CN102759118A - 褐煤滚筒烟气预干燥发电集成系统及工艺 - Google Patents

Abstract

本发明一种褐煤滚筒烟气预干燥发电集成系统及工艺，将褐煤滚筒烟气干燥系统与火力发电厂的锅炉燃烧系统相结合，包含依次连接的锅炉供煤装置、锅炉、省煤器、脱硝装置、空气预热器、除尘器、引风机和脱硫装置；还包含依次连接的褐煤供煤装置、滚筒干燥机、袋式粉煤收集器和预干燥增压风机；所述脱硝装置的烟气出口还与滚筒干燥机的烟气入口相连，滚筒干燥机的出料端与锅炉供煤装置相连接，预干燥增压风机的出口与脱硫装置的入口烟道相连。锅炉的烟气部分被分流到滚筒干燥机对褐煤原料进行预干燥，充分利用了电厂的烟气余热，锅炉的效率提高，并且降低了燃烧污染物及二氧化碳的排放，预干燥后的煤质水分下降，使得锅炉及其辅机设备投资降低。

Description

褐煤滚筒烟气预干燥发电集成系统及工艺

技术领域

本发明涉及褐煤发电厂燃烧系统和褐煤烟气预干燥系统及工艺。

背景技术

近年来，随着我国国民经济的迅速发展，煤炭等能源的需求不断扩大，能源短缺已成为现实。而我国拥有较多的褐煤资源，如何高效利用我国丰富的褐煤资源，一直是火力发电设计技术发展的重要课题之一。

褐煤资源的开发使得褐煤干燥技术愈来愈受到重视，我国用于选煤厂的煤干燥技术多是采用热烟气作为干燥介质，以往国内褐煤干燥受整体技术装备水平的限制，难以满足大规模的工业化生产。随着煤炭企业整体技术装备水平的不断提高，近年来我国褐煤干燥技术取得了较大进步，其中滚筒烟气干燥设备的热源为热烟气，采用直接干燥方式，干燥效率高，烟温适应能力强，目前已基本具备了工业化应用的条件。

如图1所示，其为褐煤干燥厂的滚筒干燥工艺系统图。原料煤斗1内的褐煤通过给煤机2输送至滚筒干燥机3的入料口，并将热烟气发生炉10内的燃油或燃煤产生的热烟气经由配风室11中的冷烟气或冷空气调节后，输送至滚筒干燥机的烟气入口，干燥后的煤料由滚筒干燥机3出料口排出，通过输送系统送至成品库；含粉烟气由滚筒干燥机3出料端的烟气出口排出，经袋式煤粉收集器4、袋式除尘器6处理到粉尘达标，经过引风机7升压、烟气脱硫装置5处理后，由烟囱8排出；袋式煤粉收集器4收集的煤粉由成型机9压制成型后，通过输送系统送至成品库。

上述滚筒烟气干燥技术是将褐煤处理后外运至用户，需设置单独的热烟气发生炉提供干燥热源，干燥后的褐煤粉化较为严重，粉化的干燥煤粉水分低、温度高，难以储存和机械输送，对干燥厂来说是个难题，还需要设置成型等辅助系统。因此，单独的褐煤干燥系统配置复杂，耗能大，干燥成本高。另外，干燥后的褐煤较长时间不能利用，还存在水分复吸和自燃的隐患。

褐煤属软质煤，是煤化程度最低的一类煤，其含水量较高，热值较低，如直接参与燃烧，大量的水分在燃烧气化的过程中吸收大量热量，炉膛容积较大，排烟温度（~150℃）较高，使得锅炉效率与烟煤相比大大降低，机组标煤耗相对较大，脱硫设备进口烟温高也使得脱硫系统耗水量较大；锅炉及燃烧系统主要辅机（磨煤机、风机、除尘器等），脱硫设备的造价均较高；另外，由于燃褐煤机组烟风煤粉系统主要设备耗能较高，机组厂用电率较高，使燃褐煤机组的技术经济指标比燃烟煤机组技术经济指标存在较大差距。

请参见图2所示，其为常规发电厂配有风扇磨煤机直吹式制粉系统的锅炉烟风系统图。锅炉煤斗13内的燃料经过给煤机2输送，并通过风扇磨煤机14的处理后，进入锅炉15燃烧，同时抽炉烟风机20将部分烟气输送至风扇磨煤机，送风机12将空气预热器18加热过的空气送至锅炉15内参加燃烧。锅炉烟气逐一经过省煤器16、脱硝装置17、空气预热器18、除尘器19，并经过引风机7升压后，进入烟气脱硫装置5的入口烟道内，经脱硫处理后，经烟囱排出。该系统中风扇磨煤机存在磨煤机冲击板寿命短，检修频繁，制粉系统漏风大，炉烟管道运行可靠性相对较低等问题。

请参见图3所示，其为常规发电厂配有中速磨煤机直吹式制粉系统的锅炉烟风系统图。在煤质条件适宜时均优先选择中速磨煤机正压直吹式制粉系统。采用中速磨煤机21，并通过一次风机22将经过空气预热器18加热后的空气送至中速磨煤机21内，对比上述采用风扇磨煤机的技术方案，此中速磨煤机正压直吹式制粉系统具有系统简单、安全可靠、耐磨性能好，且噪音小、密封性好、使生产环境得到改善，运行、操作、检修方便的优点。但当煤质全水分在30-35%以上时，由于系统难以满足中速磨煤机干燥出力的要求。

发明内容

有鉴于此，本专利将褐煤预干燥系统与锅炉燃烧系统集成，目的在于改善锅炉炉内燃烧，降低锅炉排烟温度，使得机组效率得以提高，节煤减排，并降低脱硫水耗。对于煤质全水分在40-45%以下的褐煤，还可以解决褐煤锅炉中速磨煤机正压直吹式制粉系统干燥出力难以满足的问题。

本发明采用如下技术方案：一种褐煤滚筒烟气预干燥发电集成系统，包含依次连接的锅炉供煤装置、锅炉、省煤器、脱硝装置、空气预热器、除尘器、引风机和脱硫装置，其特征在于：还包含依次连接的褐煤供煤装置、滚筒干燥机、袋式粉煤收集器和预干燥增压风机；其中，所述省煤器的烟气出口或脱硝装置的烟气出口还与滚筒干燥机的烟气入口相连，滚筒干燥机的出料端与锅炉供煤装置相连接，预干燥增压风机的出口与脱硫装置的入口烟道相连。

进一步讲：锅炉供煤装置包含依次连接的锅炉煤仓、锅炉给煤机、中速磨煤机和一次风机；或者由锅炉煤仓、锅炉给煤机和风扇磨煤机构成锅炉供煤装置。 

其中，袋式粉煤收集器的出料端与锅炉炉膛相连。

另外，本发明提供了一种褐煤滚筒烟气预干燥发电集成工艺，其中，锅炉产生的烟气，经过省煤器或脱销装置后，70%~80%的烟气按照原燃烧系统，经过空预器、除尘器，由引风机引致脱硫装置的入口烟道；其中，20%~30%的烟气进入滚筒干燥机的进煤端，用于褐煤原料的预干燥，预干燥后的褐煤由滚筒干燥机出料端直接进入锅炉的供煤端，滚筒干燥机排出的尾气经过袋式粉煤收集器后，由预干燥增压风机引至脱硫装置的入口烟道；两路烟气汇合后，经过脱硫装置处理后排出。

本发明采用上述技术方案的优点在于：将褐煤滚筒干燥技术与锅炉燃烧系统相结合，充分利用了电厂的烟气余热，锅炉总的排烟温度可由原150℃左右降为110℃左右，锅炉效率可提高约1.5-2%，降低机组标煤耗约4-6g/kWh，相应降低了锅炉燃烧所产生的污染物及二氧化碳的排放；由于排烟温度的降低，脱硫系统耗水量可节约30t/h左右（以不带GGH的湿法脱硫计）；进入制粉系统和炉膛的煤质水分下降后，可使褐煤锅炉采用安全可靠，经济性好的中速磨煤机直吹式制粉系统。

滚筒烟气预干燥除热能外，仅需消耗一定的电能（转动机械），无其他能量消耗和废弃物产生。而由于煤质水分下降，可降低磨煤机干燥出力的要求，减少磨煤功耗，两者相比电耗基本相当，采用集成系统后，电厂用电变化不大。滚筒烟气干燥技术设备价格较低，设备投资增加有限，而预干燥后进入炉膛和制粉系统的煤粉水分减少，又会使锅炉及其辅机的设备投资有所降低，因此，采用集成系统后，电厂的投资不会有较大变化。与发电技术相结合的褐煤干燥技术，与单独的褐煤干燥工程相比，其系统还可得到简化，烟气中含氧量的控制也更容易实现，输送储存系统及其防爆相对来说也更加简单。

总之，褐煤滚筒烟气预干燥发电集成系统，在设备投资、厂用电无较大变化的情况下，可以实现机组节煤、节水、污染物以及二氧化碳的减排。

附图说明

图1为褐煤干燥厂的滚筒干燥工艺系统图。

图2为常规发电厂配有风扇磨煤机直吹式制粉系统的锅炉烟风系统图。

图3为常规发电厂配有中速磨煤机直吹式制粉系统的锅炉烟风系统图。

图4为本专利褐煤滚筒烟气预干燥发电集成系统的配有中速磨煤机制粉系统的工艺系统图。

图5为本专利褐煤滚筒烟气预干燥发电集成系统的配有风扇磨煤机制粉系统的工艺系统图。

具体实施方式

本发明提出了将褐煤预干燥系统与锅炉燃烧系统集成的系统和工艺方法。配有中速磨煤机制粉系统的褐煤预干燥系统与锅炉燃烧系统集成的系统和工艺方法，请参见图4所示，本系统两部分：锅炉燃烧系统和褐煤预干燥系统，褐煤预干燥系统并联接入锅炉燃烧系统内，具体来讲，锅炉燃烧系统包含依次连接的锅炉煤斗13、锅炉给煤机24、中速磨煤机21、锅炉15、省煤器16、脱硝装置17、空气预热器18、除尘器19、引风机7、脱硫装置5及烟囱8，一次风机22与中速磨煤机21相连，同时将空气预热器18中加热的空气送至中速磨煤机21。而，褐煤预干燥系统包含依次连接的原料煤斗1、褐煤给煤机25滚筒干燥机3、袋式粉煤收集器4和预干燥增压风机23。脱硝装置17的烟气出口除与空气预热器18的烟气入口相连接外，还与滚筒干燥机3的烟气入口端连接，滚筒干燥机3的出料端与锅炉煤斗13相连接，预干燥增压风机的出口与脱硫装置的入口烟道相连。袋式煤粉收集器4与锅炉15炉膛相连。滚筒干燥机并联设置，滚筒干燥机进口的烟气温度由省煤器旁路来调节，负荷由进煤量和运行台数来调节。

上述褐煤滚筒烟气干燥系统与火力发电厂的锅炉燃烧系统相结合的集成系统，适用于全水分在40-45%以下的燃用褐煤的发电厂。火电厂锅炉炉膛产生的烟气，在省煤器16和高灰布置的SCR脱硝装置17后，分为两路，其中一路，70~80%的烟气按原燃烧系统，经空气预热器18、除尘器19，由引风机7供至脱硫装置5入口烟道；另一路，20~30%的烟气为滚筒干燥机3提供热源，将锅炉所需的褐煤进行预干燥，尾气经布袋式煤粉收集器4，含尘浓度可达标后，由预干燥增压风机23供至脱硫装置5入口烟道，两路烟气汇合后经脱硫处理排出烟囱8。由于锅炉排出的烟气除了加热空气外，还干燥了原料煤，烟气的余热得到了进一步利用。

而，滚筒干燥机3出料端的干燥煤料经过输煤系统输送至磨煤机入口的锅炉煤斗内，经锅炉给煤机24、中速磨煤机21，制成合格煤粉后，由一次风机22的风力送至锅炉炉膛。由于煤料已进行了预干燥，含水下降约10-15%，可以采用中速磨煤机直吹式制粉系统。煤质水分下降后对磨煤机干燥出力的要求降低，同样一次风率的情况下，空预器出口热风温度的要求降低，因此，虽然进入空气器的烟气量有所减少，但集成系统的空预器可以满足其要求，且排烟温度有所降低。

预干燥系统的袋式煤粉收集器4用于收集系统中粉化的干燥煤粉，集成系统可将这部分煤粉由风机送至锅炉炉膛直接燃烧，解决了干燥煤粉在干燥厂中的收集和储存的难题。且集成系统的褐煤从干燥到利用（燃烧），储运环节少，储存时间短，可避免干燥褐煤的水分复吸，减少自燃的风险。

配有风扇磨煤机制粉系统的褐煤预干燥系统与锅炉燃烧系统集成的系统和工艺方法，请参见图5所示，本系统两部分：锅炉燃烧系统和褐煤预干燥系统，褐煤预干燥系统并联接入锅炉燃烧系统内，具体来讲，锅炉燃烧系统包含依次连接的锅炉煤斗13、锅炉给煤机24、风扇磨煤机14、锅炉15、省煤器16、脱硝装置17、空气预热器18、除尘器19、引风机7、脱硫装置5及烟囱8。而，褐煤预干燥系统包含依次连接的原料煤斗1、褐煤给煤机25、滚筒干燥机3、袋式粉煤收集器4和预干燥增压风机23。脱硝装置17的烟气出口除与空气预热器18的烟气入口相连接外，还与滚筒干燥机3的烟气入口端连接，滚筒干燥机3的出料端与锅炉煤斗13相连接，预干燥增压风机的出口与脱硫装置的入口烟道相连。袋式煤粉收集器4与锅炉15炉膛相连。本发明中，对于烟气的分流，如考虑全烟气（100％烟气）脱硝，则需要从脱硝装置后分流，如可以接收部分烟气脱硝，就不一定要从脱硝装置后分流，也可以从省煤器后分流。

上述褐煤滚筒烟气干燥系统与火力发电厂的锅炉燃烧系统相结合的集成系统，适用于燃用较低磨损性的褐煤的发电厂。火电厂锅炉炉膛产生的烟气，在省煤器16和高灰布置的SCR脱硝装置17后，分为两路，其中一路，~70%的烟气按原燃烧系统，经空气预热器18、除尘器19，由引风机7供至脱硫装置5入口烟道；另一路，~30%的烟气为滚筒干燥机3提供热源，将锅炉所需的褐煤进行预干燥，尾气经布袋式煤粉收集器4，含尘浓度可达标后，由预干燥增压风机23供至脱硫装置5入口烟道，两路烟气汇合后经脱硫处理排出烟囱8。由于锅炉排出的烟气除了加热空气外，还干燥了原料煤，烟气的余热得到了进一步利用。

而，滚筒干燥机3出料端的干燥煤料经过输煤系统输送至磨煤机入口的锅炉煤斗内，经锅炉给煤机24、由风扇磨煤机送至锅炉炉膛。由于煤料已进行了预干燥，含水下降约15%，发热量有所提高，风扇磨煤机出力可降低，炉烟管道截面可减低，同时有利于磨煤机布置。虽然进入空气器的烟气量有所减少，但集成系统的空预器可以满足其要求，且排烟温度有所降低。

预干燥系统的袋式煤粉收集器4用于收集系统中粉化的干燥煤粉，集成系统可将这部分煤粉由风机送至锅炉炉膛直接燃烧，解决了干燥煤粉在干燥厂中的收集和储存的难题。且集成系统的褐煤从干燥到利用（燃烧），储运环节少，储存时间短，可避免干燥褐煤的水分复吸，减少自燃的风险。

本专利预干燥系统部分与褐煤干燥厂的干燥系统相比，系统简单，烟气温度不需空气调节，含氧量与锅炉出口烟气含氧量一致，可控制在6%以下，具有惰化作用，可有效防止预干燥系统的爆燃。煤粉收集器收集的煤粉采用气力输送，直接进入炉膛燃烧，有效解决了粉煤的储运问题。集成系统的褐煤从干燥到利用（燃烧），储运环节少，储存时间短，可避免干燥褐煤的水分复吸，减少自燃的风险。

本专利配有中速磨煤机的燃烧系统与常规发电厂配有风扇磨煤机直吹式制粉系统的锅炉燃烧系统相比，磨煤机可采用可靠性高的中速磨煤机，锅炉的排烟温度可降低，进而提高锅炉效率以及锅炉及辅机设备的运行可靠性。与常规发电厂配有中速磨煤机直吹式制粉系统的锅炉燃烧系统相比，可减少中速磨煤机的台数，磨煤机入口风温的要求降低，因此即使进入空预器的烟气量有所减少，空预器热风温度也能满足磨煤机干燥出力的要求，且锅炉排烟温度可降低，排烟损失降低，锅炉效率得以提高。

本专利配有风扇磨煤机的燃烧系统与常规发电厂配有风扇磨煤机直吹式制粉系统的锅炉燃烧系统相比，风扇磨煤机出力可降低，炉烟管道截面可减低，同时有利于磨煤机布置。虽然进入空气器的烟气量有所减少，但集成系统的空预器可以满足其要求，且排烟温度有所降低。

Claims (8)

1.一种褐煤滚筒烟气预干燥发电集成系统，包含依次连接的锅炉供煤装置、锅炉、省煤器、脱硝装置、空气预热器、除尘器、引风机和脱硫装置，其特征在于：还包含依次连接的褐煤供煤装置、滚筒干燥机、袋式粉煤收集器和预干燥增压风机；

其中，所述省煤器的烟气出口或脱硝装置的烟气出口还与滚筒干燥机的烟气入口相连，滚筒干燥机的出料端与锅炉供煤装置相连接，预干燥增压风机的出口与脱硫装置的入口烟道相连。

2.如权利要求1所述的褐煤滚筒烟气预干燥发电集成系统，其特征在于：锅炉供煤装置包含依次连接的锅炉煤仓、锅炉给煤机、中速磨煤机和一次风机。

3.如权利要求1所述的褐煤滚筒烟气预干燥发电集成系统，其特征在于：锅炉供煤装置包含锅炉煤仓、锅炉给煤机和风扇磨煤机。

4. 如权利要求2或3述的褐煤滚筒烟气预干燥发电集成系统，其特征在于：袋式粉煤收集器的出料端与锅炉炉膛相连。

5.一种褐煤滚筒烟气预干燥发电集成工艺，其特征在于：锅炉产生的烟气，经过省煤器或脱硝装置后，70%~80%的烟气按照原燃烧系统，经过空预器、除尘器，由引风机引致脱硫装置的入口烟道；其中，20%~30%的烟气进入滚筒干燥机的进煤端，用于褐煤原料的预干燥，预干燥后的褐煤由滚筒干燥机出料端直接进入锅炉的供煤端，滚筒干燥机排出的尾气经过袋式粉煤收集器后，由预干燥增压风机引至脱硫装置的入口烟道；两路烟气汇合后，经过脱硫装置处理后排出。

6.如权利要求5所述的褐煤滚筒烟气预干燥发电集成系统，其特征在于：锅炉供煤装置包含依次连接的锅炉煤仓、锅炉给煤机、中速磨煤机和一次风机。

7.如权利要求5所述的褐煤滚筒烟气预干燥发电集成系统，其特征在于：锅炉供煤装置包含锅炉煤仓、锅炉给煤机和风扇磨煤机。

8.如权利要求6或7所述的褐煤滚筒烟气预干燥发电集成系统，其特征在于：袋式粉煤收集器的出料端与锅炉炉膛相连。

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