一種減輕高堿性煤種沾污的cfb輻射混合型鍋爐的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及高堿性煤的防沾污技術領域，特別是一種減輕高堿性煤種沾污的CFB輻射混合型鍋爐。
【背景技術】
[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。火電動力用煤多采用劣質低品位煤，鍋爐爐膛水冷壁結渣、對流受熱面沾污問題是長期影響電站鍋爐正常運行的重要問題之一。結渣和沾污會降低鍋爐的傳熱效率，影響鍋爐出力，使得設備的運行安全性嚴重降低，結渣沾污嚴重時可能導致鍋爐熄火、爆管、非計劃停爐等重大事故。
[0003]為了預防由于結渣與沾污所帶來的各種問題，國內外學者對結渣與沾污的機理進行了大量的研究。研究表明結渣與沾污是復雜的物理化學反應過程，與煤自身特性、鍋爐設計、運行狀況等眾多因素有關，提出了多個結渣與沾污判定指數(shù)。但由于煤在鍋爐中燃燒是一個極其復雜的過程，這些結渣判定指數(shù)在實際應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渣與沾污對鍋爐的危害問題。
[0004]準東煤田是近年在新疆探明的特大型煤田，煤炭資源預測儲量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出現(xiàn)嚴重沾污現(xiàn)象。
[0005]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，易凝結在對流受熱面上形成燒結或粘結的灰沉積，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，且無法使用吹灰器清除，從而導致受熱面?zhèn)鳠崮芰ο陆?，造成鍋爐排煙溫度升高等問題，最終使得爐膛出力大大降低造成停爐。
[0006]國內對于燃燒高堿性煤利用還缺乏工程運行經(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含量。鍋爐摻燒高堿性煤的比例不應超過30%，摻燒比例增大時，對流受熱面沾污積灰嚴重，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，摻燒方式對外煤的需求量較大，這種方式往往受到運輸條件的限制，極大增加了運行成本。
[0007]對于傳統(tǒng)電站鍋爐而言，在燃用高堿性煤種時，由于煤種富含的堿金屬元素容易在對流受熱面上沉積，因此在對流受熱面上發(fā)生嚴重的沾污現(xiàn)象，導致鍋爐出力不足，管壁溫度過高導致爆管等現(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)生嚴重區(qū)域。因此，高堿性煤的沾污問題是亟待解決的問題。
【實用新型內容】
[0008]本實用新型針對傳統(tǒng)電站鍋爐燃用高堿性煤種產(chǎn)生的沾污問題，提出了一種減輕高堿性煤種沾污的CFB輻射混合型鍋爐，基于傳統(tǒng)CFB鍋爐爐膛，取消其對流受熱面，布置下行的輻射鍋爐和橫向的對流受熱段，產(chǎn)生過熱蒸汽，通過CFB鍋爐的循環(huán)設置及輻射鍋爐，避免受熱面出現(xiàn)沾污，實現(xiàn)高堿性煤種的純燒利用。
[0009]本實用新型的技術方案如下:
[0010]一種減輕高堿性煤種沾污的CFB輻射混合型鍋爐，其特征在于:包括流化床爐膛、旋風分離器、水平煙道、輻射鍋爐和對流煙道，流化床爐膛連接旋風分離器，旋風分離器通過水平煙道連接輻射鍋爐，輻射鍋爐的底部連接水平的對流煙道；所述輻射鍋爐內設置有輻射水冷壁和輻射換熱屏，所述輻射水冷壁是由多個豎直的立管拼接形成的長方形結構，長方形結構內為空腔；所述輻射換熱屏位于輻射水冷壁的空腔內，輻射換熱屏包括多個豎直平面輻射子屏，每一個輻射子屏均是由多個豎直的立管拼接形成，輻射子屏以輻射水冷壁豎直方向的中心軸線為圓心發(fā)散布置；所述輻射水冷壁和輻射換熱屏的每相鄰兩個立管均是通過焊接方式連接。
[0011]所述輻射鍋爐包括四個側壁、一頂壁和漏斗型底壁，側壁、頂壁均有由外層耐火保溫材料和內層膜式水冷壁構成，漏斗型底壁為耐火材料結構；漏斗型底壁的下方為出渣口，形成輻射段除灰斗；所述出渣口為耐火材料結構。
[0012]輻射水冷壁和輻射換熱屏的每個立管的上端均與上集箱連通，每個立管的下端與下集箱連通。
[0013]輻射水冷壁還在輻射鍋爐內頂部設置有頂壁水冷壁。
[0014]所述下行的輻射鍋爐代替CFB燃燒鍋爐原有的對流受熱面。利用輻射鍋爐輻射受熱面的特殊布置，減輕了煙氣通過時對受熱面的沖刷，且由于煙氣流動速度較小，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，煙氣中的高堿性物質已凝結沉積，煙氣折流橫向進入對流段中，大大減小了煤灰在對流段的沉積。
[0015]所述對流煙道橫向水平布置，與輻射鍋爐相連，設置有對流傳熱部件。所述對流傳熱部件包括二級省煤器、一級省煤器及空氣預熱器部件；所述對流傳熱部件為多組對流管束，對流管束的壁面為耐火保溫材料。
[0016]對流煙道的后端連接有排煙煙道；煙氣經(jīng)過二級省煤器、一級省煤器及空氣預熱器對流換熱，可使得煙氣出口溫度達到規(guī)定標準。
[0017]所述流化床爐膛為帶水冷壁面的常規(guī)流化床爐膛，其上設置有煤倉，流化床爐膛的底部設置有流化風口。
[0018]本實用新型的工作過程為:
[0019]經(jīng)過破碎等預處理的高堿性煤粉與添加劑通過煤倉進入流化床爐膛，與從流化風口進入經(jīng)空氣預熱器加熱的熱空氣進行燃燒后，產(chǎn)生高溫煙氣，高溫煙氣經(jīng)過流化床爐膛上部的爐膛出口進入旋風分離器，經(jīng)過旋風分離器除去高溫煙氣中絕大多數(shù)的飛灰顆粒；飛灰顆粒作為燃燒熱載體返回到流化床爐膛循環(huán)利用；從旋風分離器中分離出來的高溫煙氣通過水平煙道進入下行的輻射鍋爐，高溫煙氣與輻射鍋爐內的輻射水冷壁屏和輻射換熱屏換熱后，高溫煙氣的溫度將大幅下降，通常高溫煙氣溫度降至700°C，高溫煙氣的體積和流速都將大幅減小，得到冷凝后的灰渣顆粒；灰渣顆粒沉降在出渣口中，而煙氣折流進入橫向水平的對流煙道，經(jīng)二級省煤器、一級省煤器及空氣預熱器換熱，通過排煙煙道排出。
[0020]本實用新型也可通過受熱面及水蒸氣的流動路徑得到汽輪機發(fā)電所需過熱蒸汽，具體的水汽流程為:鍋爐給水進入一級省煤器中，一級省煤器采用逆流布置以得到最大熱量利用，給水經(jīng)過加熱后進入二級省煤器中，加熱后的給水從二級省煤器送出并進入爐膛水冷壁加熱，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換熱屏中進行過熱，過熱蒸汽進入汽輪機中發(fā)電；空氣可通過空氣預熱器進行預熱；輔助蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生的蒸汽可用作減溫水以調節(jié)輻射換熱屏出口蒸汽參數(shù)避免管壁溫度超溫。
[0021]該鍋爐采用傳統(tǒng)CFB鍋爐爐膛，煤粉進入流化床燃燒后，煙氣和煤灰從流化床爐膛上部進入旋風分離器中，經(jīng)旋風分離器的分離作用，煤灰從底部進入流化床中，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的相對含量，避免了流化床燃燒沾污的問題。
[0022]本實用新型的有益效果如下:
[0023](I)本實用新型提供的一種減輕高堿性煤種沾污的CFB-輻射混合型鍋爐，采用CFB鍋爐爐膛，利用煤灰的循環(huán)避免了流化床的燃燒沾污問題。
[0024](2)本實用新型提供的一種減輕高堿性煤種沾污的CFB-輻射混合型鍋爐，采用CFB鍋爐爐膛與下行的輻射鍋爐配合，避免700°C — 1100°C區(qū)間出現(xiàn)對流換熱面，大大減輕了高堿金屬煤種燃燒發(fā)生的沾污問題。
[0025](3)本實用新型提供的一種減輕高堿性煤種沾污的CFB-輻射混合型鍋爐，輻射鍋爐出口煙氣橫向進入對流段，由于輻射段對煙氣中灰分及高堿性物質的冷卻及沉積作用，大大減少了對流段煙氣的積灰程度。
【附圖說明】
[0026]圖1為本實用新型的剖視結構示意圖；
[0027]圖2為本實用新型圖1中的A-A截面剖視示意圖。
[0028]其中，附圖標記為:I煤倉，2流化床爐膛，3旋風分離器，4水平煙道，5上集箱，6頂壁水冷壁，7輻射鍋爐，8輻射換熱屏，9輻射水冷壁，10下集箱，11出渣口，12 二級省煤器，13 一級省煤器，14空氣預熱器，15流化風口，16對流煙道，17側壁，18頂壁，19漏斗型底壁。
【具體實施方式】
[0029]下面結合附圖與【具體實施方式】對本實用新型作進一步詳細描述:
[0030]如圖1-2所示，一種減輕高堿性煤種沾污的CFB輻射混合型鍋爐，包括流化床爐膛2、旋風分離器3、水平煙道4、輻射鍋爐7和對流煙道16，流化床爐膛2連接旋風分離器3，旋風分離器3通過水平煙道4連接輻