CN104165372A - 开放制粉乏气暖风型锅炉机组 - Google Patents

开放制粉乏气暖风型锅炉机组 Download PDF

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CN104165372A CN201410407168.4A CN201410407168A CN104165372A CN 104165372 A CN104165372 A CN 104165372A CN 201410407168 A CN201410407168 A CN 201410407168A CN 104165372 A CN104165372 A CN 104165372A
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Abstract

本发明提供了一种开放制粉乏气暖风型锅炉机组,用于对原煤进行燃烧,其特征在于,称重式给煤机对与送入炉膛的锅炉给煤量相对应的原煤重量进行计量并调节控制,锁气器用于防止煤粉发生空气窜流而维持煤粉顺利流通,干燥剂混合室分别与烟气抽口和煤粉收集器的气体出口连接,把由乏气中抽取的第一部分乏气与从烟气抽口抽取的烟气的一部分混合后作为干燥剂送至原煤预干燥装置,冷风乏气预热装置利用乏气暖风器件对环境冷风进行预加热得到暖风,空气预热器对一部分暖风进一步加热得到热风,热风的一部分与另一部分暖风混合后作为一次风,风粉混合器将一次风与煤粉进行混合得到风粉混合物,热风的另一部分作为二次风直接送入煤粉燃烧器。

Description

开放制粉乏气暖风型锅炉机组
技术领域
[0001] 本发明涉及一种燃煤电站的开放制粉乏气暖风型锅炉机组,具体涉及锅炉送风、冷风预热、制粉、煤粉燃烧以及烟气水回收技术。
背景技术
[0002] 褐煤具有水分高、挥发分高、发热量低、灰熔点低、磨损性低和易自燃等特点。在全世界范围褐煤约占世界煤炭总储量40%。我国褐煤约占国内煤炭总储量16%,主要分布在内蒙古东部与东北三省交界的地区和云南地区。内蒙古及东北地区的褐煤属老年褐煤,全水分25〜40% ;云南褐煤属年轻褐煤,全水分40〜60%,含木质纤维。此外,位于我国新疆准噶尔盆地东部“准东煤田”的煤炭预测储量达3900亿吨,是我国最大的整装煤田。准东煤除发热量较褐煤高以外,其它煤质特性与褐煤相似,也具有水分高、挥发分高、灰熔点低、磨损性低和易自燃的特点。
[0003] 为提高褐煤利用水平,国内外开展了多种形式的褐煤干燥技术研究。与火电厂集成的抽汽预干燥技术将蒸汽凝结废热用于褐煤预干燥,理论上可提高电厂效率2〜4个百分点,但无论蒸汽管滚筒干燥机还是内加热蒸汽流化床工艺,煤粒与蒸汽间为换热强度较低的间壁式换热,故干燥设备体积庞大,设备投资和运行费用很大。烟气(或热空气)干燥技术可采用流化床、移动床及气流管等形式,煤粒与烟气(或热空气)间为换热强度较高的混合式换热,但烟气(或热空气)干燥的运行安全性较差,干燥系统容易着火,需严格控制干燥剂温度和含氧量。机械/热压脱水和热力脱水为非蒸发干燥技术,优点是干燥能耗低且能脱除一部分碱金属物质从而改善锅炉结渣与沾污,但脱水条件为高温高压,设备大型化比较困难,且脱水系统排放废水的处理难度较大。由于褐煤易碎裂易自燃,干燥后褐煤的成型和安全贮存运输也较为困难。可见,当前的各类褐煤干燥技术均存在特有的困难,在规模化应用之前仍需进一步研究与完善。
[0004] 褐煤水分高、热值低且易自燃,故不宜远距离运输。目前褐煤利用的主要途径仍为通过坑口电站燃烧发电,再输送电力至需要的地区。而我国大型燃褐煤发电机组(单机容量> 200MW)的装机容量仅占全国火电总装机容量的3%左右,远低于褐煤在煤炭总储量中所占的比例(16%)。所以,随着优质烟煤储量的比例不断下降,发展褐煤机组对我国电力工业可持续发展具有重要意义。
[0005] 我国目前已有多台600丽级褐煤机组投运,全部配置直吹式制粉系统锅炉。但与常规烟煤锅炉相比,这些褐煤锅炉的热效率较低(约低2个百分点)且价格较高,这主要因于褐煤锅炉的炉内烟气量较大,因而锅炉排烟热损失较高,锅炉体积也较大。此外,高水分燃煤的直吹式制粉系统需抽取高温炉烟作为制粉系统干燥剂主要组分,这使得一次风中含有大量炉烟和水蒸气等惰性气体,致使锅炉稳定燃烧也较为困难。
[0006] 在常规的中间储仓式制粉系统锅炉中,为了具有一定的给煤缓冲能力,使得制粉过程与燃烧过程相对独立,往往设有煤粉仓,但是,对褐煤及准东煤等高挥发分煤种而言,在制粉系统中设置煤粉仓贮存易燃易爆高挥发分煤粉,对该煤粉仓的防爆设计要求较高,增加了保证制粉系统运行安全的难度。
[0007] 另外,火力发电厂是工业用水大户,而我国褐煤产区(例如内蒙古东部地区)大多属严重缺水地区,水资源匮乏成为影响坑口电源基地建设的重要制约因素。显然,高水分燃煤锅炉的烟气中蕴含有大量水资源,实现燃煤烟气中水分的再循环利用成为一个亟待解决的问题。
发明内容
[0008] 本发明是为了解决上述问题而进行的,目的在于提供一种无煤粉仓的安全性能更高并且能实现对制粉乏气中的大量乏气水进行回收利用,还能实现高效率发电的开放制粉乏气暖风型锅炉机组。
[0009] 本发明提供一种开放制粉乏气暖风型锅炉机组,用于对原煤进行燃烧,具有这样的技术特征,包括:制粉子系统、锅炉本体子系统、送风送粉子系统以及乏气水回收子系统,其中,制粉子系统包含:顺次连接的称重式给煤机、原煤预干燥装置、气粉生成装置、煤粉收集器、锁气器、给粉机以及与原煤预干燥装置连接的干燥剂混合室,锅炉本体子系统包含:炉膛、与炉膛的尾部相连的烟道、位于炉膛入口位置的煤粉燃烧器以及位于炉膛的烟气出口附近的烟气抽口,送风送粉子系统包含:风粉混合器、位于烟道尾部的空气预热器和与空气预热器相连的冷风乏气预热装置,乏气水回收子系统包含:与煤粉收集器的气体出口相连的乏气水回收装置,称重式给煤机对与送入炉膛的锅炉给煤量相对应的原煤重量进行计量并调节控制,原煤预干燥装置利用来自干燥剂混合室的干燥剂对原煤进行预干燥,气粉生成装置对干燥后的原煤进行磨制和进一步干燥后得到气粉混合物,煤粉收集器对气粉混合物进行分离得到煤粉和乏气,锁气器用于防止煤粉发生空气窜流而维持煤粉顺利流通,给粉机用于计量并调节控制输送给风粉混合器的锅炉给煤量,风粉混合器对来自送风送粉子系统的一次风和煤粉进行混合得到风粉混合物,煤粉燃烧器对风粉混合物中的煤粉进行燃烧,煤粉在炉膛的内部燃烧生成烟气,干燥剂混合室分别与烟气抽口和煤粉收集器的气体出口连接,把由乏气中的第一部分乏气与烟气的一部分混合后作为干燥剂送至原煤预干燥装置,乏气水回收装置将乏气中的第二部分乏气引入并将该第二部分乏气中的水分回收,包括:与煤粉收集器的气体出口相连接对乏气进行输送的乏气管道、与乏气管道相连的乏气水回收器,储存乏气水的集水池,以及位于乏气水回收器的入口侧的乏气暖风器件,冷风乏气预热装置包含:提供环境冷气的送风机、将环境冷风送入乏气暖风器件中的送风管道、将环境冷气被乏气暖风器件内的乏气余热预热后形成的暖风分别送往空气预热器和风粉混合器的乏气预热管,空气预热器对暖风的一部分进行加热形成热风,热风的一部分作为二次风直接送入煤粉燃烧器,热风的另一部分与暖风的另一部分混合后作为一次风,风粉混合器将一次风与煤粉进行混合得到风粉混合物,干燥剂混合室将第一部分乏气与从烟气抽口抽取的烟气的一部分混合后送入原煤预干燥装置。
[0010] 在本发明提供的开放制粉乏气暖风型锅炉机组中,具有这样的技术特征,还包括:烟气净化子系统,包含:与空气预热器相连的除尘器、引风机、锅炉排烟管道、烟气脱硫装置以及烟囱,引风机的出口通过锅炉排烟管道与烟气脱硫装置的进口相连,烟气脱硫装置出口与烟囱相连。
[0011] 在本发明提供的开放制粉乏气暖风型锅炉机组中,还可以具有这样的技术特征:其中,制粉子系统还包括一端与煤粉收集器的乏气出口相连,另一端与气粉生成装置的进口相连的风量调节管道,用于将乏气出口送出的乏气中的第三部分乏气送入气粉生成装置来补充调节进入气粉生成装置的风量。
[0012] 发明的作用与效果
[0013] 在本发明的开放制粉乏气暖风型锅炉机组中,因为煤粉收集器使得煤粉与乏气在煤粉收集器被分离,而乏气中富集有大量水蒸气和热量且乏气中水蒸气容积份额远大于烟气中水蒸气容积份额,水蒸气容积份额高即水露点高,所以由乏气降温回收凝结水大大提高了烟气中水分回收的可实施性。而且,本发明中以炉膛出口附近抽取的高温的烟气和再循环乏气进行混合后所形成的混合物作为制粉子系统干燥剂,可进一步提高乏气含湿量和水露点,使得乏气中的水分能够被更加经济有效地回收利用。利用乏气余热对环境冷气即空气进行预热,使进入空气预热器的空气首先在冷风乏气预热装置内得到一定程度的预热,由此提高锅炉热效率的同时保证空气预热器冷端金属受热面不发生低温腐蚀,同时,取消了贮存高挥发分煤粉的煤粉仓,有利于简化制粉流程减少设备投资和提高制粉系统运行安全性。
[0014] 并且,以高温的烟气和再循环乏气的混合物作为制粉子系统干燥剂,使得干燥剂的含氧量与传统干燥剂相比明显较少,从而明显降低了煤在制粉流程中燃烧爆炸的风险,而且可通过调节再循环乏气的流量方便地调节干燥剂温度,从而保证磨煤机出口温度在合适的范围之内。另外,经空气预热器加热后的热风的一部分与环境冷风混合调温至安全送粉所需温度,该一次风的温度的可调控性有效降低了在送粉过程中的燃烧爆炸风险。
[0015] 并且,在制粉子系统中形成的乏气不进入炉膛,使得炉膛内烟气量减少,相应地炉膛内火焰温度升高。另外,采用热风送粉使得一次风中惰性气体含量大幅减少,由此煤粉气流着火热减少,而且一次风中氧浓度提高。共同作用的结果是既提高了煤粉气流的稳燃性能和燃烧效率,也使得煤粉气流的低NOx燃烧组织更加方便,从而实现清洁高效稳定燃烧。
[0016] 并且,因为从炉膛出口附近抽取的一小部分烟气和制粉子系统中蒸发出的煤中水分不再进入炉膛,使得流经尾部烟道和空气预热器的烟气量明显减少,另一方面,虽然采用热风送粉使得流经空气预热器的风量趋于减少,但相比之下空气预热器内烟气量减少的幅度更大,因而,综合结果是空气预热器的烟/风水当量比明显减小,也即空气预热器出口排烟温度可大幅降低。同时为避免煤中挥发分在制粉过程中析出,也采用了较低的磨煤机出口温度,也即较低的煤粉收集器出口乏气温度。由于组成锅炉机组排烟的空气预热器出口烟气和煤粉收集器出口乏气均温度较低,与现有锅炉机组相比,相应地锅炉热效率明显提闻。
[0017] 因此,本发明能够提供一种不仅实现对乏气中的水分进行回收和循环利用也能实现对乏气中的热量进一步利用,还能实现发电效率较高的开放制粉乏气暖风型锅炉机组及其发电系统。
附图说明
[0018] 图1为本发明实施例中发电系统的结构框图;
[0019] 图2为本发明实施例中开放制粉乏气暖风型锅炉机组的结构框图;
[0020] 图3为本发明实施例中开放制粉乏气暖风型锅炉机组的结构模块示意图;
[0021] 图4为本发明实施例中送风送粉子系统的框图;以及
[0022] 图5为本发明实施例中开放制粉乏气暖风型锅炉机组的结构示意图。
具体实施方式
[0023] 为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解,以下实施例结合附图对本发明的开放制粉乏气暖风型锅炉机组作具体阐述。
[0024] <实施例>
[0025] 图1为本发明实施例中发电系统的结构框图。
[0026] 如图1所示,发电系统100包括:开放制粉乏气暖风型锅炉机组501、汽轮机组502、以及发电机组503。
[0027] 原煤在开放制粉乏气暖风型锅炉机组501燃烧产生的热量加热水形成高温高压蒸汽进入汽轮机组502做功,进而带动发电机组503进行发电。
[0028] 图2为本发明实施例中开放制粉乏气暖风型锅炉机组的结构框图。
[0029] 如图2所示,开放制粉乏气暖风型锅炉机组501用于对原煤60进行加热,开放制粉乏气暖风型锅炉机组501包括:制粉子系统401、锅炉本体子系统402、送风送粉子系统403、乏气水回收子系统404、以及烟气净化子系统405。
[0030] 送风送粉子系统403对环境冷风61处理后形成一次风,一次风与制粉子系统401对原煤60进行磨制形成的煤粉按一定比例混合后送入锅炉本体子系统402中,送风送粉子系统403的二次风则直接进入锅炉本体子系统402,锅炉本体子系统402内的部分高温炉烟被抽出作为制粉子系统401的干燥剂组分,锅炉制粉子系统401中的乏气被分离出后,大部分湿乏气进入乏气水回收子系统404冷却,乏气中的大部分水分凝结为液态水后被回收进行再利用,经过乏气水回收后的干乏气与锅炉本体子系统402的排烟混合后进入烟气净化子系统405净化。
[0031] 图3为本发明实施例中开放制粉乏气暖风型锅炉机组的结构模块示意图。
[0032] 如图3所示,制粉子系统401包括:原煤仓1、称重式给煤机2、原煤预干燥装置3、风扇磨煤机4、粗粉分离器5、制粉管道6、煤粉收集器7、给粉机(图中未画出)、再循环乏气管道23、干燥剂混合室20、干燥剂管道21、风量调节管道51、锁气器52。这里,风扇磨煤机
4、粗粉分离器5以及制粉管道6构成了气粉生成装置。锁气器52用于防止煤粉发生空气窜流而维持煤粉顺利流通。
[0033] 风量调节管道51 —端与煤粉收集器7的乏气出口相连,另一端与气粉生成装置的进口相连,用于将一部分从乏气出口送出的乏气送入气粉生成装置来补充调节进入气粉生成装置的风量。
[0034] 锅炉本体子系统402包括:煤粉燃烧器12、锅炉13以及烟气抽口 19。
[0035] 送风送粉子系统403包括:送风机29、送风管道30、乏气预热管道33、空气预热器34、一次风冷风管道35、一次风热风管道36、二次风热风管道37、二次风风箱38、一次风混合室39、温风管道40、一次增压风机41、一次风风箱42、风粉混合器1、送粉管道11。这里,送风机29、送风管道30、乏气预热管道33、二次风热风管道37、二次风风箱38构成了冷风乏气预热装置。
[0036] 乏气水回收子系统404包括:乏气风机22、乏气管道24、乏气水回收器25、乏气旁路管道26、集水池27、冷乏气管道28以及乏气暖风器件31。
[0037] 烟气净化子系统405包括:除尘器14、引风机15、锅炉排烟管道16、烟气脱硫装置17以及烟囱18。
[0038] 开放制粉乏气暖风型锅炉机组501整体的连接关系:
[0039] 原煤仓1、称重式给煤机2、原煤预干燥装置3、风扇磨煤机4、粗粉分离器5、制粉管道6以及煤粉收集器7顺次连接,干燥剂混合室20分别与原煤预干燥装置3、再循环乏气管道23以及烟气抽口 19相连,煤粉收集器7还分别与乏气风机22和锁气器52的进口相连,锁气器52的出口与给粉机相连,给粉机与风粉混合器10的进口相连,风粉混合器10的出口与送粉管道11的一端相连,送粉管道11的另一端与煤粉燃烧器12相连,烟气抽口 19与干燥剂混合室20相连。空气预热器34位于锅炉13的烟道的尾部。
[0040] 送风机29出口与乏气暖风件31的空气侧入口通过送风管道30相连,乏气暖风器件31的空气侧出口与乏气预热管道33相连,乏气预热管道33含有两个出口分别与空气预热器34的空气侧进口以及一次风混合室39的进气口相连接。
[0041] 空气预热器34的空气侧出口通过二次风热风管道37与二次风风箱38进口相连,并且通过一次风热风管道36和一次风混合器39的热风进口相连,二次风风箱38的出口与煤粉燃烧器12相连,一次风混合室39的出口通过温风管道40与一次风增压风机41进口相连,一次风增压风机41出口与一次风风箱42的进口相连,一次风风箱42的出口与风粉混合器10的进口相连。
[0042] 乏气风机22的进口与煤粉收集器7的气体出口相连,乏气风机22的出口分别与乏气管道24、磨煤机风量调节管道51以及再循环乏气管道23相连,再循环乏气管道23与干燥剂混合器20相连,乏气水回收器25与乏气管道24相连,乏气水回收器25具有冷却介质入口 80和冷却介质出口 81,乏气旁路管道26与乏气水回收器25并联,集水池27与乏气水回收器25相连接,储存被乏气水回收器25回收的乏气中的水分,经过乏气水回收器25回收乏气中的水分后的冷乏气经过冷乏气管道28排到锅炉排烟管道16,乏气暖风器件31位于乏气水回收器25靠近乏气入口一侧,使环境冷风61更充分的吸收乏气中的热量。
[0043] 除尘器14进口与空气预热器34的烟气侧出口相连,除尘器14出口与引风机15进口相连,引风机15出口通过锅炉排烟管道16与烟气脱硫装置17进口相连,烟气脱硫装置17出口与烟囱18相连。
[0044] 图4为本发明实施例中送风送粉子系统的框图。
[0045] 空气的流程:如图3、图4所示,环境冷风61 (空气)由送风机29经送风管道30送入乏气暖风器件31中,乏气暖风器件31中被乏气余热加热,使环境冷风61被预加热得到一定温度的暖风,暖风被送入空气预热器34和一次风混合室39中,空气预热器34进一步加热部分暖风后得到热风。空气预热器34空气侧出口的热风大部分作为二次风经二次风热风管道37引入二次风风箱38,并由二次风箱38分配引往燃烧器12。另一少部分热风经一次风热风管道36引入一次风混合室39,在一次风混合室39内与另外部分暖风按一定比例混合至煤粉安全输送与稳定燃烧所需的温风温度,一次风混合室39出口的一次风经一次风热风管道40进入增压一次风机41内,被增压后送往一次风风箱42,再由一次风风箱42分配引往风粉混合器10,进而将煤粉送入锅炉13的炉膛燃烧。
[0046] 图5为本发明实施例中开放制粉乏气暖风型锅炉机组的结构示意图。
[0047] 开放制粉乏气暖风型锅炉机组501的工作原理:
[0048] 煤的流程:原煤60由原煤仓I经称重式给煤机2输送进入原煤预干燥装置3,称重式给煤机2用于根据对与送入炉膛的锅炉给煤量相对应的原煤重量进行计量来调节控制原煤的输出量,在原煤预干燥装置3内与来自干燥剂混合室20的干燥剂混合并下行完成原煤的预干燥,风扇磨煤机4将被原煤预干燥装置3干燥后的煤磨制成煤粉,同时对煤粉进行进一步的干燥。风扇磨煤机4出口的乏气(风扇磨煤机4出口的气体称为乏气)与煤粉的混合物进入粗粉分离器5,粗粉分离器5将风粉混合物中较粗的煤颗粒分离出并重新送回风扇磨煤机4的进口,合格的煤粉与乏气的混合物通过制粉管道6进入煤粉收集器7,煤粉收集器7将乏气和煤粉进行分离,锁气器52连接在煤粉收集器7与给粉机之间,用于防止煤粉与空气发生空气窜流,使得煤粉顺利流通进入给粉机,煤粉由给粉机9送入风粉混合器10,在风粉混合器10内与来自一次风风箱42的一次风混合,然后由送粉管道11送往煤粉燃烧器12进入锅炉13的炉膛内燃烧。
[0049] 烟气流程:煤粉与空气在锅炉13的炉膛内燃烧生成烟气,炉膛内的烟气在炉膛出口分为二股。一股被风扇磨煤机4从烟气抽口 19抽出作为制粉子系统401的干燥剂组分,另一股仍保留在锅炉13的烟道内继续加热后续的受热面,并由空气预热器34的出口排出锅炉13。空气预热器34烟气侧出口的烟气经除尘器14净化后引入锅炉引风机15,并在引风机15出口的排烟管道16内与来自乏气水回收子系统404的出口的冷乏气混合后进入烟气脱硫装置17,经过脱硫净化的烟气62由烟® 18排向大气环境。
[0050] 干燥剂流程:由烟气抽口 19抽取的高温烟气与来自再循环乏气管道23的乏气在干燥剂混合室20内进行混合后,得到制粉子系统401所需的干燥剂,该干燥剂经由干燥剂管道21进入原煤预干燥装置3,干燥剂在原煤预干燥装置3内与煤混合并下行从而对煤进行预干燥。
[0051] 乏气流程:乏气由来自干燥剂混合室20的干燥剂、制粉子系统401漏风以及煤的蒸发水分组成。乏气与煤粉在煤粉收集器7内进行分离,分离出的乏气由乏气风机22抽出并分为三路,第一路作为干燥剂调温介质由再循环乏气管道23送入干燥剂混合室20,第二路经乏气管道24送入乏气水回收器25,第三路经风量调节管道51进入风扇磨煤机4。高湿分乏气在乏气水回收器25内被冷媒80冷却降温,从而获得大量液态水,液态水集于集水池27内。乏气水回收系统25排出的冷乏气经冷乏气管道28引往锅炉排烟管道16,与从锅炉13排出的烟气混合后一起进入烟气脱硫系统17。
[0052] 实施例的作用与效果
[0053] I)高水分燃煤制粉系统的乏气中富集有大量水分,水露点温度高,通过乏气冷却可回收大量液态凝结水,具有突出的水回收效益。此外,冷乏气与锅炉排烟混合可使进入烟气脱硫系统的烟温降低,从而在烟气脱硫系统中可节省大量烟气降温水耗,具有可观的节水效益。
[0054] 2)以高温烟气和再循环乏气混合作为干燥剂,可明显降低干燥剂含氧量,从而提高制粉系统运行安全性;而且,以高温烟气和再循环乏气混合作为干燥剂,可进一步提高乏气含湿量和水露点,从而使乏气水回收更易实现。
[0055] 3)乏气不进入炉膛和采用热风送粉,可使炉膛内火焰温度升高、煤粉气流着火热减小、一次风氧浓度提高,从而可明显提高煤粉燃烧的着火及燃尽性能,对炉膛内低NOx燃烧组织也有利从而减少机组污染物排放。
[0056] 4)从炉膛出口附近抽取一部分炉烟作为干燥剂组分和乏气不进入炉膛,可使空气预热器内的烟/风水当量比减小,从而使空气预热器出口排烟温度降低;同时,为避免煤中挥发分在制粉过程中析出,采用了较低的磨煤机出口温度,也即较低的煤粉收集器出口乏气温度。由于组成锅炉机组排烟的空气预热器出口烟气和煤粉收集器出口乏气均温度较低,因而与现有锅炉机组相比本发明锅炉机组的排烟热损失大幅降低,相应地锅炉热效率明显提闻。
[0057] 5)因为空气预热器的送风入口前设置了利用乏气暖风器件对环境冷风进行预热,提高空气预热器进口风温,由此可在锅炉采用较低排烟温度从而提高锅炉热效率的同时保证空气预热器冷端金属受热面不发生低温腐蚀,从而保证空气预热器安全运行。
[0058] 6)设置一次风混合器可方便地调节一次风温度,从而保证送粉安全和煤粉气流稳燃性能;通过调节再循环乏气量可方便地调节干燥剂温度,从而保证下行干燥管内高温烟气对原煤的预干燥效果;通过设置磨煤机风量调节管道,可使磨煤机在最佳通风量下工作,从而保证磨煤机出力并减小制粉电耗。
[0059] 7)通过安装在煤粉生成器与风粉混合器之间的锁气器,有效防止煤粉与空气发生空气窜流,从而实现维持煤粉顺利地安全地流通进风粉混合器。增加了本实施例的安全性。
[0060] 根据本实施例提供的开放制粉乏气暖风型锅炉机组,因为取消了贮存高挥发分煤粉仓,有利于简化制粉流程减少设备投资和提高制粉系统运行安全性,煤粉由一次风送入炉膛内燃烧。一方面送风机提供的环境冷风作为冷却介质对乏气进行冷却,从而实现乏气中一部分水分的回收,进而减轻乏气水回收系统需承担的散热任务;另一方面,利用乏气预热锅炉送风使得乏气余热被回收利用于锅炉系统,或者说减小了锅炉系统排出的乏气温度即乏气暖风器件出口的乏气温度,从而减小了锅炉排烟热损失、提高了锅炉热效率;最后,乏气预热锅炉送风后提高了进入空气预热器的风温,从而减轻空气预热器冷端低温腐蚀,保证空气预热器安全可靠工作。
[0061] 并且,考虑到褐煤等高水分煤的挥发分较高,采用了一次风和二次风温度可以调控的送风送粉子系统,一次风温度既能保证煤粉气流入炉后稳定着火燃烧,也能避免煤粉在送粉管内燃烧。所以,与传统直吹式制粉子系统锅炉相比,虽然用于送粉的一次风温度稍有降低,但由于一次风风量大幅减少,风粉混合物的着火热明显降低,加之一次风中氧的浓度明显提高,使得煤粉稳燃性能明显改善。并且,采用上述制粉子系统后,锅炉的炉膛内火焰温度会明显提高,进一步强化了煤粉着火及燃尽性能。
[0062] 由于炉膛内产生的烟气在烟气抽口出口分为二股,约占锅炉炉膛内烟气总量的10-20%的一股作为干燥剂组分进入制粉子系统并由煤粉收集器出口排出,另一股保留在锅炉的炉膛内加热后续受热面内的汽水工质并由空气预热器出口排出,因此,进入空气预热器的烟气量明显减少。并且,进入原煤预干燥装置的干燥剂可由乏气进行温度的调节,使得干燥剂的温度不至于过高而导致煤中的挥发分过多的析出。总体上,采用上述制粉子系统和送风送粉子系统后,空气预热器内的水当量比明显减小,也即在相同的空气预热器热端换热温差下,空气预热器出口排烟温度可明显降低。因而,得益于低的空气预热器出口排烟温度和煤粉收集器出口乏气温度,实施例中的锅炉机组可使锅炉排烟热损失大幅降低,锅炉热效率明显提闻。
[0063] 在燃煤电站锅炉的排烟温度选取中需考虑烟气侧低温腐蚀对空气预热器冷端受热面安全工作的影响。为将腐蚀速率控制在允许范围内,工程设计中一般要求将空气预热器冷端金属温度在可使腐蚀速度较低的70°C〜85°C。采用利用部分烟气作为干燥剂主要组成部分的制粉子系统后,随空气预热器出口排烟温度大幅降低,空气预热器冷端金属温度会过低。为解决此问题,本实施例中进入空气预热器的风先经乏气暖腔进行加热,以提高空气预热器冷端金属温度,从而能够满足工程设计要求。
[0064] 此外,乏气水回收装置出口的冷乏气排往尾部锅炉排烟管道,与除尘器出口的排烟混合后一起进入烟气脱硫装置。对火电行业广泛应用的湿法烟气脱硫系统而言需要在烟气脱硫装置中耗费大量水脱硫,由于本实施例中采用了冷乏气对锅炉排烟的冷却降温后,再来进入烟气脱硫装置脱硫,可明显减少脱硫系统的烟气降温水耗,这使得本实施例发电系统具有相当可观的节水效益。
[0065] 另外,与传统二介质(高温炉烟+热风)干燥和三介质(高温炉烟+热风+冷烟)干燥的直吹式制粉子系统不同的是,本实施例是以锅炉机组本身内部产生的烟气的一部分和再循环乏气混合后作为制粉子系统的干燥剂。可见,在本实施例的制粉子系统中干燥剂热量仅来自于烟气,再循环乏气起到了协调风扇磨煤机通风量与制粉子系统干燥出力的作用。可知,这种制粉子系统至少具有以下二个优点:在相同的制粉子系统干燥出力下可进一步提高乏气含湿量并减少乏气排放量,这对实现经济的乏气水回收设备非常有利,也进一步突出了本实施例锅炉机组的乏气水回收优势;干燥剂含氧量明显降低,提高了高挥发分煤制粉子系统运行的安全性。
[0066] 另外,因为通过磨煤机风量调节管道可以将风扇磨煤机的通风量控制在最佳通风量,所以能够减少风扇磨煤机的磨煤耗电量。
[0067] 综上,实施例能够提供一种绿色高效燃煤发电系统,解决了高水分燃煤锅炉燃烧不稳定的问题、减少了磨煤机的磨煤耗电量、克服了传统高水分燃煤锅炉热效率低的缺点、在大幅提高锅炉热效率和机组发电效率的同时解决了空气预热器冷端金属受热面的运行安全问题、制粉子系统在惰化气氛下运行提高了高挥发分煤制粉子系统的运行安全性、明显提高了制粉子系统乏气含湿量和水露点,既使得乏气水回收易于工程实现,也使得由冷却乏气所得凝结水量增大。
[0068] 当然本发明所涉及的开放式乏气暖风型锅炉机组并不仅仅限定于在上述实施例中的结构。以上内容仅为本发明构思下的基本说明,而依据本发明的技术方案所作的任何等效变换,均应属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种开放制粉乏气暖风型锅炉机组,用于对原煤进行燃烧,其特征在于,包括: 制粉子系统、锅炉本体子系统、送风送粉子系统以及乏气水回收子系统, 其中,所述制粉子系统包含:顺次连接的称重式给煤机、原煤预干燥装置、气粉生成装置、煤粉收集器、锁气器、给粉机以及与所述原煤预干燥装置连接的干燥剂混合室, 所述锅炉本体子系统包含:炉膛、与所述炉膛的尾部相连的烟道、位于所述炉膛入口位置的煤粉燃烧器以及位于所述炉膛的烟气出口附近的烟气抽口, 所述送风送粉子系统包含:风粉混合器、位于所述烟道尾部的空气预热器和与所述空气预热器相连的冷风乏气预热装置, 所述乏气水回收子系统包含:与所述煤粉收集器的气体出口相连的乏气水回收装置,所述称重式给煤机对与送入所述炉膛的锅炉给煤量相对应的原煤重量进行计量并调节控制, 所述原煤预干燥装置利用来自所述干燥剂混合室的干燥剂对所述原煤进行预干燥, 所述气粉生成装置对干燥后的所述原煤进行磨制和进一步干燥后得到气粉混合物, 所述煤粉收集器对所述气粉混合物进行分离得到煤粉和乏气, 所述锁气器用于防止所述煤粉发生空气窜流而维持所述煤粉顺利流通, 所述给粉机用于计量并调节控制输送给所述风粉混合器的锅炉给煤量, 所述风粉混合器对来自所述送风送粉子系统的一次风和所述煤粉进行混合得到风粉混合物, 所述煤粉燃烧器对所述风粉混合物中的所述煤粉进行燃烧, 所述煤粉在所述炉膛的内部燃烧生成烟气, 所述干燥剂混合室分别与所述烟气抽口和所述煤粉收集器的气体出口连接,把由所述乏气中的第一部分乏气与所述烟气的一部分混合后作为所述干燥剂送至所述原煤预干燥装置, 所述乏气水回收装置将所述乏气中的第二部分乏气引入并将该第二部分乏气中的水分回收,包括:与所述煤粉收集器的气体出口相连接对所述乏气进行输送的乏气管道、与所述乏气管道相连的乏气水回收器,储存所述乏气水的集水池,以及位于所述乏气水回收器的入口侧的乏气暖风器件, 所述冷风乏气预热装置包含:提供环境冷气的送风机、将所述环境冷风送入所述乏气暖风器件中的送风管道、将所述环境冷气被所述乏气暖风器件内的乏气余热预热后形成的暖风分别送往所述空气预热器和所述风粉混合器的乏气预热管, 所述空气预热器对所述暖风的一部分进行加热形成热风,所述热风的一部分作为二次风直接送入所述煤粉燃烧器,所述热风的另一部分与所述暖风的另一部分混合后作为所述一次风, 所述风粉混合器将所述一次风与所述煤粉进行混合得到所述风粉混合物, 所述干燥剂混合室将所述第一部分乏气与从所述烟气抽口抽取的所述烟气的一部分混合后送入所述原煤预干燥装置。
2.根据权利要求1中所述的开放制粉乏气暖风型锅炉机组,其特征在于,还包括: 烟气净化子系统,包含:与所述空气预热器相连的除尘器、引风机、锅炉排烟管道、烟气脱硫装置以及烟囱, 所述引风机的出口通过所述锅炉排烟管道与所述烟气脱硫装置的进口相连,所述烟气脱硫装置出口与所述烟囱相连。
3.根据权利要求1至2中任意一项所述的开放制粉乏气暖风型锅炉机组,其特征在于: 其中,所述制粉子系统还包括一端与所述煤粉收集器的乏气出口相连,另一端与所述气粉生成装置的进口相连的风量调节管道,用于将所述乏气出口送出的所述乏气中的第三部分乏气送入所述气粉生成装置来补充调节进入所述气粉生成装置的风量。
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