CN101709882A - 燃煤锅炉热一次风加热系统 - Google Patents

Abstract

一种燃煤锅炉热一次风加热系统，在锅炉的原有送风系统的热一次风管道中设置热一次风加热器，热一次风加热器上还连通有冷却介质进口管道和冷却介质出口管道，其加热热源为热一次风，通过改变热一次风加热器冷却介质流量的调节手段来控制加热器后的热一次风的温度，从而将热一次风温度降低到接近制粉系统所需要的温度，将制粉系统掺入的冷一次风量减少5％以下，甚至到0，使原来掺入制粉系统的冷一次风通过空气预热器变成热一次风，增加空气预热器的换热效果，达到降低锅炉排烟温度的目的。

Description

燃煤锅炉热一次风加热系统

技术领域

本发明涉及煤粉锅炉的送风装置，具体涉及一种燃煤锅炉热一次风加热系统。

背景技术

在火电机组燃煤锅炉的制粉系统设置时，为了确保制粉系统的干燥出力，热一次风量和温度通常都留有一定保险系数；同时，为了能够控制磨煤机出口的风粉温度(制粉系统安全防爆的需要)，制粉系统均设计了冷一次风旁路装置。当磨煤机出口风粉温度偏高时，则开大一次风冷风旁路的风门，增加冷一次风的流量，以降低磨煤机的入口风温度，从而达到控制磨煤机出口风粉温度的目的。

随着机组容量的增大，锅炉一热次风温度通常能达到300℃以上，不仅足以满足制粉系统干燥出力的需要，而且常常超出制粉系统干燥出力的需要，为此，必须通过冷一次风的掺入来控制磨煤机出口风粉温度，因而使制粉系统掺入的冷风量比例大大增加。目前，600MW机组锅炉的冷一次风量通常占到一次风总量的20％以上，甚至超过30％。从而使空气预热器的换热能力受到限制，经传热计算可得，由于掺冷风所引起的锅炉排烟温度升高幅度在5-10℃范围内，使机组供电煤耗增加1g/kw.h以上。由此可见，制粉系统掺入大量冷风对机组的经济性影响是非常明显的。

对于现有机组，在现有的送风设备状况下，都无法明显降低热一次风的温度，因而也无法大幅度地降低冷一次风的风量。由此可见，在现有送风装置下，制粉系统掺入大量的冷风是以牺牲机组经济性来保证制粉系统的安全的，是一种很无奈的做法。

由于种种原因，特别是大容量锅炉空气预热器换热能力足以使一次风携带的热量超出制粉系统干燥出力的需要，目前尚无法根据制粉系统的需要来设计合理的一次风量及其温度。也就是说，从设计方面，目前尚无法通过锅炉燃烧系统、烟风系统以及制粉系统的自身设计来解决大部分机组投运后锅炉制粉系统掺入冷一次风量过大的问题。

制粉系统掺入大量冷风的原因是大容量机组锅炉的热一次风的温度偏高(相对于制粉系统的需要)，因此，只能通过降低热一次风量、增加冷一次风量的方式来控制磨煤机出口风粉温度。由此可见，要解决燃煤锅炉制粉系统掺冷一次风量过大的问题，最有效的方法是在运行中能够有效降低热一次风的温度。要做到这一点，同时既不影响空气预热器的换热效果，而又能保证合理的磨煤机出口风粉温度，在现有的系统和设备上是无法解决这一难题的。因此，必须对现有的系统和设备进行改进，在增加热一次风量的前提下达到取得降低热一次风温度的目的，这对降低锅炉排烟温度，提高燃煤锅炉运行经济性具有重大的实际意义。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种能够使热一次风在进入制粉系统之前使其自身温度得到有效降低，从而将掺入制粉系统的冷风(即直接进入炉膛的冷风)风量减少到5％以下，最终达到降低锅炉排烟温度，提高机组运行经济性目的的燃煤锅炉热一次风加热系统。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

本发明通过在原有热一次风管道中设置热一次风加热器的方式来降低一次风的温度，热一次风加热器即可顺流布置在热一次风管道；也可逆流布置在热一次风管道。热一次风加热器的冷却介质为来自汽轮机侧凝结水系统(包括4个低压加热器及其连接管道)的凝结水或给水系统(包括3个高压加热器及其连接管道)的给水。这样，在流过空气预热器的热一次风量增加的情况下，通过冷却介质吸热的方式使进入制粉系统的热一次风温度得到有效控制(正好满足制粉系统的需要)，从而使掺入制粉系统的冷风风量减少到5％以下；当入炉燃煤特性，且各台磨煤机出力相同时，掺入的冷风量几乎可控制到0(理论上可达到冷风量为0)，最终达到降低锅炉排烟温度，提高机组运行经济性的目的。

附图说明

图1为本发明实施例1有热一次风机的、无暖风器、无热风循环装置的、新增设了热一次风加热器后的送风装置的示意图；

图2为本发明实施例2有热一次风机的、带暖风器的、无热风循环装置的、新增设了热一次风加热器后的送风装置的示意图；

图3为本发明实施例3有热一次风机的、带热风循环装置的、新增设了热一次风加热器后的送风装置的示意图；

图4为本发明实施例4有冷一次风机的、无暖风器、无热风循环装置的、新增设了热一次风加热器后的送风装置的示意图；

图5为本发明实施例5有冷一次风机的、带暖风器的、无热风循环装置的、新增设了热一次风加热器后的送风装置的示意图；

图6为本发明实施例6有冷一次风机的、带热风循环装置的、新增设了热一次风加热器后的送风装置的示意图。

图中标号分别表示：1、送风机，2、空气预热器二次风进口风道，3、热一次风机，4、空气预热器一次风进口风道，5、暖风器，6、空气预热器；7、热二次风管道，8、热一次风管道，9、热一次加热器，10、冷却介质进口管道，11、调节阀，12、冷却介质出口管道，13、热风再循环管道，14、热风再循环管道的截止阀，15、热风再循环管道的调节门，16、冷一次风机。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例1：参见图1，本实施例包括送风机1和空气预热器6，送风机1与空气预热器6之间设置有空气预热器二次风进口风道2，空气预热器一次风进口风道4与空气预热器二次风进口风道2相连通，且在空气预热器一次风进口风道4的入口安装有热一次风机3，空气预热器6的出口分别安装有热二次风管道7和热一次风管道8。

本实施例在原有的热一次风管道8中新增设了热一次风加热器9，该热一次风加热器9为通用的气水热交换器，热一次风加热器9上开设有冷却介质进口管道(10)和冷却介质出口管道(12)，在冷却介质进口管道10上安装有调节冷却介质流量的调节阀11。以便在需要时调节流经热一次风加热器9的冷却介质流量(包括0流量在内)。从而使机组燃煤锅炉在运行时可根据实际需要调节热一次风加热器9的冷却介质流量，在满足制粉干燥出力和锅炉安全运行需要的前提下，将制粉系统掺入的冷一次风量降低到5％以下，甚至为0，尽可能地降低锅炉排烟温度。

实施例2：参见图2，本实施例在空气预热器二次风进口风道2和空气预热器一次风进口风道4上还设置有暖风器5。其它连接关系同实施例1。

实施例3：参见图3，本实施例在热二次风管道7上还设置有与送风机1相连的热风再循环管道13，且在热风再循环管道13上还设置有热风再循环管道截止阀14和热风再循环管道调节风门15。其它连接关系同实施例1。

实施例4：参见图4，本实施例中空气预热器一次风进口风道4延伸到空气预热器二次风进口风道2外，且在空气预热器一次风进口风道4的入口安装有冷一次风机16。其它连接关系同实施例1。

实施例5：参见图5，本实施例中在空气预热器二次风进口风道2和空气预热器一次风进口风道4上还设置有暖风器5。其它连接关系同实施例4。

实施例6：参见图6，本实施例中热二次风管道7上还设置有与送风机1相连的热风再循环管道13，且在热风再循环管道13上还设置有热风再循环管道截止阀14和热风再循环管道调节风门15。其它连接关系同实施例4。

本发明通过在原有的送风系统中的热一次风管道中增设了热一次风加热器，在流过空气预热器的热一次风量增加的情况下，通过对热一次风加热器冷却介质流量的调节来控制进入制粉系统前的热一次风温度，进而控制磨煤机出口的风粉温度，从而将进入制粉系统的冷一次风量控制在5％以下，甚至到0。进而使空气预热器换热效果增强，使锅炉排烟温度降低。这表明：在原热一次风管道中增设热一次风加热器及其系统在理论上是可行的。其实质则是通过热一次风加热器及其系统来降低热一次风的温度，进而降低掺入制粉系统的冷一次风量，达到降低排烟温度的目的。

在采用三分式空气预热器的锅炉实际送风系统中，一次风的温度通常高于300℃，从汽轮机侧引入的冷却介质温度可以控制60℃到200℃，其与热一次风形成100℃到250℃的传热温差；传热效果比较高，因此换热器的面积比较小，因而阻力比较小；其次，由于空气中灰尘少，不会形成换热器受热面的沾污等；第三，不存在烟气管道中的低温腐蚀问题，换热器不需要做预防低温腐蚀的处理；第四，热一次风加热器及其系统在一次风系统形成的阻力可通过提高一次风机的压力来克服，系统无须增加动力设备；第五，热一次风加热器的进出口可以在汽轮机侧凝结水系统低压加热器及其管道或给水系统的高压加热器及其连接管道之间选择合适的点，利用系统的自身压降来克服热一次风加热器冷却介质的阻力，因此，也无需增加动力设备，只需设置流量调节阀门来调节冷却介质流量即可。这表明：现有热一次风管道中增设热一次风加热器及其系统在实际中是可行的，且非常简单，易于实施。

采用热一次风加热器及其系统后，通过空气预热器的热一次风量可以大大增加，而冷一次风量则随之大大减少。由于冷一次风的阻力(节流作用)与空气预热器的阻力相当，因此，原系统阻力的增加基本不变化，系统所增加的阻力仅有热一次风加热器自身的阻力。由于热一次风与冷却介质的传热温差比较大，受热面比较小，系统阻力增加有限。

制粉系统的干燥出力是随煤种、季节和气候而变化的，采用本发明后，制粉系统干燥出力的保险系数可以更放大些，这样可以有效解决部分机组投运后制粉系统干燥出力不足的问题；在运行中，则可通过热一次风加热器及其系统来减少掺入(甚至不掺入)制粉系统的冷风，这样可使制粉系统的设计及运行调节都游刃有余。

锅炉排烟温度也是随煤种、季节和昼夜、以及机组负荷而变化的，采用本发明后，机组在夜间低负荷运行时，如果锅炉排烟温度低于预防低温腐蚀与堵灰要求的最低温度，则可以通过减少流过热一次风加热器及其系统的冷却介质流量来控制锅炉的排烟温度；反之，则可通过增加流过加热器及其系统的冷却介质流量来降低锅炉排烟温度。由此可见，热一次风加热器及其系统的冷却介质流量调整在一定程度上能够起到(在一定条件下甚至可替代之)暖风器和热风循环装置的作用。这样，可以通过加热器及其系统的冷却介质流量来根据机组的运行情况随时调节锅炉排烟温度，在保证锅炉安全运行(不发生低温腐蚀和堵灰现象)的条件下，最大限度地降低锅炉排烟温度。

本发明适应于各种容量的各种燃烧方式的采用各种送风装置的采用三分仓式空气预热器的燃煤锅炉，其前提条件是制粉系统掺有冷风。对已投运锅炉，很容易实施改造，且不增加任何动力设备；对于新建机组锅炉，采用本发明，可使制粉系统的设计更为可靠，达到确保满足制粉系统干燥出力而不影响锅炉排烟温度的目的。

与现有设备的送风装置相比，本发明带来的技术效果是：

1、可将制粉系统掺入的冷一次风量降低到5％以下，使助燃空气更多地通过空气预热器加热后进入炉膛，从而达到明显降低锅炉排烟温度的目的，提高锅炉热效率与机组经济性。

2、对于新建和现役机组锅炉，通过热一次风加热器及其系统的冷却介质流量的调节可改变制粉系统干燥风的风量和风温，从而提高制粉系统对燃煤水分变化的适应范围。

3、本发明可通过热一次风加热器及其系统的冷却介质流量的调节控制锅炉排烟温度，在一定的程度上起到暖风器或热风循环装置的调节作用。对机组夜间低负荷的安全运行以及高负荷运行时的经济性控制特别有利。

4、适应于各种容量的各种燃烧方式的采用各种送风装置的采用三分仓式空气预热器的现役和新建燃煤锅炉，其前提条件是制粉系统掺有冷风，对大容量机组更为适应。

本发明的加热器即可顺流布置在热一次风管道，也可逆流布置在热一次风管道，布置非常容易，系统非常简单，非常容易实施，且原风道外型不需作任何改动；不需要增加动力设备，也不需要改造一次风机，非常便于实施。

Claims (8)

1.一种燃煤锅炉热一次风加热系统，包括送风机(1)和空气预热器(6)，送风机(1)与空气预热器(6)通过空气预热器二次风进口风道(2)相连通，一次风空气预热器(6)还与空气预热器一次风进口风道(4)相连通，空气预热器(6)的出口分别安装有热二次风管道(7)和热一次风管道(8)，其特征在于：所说的热一次风管道(8)中设置有热一次风加热器(9)及与热一次风加热器(9)相连通的冷却介质进口管道(10)和冷却介质出口管道(12)，在冷却介质进口管道(10)上安装有调节冷却介质流量的调节阀(11)。

2.根据权利要求1所述的燃煤锅炉热一次风加热系统，其特征在于：所说的空气预热器一次风进口风道(4)与空气预热器二次风进口风道(2)相连通，且在空气预热器一次风进口风道(4)的入口安装有热一次风机(3)。

3.根据权利要求2所述的燃煤锅炉的热一次风加热系统，其特征在于：所说的空气预热器二次风进口风道(2)和空气预热器一次风进口风道(4)上还设置有暖风器(5)。

4.根据权利要求2所述的燃煤锅炉热一次风加热系统，其特征在于：所说的热二次风管道(7)上还设置有与送风机(1)相连的热风再循环管道(13)，且在热风再循环管道(13)上还设置有热风再循环管道截止阀(14)和热风再循环管道调节风门(15)。

5.根据权利要求1所述的燃煤锅炉热一次风加热系统，其特征在于：所说的空气预热器一次风进口风道(4)的入口安装有冷一次风机(16)。

6.根据权利要求5所述的燃煤锅炉热一次风加热系统，其特征在于：所说的空气预热器二次风进口风道(2)和空气预热器一次风进口风道(4)上还设置有暖风器(5)。

7.根据权利要求5所述的燃煤锅炉热一次风加热系统，其特征在于：所说的热二次风管道(7)上还设置有与送风机(1)相连的热风再循环管道(13)，且在热风再循环管道(13)上还设置有热风再循环管道截止阀(14)和热风再循环管道调节风门(15)。

8.根据权利要求1所述的燃煤锅炉热一次风加热系统，其特征在于：所说的热一次风的冷却介质是来自汽轮机侧的4个低压加热器及其连接管道的凝结水或来自汽轮机侧的3个高压加热器及其连接管道的给水。

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