CN102889608B - 烟气预干燥褐煤风扇磨直吹式制粉系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种烟气预干燥褐煤风扇磨直吹式制粉系统，其送煤管在落煤口连接有预干燥装置，所述预干燥装置上部具有进煤口和高温烟气干燥剂入口，底部侧面还具有排气口，所述排气口连接有除尘器，所述除尘器的乏气出口连接有乏气风机，所述除尘器的出粉口连接到送煤管的落粉口；所述预干燥装置高温烟气干燥剂入口连接有烟气混合室，所述烟气混合室有两个烟气进口，第一烟气进口连接到锅炉炉膛的热烟抽口，第二烟气进口连接到锅炉烟道的冷烟抽口。该制粉系统具有干燥效果好、运行安全，能够提高煤粉燃烧性能、降低发电煤耗等一系列优点，其可应用于在役燃褐煤发电机组的制粉系统改造，也可应用于新建的燃高水分褐煤发电机组，具有极大的推广应用前景。

Description

烟气预干燥褐煤风扇磨直吹式制粉系统

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、东北及云南等地区。褐煤具有挥发分高(V_daf＞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锅炉效率，降低排烟温度，减小引风机、磨煤机等电站辅机的能耗，降低发电煤耗，提高全厂热效率，同时对减少CO₂、NO_X排放也起到一定作用。

褐煤的提质是指褐煤在高温下经受脱水和热分解作用后转化成具有烟煤性质的提质煤。目前褐煤干燥提质主要有流化床、回转窑、水平移动床三种技术工艺，干燥介质主要有烟气、水蒸汽等。干燥介质看，褐煤是一种极易析出挥发份的煤种，在采用含氧气体干燥时，如果出现局部氧化导致过热，容易引起挥发份燃烧，从而造成干燥系统的燃烧问题，影响系统的正常稳定运行。如果全部采用水蒸汽进行干燥时，由于潜热的排放损失，容易造成较大的能源浪费。现有的褐煤干燥提质工艺多处于规模示范阶段，投资大、运行不稳定是影响这些工艺推广应用的主要原因。

与烟煤、无烟煤相比，褐煤的优势是价格较低，反应活性高，但其热值相对较低，含水量较高。褐煤中的水分不仅增加运输成本，还增加锅炉造价，降低电厂效率，因此褐煤干燥提质技术及装备开发是清洁高效利用褐煤的关键。

在电站锅炉制粉系统中，磨煤机既是破碎设备，也是关键的原煤干燥设备，故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。磨煤机选型主要与原煤水分、可磨性以及磨损性有关。因大部分褐煤水分较高且磨损性较弱，故在当前的燃褐煤机组中广泛应用干燥能力较强的风扇磨煤机直吹式制粉系统。根据干燥介质的不同，风扇磨直吹式制粉系统还可分为二介质(热风与热烟)与三介质(热风、热烟及冷烟)干燥系统。

无论二介质还是三介质系统，均存在两个方面的问题。一是干燥介质中含氧较高，易使制粉系统内发生着火、爆燃等事故，影响制粉系统安全运行；二是使制粉系统内干燥出的大量原煤水分随煤粉一起进入锅炉炉膛，这不仅使煤粉燃烧性能变差，还会降低机组发电效率。

综上所述，可知目前的褐煤干燥提质工艺均因投资巨大、运行不稳定等问题而未能得以规模化应用，且提质后褐煤的储存、包装、运输等仍存在大量问题。而目前电站锅炉中广为应用的二介质与三介质干褐煤制粉系统均着眼于高水分褐煤的干燥和制粉，未能有效解决褐煤制粉系统的安全问题，且将干燥出的大量原煤水分送入锅炉炉膛，未能实现燃用提质煤的思想。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种干燥效果好、运行安全，能够提高煤粉燃烧性能、降低发电煤耗的烟气预干燥褐煤风扇磨直吹式制粉系统，以克服现有技术存在的不足。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：

一种烟气预干燥褐煤风扇磨直吹式制粉系统，包括风扇磨煤机、连接在风扇磨煤机进煤口的送煤管，按顺序连接在风扇磨煤机后部的粗粉分离器、煤粉分配器以及热风装置，所述煤粉分配器连接到锅炉的燃烧器，所述热风装置分两路，一路连接到锅炉的燃烧器，另一路连接到送煤管的热风进口，其特征在于：所述送煤管在落煤口连接有预干燥装置，所述预干燥装置上部具有进煤口和高温烟气干燥剂入口，底部侧面还具有排气口，所述排气口连接有除尘器，所述除尘器的乏气出口连接有乏气风机，所述除尘器的出粉口连接到送煤管的落粉口；所述预干燥装置高温烟气干燥剂入口连接有烟气混合室，所述烟气混合室有两个烟气进口，第一烟气进口连接到锅炉炉膛的热烟抽口，第二烟气进口连接到锅炉烟道的冷烟抽口。

采用上述技术方案，在送煤管之前设置预干燥装置，并通过预干燥装置的高温烟气干燥剂入口向预干燥装置中通入高温炉烟和冷烟的混合烟气对褐煤进行预干燥，从而使得大部分褐煤外在水分在预干燥过程得以去除，而且烟气含氧量低，可保证在强化褐煤预干燥过程的同时不会发生爆燃，从而保证制粉系统安全运行。经过安全高效的原煤预干燥，风扇磨煤机入口所需的干燥剂初温明显降低，采用热风与冷烟混合物作为进入风扇磨煤机的通风与干燥介质。由此磨煤机内温度水平降低，加之采用直吹式方式将煤粉送入锅炉，可有效避免褐煤煤粉爆燃，制粉系统安全性得以显著提高。此外，预干燥过程脱除的原煤水分不进入锅炉炉膛，可显著改善煤粉燃烧性能，同时提高锅炉效率，减小引风机、磨煤机电耗，从而降低发电煤耗。

在本发明的进一步改进中，所述乏气风机后连接有乏气冷却器，乏气冷却器具有脱水冷乏气出口和冷凝水出口。通过该乏气冷却器可以实现水蒸气和乏气的分离，以回收乏气中水分和热量，从而实现节约水资源和节能减排的目的。当然所述乏气风机还可以直接连接脱硫塔，避免乏气排空污染环境。

在本发明的实施例中，所述烟气混合室的第二烟气进口还连接到乏气冷却器的冷乏气出口。这样，本系统还可以利用冷乏气来调节高温炉烟干燥剂的初温，不仅避免了乏气排空污染环境，另外还进一步发挥了冷乏气的用途。

另外，所述送煤管和热风装置之间还设有烟风混合室，所述冷烟抽口也连接到该烟风混合室。这样一次风风温可以通过改变热风、冷烟比例进行调节。

附图说明

图1为本发明的系统结构图。

具体实施方式

如图1所示，本发明的烟气预干燥褐煤风扇磨直吹式制粉系统，包括原煤斗1、称重式给煤机2、预干燥装置3、风扇磨煤机4、粗粉分离器5、回粉管6、煤粉分配器7、送风机10、空气预热器11、送煤管道12、二次风箱13、烟气混合室15、高温炉烟管道16、一次风机17、烟风混合室18、一次风管道19，送煤管20、除尘器21、乏气风机22、乏气冷却器23、冷乏气风机24、乏气管道26、冷烟风机29、冷烟管道30以及冷烟支管道31。

其中，原煤斗1连接称重式给煤机2。预干燥装置3为下行干燥管，其上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。称重式给煤机2连接到预干燥装置3的进煤口，预干燥装置3的出煤口连接到送煤管20的落煤口，送煤管20的出煤口连接风扇磨煤机4的进煤口，风扇磨煤机4再连接到粗粉分离器5，粗粉分离器5的粗粉出口通过回粉管6再连接到风扇磨煤机4的进煤口，粗粉分离器5的细粉出口经煤粉分配器7连接到锅炉9的燃烧器8。

预干燥装置3的排气口连接到除尘器21，除尘器21的出粉口连接到送煤管20的落粉口，除尘器21的乏气出口经乏气风机连接到乏气冷却器23，乏气冷却器23为一种热交换器，具有冷凝水出口和脱水冷乏气出口，其中，冷凝水出口连接到脱硫塔废水池25(当然也可以经水处理后被电厂回收利用)，冷乏气出口连接冷乏气风机24。

预干燥装置3的高温烟气干燥剂入口连接到烟气混合室15，该烟气混合室15具有两个烟气进口，其中第一烟气进口连接到锅炉9的炉膛热烟抽口14。

送风机10、一次风机17以及空气预热器11构成热风装置。空气预热器11设置在锅炉9的烟道内，送风机10、一次风机17设置在锅炉9的烟道外，连接到空气预热器11，空气预热器11分两路，一路经二次风箱13连接到锅炉9的燃烧器，另一路连接到烟气混合室18，锅炉9烟道尾部的冷烟抽口28经冷烟风机29、冷烟管道30连接到烟气混合室18，烟气混合室18再经一次风管道19连接到送煤管29的热风进口，冷烟风机29还经支冷烟管道31连接到烟气混合室15的第二烟气进口。

冷乏气风机24分两路，一路连接到烟气混合室15的第二烟气进口，另一路连接到脱硫塔27。

另外，乏气风机22也可以直接连接到脱硫塔27。

以上就是本发明的烟气预干燥褐煤风扇磨直吹式制粉系统，其工作方式如下：

原煤(褐煤)自原煤斗1经称重式给煤机2送入预干燥装置3，在预干燥装置3顶部与来自烟气混合室15并经由高温炉烟管道16输送的干燥剂混合并下行完成原煤预干燥过程，预干燥后的乏气由乏气风机22从预干燥装置3的底部侧向抽出，在预干燥装置3与乏气风机22之间布置除尘器21回收细粉，除尘器21回收的细粉返回连通预干燥装置3出煤口的送煤管20，乏气由乏气风机22送入乏气冷却器23进一步冷却至水露点温度以下以回收乏气中的水分(或者乏气风机22直接将含水乏气送往脱硫塔27)，乏气冷却器23回收的热能通过冷却水返回电厂汽水系统，乏气冷却器23排出的低温脱水乏气由冷乏气风机24输送，一部分冷乏气作为调温介质返回烟气混合室15，其余部分排往脱硫塔27，乏气冷却器23排出的凝结水既可经处理后回收利用，也可直接排往脱硫塔废水池25集中处理。

进入烟气混合室15的热烟由预干燥装置3内的负压从炉膛热烟抽口14抽取，布置乏气冷却器23且其工作时，冷烟由冷乏气风机24和乏气管道26输送的冷乏气提供，或者由冷乏气与来自冷烟抽口28和冷烟支管道31的冷烟混合后一并作为调温介质，不布置乏气冷却器23或乏气冷却器23不工作时冷烟由冷烟风机29自锅炉烟道尾部的冷烟抽口28抽取。热烟、冷烟(或脱水冷乏气)在烟气混合室15混合，继而作为原煤预干燥过程的干燥剂进入预干燥装置3。烟气混合室15出口的烟气温度通过改变冷、热烟(或冷乏气)比例进行调节。

经预干燥装置3干燥后的原煤从预干燥装置3的底部落入送煤管20，在送煤管20内被来自烟风混合室18并经由一次风管道19输送的气流送入风扇磨煤机4内磨制，磨制后的风粉混合物进入粗粉分离器5，分离出的粗粉由回粉管6送回磨煤机4继续磨制，合格煤粉与乏气经煤粉分配器7分配后送往燃烧器8在炉内燃烧。

来自一次风机17和空气预热器11出口的热风与来自冷烟抽口28的冷烟在烟风混合室18混合，作为磨煤机通风与干燥介质输送原煤进入风扇磨煤机4，风扇磨煤机4入口风温也即烟风混合室18出口的风温通过改变热风、冷烟比例进行调节。来自送风机10和空气预热器11出口的热风经二次风风箱13分配后作为二次风送往各燃烧器8参与炉内燃烧。

本发明的烟气预干燥褐煤风扇磨直吹式制粉系统与现有的制粉系统相比，具有以下特点：

(1)采用高温烟气作为预干燥装置中的干燥剂，干燥剂干燥能力调节范围大，可满足各类高水分原煤的干燥需求。同时大部分原煤外在水分在预干燥装置中得以脱除，由此磨煤机入口风温可相应降低。

(2)预干燥装置的干燥剂为惰性介质烟气，磨煤机内干燥剂为温度较低的热风与冷烟混合物，由此制粉系统可有效防止煤粉爆燃，安全性好。

(3)原煤在预干燥装置内干燥出的水分不进入锅炉炉膛，可显著改善煤粉燃烧性能，同时提高锅炉效率，减小引风机、磨煤机电耗，从而降低发电煤耗。

(4)设置乏气冷却器回收乏气中的水分与热能，既可进一步提高机组效率降低发电煤耗，还可回收大量水资源。

(5)乏气不直接排空，一部分作为调温介质在制粉系统内循环利用，余下部分排往脱硫塔，故对环境无污染。

(6)本专利系统既可应用于在役燃褐煤发电机组的制粉系统改造，也可应用于新建的燃高水分褐煤发电机组。

但是，本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

Claims (2)

1.一种烟气预干燥褐煤风扇磨直吹式制粉系统，包括风扇磨煤机、连接在风扇磨煤机进煤口的送煤管，按顺序连接在风扇磨煤机后部的粗粉分离器、煤粉分配器以及热风装置，所述煤粉分配器连接到锅炉的燃烧器，所述热风装置分两路，一路连接到锅炉的燃烧器，另一路连接到送煤管的热风进口，所述送煤管在落煤口连接有预干燥装置，所述预干燥装置上部具有进煤口和高温烟气干燥剂入口，底部侧面还具有排气口，所述排气口连接有除尘器，所述除尘器的乏气出口连接有乏气风机，所述除尘器的出粉口连接到送煤管的落粉口；所述预干燥装置高温烟气干燥剂入口连接有烟气混合室，所述烟气混合室有两个烟气进口，第一烟气进口连接到锅炉炉膛的热烟抽口，第二烟气进口连接到锅炉烟道的冷烟抽口，所述乏气风机后连接有乏气冷却器，乏气冷却器具有冷乏气出口和冷凝水出口，其特征在于：所述烟气混合室的第二烟气进口还连接到乏气冷却器的冷乏气出口。

2.根据权利要求1所述的烟气预干燥褐煤风扇磨直吹式制粉系统，其特征在于：所述送煤管和热风装置之间还设有烟风混合室，所述冷烟抽口也连接到该烟风混合室。