循環流化床鍋爐和防止其受熱面堿金屬化合物沾污的方法技術

本發明專利技術涉及一種循環流化床鍋爐，包括依次相連的爐膛、氣固分離器、返料器，以及與氣固分離器氣體出口相連的尾部煙道，其中，尾部煙道高溫區布置有蒸發受熱面，所述蒸發受熱面出口的煙氣溫度不高于600℃。本發明專利技術還涉及一種防止循環流化床鍋爐受熱面堿金屬化合物沾污的方法，包括步驟：在尾部煙道高溫區布置蒸發受熱面，使得流過所述蒸發受熱面的煙氣中的至少部分堿金屬化合物凝固為固態。

Circulating fluidized bed boiler and method for preventing contamination of alkali metal compound on heating surface thereof

The invention relates to a circulating fluidized bed boiler, including furnace, gas solid separator, which are connected in turn back feeder, and the gas-solid separator gas outlet connected to the tail flue, which is evaporation tail flue of high temperature zone layout, the evaporation temperature of flue gas is not higher than 600 DEG C. The invention also relates to a method for preventing the surface contamination of alkali metal compound heating circulating fluidized bed boiler comprises the steps of: high temperature area is arranged on the rear flue evaporation, which flows through the heating at least partially alkali metal compounds in flue gas to solid surface solidification.

【技術實現步驟摘要】

本專利技術的實施例涉及循環流化床鍋爐
，特別是燃用高堿燃料的循環流化床鍋爐以及防止或減輕循環流化床鍋爐受熱面堿金屬化合物沾污的方法。技術背景富含鈉、鉀等堿金屬的燃料稱為高堿燃料，我國儲量豐富的準東煤以及多種生物質燃料都屬于高堿燃料。但由于燃燒過程中堿金屬元素會以氣態形式隨高溫煙氣流動至鍋爐尾部對流換熱面，并凝結在溫度較低的換熱表面上，使受熱面出現嚴重的沾污，且難以清除，導致受熱面換熱能力下降、鍋爐排煙溫度升高、蒸汽溫度達不到設計值。常規循環流化床鍋爐的尾部煙道中，沿煙氣流向一般依次布置高溫過熱器/高溫再熱器、低溫過熱器/低溫再熱器、省煤器、空氣預熱器，從爐膛排出、經氣固分離器流入尾部煙道的煙氣流經上述受熱面放熱，溫度從850～900℃逐漸降低至150℃左右。但燃用高堿燃料時，燃料中的堿金屬元素主要以氣態堿金屬化合物形式進入煙氣中，當煙氣溫度在650～800℃時，氣態堿金屬化合物凝結為液體，此時如遇過熱器、再熱器等壁面溫度較高的受熱面，液體堿金屬化合物將粘附在這些受熱面上，形成成分復雜的堅硬共熔物，并進一步吸附煙氣中的飛灰，造成受熱面嚴重沾污，影響換熱、破壞煙氣正常通道。目前解決上述問題的主要方式有摻燒、優化燃燒與配風、添加改性物質、強化吹灰、煙氣再循環及噴淋等。摻燒主要通過添加其它低堿優質煤，以降低原煤中堿金屬的相對含量，該方式對外煤的需求量較大，且能長期穩定運行的最大摻燒比例一般不超過50％，難以大規模經濟利用。優化燃燒與配風可以有效避免溫度場的非均勻性，可緩解局部高溫區域的結渣問題，但仍無法實現長期運行。添加改性物質受到煤種特性及成本等的限制，也較難大規模應用。強化吹灰主要通過增加吹灰器個數及吹灰次數，以緩解受熱面表面的積灰問題，但一旦受熱面結焦沾污，該方式也很難控制受熱面的結焦沾污趨勢。煙氣再循環或噴淋主要是通過冷煙氣的摻混或噴淋水噴淋，降低高溫受熱面(高過、高再/低再)區域的煙氣溫度，避免堿金屬凝結在受熱面上，但降低了鍋爐運行效率。
技術實現思路
為防止或減輕燃用高堿燃料的循環流化床鍋爐的受熱面的堿金屬化合物沾污，提出本專利技術。根據本專利技術的實施例的一個方面，提出了一種循環流化床鍋爐，包括依次相連的爐膛、氣固分離器、返料器，以及與氣固分離器氣體出口相連的尾部煙道，其中，尾部煙道高溫區布置有蒸發受熱面。可選地，所述蒸發受熱面出口的煙氣溫度不高于600℃。可選地，所述布置在尾部煙道高溫區的蒸發受熱面為水冷屏。可選地，所述布置在尾部煙道高溫區的蒸發受熱面為水冷屏，所述尾部煙道高溫區還布置汽冷包墻，所述水冷屏布置在汽冷包墻內側；所述汽冷包墻與水冷屏高度大致相同。可選地，所述布置在尾部煙道高溫區的蒸發受熱面為水冷屏和包墻水冷壁，所述水冷屏布置在包墻水冷壁內側。可選地，所述布置在尾部煙道高溫區的蒸發受熱面為包墻水冷壁。可選地，所述蒸發受熱面下游布置有低溫過熱器、省煤器和空氣預熱器。可選地，所述爐膛內布置有過熱器和/或再熱器的高溫級和/或中溫級。可選地，所述燃用高堿燃料循環流化床鍋爐還包括外置換熱器，所述外置換熱器中布置有過熱器和/或再熱器的高溫級和/或中溫級。根據本專利技術的實施例的另一方面，提出了一種防止或減輕循環流化床鍋爐受熱面堿金屬化合物沾污的方法，包括步驟：在尾部煙道高溫區布置蒸發受熱面，使得流過所述蒸發受熱面的煙氣中的至少部分堿金屬化合物凝固為固態。進一步地，上述方法中，使得所述蒸發受熱面出口的煙氣溫度不高于600℃。本專利技術中，通過獨特的受熱面布置來解決鍋爐受熱面堿金屬化合物沾污問題，不受摻燒燃料或改性物質來源的影響，也不增加鍋爐制造和運行成本，可長期穩定高效運行。附圖說明圖1為本專利技術的一個實施例的循環流化床鍋爐的示意圖。具體實施方式下面通過實施例，并結合附圖，對本專利技術的技術方案作進一步具體的說明。在說明書中，相同或相似的附圖標號指示相同或相似的部件。下述參照附圖對本專利技術實施方式的說明旨在對本專利技術的總體專利技術構思進行解釋，而不應當理解為對本專利技術的一種限制。本專利技術的循環流化床鍋爐包括依次相連的爐膛、氣固分離器、返料器，以及與氣固分離器氣體出口相連的尾部煙道，尾部煙道中布置有多種受熱面。爐膛燃燒產生的煙氣進入尾部煙道后，流經布置在尾部煙道中的各受熱面，溫度逐漸降低，因此，尾部煙道的上游為高溫區、下游為低溫區。一般尾部煙道為豎直，煙氣自上而下流動，則尾部煙道上部為高溫區、下部為低溫區。本專利技術的循環流化床鍋爐在尾部煙道的高溫區不布置過熱器和再熱器，而是布置水冷屏和/或包墻水冷壁，水冷屏和包墻水冷壁均為蒸發受熱面，其內流動的工質溫度不高于工質的飽和溫度，因此溫度較低，此時雖然煙氣溫度較高，但由于水冷屏和包墻水冷壁的壁面溫度較低，氣態堿金屬化合物不會以液態形式粘附在其壁面上，而是在接近壁面的過程中凝固，因此避免了受熱面的沾污。可選地，尾部煙道高溫區還可以布置汽冷包墻和水冷屏，汽冷包墻內工質溫度接近飽和蒸汽溫度，壁面溫度也是比較低的，加之其內側布置了水冷屏，近壁面處的煙氣溫度被迅速降低、堿金屬化合物發生凝固，也不會發生液態堿金屬化合物粘附導致的受熱面沾污。為保證煙氣流過蒸發受熱面之后，再流經低溫過熱器、低溫再熱器等壁面溫度較高的受熱面時，不會發生堿金屬化合物的粘附，本發明的尾部煙道高溫區內的受熱面的吸熱量要保證煙氣溫度降低至堿金屬化合物能夠凝固成固態的溫度范圍，優選為600℃以下。尾部煙道高溫區同時布置包墻水冷壁和水冷屏時，水冷屏可布置在包墻水冷壁內側，以節約尾部煙道高度。當同時布置汽冷包墻和水冷屏時，為保證堿金屬化合物不在汽冷包墻壁面凝結，水冷屏必須布置在汽冷包墻內側，且二者高度基本相同，汽冷包墻和水冷屏共同作用導致煙溫降低。由于尾部煙道內的屏不會像爐膛內那樣受到顆粒的劇烈沖刷，水冷屏可以為L形屏，也可以為U形屏，或Z形屏。常規循環流化床鍋爐中布置在尾部煙道中的過熱器及再熱器的高溫級及中溫級(有的鍋爐不設中溫級)，在本專利技術中布置在爐膛中或外置換熱器中(有的鍋爐中不布置再熱器，有的鍋爐不設外置換熱器)。爐膛中雖然充滿含有堿金屬化合物的煙氣，但由于爐內溫度較高，堿金屬化合物保持氣態，不會凝結在爐內的屏式過熱器和屏式再熱器上，同時顆粒沖刷也會使得其表面保持清潔。外置換熱器中過熱器和再熱器則本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種循環流化床鍋爐，包括依次相連的爐膛、氣固分離器、返料器，以及與氣固分離器氣體出口相連的尾部煙道，其特征在于，尾部煙道高溫區布置有蒸發受熱面。

【技術特征摘要】
1.一種循環流化床鍋爐，包括依次相連的爐膛、氣固分離器、
返料器，以及與氣固分離器氣體出口相連的尾部煙道，其特征在于，
尾部煙道高溫區布置有蒸發受熱面。
2.根據權利要求1所述的循環流化床鍋爐，其特征在于，
所述蒸發受熱面出口的煙氣溫度不高于600℃。
3.根據權利要求1或2所述的循環流化床鍋爐，其特征在于，
所述布置在尾部煙道高溫區的蒸發受熱面為水冷屏。
4.根據權利要求1或2所述的循環流化床鍋爐，其特征在于，
所述布置在尾部煙道高溫區的蒸發受熱面為水冷屏，所述尾部煙
道高溫區還布置汽冷包墻，所述水冷屏布置在汽冷包墻內側；所述汽
冷包墻與水冷屏高度大致相同。
5.根據權利要求1或2所述的循環流化床鍋爐，其特征在于，
所述布置在尾部煙道高溫區的蒸發受熱面為水冷屏和包墻水冷
壁，所述水冷屏布置在包墻水冷壁內側。
6.根據權利要求1或2所述的循...

【專利技術屬性】
技術研發人員：呂清剛，宋國良，高鳴，王東宇，孫運凱，
申請(專利權)人：中國科學院工程熱物理研究所，
類型：發明
國別省市：北京;11