CN102840594B - 烟气干燥褐煤中速磨直吹式制粉系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种烟气干燥褐煤中速磨直吹式制粉系统，在中速磨煤机顶部的进煤口连接有干燥装置，所述干燥装置顶部具有进煤口和高温烟气干燥剂入口，底部具有出煤口，底部侧面具有排气口，所述排气口经排粉风机连接中速磨煤机的进风口；所述粗粉分离器和煤粉分配器之间具有乏气热风混合器，所述空气预热器的一路热风连接到该乏气热风混合器。本系统使得燃高水分褐煤机组采用中速磨制粉系统成为可能，可实现在采用直吹式中速磨制粉系统的燃煤机组中大比例掺烧褐煤或全烧褐煤，并且还具有不会引起爆燃、运行安全的优点。
Description
技术领域
本发明属于燃煤发电技术领域，涉及褐煤发电技术。具体地说，涉及燃煤电站锅炉的制粉系统与燃烧系统。
背景技术
褐煤是煤化程度最低的矿产煤，是泥炭沉积后经脱水、压实转变为有机生物岩的初期产物，因外表呈褐色或暗褐色而得名。褐煤约占我国动力煤储量的18％，主要分布于内蒙古、东北三省及云南等地区。褐煤具有挥发分高(Vdaf＞37％)、水分高(全水分约为30％，外在水分大多超过19％)、发热量低(约12.56MJ/kg)、灰熔点低(约1150℃)、磨损性低(HGI为50-70)和易自燃等特点。褐煤“二高三低”的特点决定了其制粉系统具有一定的特殊性。
褐煤主要用于电厂燃料，也可用于化学工业等领域。褐煤发电在澳大利亚、德国、美国等发达国家应用广泛。研究指出，燃烧干燥提质后的褐煤能提高机组效率，减小引风机、磨煤机等辅机的电耗，从而降低发电煤耗，同时对减少CO2、NOx排放也起到一定作用。
目前，国内电煤市场供应紧张，国矿电煤价格居高不下。为保障电煤的长期稳定供应，并控制电厂燃料成本，大量电厂开始探索并试验在各类燃煤机组中掺烧价格低廉的褐煤。因褐煤水分较高且易燃易爆，故制粉系统干燥出力不足以及制粉系统爆炸隐患成为制约电厂掺烧褐煤的关键因素。
在电站锅炉制粉系统中，各类制粉系统的最大区别在于磨煤机类型。目前广为应用的磨煤机主要有钢球磨煤机、中速磨煤机及风扇磨煤机三大类。其中中速磨煤机因制粉电耗低、维护工作量小、变负荷性能好等优点而大量应用于燃烟煤和贫煤机组中，部分燃低水分褐煤机组也采用中速磨煤机制粉。
中速磨煤机一般配直吹式制粉系统。根据中速磨煤机工作时其内干燥剂的状态，分为正压直吹式与负压直吹式两类。负压直吹式系统中，磨煤机后配置排粉风机，磨煤机在负压状态下工作，有利于避免磨煤机向环境漏粉，但所有入炉煤粉均经过排粉风机，排粉风机工作可靠性较差，故目前负压直吹式中速磨制粉系统已比较少见。在目前广泛应用的正压直吹式制粉系统中，一般采用高压密封风避免磨煤机向环境漏粉。根据一次风机的位置不同，正压直吹式又可分为热一次风机系统和冷一次风机系统。
图1所示为现有的中速磨煤机正压直吹式热一次风机制粉系统，该系统工作时，原煤自原煤仓1经称重式给煤机2送入中速磨煤机3磨制，磨制后的风粉混合物进入粗粉分离器4，分离出的粗粉再返回磨煤机3继续磨制，合格煤粉与一次风经煤粉分配器5分配后送往各燃烧器6喷入锅炉7内燃烧。空气由送风机9送入锅炉烟道中的空气预热器8加热后通过热风管道10分为两路，一路经热一次风机11增压后作为干燥剂与一次风进入中速磨煤机3，另一路作为二次风经二次风箱12分配送往各燃烧器6参与燃烧。密封风机13提供高压冷风用于磨煤机、给煤机等设备的密封。磨煤机干燥剂初温通过热一次风机11前的冷风门40调节。
上述中速磨制粉系统是采用热风作为干燥介质，热风温度在350～450℃范围。大量的褐煤掺烧试验业已证实，采用350～450℃的热风作为干燥剂难以满足高水分褐煤的干燥需求，而热风温度的进一步提高受到空气预热器8和中速磨煤机3安全运行的制约。因此，干燥出力不足是制约中速磨制粉系统掺烧褐煤的关键因素。制粉系统干燥出力不足不仅使煤粉燃烧性能变差，同时也影响磨煤机研磨出力导致锅炉出力较低，使得掺烧失去意义。
此外，由于褐煤易燃易爆，以富含氧气的高温热风作为磨煤机干燥剂和输粉介质，制粉系统运行很不安全。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种烟气干燥褐煤中速磨直吹式制粉系统，该系统一方面使得燃高水分褐煤机组采用中速磨制粉系统成为可能，可实现在采用直吹式中速磨制粉系统的燃煤机组中大比例掺烧褐煤或全烧褐煤，另一方面还消除中速磨煤机利用高温热风作为磨煤机干燥剂和输粉介质所存在的爆燃安全隐患，制粉系统的安全性提高。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：
一种烟气干燥褐煤中速磨直吹式制粉系统，其包括有中速磨煤机、煤粉分配器、送风机、密封风机以及设于锅炉烟道中的空气预热器，所述煤粉分配器连接在中速磨煤机出口的粗粉分离器和锅炉燃烧器之间，所述送风机连接空气预热器，空气预热器分两路，一路连接燃烧器，所述密封风机连接中速磨煤机的密封风口，其特征在于：所述中速磨煤机在顶部的进煤口连接有干燥装置，所述干燥装置顶部具有进煤口和高温烟气干燥剂入口，底部具有出煤口，底部侧面具有排气口，所述排气口经排粉风机连接中速磨煤机的进风口；所述粗粉分离器和煤粉分配器之间具有乏气热风混合器，所述空气预热器另一路连接到该乏气热风混合器。
通过在中速磨煤机前设置一个干燥装置利用高温烟气对褐煤进行预干燥，使得褐煤中的水分降低以适应中速磨煤机对原煤水分的要求，由此可在采用直吹式中速磨制粉系统的燃煤机组中大比例掺烧褐煤或全烧褐煤。然后再利用排粉风机将干燥装置的排气送入中速磨煤机的进风口，代替热风作为中速磨煤机运行所需的干燥剂和输粉介质。烟气干燥剂含氧量低，由此中速磨煤机在磨制褐煤时比较安全，消除了褐煤爆燃的隐患，提高了制粉系统的安全性。
为实现对进入干燥装置中的高温烟气的温度进行调节，所述干燥装置的高温烟气干燥剂入口连接有烟气混合室，该烟气混合室分别连接设于锅炉炉膛的热烟抽口和锅炉烟道尾部的冷烟抽口。通过改变冷、热烟比例调节干燥剂初温。
为方便对进入排粉风机及中速磨煤机的乏气温度和流量进行调节，所述烟气混合室和冷烟抽口之间具有的冷烟管道上具有连接到排粉风机的支冷烟管道，该支冷烟管道上设有阀门。
附图说明
通过下面结合附图对其示例性实施例进行的描述，本发明上述特征和优点将会变得更加清楚和容易理解。
图1为现有技术的中速磨煤机正压直吹式热一次风机制粉系统的结构示意图；
图2为本发明的系统结构示意图。
具体实施方式
如图2所示，本发明的烟气干燥褐煤中速磨直吹式制粉系统，包括原煤仓1，称重式给煤机2，中速磨煤机3，煤粉分配器5，空气预热器8，送风机9，二次风箱12，密封风机13，干燥装置14，烟气混合室15，乏气热风混合器16以及排粉风机17。中速磨煤机3的上部出口具有粗粉分离器4。
其中，干燥装置14为下行干燥管，顶部具有进煤口和高温烟气干燥剂入口，底部具有出煤口，在底部侧面具有排气口。原煤仓1底部的出煤口连接称重式给煤机2，称重式给煤机2再连接干燥装置14顶部的进煤口。烟气混合室15连接在干燥装置14上部的高温烟气干燥剂入口。干燥装置14的出煤口连接中速磨煤机3的进煤口，中速磨煤机3出口的粗粉分离器4经乏气热风混合器16连接煤粉分配器5，煤粉分配器5再连接锅炉7的燃烧器6。密封风机13连接在中速磨煤机3的密封风口上。
空气预热器8设置在锅炉7的烟道中，送风机9位于锅炉7的烟道外，与空气预热器8连接，空气预热器8再通过热风管道10分两路，一路连接到乏气热风混合器16，另一路经二次风箱12连接锅炉7的燃烧器6。
干燥装置14的排气口经排粉风机17连接中速磨煤机3下部的进风口。
烟气混合室15具有两个烟气进口，其中一个烟气进口经高温炉烟管道18连接锅炉7炉膛的热烟抽口24，另一个烟气进口经冷烟管道19和冷烟风机28连接锅炉7烟道尾部的冷烟抽口27。另外，在冷烟管道28上还连接有一个支冷烟管道21，该支冷烟管道21连接到排粉风机17。冷烟管道28上接近烟气混合室15的另一个烟气进口以及支冷烟管道21设有阀门。
以上就是本发明的烟气干燥褐煤中速磨直吹式制粉系统，其工作方式如下：
原煤自原煤仓1经称重式给煤机2送入干燥装置14，同时来自烟气混合室15的高温烟气作为原煤预干燥的干燥剂进入干燥装置14顶部，二者在干燥装置14内混合并下行。大部分煤粒由干燥装置14底部的出煤口进入中速磨煤机3，干燥装置14的排气由排粉风机17从干燥装置14底部侧向抽出并送入中速磨煤机3中作为磨煤机干燥剂和输送介质。磨煤机干燥剂初温通过在排粉风机17进口管道掺混从支冷烟管道21来的冷烟进行调节。
经过预干燥的原煤在中速磨煤机3内磨制，磨制后的风粉混合物进入粗粉分离器4，分离出的粗粉返回中速磨煤机3继续磨制，乏气煤粉混合物在乏气热风混合室16与热风混合至燃烧所需的一次风率，继而经煤粉分配器5分配后送往各燃烧器6喷入锅炉7内燃烧。由送风机9输送的空气经空气预热器8加热后一路作为一次风送往乏气热风混合室16，另一路作为二次风经二次风箱12分配送往各燃烧器6参与炉内燃烧。密封风机13提供高压冷风用于中速磨煤机、给煤机等设备的密封。
在炉膛设置热烟抽口24抽取高温炉烟，利用干燥装置14内的负压由高温炉烟管道18送至烟气混合室15。在锅炉烟道尾部设置冷烟抽口27抽取冷烟作为调温介质，由冷烟风机28和冷烟管道19也送至烟气混合室15。二者在烟气混合室15内混合形成合适温度的干燥剂后进入干燥装置14对褐煤进行干燥。
与现有的中速磨正压直吹式制粉系统相比，本专利系统具有以下特点：
(1)、通过高效充分的原煤预干燥，进入中速磨煤机的原煤水分大幅降低，制粉系统干燥出力大幅提高，使得高水分褐煤可采用运行安全可靠、维护成本低的中速磨制粉系统。
(2)、采用高温烟气作为原煤预干燥的干燥剂，通过改变冷、热烟比例调节干燥剂初温。高温烟气的干燥能力调节范围大，可满足各类高水分原煤的预干燥需求；且烟气中氧量低，可有效防止褐煤爆燃，制粉系统安全性好。
(3)、以原煤预干燥装置的排气代替热风作为磨煤机内干燥剂和输粉介质，使得中速磨煤机中氧含量大大降低，消除了中速磨煤机在磨制和干燥褐煤过程可能引发的爆燃隐患，提高了制粉系统运行的安全性。
(4)、对于在役机组改造，只需增设干燥装置和排粉风机，以及高温炉烟管道、冷烟风机和冷烟管道，即可使原烟煤或贫煤中速磨制粉系统安全、经济地大比例掺烧褐煤。
因此，本制粉系统使得燃高水分褐煤机组采用中速磨制粉系统成为可能，可实现在采用直吹式中速磨制粉系统的燃煤机组中大比例掺烧褐煤或全烧褐煤，具有显著的经济及节能效益。本专利系统既可应用于在役机组的褐煤掺烧，也可应用于全部燃用高水分褐煤的电站锅炉。另外，本系统还具有运行安全的优点。
需要注意的是，以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，在本发明的上述指导下，本领域技术人员可以在上述实施例的基础上进行各种改进和变形，而这些改进或者变形落在本发明的保护范围内。
Claims (3)
1.一种烟气干燥褐煤中速磨直吹式制粉系统，其包括有中速磨煤机、煤粉分配器、送风机、密封风机以及设于锅炉烟道中的空气预热器，所述煤粉分配器连接在中速磨煤机中出口的粗粉分离器和燃烧器之间，所述送风机连接空气预热器，空气预热器分两路，一路连接燃烧器，所述密封风机连接中速磨煤机密封风口，所述中速磨煤机在顶部的进煤口连接有干燥装置，所述干燥装置顶部具有进煤口和高温烟气干燥剂入口，底部具有出煤口，底部侧面具有排气口；所述粗粉分离器和煤粉分配器之间具有乏气热风混合器，所述空气预热器另一路连接该乏气热风混合器；其特征在于：所述干燥装置的排气口经排粉风机连接中速磨煤机的进风口。
2.根据权利要求1所述的烟气干燥褐煤中速磨直吹式制粉系统，其特征在于：所述干燥装置的高温烟气干燥剂入口连接有混合室，该混合室分别连接设于锅炉炉膛的热烟抽口和锅炉烟道的冷烟抽口。
3.根据权利要求2所述的烟气干燥褐煤中速磨直吹式制粉系统，其特征在于：所述混合室和冷烟抽口之间具有的冷烟管道上具有连接排粉风机的支冷烟管道，该支冷烟管道上设有阀门。
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| CN102840594A (zh) | 2012-12-26 |
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