CN101230985B - 一种具有燃煤锅炉的火力发电机组的运行方法以及一种火力发电机组 - Google Patents

Abstract

一种燃煤锅炉(2)火力发电机组(1)的运行方法，至少在一个废气-空气热交换器(7，25)中利用煤(26)在锅炉(2)中燃烧产生的高温废气(21)，通过热交换方式对至少两股部分空气流(23，24)进行加热，在干磨设备(3)中利用加热后的空气的作为初级空气流(23)送入的第一股部分空气流将煤烘干，并且将加热后的空气的第二股部分空气流作为次级空气流(24)送入锅炉使煤(26)燃烧，并且在一个空气-空气热交换器(8)中次级空气流(24)沿其流动方向观察在废气-空气热交换器(7，25)上游通过与加热后的初级空气流(23)的热交换进行预热；以及用于实现该方法的火力发电机组。

Description

一种具有燃煤锅炉的火力发电机组的运行方法以及一种火力发电机组

技术领域

本发明涉及一种具有燃煤锅炉的火力发电机组的运行方法以及一种火力发电机组。

背景技术

燃煤锅炉火力发电机组的运行方法以及用于实现此类方法的燃煤火力发电机组均已为人所知。例如在Karl Strauβ所著的“石化、再生能源以及核能的发电技术”一书中(Springer出版社，1994年出版)就介绍了此类方法以及此类火力发电机组。上述文章的第4.3.2.2章节“粉煤燃烧装置”详细介绍了此类火力发电机组燃煤锅炉的工作原理。根据此书介绍，至少可以在一台磨煤机中将锅炉中燃烧所需的煤炭磨成煤粉并进行烘干。具体做法是在空气预热器中使吸入的新鲜空气与煤炭在锅炉中燃烧所产生的热废气或烟气进行热交换，将预热后的空气用来烘干磨煤机中的煤炭，并且使煤粉在锅炉燃烧室中进行燃烧。

通常将作为烘干与载体介质送往磨煤机的部分预热空气流称作初级空气流，将送往粉煤燃烧室的部分预热空气流称作次级空气流。由于结构和工艺技术方面的原因，仅允许将一定温度极限范围内的热空气或者初级热空气输送给磨煤机，因此在空气预热器后端，即沿着初级空气流的流动方向观察在空气预热器的下游没计有冷空气或新鲜空气输送装置对高温初级空气流的温度进行调节。沿着新鲜空气的流动方向观察，在空气预热器上游从新鲜空气流中获得冷空气，或者分出一股冷空气，使其绕过空气预热器(即旁路)后送入高温初级空气流之中。

由于要使调节温度所需的初级冷空气流绕过空气预热器，因此会引起烟气或废气与空气的比例变差，从而导致空气预热器以及锅炉低温端(也就是锅炉排气口，空气预热器下游)废气温度的优化受到一些限制。

发明内容

因此，本发明的任务就在于提出一种可避免上述缺点的具有燃煤锅炉的火力发电机组运行方法。本发明提出的这一方法尤其可以改善空气预热器上的烟气或废气与空气的比例，从而在锅炉的低温端获得尽可能低的废气温度。本发明的另一个任务在于，推荐一种用于实现该方法的火力发电机组。

上述任务可以通过本发明所述特征的方法以及本发明所述特征的火力发电机组加以解决。

根据本发明的具有燃煤锅炉的火力发电机组的运行方法，在至少一个废气-空气热交换器中通过与在锅炉中燃烧煤产生的高温废气的热交换对至少两股部分空气流进行加热；在干磨设备中利用加热后的空气的作为初级空气流送入的第一股部分空气流将煤烘干，并且将加热后的空气的第二股部分空气流作为次级空气流送入锅炉使煤燃烧；并且在一个空气-空气热交换器中次级空气流沿其流动方向观察在废气-空气热交换器上游通过与加热后的初级空气流的热交换进行预热。

根据本发明的火力发电机组包括：一个燃煤锅炉；至少一个废气-空气热交换器，将锅炉中产生的废气以及空气送入该热交换器；且将废气-空气热交换器设计成对初级空气流和次级空气流分开进行加热的，其中，或者通过至少一个废气-空气热交换器对初级空气流以及次级空气流进行预热，或者在至少每一个废气-空气热交换器中对初级空气流和次级空气流分开进行预热；沿着次级空气流的流动方向观察布置于废气-空气热交换器上游的空气-空气热交换器，一方面将加热后的初级空气流以及另外一方面将次级空气流送入该空气-空气热交换器；以及至少一个沿着初级空气流的流动方向观察布置于空气-空气热交换器下游的干磨设备，将加热后的初级空气流送入该干磨设备中。

本发明所述的解决方案，可提供一种具有燃煤锅炉的火力发电机组的运行方法以及用于实现该方法的具有燃煤锅炉的火力发电机组，它具有下列优点：

-在空气预热器上维持可行温差的前提下，通过降低烟气或废气温度的方式来提高锅炉效率，因此可更为有效地利用锅炉。

-提高锅炉效率，减少排放到大气中的CO₂。

在本发明所述的一种有益设计型式中，利用一个绕过空气-空气热交换器的旁路管路，使得至少一部分受热后的初级空气流绕过空气-空气热交换器，并且利用一个调节装置对受热初级空气流的旁路流量进行调节。通过这一措施可以改变高温初级空气流的温度，以满足干磨设备中所需温度的要求。

在本发明所述的有益设计型式中，通过一个废气-空气热交换器旁路管路，将从废气-空气热交换器上游(朝向初级空气的流动方向观察)获取的部分初级空气流在空气-空气热交换器下游(朝向受热次级空气的流动方向观察)混入受热后的初级空气流，并且利用调节装置对这部分初级空气流进行调节。利用这种将部分低温初级空气流混入受热初级空气流中的方法，可以对受热初级空气流的所需温度范围进行调整，以便能够按照用户要求的工艺参数来运行磨煤机或干磨设备。

在本发明所述的有益设计型式中，利用从火力发电厂蒸汽回路或者外部蒸汽源所获取的蒸汽或热水进行热交换的方式，对空气-空气热交换器下游的次级空气流(朝向其流动方向观察)以及/或者废气-空气热交换器上游与废气-空气热交换器旁路管路下游的初级空气流(朝向其流动方向观察)进行进一步预热。例如可通过这一措施在废气-空气热交换器低温端将废气-空气热交换器的加热板升高到一定的温度，使得废气-空气热交换器的加热板不会受到烟气或废气的酸露点腐蚀的威胁。

在本发明所述的另一个有益设计型式中，并联布置有两个废气-空气热交换器，在第一热交换器中通过经过调节的第一废气支流时初级空气流进行加热，在第二热交换器中通过经过调节的第二废气支流对次级空气流进行加热。这种布置型式可以在独立的废气-空气热交换器中分别对初级和次级空气流进行加热。这样就能够根据两股空气流的热交换需要，以简单的方式设计这两个废气-空气热交换器的参数。在本发明所述的另一个有益设计型式中，两个废气-空气热交换器可以具有不同的热传递性能、结构尺寸和结构型式。

附图说明

以下将根据附图和说明，对本发明的设计示例进行详细解释。

其中：

附图1所示为火力发电厂锅炉低温端上的新鲜空气、烟气或废气路径示意图，

附图2与附图1一样，不过是一种替代型式。

具体实施方式

附图1所示为图中并未详细绘出的火力发电厂1的燃煤锅炉2示意图，其中尤其示出了锅炉2低温端的烟气或废气路径。所谓锅炉2的低温端，是指在锅炉2内部的部位或点，废气流21就在此处从锅炉2中流出，而通常要在图中并未显示的各种净化装置中将废气流净化之后，才会排入大气。从名称上就可看出，已在锅炉2低温端上从废气流21中吸走了大部分热量，以下将对此进行详细解释。

当经过干磨设备3粉碎后的煤炭26在锅炉2的燃烧室20中燃烧时，所产生的废气21将在锅炉2中将其大部分热量释放到工作介质之中，工作介质在火力发电厂1中循环，并且形成水蒸汽循环，利用蒸汽轮机和发电机将其中所含的能量用来发电。接着使部分冷却后的废气流21经过废气-空气热交换器7，在该废气-空气热交换器中将废气流21中的另一部分热量以热交换形式释放到初级和次级空气流23、24之中。利用抽吸风机4通过排气管10从锅炉2的燃烧室20中抽出废气流21。

通过新鲜空气风机5以及新鲜空气管路11送入燃烧煤炭26所需的空气或新鲜空气22。沿着新鲜空气流22的流动方向观察，气流22在新鲜空气风机5的下游被分成初级和次级空气流23、24，且出于工艺技术上的原因(尤其是干磨设备3)，通过一个单独的初级空气风机6使得初级空气流23的压力高于次级空气流24的压力。初级空气流和次级空气流23、24均被引入废气-空气热交换器7，并且在其中利用高温废气流21通过热交换将其加热。废气-空气热交换器7可以是某种已知型式的空气预热器，尤其是回转式空气预热器。

通过次级空气管路13将次级空气流24送入废气-空气热交换器7以及燃烧器19，从燃烧器出来后与煤炭26一起进入燃烧室20中进行燃烧。通过初级空气管路12将初级空气流23送入废气-空气热交换器7以及干磨设备3。在干磨设备3中将受热后的初级空气23用来烘干煤炭，并且将其作为磨煤机3中的研磨的煤粉26的载体介质。通过煤粉管路18，借助高温初级空气流23将煤粉26送入燃烧器19，且高温初级空气流23和高温次级空气流24一样，均用来使煤炭26进行燃烧。

根据本发明所述，在废气-空气热交换器7中加热后的初级空气流23的一部分热量被释放到低温次级空气流24之中。利用初级和次级空气流23、24所流过的空气-空气热交换器8执行这一过程，该热交换器沿着次级空气流24方向观察布置于废气-空气热交换器7的上游)。采用这种措施，就可在废气-空气热交换器7中继续加热次级空气流24之前，首先通过高温初级空气流23对低温次级空气流24进行预热。利用在废气-空气热交换器7中加热后的初级空气流23的一部分热量，对低温次级空气流24进行预热，相应地从废气-空气热交换器7的高温废气流21中排出更多热量。从废气流21中排出更多热量就意味着最终进一步降低高温废气流21的温度，从而提高锅炉效率。

因为在本发明所述的解决方案中，通过废气-空气热交换器7输送全部低温初级空气23，因此增大了通过废气-空气热交换器7输送的总气量(初级和次级空气23、24)，与现有技术条件下的装置相比，可以改善废气-空气比例；在根据现有技术制成的装置中，在废气-空气热交换器7的上游(朝向初级空气流23方向观察)分出一部分低温初级空气流23，然后将其作为调温介质，沿着加热后的初级空气流23方向观察，在干磨设备3的上游与加热后的初级空气流23混合。换句话说，废气-空气比例就是释放热量的废气流与吸收该热量的空气流的数量之比。因此对于专业人士而言，废气-空气比例就是表示废气热含量回收率的一项指标或特性参数。

此外还可产生提高效率的正面的副效应，即通过热交换方式使高温初级空气流23将热量释放给低温次级空气流24，对高温初级空气流23进行调温或冷却，然后将经过调温或者冷却后的初级空气流23提供给干磨没备3。出于机械以及工艺方面的原因，干磨设备3仅可或仅允许使用一定的初级空气温度运行，因此有必要进行调温。如果无法通过空气-空气热交换器8中的热交换使初级空气流23达到所需的温度，则可以在废气-空气热交换器7的上游从初级空气管路12中获取低温初级空气23，然后在干磨设备3的上游，通过旁路管路14将其与过热初级空气流23混合。可以通过调节装置16(通常是调节阀)来调节低温初级空气流23.1的混合量。在通向干磨设备3的路径上对高温初级空气流23进行调温的另一种方法为：利用旁路管路15使一部分高温初级空气流23绕过空气-空气热交换器8(也就是旁路)，使得仅将高温初级空气流23的一部分热量释放给低温次级空气流24。可以通过调节装置17(通常是调节阀)，对旁路管路15所输送的高温初级空气流23的流量进行调节。

为了对低温次级空气流24继续预热，沿着次级空气流24的流动方向观察，可以在废气-空气热交换器7上游以及空气-空气热交换器8下游布置一个蒸汽或热水-空气预热器9。在该预热器或热交换器9中通过蒸汽或热水对次级空气流24进行预热，且从火力发电机组的水-蒸汽循环回路或者外部蒸汽来源获取蒸汽或热水。

还可以对低温初级空气流23进行预热。为此沿着初级空气流23流动方向观察，可在废气-空气热交换器7的上游布置一个蒸汽或热水-空气预热器9.1。在该预热器或热交换器9.1中通过蒸汽或热水时初级空气流23进行预热，且从火力发电机组1的水-蒸汽回路或者外部来源获取蒸汽或热水。

附图2所示为本发明所述火力发电机组1的另一种类型。图中所示的新鲜空气、初级和次级空气流22、23、24的流经路线及其管路11、12、13以及旁路管路14、25均和附图1中相应空气流及其管路的路径一样，保持不变。区别在于：不再利用高温废气流21在一个废气-空气热交换器7中，而是在两个废气-空气热交换器7、25中通过热交换方式对初级和次级空气流23、24分开或单独进行加热。为了实现这一目的，在废气-空气热交换器7、25的上游将废气流21分成两股废气支流21.1、21.2，并且使每一股废气支流21.1、21.2通过废气-空气热交换器7、25。为了对两股废气支流21.1、21.2在其废气管路10.1、10.2中的流量进行调节，可以在废气管路10.1、10.2中使用一个调节装置27.1、27.2(通常为调节阀)，且最好将调节装置27.1、27.2沿着废气支流21.1、21.2的流动方向布置在废气-空气热交换器7、25的下游。

两个废气-空气热交换器7、25可以具有相同的结构型式，例如回转式空气预热器，或者不同的结构型式，例如其中一个是回转式空气预热器，另一个则是管式空气预热器。

可以根据废气-空气热交换器7、25中相应初级或次级空气流23、24所需的热量，对将两个热交换器7、25进行设计，使其具有不同的尺寸或传热能力。

附图标记清单：

1火力发电厂

2锅炉

3干磨设备

4抽吸风机

5新鲜空气风机

6初级空气风机

7废气-空气热交换器或者空气预热器

8空气-空气热交换器

9蒸汽成热水-空气预热器

9.1蒸汽或热水-空气预热器

10废气/烟气管路

10.1废气管路

10.2废气管路

11新鲜空气管路

12初级空气管路

13次级空气管路

14废气-空气热交换器旁路管路

15空气-空气热交换器旁路管路

16调节装置

17调节装置

18煤粉管路

19燃烧器

20燃烧室

21废气流或烟气流

21.1废气支流

21.2废气支流

22新鲜空气流

23初级空气流

23.1部分初级空气流

24次级空气流

25废气-空气热交换器

26煤或煤粉

27.1调节装置

27.2调节装置

Claims (14)

1.一种具有燃煤锅炉(2)的火力发电机组(1)的运行方法，

在至少一个废气-空气热交换器(7，25)中通过与在锅炉(2)中燃烧煤(26)产生的高温废气(21)的热交换对至少两股部分空气流(23，24)进行加热；

在干磨设备(3)中利用加热后的空气的作为初级空气流(23)送入的第一股部分空气流将煤烘干，并且将加热后的空气的第二股部分空气流作为次级空气流(24)送入锅炉使煤(26)燃烧；

并且在一个空气-空气热交换器(8)中次级空气流(24)沿其流动方向观察在废气-空气热交换器(7，25)上游通过与加热后的初级空气流(23)的热交换进行预热。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，利用一个绕过空气-空气热交换器(8)的第一旁路管路(15)，使一部分加热后的初级空气流(23)绕过空气-空气热交换器(8)，并且利用一个调节装置(17)列加热后的初级空气流(23)的旁路流量进行调节。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过一个废气-空气热交换器的第二旁路管路(14)，将沿着初级空气的流动方向观察从废气-空气热交换器(7，25)上游获取的初级空气部分气流(23.1)与加热后的初级空气流(23)沿着初级空气流的流动方向观察在空气-空气热交换器(8)的下游混合，并且利用调节装置(16)对初级空气部分气流(23.1)进行调节。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，利用从火力发电机组(1)水-蒸汽回路或者外部蒸汽来源获取的蒸汽或热水，沿着次级空气流的流动方向观察，在空气-空气热交换器(8)的下游以及废气-空气热交换器(7，25)的上游通过热交换对次级空气流(24)继续进行预热。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，利用从火力发电机组(1)水-蒸汽回路或者外部蒸汽来源获取的蒸汽或热水，沿着初级空气流的流动方向观察，在废气-空气热交换器(7，25)的上游以及废气-空气热交换器的第二旁路管路(14)的支路下游通过热交换对初级空气流(23)进行预热。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，配置两个相互并联的废气-空气热交换器(7，25)，其中在第一热交换器(7)中通过经过调节的第一废 气支流(21.2)对次级空气(24)进行加热，在第二热交换器(25)中通过经过调节的第二废气支流(21.1)对初级空气(23)进行加热。

7.火力发电机组，包括

一个燃煤锅炉(2)；

至少一个废气-空气热交换器(7，25)，将锅炉(2)中产生的废气(21)以及空气送入该热交换器；且将废气-空气热交换器(7，25)设计成对初级空气流(23)和次级空气流(24)分开进行加热的，其中，或者通过至少一个废气-空气热交换器(7，25)对初级空气流(23)以及次级空气流(24)进行预热，或者在至少每一个废气-空气热交换器(7，25)中对初级空气流(23)和次级空气流(24)分开进行预热；

沿着次级空气流(24)的流动方向观察布置于废气-空气热交换器(7，25)上游的空气-空气热交换器(8)，一方面将加热后的初级空气流(23)以及另外一方面将次级空气流(24)送入该空气-空气热交换器(8)；

以及至少一个沿着初级空气流(23)的流动方向观察布置于空气-空气热交换器(8)下游的干磨设备(3)，将加热后的初级空气流(23)送入该干磨设备中。

8.根据权利要求7所述的火力发电机组，其特征在于，用于初级空气的初级空气管路(12)具有一个绕过空气-空气热交换器(8)的第一旁路管路(15)，且第一旁路管路(15)配有一个第一调节装置(17)。

9.根据权利要求7所述的火力发电机组，其特征在于，沿着次级空气流(23)的流动方向观察在废气-空气热交换器(7，25)的上游从用于初级空气的初级空气管路(12)上分出一个第二旁路管路(14)，沿着初级空气流(23)的流动方向观察，该第二旁路管路在空气-空气热交换器(8)的下游汇入初级空气管路(12)之中，且第二旁路管路(14)配有一个第二调节装置(16)。

10.根据权利要求7所述的火力发电机组，其特征在于，沿着次级空气流(24)的流动方向观察，在废气-空气热交换器(7，25)的上游以及空气-空气热交换器(8)的下游布置有一个蒸汽或热水-空气热交换器(9)。

11.根据权利要求7所述的火力发电机组，其特征在于，沿着初级空气流(23)的流动方向观察，在废气-空气热交换器(7，25)的上游以及废气-空气热交换器的第二旁路管路(14)的支路下游布置有一个蒸汽或热水-空气热交换 器(9.1)。

12.根据权利要求7所述的火力发电机组，其特征在于，配置两个相互并联的废气-空气热交换器(7，25)，其中可在第一热交换器(7)中通过经过调节的第一废气支流(21.2)对次级空气(24)进行加热，在第二热交换器(25)中通过经过调节的第二废气支流(21.1)对初级空气(23)进行加热。

13.根据权利要求12所述的火力发电机组，其特征在于，两个废气-空气热交换器(7，25)具有不同的传热能力以及/或者不同的结构尺寸。

14.根据权利要求12所述的火力发电机组，其特征在于，两个废气-空气热交换器(7，25)具有不同的结构型式。 

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