碱性金属在立式旋风炉上的迁移规律研究
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第48卷第
8期
2019年8月
热力发电THERMAL POWER GENERATION
Vol.48 No.8
Au各 2019
喊性全属疫立式淡风炉上的迁移规律研克
贾子秀，周广钦，李宇航
，姚
伟，张喜来
(西安热工研究院有限公司，
陕西西安
710054)
［摘 要］新疆准东煤由于其高碱特性，燃用过程中出现了严重的结渣沾污问题。本文在工业旋风炉 及旋风炉试验台上采集样品，通过能谱仪
(
EDS)、X
射线衍射(
XRD
)分析其元素及晶
体化合物构成，结合取样处烟温研究碱性金属在旋风炉上的迁移规律。结果表明：碱性金
属有向尾部富集趋势，前置室高温下
，液态渣可捕获部分碱性金属，燃尽室、
过热器及尾
部旋风子处出现碱性金属富集；854-1 200 °C
下大量碱性金属硫化凝结在受热面上，
726-834 °C下部分碱性金属反应生成某些低温共熔体，加重该处受热面沾污
；旋风炉全烧
准东煤尚需在提高碱性金属元素捕捉率，减少碱性金属向尾部迁移量方面做深入研究
。
［关键词］碱性金属；液态排渣；旋风炉；元素迁移；沾污结渣；准东煤［中图分类号］TK227.3 ［文献标识码］A ［DOI
编号］10.19666/j.rlfcl.201901010
［引用本文格式］贾子秀，周广钦，李宇航，等.碱性金属在立式旋风炉上的迁移规律研究［J］.热力发电，
2019, 48(8): 81-86.
JIA Zixiu, ZHOU Guangqin, LI Yuhang, et al. Migration law of alkaline metal in vertical cyclone furnace ［J］. Thermal Power
Generation, 2019,48(8): 81-86.
Migration law of alkaline metal in vertical cyclone
furnace
JIA Zixiu, ZHOU
Guangqin, LI Yuhang,
YAO Wei, ZHANG
Xilai
(Xi'an Thermal Power Research Institute Co., Ltd., Xi'an 710054, China)
Abstract: Due
to high alkali
metal content, Xinjiang Zhundong coal
has
experienced
serious slagging and fouling
problems during combustion. To solve these problems, this paper studies the migration law of alkaline metals on
cyclone furnace. Samples were collected on industrial cyclone furnace and cyclone furnace test
bench, the
elements and
crystal compounds were analyzed
by energy dispersive
spectroscopy
(EDS) and X-ray diffraction
(XRD), and the flue gas temperature at the sampling sites was detected. The results show that, the alkaline
metal
had a tendency to enrich in the boiler tail. In the front chamber at high temperatures, the liquid
slag could capture
part of the alkaline metal, and the alkali metal enrichment occurred in the burnout chamber,
superheater
and tail
cyclone. At 854
〜1 200 °C, a large amount of alkaline metal vulcanized and condensed on the
heating
surface,
and
at 726〜834 °C, a portion of the alkali metal reacted to form some low-temperature co-melt, which fouled the heating surface. To fully burning Zhundong coal on cyclone fiimace, further research
on how to increase
the
capture rate of alkaline metal elements and reduce the migration of alkaline metals to the boiler tail needs to be
carried out.Key words:
alkaline metal, liquid slag, cyclone furnace,
element
migration, fouling
and
slagging, Zhundong coal
近年来，新疆发现了大规模的煤炭资源，总储 量高达2.19万亿t,其中最适宜开发利用的是准东 煤田。准东煤具有中高热值，易着火、易燃尽等特 性，但煤中Na、K等碱性金属含量普遍偏高，在 实际应用过程中，掺烧高比例准东煤后锅炉高低温 受热面会发生严重结渣、沾污现象，影响机组安全 运行Z］。液态排渣旋风燃烧是一种热强度高、捕渣率高、燃烧稳定的燃烧方式冈，它克服了固态排渣炉
炉膛水冷壁结渣的问题，可在一定程度上降低炉内 受热面沾污、积灰程度，特别适宜于低灰熔点煤和 灰量较低的煤种。由于液态排渣方式
70%~90%的
渣由锅炉底部排出，采用这种燃烧方式，可通过大 幅度提高捕渣效率，降低进入炉膛尾部受热面烟气 中的飞灰含量。因此，液态排渣旋风燃烧方式或可 解决准东煤在燃用过程中出现的结渣沾污问题。
收稿日期：2019-01-15
鎗一命者简介：贾子秀(1992—),男，硕士研究生，
主要研究方向为高钠煤沾污结渣特性
，
jiazixiu@tpri.com.cn.82热力发电2019 年
目前，液态排渣炉燃用高钠煤的研究多集中在
对高钠煤进行水煤浆化等预处理技术。
张勋问、夏
吴⑺等探索了准东煤制备水煤浆的最佳条件。兰泽
全等a。】就含高碱金属的黑液水煤浆的燃烧特性、 结渣沾污特性及元素迁移进行了较为完整的研究。
针对液态排渣炉直接燃用准东高钠煤的研究较少。
丘加友⑴］
通过数值模拟和冷态试验对燃用高钠煤
的卧式旋风燃烧器进行了配风方式的优化。本文通 过在工业旋风炉烟气流程各处取样，分析碱性金属 元素在立式旋风炉上的分布规律，然后通过实际试
烧验证，收集沿程样品进行化验分析，得出在立式
旋风炉运行过程中煤中碱金属元素的迁移规律。
1样品碱性元素分析
某电站工业旋风锅炉［12］为立式旋风液态排渣 炉，从其前置室下粒化水箱、燃尽室屏式过热器（屏
过）
、高温过热器（
高过
）、低温过热器（低过）
、
高温省煤器（高省）、空气预热器（空预器）中层、
底层及布袋除尘器处取样。表1为工业旋风炉各取
样点处烟温，图1为各取样点元素分布。测定取样 点烟温，对所取样品做EDS检测，分析不同烟温下 样品中碱性金属元素含量的变化。由图
1可以看出，
样品中碱金属元素绝对量变化并不明显，因此采用
相对变化量放大不同样品间的元素含量差异，来反
映现场取样的碱金属迁移情况。
以最高烟温处样
品，即粒化渣为比较对象，考察分析在降温过程中，
样品中元素含量的变化情况。以屏过样品中的
Na
元素为例，其相对变化量计算式如下：
陀％」网二严
⑴
w（Na）lhz
式中:B（Na）pg
为屏过样品中Na
元素的相对变化量；
w（Na）pg> w（Na
）
ihz
为屏过样品与粒化渣样品中Na
质量分数，%□
表1工业旋风炉沿程烟温
Tab.l The flue gas temperature along the cyclone
furnace
位置烟温/°c
前置室1650屏过801高过805低过639高省545空预器中层374空预器底层249除尘118
2()10
%、緊
0
调蹊懒收
图1沿程灰渣元素质量分数变化
Fig.l Variations of element content in ash along
the path
计算结果如图2所示。由图
2可以看出：样品
中Na、K
相对量随着烟温降低而逐渐升高；Mg
元
素在屏过及高过前（
两处烟温约为
800 °C）
灰渣样
中相对量较高;Ca元素在高过前样品及空预器等低
温受热面采集样品中略微富集。
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图2碱性金属相对量变化
Fig.2 The changes of relative amount of alkaline metals
2试验验证现场取样结果显示，随着烟温降低，
碱性金属
元素在过热器、空预器处出现富集。
本文通过选取
碱性金属含量较高的煤种，在立式旋风炉试验台上 进行试验，分析验证煤中碱性金属元素在立式旋风 炉上的迁移规律。
2.1燃料特性
为更好地反映碱性金属元素在立式旋风炉上 的迁移规律，本次试验采用含碱性金属元素相对较
高的新疆准东煤。试验前将煤样经破碎缩分至6 mm 以下得到化验分析样品，检测其煤质特性，试验用
煤的工业分析、元素分析及灰成分分析见表
2。
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