專利名稱：一種燃用低灰熔點(diǎn)高鈉鉀含量燃料的鍋爐熱力系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于熱能工程研究領(lǐng)域，特別涉及一種適用于低灰熔點(diǎn)、高鈉鉀含量、易積灰易結(jié)渣燃料燃燒的鍋爐熱力系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
能源是現(xiàn)代社會賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，也是國民經(jīng)濟(jì)快速持續(xù)發(fā)展的有力保障。近年來，隨著工業(yè)的發(fā)展和人民生活水平的提高，我國的能源消耗也是與日俱增。然而我國是一個(gè)能源短缺的國家，為了滿足國民經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展對能源的需求，多層次能源的安全高效利用已刻不容緩。我國有著豐富的低灰熔點(diǎn)高鈉鉀含量燃料資源，所謂高鈉鉀含量燃料是指燃料中當(dāng)量Na20(當(dāng)量Na2O = (Na20+0. 659K20) XAd/100, 式中Na20、K20為燃料灰中氧化鈉與氧化鉀含量，％ ;Ad為燃料的干燥基灰分，％ ；0. 659為Na2O與K2O分子量之比)含量大于等于O. 45的高沾污性燃料,對于那些當(dāng)量Na2O含量小于O. 45但燃燒時(shí)仍以揮發(fā)態(tài)堿金屬在受熱面上凝結(jié)為主而導(dǎo)致積灰結(jié)渣的燃料仍應(yīng)歸類到高鈉鉀含量燃料。例如2005年被勘探發(fā)現(xiàn)的準(zhǔn)東煤田。準(zhǔn)東煤田資源預(yù)測儲量達(dá)3900億噸，是我國目前最大的整裝煤田，以現(xiàn)在我國煤炭年產(chǎn)量計(jì)算，一個(gè)準(zhǔn)東煤田就夠全國使用120多年。從總體上看，我國多數(shù)動力產(chǎn)煤區(qū)都富藏灰熔融性較低的高鈉鉀含量煤。此外，大多數(shù)生物質(zhì)燃料也具有灰熔點(diǎn)低、鈉鉀含量高的特點(diǎn)。生物質(zhì)能不僅總量大，而且可再生，據(jù)測算，如果充分利用我國目前的農(nóng)業(yè)生物質(zhì)資源，每年可新增5億噸左右標(biāo)準(zhǔn)煤，能極大補(bǔ)充我國能源缺口。然而截止到目前，我國燃用低灰熔點(diǎn)高鈉鉀含量燃料的鍋爐基本都存在著嚴(yán)重的鍋爐爐膛受熱面以及各級對流受熱面結(jié)渣、沾污和腐蝕問題。鍋爐受熱面的積灰結(jié)渣不僅會嚴(yán)重影響鍋爐出力，降低鍋爐效率，還會在受熱面管壁產(chǎn)生高溫腐蝕，使管子金屬處于超溫運(yùn)行狀態(tài)，降低受熱面管子強(qiáng)度，當(dāng)積灰結(jié)渣嚴(yán)重時(shí)會導(dǎo)致鍋爐爆管，增加檢修工作量或被迫停爐，給鍋爐的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行帶來極大威脅。從上世紀(jì)鍋爐被大規(guī)模利用開始，鍋爐受熱面的積灰結(jié)渣問題就一直困擾著人們，低灰熔點(diǎn)高鈉鉀含量燃料由于其自身的特點(diǎn)，使得它比其他結(jié)渣煤種具有更強(qiáng)的結(jié)渣性，也正因?yàn)槿绱耍突胰埸c(diǎn)高鈉鉀含量燃料在我國的高效廣泛利用受到極大限制。低灰熔點(diǎn)高鈉鉀含量燃料堿金屬含量高，在高溫燃燒下除了以硅鋁酸鹽形式存在的堿金屬化合物有很高的熔點(diǎn)外(NaAlSiO4在1550°C的高溫下也不會分解或者蒸發(fā)，它最終留在灰中)，其他低熔點(diǎn)的堿金屬化合物都會從燃料中揮發(fā)出來，主要以氣相氯化物、硫酸鹽、氧化物等形式存在于高溫?zé)煔庵?，形成升華灰。升華灰非常細(xì)小，很容易冷凝到受熱面表面形成呈粘稠狀熔融態(tài)的冷凝液膜，以這層液膜為粘結(jié)劑，一方面捕集煙氣中的固體顆粒，一方面還可繼續(xù)形成粘結(jié)物，使得渣層迅速增長，最終產(chǎn)生結(jié)渣。雖然近些年我國對鍋爐的設(shè)計(jì)與運(yùn)行中在防止積灰結(jié)渣方面積累了一些經(jīng)驗(yàn)，但從目前我國鍋爐應(yīng)用的實(shí)際情況來看，現(xiàn)有的這些方法都無法從根本上解決低灰熔點(diǎn)高鈉鉀含量燃料燃燒的積灰結(jié)渣問題，具體歸結(jié)如下[0005](I)控制爐內(nèi)溫度水平。爐內(nèi)溫度水平與鍋爐結(jié)渣密切相關(guān)，實(shí)驗(yàn)表明，煙氣溫度每升高50°C結(jié)渣率變增長5倍。現(xiàn)有的應(yīng)用是根據(jù)煤灰熔融特性和結(jié)渣指數(shù)來選擇爐膛出口煙溫，使得爐膛出口煙溫低于煤灰熔融溫度，從而避免熔融或半熔融狀態(tài)灰在對流受熱面上的粘附，降低對流受熱面的結(jié)渣。當(dāng)燃用低灰熔點(diǎn)高鈉鉀含量燃料時(shí)，大量堿金屬化合物揮發(fā)混合在煙氣中，即使控制爐膛出口煙溫在灰熔點(diǎn)以下，約1100°C，在此溫度下飛灰顆粒呈固體狀態(tài)，但堿金屬化合物仍然以氣體形式存在，隨煙氣進(jìn)入爐膛出口高溫對流受熱面，在受熱面的低溫壁面上產(chǎn)生冷凝液膜，進(jìn)而導(dǎo)致積灰結(jié)渣。若進(jìn)一步降低爐膛出口煙溫至960°C左右(工業(yè)鍋爐的爐膛出口煙溫水平)，仍不能避免堿金屬化合物的冷凝結(jié)渣，實(shí)際應(yīng)用中燃用生物質(zhì)的工業(yè)鍋爐爐膛出口對流受熱面嚴(yán)重的積灰結(jié)渣現(xiàn)象即可證明此點(diǎn)。較低的爐膛出口煙溫對應(yīng)較小的爐膛容積熱負(fù)荷，過小的爐膛容積熱負(fù)荷會給燃料的著火、燃燒及燃盡帶來極大困難，因此爐膛出口煙溫不可能無限制地降低，這也是我國目前無法解決燃用低灰熔點(diǎn)高鈉鉀含量燃料時(shí)在高溫對流受熱面上的積灰結(jié)渣問題的根源所在。(2)組織良好的爐內(nèi)空氣動力場。我國目前在組織爐內(nèi)合理空氣動力場方面的工作主要包括防止一次風(fēng)氣流貼壁、防止?fàn)t膛近壁區(qū)形成還原性氣氛、降低近壁區(qū)溫度和均·勻分配爐內(nèi)熱負(fù)荷，這些措施在防止?fàn)t膛特別是燃燒器區(qū)域結(jié)渣取得了良好效果，但對于由升華灰導(dǎo)致的燃用低灰熔點(diǎn)高鈉鉀含量燃料鍋爐的對流受熱面嚴(yán)重的積灰結(jié)渣問題卻無法起到防治作用。(3)合理的吹灰。吹灰是一種控制受熱面積灰結(jié)渣的有效手段，吹灰器對受熱面上積聚的干松灰和低粘結(jié)性灰有良好的吹除效果。當(dāng)燃用低灰熔點(diǎn)高鈉鉀含量燃料時(shí)，氣相堿金屬化合物直接凝結(jié)在受熱面上會形成致密的強(qiáng)粘結(jié)灰，吹灰器很難吹除粘附在受熱面表面上的強(qiáng)粘結(jié)灰，因此吹灰亦不能解決受熱面由升華灰導(dǎo)致的積灰結(jié)渣問題，這也解釋了某些燃用高鈉煤的機(jī)組鍋爐即使吹灰器頻繁工作仍無法避免嚴(yán)重的爐內(nèi)積灰結(jié)渣。(4)進(jìn)行混煤燃燒。混煤的燃燒是在燃燒結(jié)渣傾向嚴(yán)重的煤種時(shí)摻混部分不易結(jié)渣煤以收到減輕爐內(nèi)結(jié)渣程度的效果。但由于灰成分共晶現(xiàn)象，有可能使得混煤的灰熔點(diǎn)較之原煤中任何一種的灰熔點(diǎn)都要低，因此混煤燃燒前需要進(jìn)行大量的灰熔融特性試驗(yàn)，耗費(fèi)人力物力，且混煤燃燒并不能解決原高鈉鉀含量燃料燃燒堿金屬蒸汽在受熱面上的凝結(jié)問題，即使混煤搭配得當(dāng)，由升華灰導(dǎo)致結(jié)渣的可能性依然存在?；烀喝紵趯?shí)際應(yīng)用中還會受到地域影響，從而降低了混煤燃燒的可操作性。(5)添加高熔點(diǎn)耐熔劑。對于易結(jié)渣煤種，適當(dāng)加入合適的添加劑可減輕結(jié)渣，添加劑主要起到提高灰熔點(diǎn)、與易結(jié)渣的煤灰結(jié)合成熔點(diǎn)較高的不易結(jié)渣物質(zhì)的作用。但目前針對高堿金屬含量燃料還無有效可行的添加劑，并且燃燒時(shí)大量添加劑的使用會增加燃燒成本，從經(jīng)濟(jì)性方面考慮，極大地限制了該方法的現(xiàn)實(shí)可行性。

實(shí)用新型內(nèi)容針對低灰熔點(diǎn)高鈉鉀含量燃料燃燒時(shí)存在的鍋爐受熱面嚴(yán)重的積灰結(jié)渣問題，以及截至到目前我國仍無有效解決途徑的現(xiàn)狀，本實(shí)用新型的目的在于提出了一種適用于低灰熔點(diǎn)、高鈉鉀含量、易積灰、易結(jié)渣燃料燃燒的鍋爐熱力系統(tǒng)。為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是包括安裝在爐膛下部爐墻上并與爐膛相連通的帶有燃燒器的旋風(fēng)筒，在爐膛下部設(shè)有爐底排渣口，爐膛上方布置有屏式受熱面；在爐膛出口后面的水平煙道內(nèi)布置有對流受熱面；所述旋風(fēng)筒的上部設(shè)置有二次風(fēng)入口 ；所述的爐膛采用大容積爐膛；所述的屏式受熱面采用加長、加寬或增多布置片數(shù)的結(jié)構(gòu)。所述的屏式受熱面和對流受熱面區(qū)域設(shè)有吹灰裝置。所述的爐底排渣口下端連接有排渣池。所述的旋風(fēng)筒由水冷壁管圈構(gòu)成，管圈內(nèi)側(cè)焊有密集銷釘，銷釘間涂有耐火襯里。所述的旋風(fēng)筒采用立式布置、臥式布置或臥式多層布置；所述多層布置采用單側(cè) 布置、雙側(cè)對沖布置或雙側(cè)不對沖布置。所述的屏式受熱面的屏節(jié)距S1 ^ 700mm，均為輻射式受熱面。所述的對流受熱面采用高煙氣流速設(shè)計(jì)。本實(shí)用新型所提出的鍋爐熱力系統(tǒng)以旋風(fēng)燃燒鍋爐為基礎(chǔ)，在實(shí)際運(yùn)行過程中進(jìn)行液態(tài)排渣，并使?fàn)t膛出口煙氣溫度控制在揮發(fā)態(tài)堿金屬化合物(升華灰)的凝結(jié)溫度以下。該系統(tǒng)不僅可以大大減輕低灰熔點(diǎn)高堿含量燃料燃燒時(shí)產(chǎn)生的爐膛結(jié)渣，而且能夠解決由于升華灰凝結(jié)而導(dǎo)致的爐膛出口后面密集對流受熱面嚴(yán)重的積灰結(jié)渣問題。此外，該系統(tǒng)還具有旋風(fēng)爐熱強(qiáng)度高、燃燒穩(wěn)定、燃燒經(jīng)濟(jì)性好、捕渣率高、結(jié)構(gòu)尺寸緊湊等優(yōu)點(diǎn)。

圖I是本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖。I為旋風(fēng)筒；2為燃燒器；3為二次風(fēng)入口 ；4為爐膛；5為爐底排渣口 ；6為排渣池；7為屏式受熱面；8為對流受熱面；9為吹灰器；10為爐膛出口 ；11為水平煙道。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。參見圖I，本實(shí)用新型包括安裝在大容積爐膛4下部爐墻上并與爐膛4相連通的帶有燃燒器2的旋風(fēng)筒1，旋風(fēng)筒的上部設(shè)置有二次風(fēng)入口 3，所述的旋風(fēng)筒I由水冷壁管圈構(gòu)成，管圈內(nèi)側(cè)焊有密集銷釘，銷釘間涂有耐火襯里，旋風(fēng)筒I采用立式布置、臥式布置或臥式多層布置；所述多層布置采用單側(cè)布置、雙側(cè)對沖布置或雙側(cè)不對沖布置，在爐膛4下部設(shè)有爐底排渣口 5及與爐底排渣口 5相連接的排渣池6，爐膛4上方布置加長、加寬或增多布置片數(shù)結(jié)構(gòu)的屏式受熱面7 ;屏式受熱面7的屏節(jié)距S1 ^ 700mm，均為輻射式受熱面，在爐膛出口 10后面的水平煙道11內(nèi)布置有對流受熱面8，對流受熱面8采用高煙氣流速設(shè)計(jì)；其中屏式受熱面7和對流受熱面8區(qū)域設(shè)有吹灰裝置9。本實(shí)用新型的爐膛在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，采用加大爐膛容積設(shè)計(jì)(包括增加爐膛的寬度、深度或高度)，增加爐內(nèi)水冷壁面積(包括水冷壁、墻式換熱器和頂棚換熱器)，增加爐膛的水冷壁輻射換熱量，降低爐內(nèi)溫度水平和爐膛出口煙溫。屏式受熱面7布置在鍋爐上部直接吸收爐膛的輻射熱。所述屏還具有以下特點(diǎn)為了進(jìn)一步增加爐內(nèi)輻射換熱面積，所用屏的面積加大(包括增加屏的長度或?qū)挾?或爐內(nèi)布置屏的數(shù)目增多，以達(dá)到降低爐膛出口煙溫的目的?？紤]到防止屏式受熱面結(jié)渣的要求，屏節(jié)距可根據(jù)需要適當(dāng)增大。所述對流受熱面8布置在爐膛出口之后，采用高煙氣流速設(shè)計(jì)，以強(qiáng)化傳熱，減輕積灰。所述除灰裝置布置在屏式受熱面和對流受熱面周圍，根據(jù)鍋爐的實(shí)際運(yùn)行情況，以合理的除灰間隔時(shí)間和一次除灰的持續(xù)時(shí)間工作，達(dá)到防止屏式受熱面結(jié)渣掛渣和對流受熱面積灰嚴(yán)重的目的。所述爐膛出口位置按公認(rèn)方法界定劃分。所述爐膛出口煙氣溫度控制在揮發(fā)態(tài)堿金屬化合物的凝結(jié)溫度以下是指爐膛出口煙溫控制在700°C到850°C范圍間，在此溫度范圍內(nèi)，燃料在高溫燃燒時(shí)產(chǎn)生的氣相堿金屬化合物基本完全凝固下來，在爐膛出口之后的煙氣中不再含有揮發(fā)態(tài)堿金屬化合物。高堿含量燃料和一次風(fēng)從燃燒器2進(jìn)入旋風(fēng)筒I內(nèi)，高速的二次風(fēng)從旋風(fēng)筒上部的二次風(fēng)入口 3切向噴入，帶動燃料顆粒在筒內(nèi)旋轉(zhuǎn)前進(jìn)。燃料在旋風(fēng)筒內(nèi)高熱負(fù)荷、高擾動條件下迅速著火燃燒，直至燃盡排出筒外。在高溫作用下，燃料中灰分完全熔化成液態(tài)渣粘在筒壁上形成液態(tài)排渣，而堿金屬化合物完全揮發(fā)出來并混合在煙氣中從旋風(fēng)筒后錐進(jìn)入爐膛4內(nèi)。大約有80%的灰分以液態(tài)渣的形式從旋風(fēng)筒下部流入爐底，通過爐底的排渣口 5進(jìn)入到排渣池6中；剩余20%的灰分以飛灰的形式夾雜在煙氣中。夾帶飛灰和升華態(tài)堿金屬的煙氣在爐內(nèi)輻射降溫，隨后經(jīng)爐膛出口 10流過各級對流受熱面8，最后經(jīng)除塵、脫硫脫硝后通過煙囪排出鍋爐。由于爐膛容積和輻射換熱面積的增加，煙氣在爐膛內(nèi)的輻射換熱量增大，從而降低爐內(nèi)溫度水平和爐膛出口煙溫。在該鍋爐熱力系統(tǒng)中爐內(nèi)溫度水平低、煙氣中飛灰含量少且無一次風(fēng)帶粉氣流貼壁，因此可避免爐膛發(fā)生結(jié)焦結(jié)渣。該鍋爐熱力系統(tǒng)在設(shè)計(jì)運(yùn)行時(shí)控制爐膛出口煙溫在700°C到850°C之間，在此溫度范圍內(nèi)，煙氣中的升華態(tài)堿金屬基本全部冷凝為凝固態(tài)堿金屬，之后煙氣以較高流速通過對流受熱面，由于煙氣中已無氣相堿金屬化合物，因此在對流受熱面上只發(fā)生干松灰的積聚，干松灰在吹灰器9和高流速煙氣的作用下極易清除，故密集對流受熱面的積灰結(jié)渣問題也可得到徹底解決。煙氣在流經(jīng)屏式受熱面7時(shí)，主要發(fā)生輻射換熱，對流擴(kuò)散的作用很小，因此煙氣中氣相堿金屬化合物在屏表面發(fā)生凝結(jié)的很少，為了更進(jìn)一步防止屏的結(jié)渣掛渣，在設(shè)計(jì)時(shí)可視情況適當(dāng)增大屏節(jié)距和布置吹灰器，故屏也不會產(chǎn)生嚴(yán)重的結(jié)渣掛渣。因此，本實(shí)用新型所提出的鍋爐熱力系統(tǒng)可完全適用于低灰熔點(diǎn)高鈉鉀含量燃料的燃燒而不會產(chǎn)生嚴(yán)重的積灰結(jié)渣問題。基本原理低灰熔點(diǎn)高鈉鉀含量燃料堿金屬含量高，在高溫燃燒時(shí)低熔點(diǎn)的堿金屬化合物會從燃料中揮發(fā)出來，主要以氣相氯化物、硫酸鹽、氧化物等形式混合在高溫?zé)煔庵行纬缮A灰，升華灰極易冷凝在受熱面上形成呈粘稠狀熔融態(tài)的冷凝液膜，進(jìn)而導(dǎo)致嚴(yán)重的積灰結(jié)渣問題，對鍋爐運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和安全性構(gòu)成極大威脅。本實(shí)用新型提出的一種適于燃用低灰熔點(diǎn)、高堿含量燃料的旋風(fēng)燃燒鍋爐熱力系統(tǒng)，一次風(fēng)和燃料通過旋風(fēng)筒前端的燃燒器進(jìn)入旋風(fēng)筒內(nèi)，在旋風(fēng)筒上部切向進(jìn)入的高速二次風(fēng)攜帶下旋轉(zhuǎn)前進(jìn)，受熱后迅速著火燃燒，直至燃盡排出筒外。旋風(fēng)燃燒熱強(qiáng)度高，在高溫作用下，燃料中的低熔點(diǎn)堿金屬化合物全部揮發(fā)出來，混合在煙氣中從旋風(fēng)筒后錐進(jìn)入主爐膛；燃料中的灰分完全熔化成液態(tài)渣，從旋風(fēng)筒下部的出渣口流入爐膛底部，并從爐底的排渣口進(jìn)入排渣池中。旋風(fēng)筒捕渣率很高，可達(dá)70 %至85 %，因此只有15 %至30 %的灰分隨煙氣進(jìn)入爐膛，煙氣中飛灰濃度明顯低于同容量的煤粉爐，從而使得爐膛水冷壁結(jié)焦結(jié)渣的可能性大大降低。從旋風(fēng)筒后錐出來混合有堿金屬化合物蒸汽和飛灰的煙氣在爐內(nèi)輻射放熱，由于鍋爐采用加大爐膛容積和增加輻射換熱面積的設(shè)計(jì)，爐內(nèi)輻射換熱量較一般旋風(fēng)爐明顯增大，從而達(dá)到降低爐內(nèi)溫度水平和爐膛出口煙溫的目的。爐內(nèi)溫度水平的降低有助于更進(jìn)一步抑制爐膛結(jié)焦結(jié)渣；降低爐膛出口煙溫至氣相堿金屬化合物凝結(jié)溫度以下，使得堿金屬化合物蒸汽在爐膛內(nèi)的煙氣中全部凝固下來，保證在到達(dá)爐膛出口后方對流受熱面的煙氣中不再含有氣相的堿金屬化合物，從而避免了升華灰在受熱面表面發(fā)生凝結(jié)而產(chǎn)生冷凝液膜，因此從根源上解決低灰熔點(diǎn)高鈉鉀含量燃料在燃燒時(shí)存在的高溫對流受熱面嚴(yán)重的積灰結(jié)渣問題。在實(shí)際設(shè)計(jì)運(yùn)行中控制爐膛出口煙溫在700°C到850°C之間，在此溫度范圍內(nèi)，燃料燃燒時(shí)產(chǎn)生的主要?dú)庀鄩A金屬化合物已基本全部凝固下來?；旌嫌袎A金屬蒸汽的煙氣在流經(jīng)爐膛上部屏式受熱面時(shí)主要以輻射換熱為主，氣相堿金屬化合物通過對流擴(kuò)散作用到達(dá)屏表面發(fā)生凝結(jié)的很少，此外，該鍋爐系統(tǒng)在設(shè)計(jì)中還采用適當(dāng)增大屏節(jié)距和布置除灰裝置的方法使得屏區(qū)結(jié)渣掛渣的問題得到解決。之后煙氣以較高 流速通過對流受熱面，由于煙氣中所含的堿金屬化合物均已凝固，因此對流受熱面的沾污主要以干松灰為主，積聚的干松灰灰粒間呈松散狀態(tài)，在高流速煙氣和除灰裝置的作用下十分容易清除。綜上分析，本實(shí)用新型提出的鍋爐熱力系統(tǒng)可完全適用于低灰熔點(diǎn)、高鈉鉀含量燃料的燃燒而不會產(chǎn)生嚴(yán)重的積灰結(jié)渣。在此需要特別強(qiáng)調(diào)指出的是(I)從整個(gè)鍋爐熱力系統(tǒng)分析，本實(shí)用新型通過增加爐內(nèi)輻射換熱量的方法將高溫對流受熱面放在爐膛內(nèi)成為輻射式受熱面，從而降低爐膛出口煙溫至700°C到850°C之間。在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，應(yīng)根據(jù)各個(gè)受熱面的工作條件和傳熱溫差綜合確定各級過熱器、再熱器在爐膛和煙道內(nèi)的布置方式、位置、結(jié)構(gòu)形式及其面積，以最大限度地提高該鍋爐熱力系統(tǒng)的安全性和經(jīng)濟(jì)性。(2)從控制爐膛出口煙溫的可行性分析，本實(shí)用新型是通過在旋風(fēng)燃燒的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)爐膛出口煙溫的大幅度降低的。煤粉爐在設(shè)計(jì)運(yùn)行時(shí)，受煤粉顆粒著火、燃燒及燃盡的限制必須維持爐內(nèi)一定的溫度水平，因此爐膛出口煙溫不可能降低至700°C到850°C之間，這在工程實(shí)踐中是不可行的。與煤粉爐不同，旋風(fēng)爐的著火、燃燒、燃盡過程絕大部分發(fā)生在旋風(fēng)筒內(nèi)，主爐膛的溫度水平對旋風(fēng)爐的著火燃燒幾乎沒有影響，因此在旋風(fēng)爐內(nèi)控制爐膛出口煙溫在氣相堿金屬化合物的凝結(jié)溫度以下是完全可行的，這也是本實(shí)用新型得以實(shí)現(xiàn)的基本保證。(3)該鍋爐熱力系統(tǒng)同普通的旋風(fēng)爐系統(tǒng)有著很大的區(qū)別，普通的旋風(fēng)爐系統(tǒng)爐膛出口煙溫與煤粉爐在一個(gè)溫度水平上，約1100°c左右，燃用高堿含量燃料時(shí)大量氣相堿金屬化合物在高溫對流受熱面上凝結(jié)，雖然煙氣中的飛灰含量較少，但仍會產(chǎn)生嚴(yán)重的積灰結(jié)渣，本實(shí)用新型提出的鍋爐熱力系統(tǒng)采用增大爐膛容積和輻射受熱面的方法，保證鍋爐在正常工作時(shí)爐膛出口煙溫控制在700°c到850°C范圍內(nèi)，從而避免了密集受熱面嚴(yán)重的積灰結(jié)渣問題。[0044]本實(shí)用新型提出的鍋爐熱力系統(tǒng)，具有如下優(yōu)點(diǎn)(I)該鍋爐熱力系統(tǒng)最大的優(yōu)點(diǎn)在于能夠徹底解決低灰熔點(diǎn)高鈉鉀含量燃料在燃燒時(shí)存在的嚴(yán)重積灰結(jié)渣問題，可大大促進(jìn)我國對低灰熔點(diǎn)高堿含量燃料(例如準(zhǔn)東煤、生物質(zhì)燃料等)的安全高效利用。(2)該鍋爐熱力系統(tǒng)采用旋風(fēng)燃燒方式，熱強(qiáng)度高、燃燒穩(wěn)定、燃燒經(jīng)濟(jì)性好，且沒有對沖燃燒和切圓燃燒存在的一次風(fēng)帶粉氣流貼壁現(xiàn)象。(3)旋風(fēng)爐采用液態(tài)排渣，本身就適宜燃用低灰熔點(diǎn)燃料，且捕渣率高，飛灰含量低，大大減輕了對流受熱面的磨損。(4)爐內(nèi)輻射受熱面面積增大,相應(yīng)的對流受熱面面積減小，可節(jié)約水平煙道和豎井煙道的布置空間，為更進(jìn)一步提高對流受熱面煙氣流速和鍋爐布置的緊湊性提供了可 倉泛。(5)可用率高，雖然該鍋爐熱力系統(tǒng)鋼材耗量較同容量的普通旋風(fēng)爐要大，但與同容量的煤粉爐相比，整臺鍋爐系統(tǒng)的金屬耗量還是降低的。(6)應(yīng)用范圍廣，該鍋爐熱力系統(tǒng)不僅可以用于電站鍋爐，也可用于工業(yè)鍋爐和生活鍋爐，鍋爐參數(shù)可從亞臨界范圍直到超臨界和超超臨界。以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對本實(shí)用新型所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
僅限于此，對于本實(shí)用新型所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單的推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本實(shí)用新型由所提交的權(quán)利要求書確定的專利保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種燃用低灰熔點(diǎn)高鈉鉀含量燃料的鍋爐熱力系統(tǒng)，其特征在于包括安裝在爐膛(4)下部爐墻上并與爐膛(4)相連通的帶有燃燒器(2)的旋風(fēng)筒(1)，在爐膛(4)下部設(shè)有爐底排渣口(5)，爐膛(4)上方布置有屏式受熱面(7);在爐膛出口(10)后面的水平煙道(11)內(nèi)布置有對流受熱面(8)； 所述旋風(fēng)筒的上部設(shè)置有二次風(fēng)入口(3)； 所述的爐膛(4)采用大容積爐膛； 所述的屏式受熱面(7)采用加長、加寬或增多布置片數(shù)的結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的燃用低灰熔點(diǎn)高鈉鉀含量燃料的鍋爐熱力系統(tǒng)，其特征在于所述的屏式受熱面(7)和對流受熱面(8)區(qū)域設(shè)有吹灰器(9)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的燃用低灰熔點(diǎn)高鈉鉀含量燃料的鍋爐熱力系統(tǒng)，其特征在于所述的爐底排渣口(5)下端連接有排渣池(6)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的燃用低灰熔點(diǎn)高鈉鉀含量燃料的鍋爐熱力系統(tǒng)，其特征在于所述的旋風(fēng)筒(I)由水冷壁管圈構(gòu)成，管圈內(nèi)側(cè)焊有密集銷釘，銷釘間涂有耐火襯里。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的燃用低灰熔點(diǎn)高鈉鉀含量燃料的鍋爐熱力系統(tǒng)，其特征在于所述的旋風(fēng)筒(I)采用立式布置、臥式布置或臥式多層布置；所述多層布置采用單側(cè)布置、雙側(cè)對沖布置或雙側(cè)不對沖布置。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的燃用低灰熔點(diǎn)高鈉鉀含量燃料的鍋爐熱力系統(tǒng)，其特征在于所述的屏式受熱面(7)的屏節(jié)距S1 ^ 700mm，均為輻射式受熱面。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的燃用低灰熔點(diǎn)高鈉鉀含量燃料的鍋爐熱力系統(tǒng)，其特征在于所述的對流受熱面(8)采用高煙氣流速設(shè)計(jì)。
專利摘要一種燃用低灰熔點(diǎn)高鈉鉀含量燃料的鍋爐熱力系統(tǒng)，該鍋爐熱力系統(tǒng)以旋風(fēng)燃燒方式為基礎(chǔ)，主要包括旋風(fēng)筒、排渣池、鍋爐主爐膛、各級受熱面和除灰裝置，通過采用增大爐膛容積和輻射換熱面積的設(shè)計(jì)，增加爐膛輻射換熱量，降低爐內(nèi)溫度水平和爐膛出口煙溫，使得鍋爐在正常工作時(shí)爐膛出口煙溫控制在700℃到850℃之間，在此溫度范圍內(nèi)，燃料在高溫燃燒時(shí)產(chǎn)生的氣態(tài)堿金屬化合物在煙氣中基本完全凝固下來，因此從根本上解決了低灰熔點(diǎn)高鈉鉀含量燃料在燃燒時(shí)由于揮發(fā)態(tài)堿金屬在受熱面上凝結(jié)而導(dǎo)致的嚴(yán)重的積灰結(jié)渣問題。此外，該鍋爐熱力系統(tǒng)還具有熱強(qiáng)度高、燃燒穩(wěn)定、燃燒經(jīng)濟(jì)性好、捕渣率高、結(jié)構(gòu)尺寸緊湊、可用率高及應(yīng)用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號F23L9/00GK202581381SQ20122007677
公開日2012年12月5日 申請日期2012年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月2日
發(fā)明者車得福, 吳松, 白文剛, 唐春麗 申請人:西安交通大學(xué)