CN102191956A - 一种增设蒸汽管式干燥降低燃煤电厂煤耗的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出的是一种增设蒸汽管式干燥降低燃煤电厂煤耗的方法，即在现有燃煤锅炉发电机组中的煤粉料仓+称重皮带与磨煤机之间增设蒸汽管式干燥系统，并从汽轮机抽出做过部分功的过热蒸汽作为干燥介质，利用过热蒸汽的显热和潜热使煤粉中的水份蒸发，过热蒸汽冷凝成水后通过凝液水泵送入汽轮机组的除氧器循环使用。本发明的特点是节煤降耗、余热回收利用、减少二氧化碳排放量，适应国家节能减排的产业政策。
Description
技术领域
本发明涉及电厂燃煤蒸汽发电机组中节煤降耗的技术领域，提出一种增设蒸汽管式干燥降低燃煤电厂煤耗的方法。
背景技术
燃煤蒸汽发电机组都是基于朗肯循环的凝汽式发电机组，燃煤锅炉发电机组蒸汽动力循环系统，其工作过程是：原始煤经磨煤机干燥、研磨成煤粉后进入锅炉中燃烧放出热量，水在锅炉汽包中定压吸热汽化为饱和蒸汽。饱和蒸汽在过热器中吸热成过热蒸汽，过热蒸汽通过汽轮机膨胀对外做功，并有一定的热损失，在汽轮机尾段出口汽轮机膨胀做功后的乏汽进入凝汽器进行冷源散热后凝结成水，由凝结水泵依次送入轴封加热器、多级低压加热器(1号低压加热器、2号低压加热器、3号低压加热器、4号低压加热器等)逐级加热后进入除氧器除氧后经给水泵增压后进入多级高压加热器(5号高压加热器、6号高压加热器、7号高压加热器等)再次加热后进入省煤器在锅炉系统进一步加热后进入汽包内汽液分离，饱和蒸汽排出汽包经过锅炉过热器加热成具有一定温度的过热蒸汽，过热蒸汽进入汽轮机发电。
上述流程存在的问题是：
①煤粉进入制粉系统(磨煤机、磨煤送风机等)和锅炉中带有水分，在制粉系统和锅炉炉膛内蒸发，所需热量是煤粉自身在锅炉中的燃烧热提供，因此，蒸发煤粉中的水分需要消耗煤粉，耗量大。
②过热蒸汽通过汽轮机发电，过热蒸汽的热能转化为电功的转化率不足50％，发电效率不高的原因是汽轮机通过抽汽加热凝液的方法利用了1/3左右蒸汽的蒸发潜热，2/3蒸汽的蒸发潜热无法利用，只能通过凝汽器被冷凝介质带走，通过凉水塔或空冷岛散失，成为无法利用的最大热消耗，即凝汽发电机组的冷源损失。
发明内容
鉴于上述，本发明的目的在于提供一种增设蒸汽管式干燥降低燃煤电厂煤耗的方法，即在现有燃煤锅炉发电机组的煤粉料仓+称重皮带与磨煤机之间增设增设蒸汽管式干燥系统，并从汽轮机抽出做过部分功的过热蒸汽作为干燥介质，利用过热蒸汽的显热和潜热使煤粉中的水份蒸发，过热蒸汽冷凝成水后通过凝液水泵送入汽轮机组的除氧器循环使用。
本发明的目的是这样实现的：
一种增设蒸汽管式干燥降低燃煤电厂煤耗的方法，其特征是：在煤粉料仓+称重皮带与磨煤机之间增设蒸汽管式干燥系统，煤粉料仓中原煤经称重皮带计量后进入蒸汽管式干燥机中，利用汽轮机抽出的过热蒸汽对煤粉进行干燥，干燥后的煤粉进入磨煤机研磨成煤粉，同时环境空气经煤粉输送风机增压，经锅炉空气预热器加热后进入磨煤机，把煤粉吹入锅炉炉膛中进行燃烧。锅炉炉膛煤粉燃烧放出热量，使锅炉汽包中的水定压吸热汽化为饱和蒸汽，饱和蒸汽经锅炉过热器吸热成为过热蒸汽，过热蒸汽进入汽轮机膨胀做功发电，在汽轮机内发电做功后的低压蒸汽(乏汽)进入凝汽器凝结成水放出潜热，凝结水泵将凝结水依次送入轴封加热器、多级低压加热器，多级低压加热器——1号低压加热器、2号低压加热器、3号低压加热器、4号低压加热器)逐级加热后进入除氧器除氧，加热介质分别来自汽轮机7段、6段、5段、4段等抽汽。经除氧后的锅炉用水由锅炉给水泵增压后进入多级高压加热器——5号高压加热器、6号高压加热器、7号高压加热器)再次加热(加热介质为汽轮机的3段、2段、1段抽汽后进入省煤器，在锅炉系统进一步加热后进入汽包内汽液分离，饱和蒸汽排出汽包经过锅炉过热器加热后成为过热蒸汽进入汽轮机发电，进行朗肯循环。
4段或5段抽汽来的过热蒸汽进入增设的蒸汽管式煤干燥系统中，对煤粉进行干燥，煤粉中蒸发出来的水蒸气和不凝气进入布袋除尘器中除尘后尾气经尾气风机排空，干燥后的煤粉进入磨煤机中，过热蒸汽凝结成水进入凝液罐中，经凝液泵增压后进入除氧器进行脱氧处理。
上述增设的蒸汽管式煤干燥系统为蒸汽管式干燥机、布袋除尘器、尾气风机、凝液罐和凝液泵
上述增设的蒸汽管式煤干燥系统中，干燥介质来自汽轮机的抽汽，抽汽可以为1段、2段、3段、4段、5段、6段或7段抽汽，蒸汽压力为0.6～0.8Mpa。
上述增设的蒸汽管式煤干燥系统中，蒸汽管式干燥机可是蒸汽管回转干燥机、或为管束式干燥机、或为管式干燥机。
上述增设的蒸汽管式煤干燥系统中，除尘器为干法除尘器，干法除尘器为旋风分离器、或为袋式除尘器、或为电除尘器；除尘器或为湿法除尘器，湿法除尘器为文丘里湿法除尘器、或为冲激湿法除尘器、或为湿法洗涤塔。
上述增设的蒸汽管式煤干燥系统可用于需要制粉系统的煤粉锅炉系统，或用于不需要制粉的循环流化床锅炉系统。
对比现有技术和本发明技术，节能效果说明如下：
燃煤锅炉发电机组需要的燃煤，无论是在现有技术方案中锅炉炉膛内蒸发水分，还是在本发明技术方案中增设的蒸汽管式干燥机内蒸发水分，均可看作燃煤的脱水干燥过程，所需热量都是煤在锅炉燃烧产生的燃烧热提供，但提供方式不同：
(1)现有技术中，煤粉中的水在制粉系统和锅炉炉膛内蒸发热量是煤粉燃烧热直接提供；只要煤粉中有水，燃烧的一部分热量将用于水的蒸发，煤中水量越多，消耗的煤量也大，反之消耗的煤量也少。
(2)本发明技术中，煤粉中的水在增设蒸汽管式干燥机内蒸发，需要的热量由汽轮机做过部分功的抽汽间接换热提供，自汽轮机抽出过热蒸汽用于增设蒸汽管式干燥机干燥煤粉的过程与凝汽器把过热蒸汽冷凝成水的过程类似，增设蒸汽管式干燥机干燥煤粉消耗的热量一部分为显热，一部分为蒸汽潜热，过热蒸汽在蒸汽管式干燥机冷凝成水放出的热量大部分是蒸汽潜热，是凝汽器散去的冷源，研究发现汽轮机抽汽用于蒸汽管式干燥机干燥的热量与汽轮机排出泛汽在凝汽器冷凝的冷源散热损失相同，干燥消耗多少汽轮机抽出蒸汽的热量，冷源将减少相同数量的散热损失，因此，在进入制粉系统或锅炉前增设蒸汽管式干燥系统将减少发电机组的煤耗量，降低自用电率，下面举例说明。
将全水分为33％的褐煤干燥后8％、15％时，煤质参数分别为：
| 编号 | 项目 | 符号 | 单位 | 不干燥煤质 | 干燥煤质1 | 干燥煤质2 |
| 1 | 全水分 | Mt | ％ | 33.40 | 8.00 | 15.00 |
| 2 | 空气干燥基水分 | Mad | ％ | 13.04 | 8.00 | 13.04 |
| 外在水分 | Mf | ％ | 23.41 | 0.00 | 2.25 | |
| 3 | 修正系数 | - | - | 1.00 | 1.38 | 1.28 |
| 4 | 收到基灰分 | Aar | ％ | 8.66 | 11.96 | 11.05 |
| 6 | 干燥无灰基挥发份 | Vdaf | ％ | 44.65 | 44.65 | 44.65 |
| 7 | 收到基碳 | Car | ％ | 42.97 | 59.36 | 54.84 |
| 8 | 收到基氢 | Har | ％ | 2.86 | 3.95 | 3.65 |
| 9 | 收到基氧 | Oar | ％ | 11.35 | 15.68 | 14.49 |
| 10 | 收到基氮 | Nar | ％ | 0.61 | 0.84 | 0.78 |
| 11 | 全硫 | St，ar | ％ | 0.15 | 0.21 | 0.19 |
| 12 | 收到基高位发热值 | Qgr，ar | MJ/kg | 16.51 | 22.98 | 21.23 |
| 13 | 收到基低位发热值 | Qnet，ar | MJ/kg | 15.15 | 21.89 | 20.03 |
| kcal/kg | 3623 | 5227.19 | 4783.85 | |||
| 14 | 哈氏可磨性指数 | HGI | - | 67 | 67 | 67 |
对于发电功率为634.34MW的常规机组，按燃煤不干燥，也不抽汽的常规机组设计时机组燃煤耗量为：354t/h(全水分33.4％，湿基)。
如将燃煤干燥到8％，采用五段抽汽120t/h(抽汽参数为：0.57MPa(A)，280.3℃过热蒸汽)用于燃煤干燥，将燃煤的水分干燥到8％时，机组实际煤耗248t/h(8.0％，湿基)，折合干燥前煤量342.57t/h(全水分33.4％，湿基)，燃煤干燥到8％的干燥抽汽机组比常规机组节约煤量为：
354-342.57＝11.43t/h，折合标准煤：9.46g/kWh。
如将燃煤干燥到15％，采用五段抽汽干燥，需要抽汽100t/h(抽汽参数为：0.57MPa(A)，280.3℃过热蒸汽)用于燃煤干燥，此时，燃烧水分为15％的干燥煤质的抽汽(干燥)机组的实际煤耗271t/h(15.0％，湿基)，折合干燥前煤量345.86t/h(全水分33.4％，湿基)，燃煤干燥到15％的干燥抽汽机组比常规机组节约煤量为：
实际节约煤量为：＝354-345.86＝8.14t/h，折合标准煤：6.64g/kWh。
以上举例说明，采用抽汽间接加热干燥降低燃煤水份具有显著的节能效果。
本发明的技术特点是：
(1)本发明是燃煤蒸汽发电机组和蒸汽管式煤干燥系统二种常规技术组合的新工艺，设备采用常规或标准设备，系统简单，可操作性高。
(2)本发明中燃煤蒸汽发电机组汽轮机发电利用的是过热蒸汽机械能和显热，增设蒸汽管式干燥机主要利用的是汽轮机发电后的无法利用的潜热，减少了凝汽发电机组冷源损失。
(3)本发明中利用汽轮机发电后的过热蒸汽潜热通过增设蒸汽管式干燥机对煤粉进行干燥，降低进入制粉系统和锅炉中煤粉的水分，减少因煤粉中水分蒸发而消耗的煤粉量，节煤降耗。由于进入锅炉中煤粉量的减少，也减少了二氧化碳的排放量。
(4)本技术中增设蒸汽管式干燥机利用的是汽轮机发电后的过热蒸汽潜热，过热蒸汽凝结成水，并回到锅炉中循环利用，对锅炉及汽轮机水系统无影响。
(5)本技术增设的蒸汽管式煤干燥系统中，通过蒸汽管式干燥间接换热干燥后过热蒸汽被冷凝为凝液，凝液被凝液泵送入除氧器，凝液重新回到发电机组水系统。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图。
图中：1-煤粉料仓、2-称重皮带、3-磨煤机、4-锅炉、5-汽轮机、6-凝汽器、7-凝结水泵、8-1号低压加热器、9-2号低压加热器、10-3号低压加热器、11-4号低压加热器、12-除氧器、13-给水泵、14-5号高压加热器、15-6号高压加热器、16-7号高压加热器、17-助燃风机、18-煤粉输送风机(注：1～18设备为燃煤蒸汽发电机组)19-蒸汽管式干燥机、20-布袋除尘器、21-尾气风机、22-凝液罐、23-凝液泵(注：19～23设备为增设的蒸汽管式煤干燥系统)
具体实施方式
本实施例中增设的蒸汽管式煤干燥系统包括蒸汽管式干燥机19、布袋除尘器20、尾气风机21、凝液罐22和凝液泵23。蒸汽管式干燥机19为蒸汽管回转干燥机；除尘器20为布袋除尘器，蒸汽管式煤干燥系统的锅炉4为制粉系统的煤粉锅炉系统。
下面结合附图1、附图2对一种增设蒸汽管式干燥降低燃煤电厂煤耗的工艺流程再作进一步的描述：
煤粉料仓1中原煤经称重皮带2计量后进入蒸汽管式干燥机19中，利用汽轮机5的4段或5段抽汽来的过热蒸汽进入蒸汽管式干燥机19中，蒸汽压力为0.7Mpa。抽出的过热蒸汽对煤粉进行干燥，4段或5段抽汽为干燥系统经济用汽。干燥后的煤粉进入磨煤机3研磨成煤粉，同时环境空气经煤粉输送风机18增压，经锅炉4空气预热器加热后进入磨煤机3，把煤粉吹入锅炉4炉膛中，助燃风机17助燃煤粉燃烧。锅炉4炉膛煤粉燃烧放出热量，使锅炉4汽包中的水定压吸热汽化为饱和蒸汽，饱和蒸汽在锅炉4过热器中吸热成过热蒸汽，过热蒸汽通过汽轮机5膨胀对外做功发电，在汽轮机内发电做功后的低压蒸汽(乏汽)进入凝汽器6凝结成水放出潜热，在凝结水泵7增压下，将凝结水依次送入轴封加热器、多级低压加热器多级低压加热器——1号低压加热器8、2号低压加热器9、3号低压加热器10、4号低压加热器11逐级加热后进入除氧器12除氧，加热介质分别来自汽轮机的7段、6段、5段、4段抽汽。经除氧后的锅炉用水由锅炉给水泵13增压后进入多级高压加热器——5号高压加热器14、6号高压加热器15、7号高压加热器16再次加热，加热介质为汽轮机的3段、2段、1段抽汽后进入省煤器，在锅炉系统进一步加热后进入汽包内汽液分离，饱和蒸汽排出汽包经过锅炉过热器加热后成为过热蒸汽进入汽轮机发电，进行朗肯循环。
由汽轮机4段或5段抽汽来的过热蒸汽进入增设的蒸汽管式干燥机19中，对煤粉进行干燥，煤粉中蒸发出来的水蒸气和不凝气进入布袋除尘器20中除尘后，尾气经尾气风机21排空，干燥后的煤粉进入磨煤机3中，过热蒸汽凝结成水进入凝液罐22中，经凝液泵23增压后进入除氧器12，并与经过多级低压加热器——1号低压加热器8、2号低压加热器9、3号低压加热器10、4号低压加热器11加热后的凝结水混合并一起脱氧后成为锅炉给水，脱氧后的锅炉给水由给水泵13依次送入多级高压加热器——5号高压加热器、6号高压加热器、7号高压加热器再次加热，加热介质为汽轮机的3段、2段、1段抽汽后进入省煤器，在锅炉系统进一步加热后进入汽包内汽液分离，饱和蒸汽排出汽包经过锅炉过热器加热后成为过热蒸汽进入汽轮机发电，进行朗肯循环。
Claims (7)
1.一种增设蒸汽管式干燥降低燃煤电厂煤耗的方法，其特征是：在燃煤锅炉发电机组的煤粉料仓(1)中原煤经称重皮带(2)计量后进入增设的蒸汽管式煤干燥系统中，由汽轮机4段或5段抽汽来的过热蒸汽进入增设的蒸汽管式煤干燥系统中，对煤粉进行干燥，煤粉中蒸发出来的水蒸气和不凝气进入布袋除尘器(20)中除尘后尾气经尾气风机(21)排空，干燥后的煤粉进入磨煤机(3)中，用于干燥的过热蒸汽凝结成水进入凝液罐(22)，经凝液泵(23)增压后进入除氧器(12)，并与经过多级低压加热器加热后的凝结水混合并一起脱氧后成为锅炉给水，脱氧后的锅炉给水由给水泵(13)依次送入5号高压加热器(14)、6号高压加热器(15)、7号高压加热器(16)再次加热，加热介质为汽轮机的3段、2段、1段抽汽后经省煤器，在锅炉系统进一步加热后进入汽包内汽液分离，饱和蒸汽排出汽包经锅炉过热器加热后成为过热蒸汽进入汽轮机发电，进行朗肯循环。
2.如权利要求1所述的一种增设蒸汽管式干燥降低燃煤电厂煤耗的方法，其特征是上述增设的蒸汽管式煤干燥系统包括蒸汽管式干燥机(19)、布袋除尘器(20)、尾气风机(21)、凝液罐(22)和凝液泵(23)。
3.如权利要求1所述的一种增设蒸汽管式干燥降低燃煤电厂煤耗的方法，其特征是增设的蒸汽管式煤干燥系统中，干燥介质来自汽轮机(5)的抽汽，抽汽可为汽轮机的1段、或2段、或3段、或4段、或5段、或6段抽汽，蒸汽压力为0.6～0.8Mpa。
4.如权利要求1所述的一种增设蒸汽管式干燥降低燃煤电厂煤耗的方法，其特征是增设的蒸汽管式煤干燥系统中，蒸汽管式干燥机(19)为蒸汽管回转干燥机、或为管束式干燥机、或为管式干燥机等热传导型干燥机。
5.如权利要求1所述的一种增设蒸汽管式干燥降低燃煤电厂煤耗的方法，其特征是在增设的蒸汽管式干燥系统中，除尘器(20)为干法除尘器，或为湿法除尘器。
6.如权利要求1或5所述的一种增设蒸汽管式干燥降低燃煤电厂煤耗的方法，其特征是上述的干法除尘器为如旋风分离器、或为袋式除尘器、或为电除尘器；湿法除尘器为文丘里湿法除尘器、或为冲激湿法除尘器、或为湿法洗涤塔。
7.如权利要求1所述的一种增设蒸汽管式干燥降低燃煤电厂煤耗的方法，增设的蒸汽管式煤干燥系统的锅炉(4)为需要制粉系统的煤粉锅炉系统，或为不需要制粉的循环流化床锅炉系统。
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