CN104781606B - 用于运行蒸汽发生器的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于运行蒸汽发生器的方法，该蒸汽发生器具有利用褐煤来烧的锅炉(1)、至少一个用于磨细褐煤的第一磨机。所述方法包括在第一磨机中将含矿井水分的原褐煤(7)磨碎，从锅炉(1)分流出干燥烟气流(9)，在第一磨机中与干燥烟气流(9)直接接触地将原褐煤(7)干燥，将来自第一磨机的烟气褐煤流吹入到锅炉中，以及在分开的干燥机组中将部分原褐煤干燥成干褐煤(8)并且将干褐煤(8)从分开的干燥机组输入到燃烧器供给装置上游的第一磨机的烟气褐煤流(10)中或者输入到燃烧器供给装置中。

Description

用于运行蒸汽发生器的方法
技术领域
本发明涉及一种用于运行蒸汽发生器的方法，该蒸汽发生器具有利用褐煤来烧的锅炉、至少一个用于磨细褐煤的磨机。
背景技术
借助于煤粉磨碎干燥设备直接吹入粉末的已知原理例如在公开文献HelmutEffenberger，“Dampferzeugung”，Springer-Verlag，ISBN 3-540-64175-0中描述。在这样的方法中，作为干燥气体使用回吸的烟气，该烟气在本申请文件的意义中称为干燥烟气流。为此，磨机通过烟气再循环装置与燃烧室的端部连接，用于使原褐煤干燥所需要的干燥烟气流在燃烧室的端部以大约800℃和大约1200℃之间的温度获取。
文首提及类型的方法例如由DE 42 03 713 C2已知。所述方法包括在至少一个磨机中将含矿井水分的褐煤磨细，该磨机以干燥烟气流加载，该干燥烟气流在对流过程之后从锅炉分流出并且以大约350℃的温度引入到所述磨机中。在该磨机中，褐煤被碾碎到用于在锅炉中燃烧所需要的颗粒带上并且同时在惰性烟气环境中被干燥。干燥烟气流的一部分用作用于将干燥的燃料运输到锅炉的燃烧器的载气。褐煤在低的温度水平上组合的预干燥和磨碎在动力装置的效率方面认为是有利的。
干燥褐煤的在效率提高方面产生有利的效果的另一个变型方案是在分开的形式为流化床干燥器的干燥机组中使褐煤干燥。这样的方法例如由DE 196 20 047 A1已知。已知的是，通过在动力装置的蒸汽发生器中在燃烧之前使褐煤干燥可以达到效率的明显提高。含矿井水分的褐煤大约具有45％至65％的含水量，该含水量通过干燥减少到10％至25％。
由DE 195 18 644 C2已知的是，在干燥器本身中使用从干燥设备排出的富能量的废气。为此，在DE 195 18 644 C2中提出，将废气的至少一个分流压缩并且将其供应给热交换器作为加热介质，其中，所述废气至少部分地冷凝，从而可以将废气的蒸发热大部分用于燃料的所期望的干燥。
其他已知的用于在使用流化床干燥器的情况下干燥褐煤的方法例如在公开文献DE 103 19 477 A1和DE 10 2009 035 062 A1中描述。
从流化床干燥的干褐煤通常具有25质量百分比的最大含水量和0.4至0.8mm的平均颗粒直径D50，从而所述干褐煤可以直接地、必要时在没有再磨碎的情况下引入到锅炉中并且在那里燃烧。
以下被称为干褐煤(TBK)的预干燥的褐煤的燃烧温度处于原褐煤的燃烧温度以上的大约500℃。
因为已知的烧煤粉的褐煤锅炉主要设计用于燃烧原褐煤，也就是，用于燃烧经受磨碎干燥的原褐煤，所以干褐煤在申请人的蒸汽发生器中迄今为止作为附加燃料一起燃烧以提高效率。来自分开的干燥机组的大约占比25％的干褐煤的一起燃烧证明在燃料混合物的热值方面是有利的。
干褐煤例如可以通过所谓的涡旋燃烧器(如也在硬煤燃烧时使用的那样)引入到蒸汽发生器中。
然而，在燃烧原褐煤的蒸汽发生器中一起燃烧干褐煤时实际的尝试和燃烧室模拟示出，在锅炉中在干褐煤燃烧器或者涡旋燃烧器的区域中出现相对高的温度峰值，所述温度峰值可能导致灰烬软化或者灰烬熔化过程并且因此导致结渣。这又降低蒸汽发生器的可用性。
恰好因此，涡旋燃烧器也不应该构造得过大。涡旋燃烧器在其结构尺寸方面受限。通常，60MW的热功率被视为技术上可实行的。在具有干褐煤附加燃烧装置的大型褐煤锅炉中，这需要相应高数量的涡旋燃烧器。因此，这导致高的投资成本。
干褐煤是用于燃烧煤的蒸汽发生器的、相对来说成本低廉的起动燃料和支持燃料。在这里，先前鉴于其缺点描述的涡旋燃烧器是常用的，因为这些涡旋燃烧器在还是冷的燃烧室中也保证稳定的火焰和良好的燃烧。
发明内容
因此，本发明的任务在于，提供一种用于在燃烧原褐煤的蒸汽发生器中一起燃烧干褐煤的方法，所述方法考虑到先前解释的问题。
该任务通过一种用于运行蒸汽发生器的方法得以解决，该蒸汽发生器具有利用褐煤来烧的锅炉、至少一个用于磨细褐煤的第一磨机，其中，所述方法包括以下方法步骤：
-在第一磨机中将含矿井水分的褐煤磨碎，
-从锅炉分流出干燥烟气流并且
-在第一磨机中与干燥烟气流直接接触地将原褐煤干燥，
-将来自第一磨机的烟气褐煤流吹入到锅炉中，
-通过在分开的干燥机组中间接干燥将部分原褐煤干燥成干褐煤，并且
-将干褐煤输入到燃烧器供给装置上游的第一磨机的烟气褐煤流中或者输入到燃烧器供给装置中。
本发明意义中的干褐煤可理解为完成干燥的褐煤，所述褐煤由含矿井水分的采矿获得的产品在干燥机组中制造成干燥的成品，其具有10至30质量百分比，优选在10和25之间的质量百分比的含水量并且具有0.4至10mm的平均颗粒直径D50。
含矿井水分的原褐煤可理解为未处理的碎裂的并且必要时预碾碎的采矿获得的原褐煤，所述原褐煤具有在45和65之间的质量百分比的含水量。
磨碎干燥的原褐煤可理解为在磨机中同时干燥成准备燃烧的产品的磨细的原褐煤，其中大约85至95质量百分比的原褐煤具有小于1mm的颗粒大小。
本发明意义中的燃烧器供给装置可理解为从磨机到各个燃烧器、燃烧器组或燃烧器平面上的燃料供应管线。燃烧器供给装置在通过供应燃烧用空气来点燃燃料的那里结束。燃烧器供给装置可以包括分离器和分配装置。
按照本发明的方法可以如下概括，即，在蒸汽发生器的锅炉中除了磨碎干燥的原褐煤之外将干褐煤一起燃烧，其中，将干褐煤提供给来自供给装置上游的磨机的载气/燃料混合物或者提供到供给到各个煤燃烧器的供给装置中。与迄今为止实际的方法变型方案不同，干褐煤在锅炉中不是通过分开的涡旋燃烧器燃烧，而是干褐煤已经在锅炉上游添加给磨机的烟气褐煤流。本发明意义中的载气可理解为由烟气、蒸发的水和燃烧用空气构成的混合物。
在所提出的方法中，一旦不再需要起动燃烧和支持燃烧，就可以通过转换装置将干褐煤从蒸汽发生器的起动燃烧器绕行到以原褐煤运行的第一磨机上。
申请人可以通过燃烧室模拟计算发现，利用这样的措施可以意想不到地避免在锅炉内在燃烧器的区域中的温度峰值。
以符合目的的方式，原褐煤的磨碎在以干燥烟气流惰性化的环境中进行。本发明意义中的惰性化意味着，烟气干燥流中的氧气占比被调节到<12体积百分比的氧气占比。
在按照本发明的方法的一个有利的变型方案中规定，所述干褐煤从分开的干燥机组输入到磨机中并且在那里与原褐煤一起经受再磨碎。在此，干褐煤在惰性化的环境中再干燥并且再碾碎。这具有方法技术上的优点，即，在干燥机组下游再分离和/或再磨碎干褐煤不是绝对必需的。干褐煤的波动的含水量的影响因此被消除。完全普遍地，干褐煤的湿度波动、松密度波动和粒度波动由于在与原褐煤的混合中附加的磨碎干燥是不关键的。由此，也可能的是，连接的干燥机组功率优化地运行。最后也证实，按照本发明的方法在烟气中的NOX浓度方面是有利的，因为通过将干褐煤添加到烟气褐煤流中发生燃烧器的粉末占比的浓缩，从而燃烧器的载气占比减少。因此，导致与在传统的燃烧中相比烟气/排气中的更小的NOX浓度，在所述传统的燃烧中与燃料有关的载气量通常更高。
另一个优点是，改善了燃烧的可调节性。在提高原褐煤量时第一磨机仅以更长的停止时间反应，因为对于更高的煤量必须将所述磨机移动到另一个运行点上，或者必须投入使用附加的磨机。与此相反，通过提高干褐煤量在相对来说短时间内提供更高的燃料量。这改善了整个蒸汽发生器设备的可调节性。
优选地，作为分开的干燥机组设有至少一个间接加热的干燥器。这例如可以是一个流化床干燥器。
在按照本发明的方法的一个备选变型方案中规定，作为分开的干燥机组使用一个第二磨机，在该第二磨机中在通过干燥烟气流惰性化的环境中实施干燥。换言之，作为分开的干燥机组可以使用褐煤和烟气直接接触地经受直接干燥的干燥机组。
在这种情况下有利的是，将干燥的褐煤从第二磨机作为干褐煤输入到第一磨机的烟气褐煤流中。在此，例如可以规定，将所述干燥的褐煤从第二磨机完全作为干褐煤输入到第一磨机的烟气褐煤流中，从而第二磨机不以通常的方式和方法直接以烟气褐煤流供应锅炉。
按照本发明的方法的特征特别是在于，所述锅炉利用射流燃烧器的切向燃烧来烧，给该射流燃烧器供给烟气褐煤流。射流燃烧器在运行中比圆形射流燃烧器或涡旋燃烧器不易受干扰得多。此外，射流燃烧器在结构上也简单得多。这基于以下原则，即，燃料管道/载气管道基本上构成为矩形的井，该井分别由相应的次级空气管道包围。烟气/燃料流的或者具有相应的流动动力作用的配件的次级空气流的涡流和涡旋不是必需的。
在按照本发明的方法的一个特别有利的变型方案中规定，将所述干褐煤从分开的干燥机组输入到第一磨机的载气再循环管线中。因此可能的是，按照本发明的方法基本上在不需与存在的磨机结构上匹配的情况下实施。载气再循环管线通常用于磨机的功率控制，其方式是，必要时在磨机下游分流出一部分载气并且使其通过磨机再循环。
当作为第一磨机使用分离器磨机时，可以将所述干褐煤输入磨机分离器的固体燃料回流中。这样的方法也几乎不需要与存在的磨机结构上的匹配。
在按照本发明的方法的另一个有利的变型方案中可以规定，利用至少一个螺旋运输机将所述干褐煤引入到第一磨机的入口区域中。
备选地，将干褐煤吹入到第一磨机中可以利用惰性气体、例如低压水蒸汽，或者例如将干褐煤与作为输送介质的再循环载气混合地进行。以符合目的的方式，干褐煤的吹入这样进行，使得干褐煤与原褐煤快速混合。
此外，也可能的是，当压缩空气用作输送介质时，干褐煤借助于分离器与输送介质分开，从而干褐煤在没有空气的情况下引入到磨机中，例如通过叶轮式闸门。
最后，由于干褐煤的着火趋势可以规定，在磨机的尽可能冷的位置上供应干褐煤。
用于干褐煤的引入位置也可以在第一磨机之后设置在燃烧器供给装置中。
当要将由磨碎干燥的原褐煤和干褐煤构成的混合物大至均匀地添加到锅炉的全部燃烧器中时，有利的是，干褐煤已经输入到第一磨机中或者输入到紧接在第一磨机下游的烟气褐煤流中。然而原则上也可以值得期望的是，在蒸汽发生器的高度上上下相继设置的燃烧器上调节不同的燃料浓度。对于燃料的烧尽无论如何有利的是，将在蒸汽发生器的高度上观察下面的燃烧器调节得比在上面的燃烧器中燃料浓度高。在这种情况下有利的是，沿烟气褐煤流的流动方向观察在第一磨机下游并且在烟气褐煤流到再反应燃烧器或废气燃烧器的分流的下游，将干褐煤添加给用于主燃烧器的烟气褐煤流。由此，在下面的燃烧器(主燃烧器)上燃料的浓缩，从而可实现贫NOX的燃烧。
作为第一磨机例如可以使用冲击式磨机，在该冲击式磨机中，以已知的方式和方法发生粉碎物的冲击应力。同样可以使用所谓的湿风扇式磨机或鼓风锤式磨机。在使用冲击式磨机或鼓风锤式磨机作为本发明意义中的第一磨机时，例如可以在磨机的顶锤部分中添加干褐煤。
在按照本发明的方法的一个变型方案中规定，相对于在设备全负荷时的热值，全部要燃烧的褐煤的15％和35％之间的褐煤在分开的干燥机组中经受干燥，反之，要燃烧的褐煤的剩余占比常规地在第一磨机中磨碎时经受利用烟气的直接干燥。
在按照本发明的方法的一个优选变型方案中规定，所述褐煤的间接干燥在至少一个流化床干燥器中实施。
特别是在使用流化床干燥器时，该流化床干燥器可以在没有再磨碎的情况下借助于碾辊磨机优化功率地运行。在碾辊磨机中磨碎干褐煤时，要注意特别的防爆措施，从而几乎不用考虑再磨碎而表现出特别的方法技术上的简化。
以符合目的的方式，将在间接干燥时产生的废气的能量至少部分地用于预热燃烧用空气和/或锅炉供水。
在按照本发明的方法的一个适宜的并且有利的变型方案中规定，根据蒸汽发生器的负荷对输入的干褐煤的量进行调节。
在负荷提高时，输入的干褐煤的量可以短时间内提高。因为干褐煤可能不必经历第一磨机的磨碎干燥循环，所以以这种方式和方法能够比较简单地完成蒸汽发生器的功率调节。
按照本发明的方法的优点可以如下概括：
-通过将干褐煤直接供应到原褐煤磨机中或者直接在磨机排出的下游、但在燃烧器供给装置的端部上游供应干褐煤，在锅炉的燃烧带区域中的最大温度相对于通过分开的涡旋燃烧器的干褐煤供应明显地下降。通过避免这样的温度峰值，可以可靠地阻止过量的残渣形成。众所周知，褐煤具有矿物成分，该矿物成分包括形成残渣的矿物组成部分，所述组成部分特别是在较高的温度时导致在锅炉中形成沉积物。
-通过将干褐煤添加到磨机中或者在磨机下游、但在燃烧器供给装置的端部上游添加干褐煤，可以利用切向燃烧装置在燃料与燃烧用空气的充分混合方面的全部优点。在切向燃烧中建议使用射流燃烧器，因为这些射流燃烧器将燃料相对远地载入到燃烧室中并且在那里燃烧，从而燃料供给给各个燃烧器的准确性是不关键的。
-干褐煤的湿度、松密度和粒度波动由于在与原褐煤的混合中的磨碎干燥是不关键的。
-在没有特别控制干褐煤的剩余湿度和粒度分布的情况下连接的流化床干燥的功率优化的运行是可能的。
-通过提高在燃烧器的载气中的粉末浓度，烟气中的NOX减少是可能的。
附图说明
以下借助实施例参照附图解释本发明。
具体实施方式
图中示出的方法流程图示出具有燃烧室2和对流件3的锅炉1。对流件3以已知的方式和方法包括加热面，借助于所述加热面对流地热传递到加热介质中。在燃烧室2内通过构成为射流燃烧器的粉状燃料燃烧器燃烧干燥的粉末状的褐煤。在燃烧室2中将辐射热传递到在锅炉1的水蒸汽循环中循环的加热介质上。利用锅炉1产生的水蒸汽可以在汽轮机中为了产生电能而降压，备选地，蒸汽也可以在其他关联的过程中用作过程热。
抽吸装置以4标记，通过该抽吸装置将烟气从锅炉1通过烟气净化装置输送到烟囱。
形式为干褐煤和原褐煤的燃料在冲击式磨机5中磨细并且通过燃烧器供给装置6分配到多个射流燃烧器上。
在示出的实施例中，给冲击式磨机5一方面供应含矿井水分的原褐煤7并且另一方面由未示出的干燥机组供应干褐煤8。干褐煤8要么直接添加给载气再循环管线要么直接添加给冲击式磨机5。
干燥烟气流以9标记，该干燥烟气流在锅炉1的燃烧室2的上端部以在大约800℃和1200℃之间的温度获取并且供应给冲击式磨机5。
从冲击式磨机5将烟气褐煤流10提供给燃烧器供给装置6，在该燃烧器供给装置下游给烟气褐煤流10添加燃烧用空气11。燃烧用空气11从环境获取并且通过燃烧用空气预热器12预加热。燃烧用空气预热器12利用来自锅炉1的对流件3的烟气流13运行。燃烧用空气11的一部分在冲击式磨机5上游添加给干燥烟气流9，另一部分添加给锅炉1作为不完全燃烧空气14。
由预碾碎获得的原褐煤7添加给冲击式磨机5，其中，原褐煤7在冲击式磨机5中与从燃烧室2获取的烟气直接接触地与燃烧用空气11混合地在冲击应力的情况下碾碎。来自未示出的流化床干燥器的干褐煤8以例如10和30之间的质量百分比的含水量同样添加给冲击式磨机5。所述干褐煤例如引入到磨机分离器的固体燃料回流中或者在适当的位置直接引入到磨机中或者引入到冲击式磨机5的载气再循环管线中。在冲击式磨机5中，原褐煤7与干褐煤8一起再磨碎并且再干燥以及均匀地混合。离开冲击式磨机5的烟气褐煤流10(载气流)例如包括在锅炉全负荷时相对于全部使用的燃料的热值大约15％至35％、优选大约20％至25％的干褐煤8。
备选于该处理方式可能的是，干褐煤8添加给冲击式磨机5下游、但燃烧器供给装置6的端部上游的烟气褐煤流10。
在所描述的实施例中，燃烧用空气11借助于烟气流13在燃烧用空气预热器12中预热。本发明可这样理解，使得取代利用烟气的燃烧用空气预热器12使用以由使干褐煤干燥的低温度热来运行的燃烧用空气预热器。
附图标记列表
1 锅炉
2 燃烧室
3 对流件
4 抽吸装置
5 冲击式磨机
6 燃烧器供给装置
7 原褐煤
8 干褐煤
9 干燥烟气流
10 烟气褐煤流
11 燃烧用空气
12 燃烧用空气预热器
13 烟气流
14 不完全燃烧空气

Claims (17)

1.用于运行蒸汽发生器的方法，该蒸汽发生器具有利用褐煤来烧的锅炉、至少一个用于磨细褐煤的第一磨机，其中，所述方法包括以下方法步骤：
-在第一磨机中将含矿井水分的褐煤磨碎，
-从锅炉分流出干燥烟气流并且
-在第一磨机中与干燥烟气流直接接触地将原褐煤干燥，
-将来自第一磨机的烟气褐煤流吹入到锅炉中，
-在分开的干燥机组中将部分原褐煤干燥成干褐煤，并且
-将干褐煤从分开的干燥机组输入到燃烧器供给装置上游的第一磨机的烟气褐煤流中或者输入到燃烧器供给装置中。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，作为分开的干燥机组设有至少一个间接加热的干燥器。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述褐煤的间接干燥在至少一个流化床干燥器中实施。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述褐煤的间接干燥在至少一个流化床干燥器中实施。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，将在间接干燥时产生的废气的能量至少部分地用于预热燃烧用空气和/或锅炉供水。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，将在间接干燥时产生的废气的能量至少部分地用于预热燃烧用空气和/或锅炉供水。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，作为分开的干燥机组设有至少一个第二磨机，在该第二磨机中与干燥烟气流接触地在惰性化的环境中实施干燥。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，将干燥的褐煤从第二磨机至少部分地作为干褐煤输入到第一磨机的烟气褐煤流中。
9.根据权利要求1至8之一所述的方法，其特征在于，将所述干褐煤从所述分开的干燥机组输入到磨机中并且在那里所述干褐煤与原褐煤一起经受再磨碎。
10.根据权利要求1至8之一所述的方法，其特征在于，所述锅炉利用射流燃烧器来烧，给该射流燃烧器供给烟气褐煤流。
11.根据权利要求1至8之一所述的方法，其特征在于，将所述干褐煤输入到第一磨机的载气再循环管线中。
12.根据权利要求1至8之一所述的方法，其特征在于，将所述干褐煤输入到第一磨机的磨机分离器的固体燃料回流中。
13.根据权利要求1至8之一所述的方法，其特征在于，利用至少一个螺旋运输机将所述干褐煤引入到第一磨机的入口区域中。
14.根据权利要求1至8之一所述的方法，其特征在于，作为第一磨机使用至少一个冲击式磨机。
15.根据权利要求1至8之一所述的方法，其特征在于，相对于在蒸汽发生器全负荷时褐煤的热值，全部要燃烧的褐煤的在15％和35％之间百分比的褐煤在分开的干燥机组中经受干燥。
16.根据权利要求1至8之一所述的方法，其特征在于，一旦不再需要用于蒸汽发生器的起动燃烧和/或支持燃烧，就将干褐煤从蒸汽发生器的起动燃烧器借助于转换装置绕行到第一磨机的烟气褐煤流中。
17.根据权利要求1至8之一所述的方法，其特征在于，根据对蒸汽发生器的燃烧功率的负荷要求对所输入的干褐煤的量进行调节。
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