底部，煙氣溫度降低至700°C以下，此時(shí)，煙氣中的高堿性物質(zhì)已凝結(jié)沉積，煙氣流向反折向上，進(jìn)行對(duì)流換熱，經(jīng)過二級(jí)、一級(jí)省煤器及空氣預(yù)熱器等對(duì)流段，使得煙氣出口溫度達(dá)到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于該實(shí)用新型，也可通過受熱面及水蒸氣的流動(dòng)路徑得到汽輪機(jī)發(fā)電所需過熱蒸汽。鍋爐給水通過一級(jí)省煤器進(jìn)口 8-1進(jìn)入，省煤器采用逆流布置以得到最大熱量利用，給水經(jīng)過加熱后從8-2出口流出進(jìn)入二級(jí)省煤器7，加熱后的給水從二級(jí)省煤器送出并進(jìn)入爐膛水冷壁加熱，爐膛水冷壁出口蒸汽通過汽水分離得到的合格蒸汽送入輻射屏5中進(jìn)行過熱，過熱蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)中發(fā)電；一次再熱蒸汽從6-1送入輻射再熱器6中進(jìn)行再熱并送至汽輪機(jī)中壓缸以提高發(fā)電效率；空氣可通過空氣預(yù)熱器9進(jìn)行預(yù)熱；對(duì)流換熱水冷壁11產(chǎn)生的蒸汽可用作減溫水以調(diào)節(jié)過熱器出口蒸汽參數(shù)避免管壁溫度超溫。
權(quán)利要求1.一種減輕高堿性煤種沾污的CFB-束狀輻射鍋爐，其特征在于:包括CFB鍋爐、分離裝置和束狀輻射鍋爐，CFB鍋爐側(cè)壁的上端和下端均設(shè)置有與分離裝置連通的通道，分離裝置的頂部連通有高溫?zé)煹?，高溫?zé)煹肋B通束狀輻射鍋爐；所述束狀輻射鍋爐包括輻射換熱部分、對(duì)流換熱部分和殼體，輻射換熱部分位于殼體中間，對(duì)流換熱部分位于輻射換熱部分和殼體之間，殼體頂部設(shè)置有煙氣通道，煙氣通道與高溫?zé)煹肋B通，殼體側(cè)壁上端設(shè)置有煙氣出口，煙氣出口高于對(duì)流換熱部分。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種減輕高堿性煤種沾污的CFB-束狀輻射鍋爐，其特征在于:所述分離裝置與束狀輻射鍋爐之間通過法蘭連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種減輕高堿性煤種沾污的CFB-束狀輻射鍋爐，其特征在于:所述煙氣通道為一窄長通道，該煙氣通道的內(nèi)壁為耐火襯里。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種減輕高堿性煤種沾污的CFB-束狀輻射鍋爐，其特征在于:所述輻射換熱部分包括輻射水冷壁和輻射屏，輻射水冷壁由多個(gè)縱向平行緊貼設(shè)置的立管圍成圓筒狀形成，相鄰的兩個(gè)立管之間焊接連接；所述輻射屏位于圓筒狀的中間空腔內(nèi)，由若干個(gè)立管排形成，立管排以回轉(zhuǎn)式束狀輻射鍋爐的中心軸為圓心向外發(fā)散分布于輻射換熱室內(nèi)，每個(gè)立管排由若干立管形成，立管排的相鄰的兩個(gè)立管緊貼設(shè)置。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種減輕高堿性煤種沾污的CFB-束狀輻射鍋爐，其特征在于:所述輻射水冷壁的立管上端連通有輻射水冷壁上集箱，所述輻射水冷壁的立管下端連通輻射水冷壁下集箱。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的一種減輕高堿性煤種沾污的CFB-束狀輻射鍋爐，其特征在于:所述對(duì)流換熱部分包括對(duì)流換熱水冷壁和從上往下依次布置的空氣預(yù)熱器、一級(jí)省煤器和二級(jí)省煤器，空氣預(yù)熱器、一級(jí)省煤器和二級(jí)省煤器均布置在輻射水冷壁和對(duì)流換熱水冷壁之間的環(huán)形空間中。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種減輕高堿性煤種沾污的CFB-束狀輻射鍋爐，其特征在于:所述對(duì)流換熱水冷壁是若干個(gè)縱向平行緊貼設(shè)置的立管圍繞形成的圓筒壁，相鄰的兩個(gè)立管通過焊接連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種減輕高堿性煤種沾污的CFB-束狀輻射鍋爐，其特征在于:所述空氣預(yù)熱器、一級(jí)省煤器和二級(jí)省煤器分別由一組螺旋盤管組成，每組螺旋盤管分別包括四層螺旋環(huán)管，每兩層螺旋環(huán)管之間有一定的距離，每層螺旋環(huán)管是由管子緊密環(huán)繞形成的。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種減輕高堿性煤種沾污的CFB-束狀輻射鍋爐，其特征在于:所述空氣預(yù)熱器設(shè)置有空氣預(yù)熱出口和空氣預(yù)熱進(jìn)口，一級(jí)省煤器設(shè)置有一級(jí)省煤器出口和一級(jí)省煤器進(jìn)口，二級(jí)省煤器設(shè)置有二級(jí)省煤器出口和二級(jí)省煤器進(jìn)口 ；空氣預(yù)熱出口、空氣預(yù)熱進(jìn)口、一級(jí)省煤器出口、一級(jí)省煤器進(jìn)口、二級(jí)省煤器出口、二級(jí)省煤器進(jìn)口均延伸至壓力殼體外。
專利摘要本實(shí)用新型是一種減輕高堿性煤種沾污的CFB-束狀輻射鍋爐，包括CFB鍋爐、分離裝置和束狀輻射鍋爐，CFB鍋爐側(cè)壁的上端和下端均設(shè)置有與分離裝置連通的通道，分離裝置的頂部連通高溫?zé)煹溃邷責(zé)煹肋B通束狀輻射鍋爐；束狀輻射鍋爐包括輻射換熱部分、對(duì)流換熱部分和殼體，輻射換熱部分位于殼體中間，對(duì)流換熱部分位于輻射換熱部分和殼體之間；本實(shí)用新型利用煤灰的循環(huán)避免了流化床的燃燒沾污問題；本實(shí)用新型采用CFB鍋爐爐膛與束狀輻射鍋爐配合，避免700℃~1100℃區(qū)間出現(xiàn)對(duì)流換熱面，大大減輕了高堿金屬煤種燃燒發(fā)生的沾污問題；本實(shí)用新型取消了對(duì)流受熱面的布置，采用輻射鍋爐受熱面形式，所需過熱蒸汽可在輻射鍋爐出口得到。
文檔編號(hào)F22B31/08GK202993182SQ20122067836
公開日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2012年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月11日
發(fā)明者曹立勇, 張春飛, 劉正寧, 張媛, 郭盼, 杜奇, 樊偉, 李陽, 張?chǎng)? 胡春, 雷宇 申請(qǐng)人:中國東方電氣集團(tuán)有限公司