CN108343940A - 一种能够为电厂锅炉供应煤气的系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种能够为电厂锅炉供应煤气的系统，包括煤气发生炉和电厂启动炉，煤气发生炉用于接收氧气、蒸汽及煤粉，使氧气、蒸汽及煤粉在其炉膛内反应生成煤气；电厂启动炉包括燃烧室、第一除尘器、换热通道、换热器，气液分离器和蒸汽联箱；煤气发生炉、燃烧室、第一除尘器和换热通道和电厂锅炉沿煤气的流动方向顺序相连，使煤气通过停火的燃烧室后进入到换热通道内，通过换热通道后进入电厂锅炉，为电厂锅炉供应已降温除尘的煤气；换热器设于换热通道内，换热器的出口通过气液分离器与蒸汽联箱的进口相连，蒸汽联箱的出口与炉膛相连为煤气发生炉供应蒸汽。本发明能够使用煤气来替代电厂锅炉中使用的燃油，提高电厂锅炉的经济性。

Description

一种能够为电厂锅炉供应煤气的系统

技术领域

本发明属于以煤代替燃油的技术领域，具体涉及一种能够为电厂锅炉供应煤气的系统。

背景技术

目前电厂锅炉在启动、停运过程中，异常工况下或偏离设计煤种等燃烧方面的考虑，大量使用燃油作为辅助燃料，如轻质柴油。但轻质柴油不仅成本高，而且在电厂锅炉中无法充分燃烧；同时由于锅炉炉膛断面大，无法提供足够的燃烧温度，也进一步使得轻质柴油燃烧不到位。这样的情况，不仅使得轻质柴油的燃烧效率不足70％，而且影响锅炉后部设备的正常及安全运行，出现尾部受热面再燃烧、空预器积炭积灰及再燃烧、电除尘效率降低、电除尘布袋烧损，脱硫石膏污染及大气污染、冒黑烟等问题。

基于使用燃油的上述缺点，以及从成本角度及资源的易获得性而言，开发以煤代替燃油的技术长期以来都是研发的一个热点。但由于原煤的燃烧性能不如燃油，以及煤渣的排出、煤烟的污染等原因，导致直接采用原煤代替燃油是很困难的。目前国内燃油锅炉、炉窑以煤代油技术主要有水煤浆代油技术、粉煤代油技术及以原煤制热煤气的热煤气代油技术等。但是，综合污染、设备的要求等方面考虑，在不更换现有锅炉、炉窑的前提下以煤代油的较佳途径是热煤气代油技术。而关于以煤代油，中国专利有较多披露，但现有的这些技术在设备上比较复杂、操作使用不够方便，在如何控制污染方面仍存在有待改进之处，特别是在大型火电厂没有系统的应用，相关技术的对接还是一片空白。

发明内容

基于上述部分或全部问题，本发明的目的是提供一种能够为电厂锅炉供应煤气的系统，该系统能够使用煤气来替代电厂锅炉中使用的燃油，提高电厂锅炉的经济性。

一种能够为电厂锅炉供应煤气的系统，包括煤气发生炉和电厂启动炉，

所述煤气发生炉用于接收氧气、蒸汽及煤粉，并能够使所述氧气、蒸汽及煤粉在其炉膛内反应生成煤气；

所述电厂启动炉包括燃烧室、第一除尘器、换热通道、换热器，气液分离器和蒸汽联箱；

其中，所述煤气发生炉、所述燃烧室、所述第一除尘器和所述换热通道和所述电厂锅炉沿着所述煤气的流动方向顺序相连，使得所述煤气能够通过停火的所述燃烧室后进入到所述换热通道内，并在通过所述换热通道后进入到所述电厂锅炉内，以为所述电厂锅炉供应已降温且已除尘的煤气；

所述换热器设于所述换热通道内，所述换热器的进口接收的换热介质是水或水与蒸汽的混合物，所述换热器的出口通过所述气液分离器与所述蒸汽联箱的进口相连，所述蒸汽联箱的出口与所述炉膛的进料口相连以为所述煤气发生炉供应蒸汽。

优选地，所述煤气发生炉还包括用于形成所述炉膛的炉衬，以及环绕在所述炉衬外的余热吸收通道，所述余热吸收通道的进口用于接收所述换热介质，而所述余热吸收通道的出口与所述换热器的进口相连。

优选地，所述电厂启动炉还包括设于所述换热通道内的过热器，所述气液分离器的出口通过所述换热器与所述蒸汽联箱的进口相连通。

优选地，所述换热器是省煤器，所述气液分离器是汽包，所述第一除尘器是旋风除尘器。

优选地，所述电厂启动炉还包括设于所述电厂锅炉与所述换热通道之间的第二除尘器。

优选地，所述系统包括与所述第二除尘器并联的跳过管路，所述跳过管路包括一端与所述电厂锅炉相连而另一端与所述换热通道相连的跳过管，以及设在所述跳过管中的通断控制阀。

优选地，还包括设于所述电厂锅炉与所述第二除尘器之间的增压风机。

优选地，还包括送回管路，其中所述送回管路包括一端与所述除尘器的出口相连而另一端与所述炉膛的进料口相连的送回管，以及设置在所述送回管中的急冷风机和开关控制阀。

优选地，所述换热介质是除盐水。

优选地，还包括与所述炉膛的进料口相连的煤粉罐。

根据本发明的煤气发生炉用于电厂锅炉的系统利用煤气发生炉产生的煤气，代替现有技术中的电厂燃油系统，在降低成本的同时，还解决了现有技术中由于燃油燃烧不彻底而导致的电厂锅炉热效率低的问题，将电厂锅炉的热效率由原来的90％提高到现在的98％。另外，由于现有技术中，电厂启动炉主要是在电厂锅炉还没开启的时候使用，但是在本申请中，电厂启动炉在电厂锅炉工作的过程中持续工作，进行降低煤气温度，产生高温蒸汽的工作，还能够起到除尘净化的作用，为电厂锅炉源源不断地提供高品质的煤气，达到了电厂启动炉设备的充分利用，降低了电厂的建设和运行成本。另外，本发明中电厂启动炉不再进行燃烧反应，只吸收煤气热量及完成煤气的净化作用，也提高了电厂环保性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为根据本发明的能够为电厂锅炉供应煤气的系统的示意图；

图2为根据本发明的能够为电厂锅炉供应煤气的系统的换热介质循环示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

图1为根据本发明的能够为电厂锅炉供应煤气的系统的示意图，如图1所示，该系统包括煤气发生炉1和电厂启动炉2，煤气发生炉1具有用于接收氧气、蒸汽及煤粉的进料口，煤气发生炉1能够使氧气、蒸汽及煤粉在其炉膛11内反应生成煤气；炉膛11的进料口与煤粉罐7相连，直接为煤气发生炉1的炉膛11供应原料。电厂启动炉2包括燃烧室、第一除尘器、换热通道、换热器21，气液分离器22和蒸汽联箱24。其中，煤气发生炉1、燃烧室、第一除尘器和换热通道和电厂锅炉4沿着煤气的流动方向顺序相连。煤气发生炉1产生的煤气能够通过停火的燃烧室后进入到换热通道内，并在通过换热通道后进入到电厂锅炉4内，为电厂锅炉4供应已降温且已除尘的煤气。上述煤气发生炉1的炉膛11的进料口可以是一个通道，也可以是分别接收氧气、蒸汽和煤粉的多个通道。

换热器设于换热通道内，换热器21的出口通过气液分离器22与蒸汽联箱24的进口相连，蒸汽联箱24的出口的数量是多个，蒸汽联箱24的一个出口与炉膛11的进料口相连以为煤气发生炉1供应蒸汽，另外的出口将一部分蒸汽经减温减压后用于电力辅汽系统以及供其它用户使用。

换热器21的进口接收的换热介质是水或水与蒸汽的混合物，换热介质优选为除盐水，在电厂锅炉4中使用不含杂质，且含盐量低的除盐水，防止系统的换热器结垢，避免由此造成的锅炉效率降低甚至爆管的问题。

本发明的能够为电厂锅炉4供应煤气的系统相较于现有技术中使用燃油作为燃料的电厂锅炉4系统，本发明使用更经济易得的煤气来替代燃油，在降低成本的同时，还解决了现有技术中由于燃油燃烧不彻底而导致的电厂锅炉4热效率低的问题，将电厂锅炉4的热效率由原来的90％提高到现在的98％。另外，由于现有技术中，电厂启动炉2主要是在电厂锅炉4还没开启的时候使用，但是在本申请中，电厂启动炉2在电厂锅炉4工作的过程中持续工作，降低煤气温度，产生高温蒸汽，还能够起到除尘净化，为电厂锅炉4源源不断地提供高品质的煤气，达到了电厂启动炉2设备的充分利用，降低了电厂的建设和运行成本。另外，本发明中电厂启动炉2不再进行燃烧反应，只吸收煤气热量及完成煤气的净化作用，也提高了电厂环保性。

优选地，煤气发生炉1还包括用于形成炉膛11的炉衬，以及环绕在炉衬外的余热吸收通道12，余热吸收通道12的进口用于接收换热介质，而余热吸收通道12的出口与换热器21的进口相连。余热吸收通道12中的换热介质不但能够吸收炉膛11中的反应余热，先利用炉膛11中发生反应的热量来把换热介质的温度提高，提高系统的经济性，同时还起到保护煤气发生炉1的作用。

在一个实施例中，电厂启动炉2还包括设于换热通道内的过热器23，气液分离器22的出口通过换热器21与蒸汽联箱24的进口相连通。过热器23的作用是将气液分离器22分离出来的干饱和蒸汽进一步加热使之成为过热蒸汽，同时回收煤气中的热量，提高锅炉效率。

优选地，换热器21是省煤器，气液分离器22是汽包，第一除尘器是旋风除尘器。图2为根据本发明的能够为电厂锅炉4供应煤气的系统的换热介质循环示意图，如图2所示，换热介质在省煤器中吸收了煤气中的热量，部分转换为蒸汽，热水与蒸汽的混合物进入到汽包中进行气液分离，随后从汽包中分离出的蒸汽进入到过热器23，而分离出的热水将被加热成蒸汽后再送入到过热器23中，在过热器23中变为过热蒸汽。

其中，省煤器是利用电厂启动炉2中的煤气的热量来给换热介质，能够吸收煤气的热量,降低煤气的温度，从而提高电厂启动炉2的热效率。同时，由于进入汽包中的换热介质,经过省煤器后提高了水温，能够减小因温差而引起的汽包壁的热应力，从而改善了汽包的工作条件,延长了汽包的使用寿命。而汽包是锅炉中重要的受压元件，是换热介质加热、蒸发、过热三过程的连接枢纽，能够保证锅炉正常的水循环。另外，由于汽包中有一定的水量，具有一定蓄热能力，能够缓和汽压的变化速度，且汽包上有还设置有压力表、水位计、事故放水、安全阀等设备，保证锅炉安全运行。

电厂启动炉2还包括设于电厂锅炉4与换热通道之间的第二除尘器3。将从电厂启动炉2中排出的煤气再次进行净化除尘，进一步提高煤气的洁净程度，从而达到提高电厂锅炉4中煤气的燃烧效率的作用。

优选地，本系统还包括与第二除尘器3并联的跳过管路8，跳过管路8包括一端与电厂锅炉4相连而另一端与换热通道相连的跳过管，以及设在跳过管中的通断控制阀。如果电厂锅炉4负荷需求增高，且当煤气在经第一除尘器除尘后的洁净程度已经达到标准，即可打开通断控制阀，然后直接通过增压风机5将煤气送入电厂锅炉4内进行燃烧，以提高单位时间内通入电厂锅炉4中的煤气的量。

优选地，本系统还包括设于电厂锅炉4与第二除尘器3之间的增压风机5。增压风机5能够克服煤气在换热和除尘的过程中的压力损失，调整煤气进入电厂锅炉4时的压力，有利于提高电厂锅炉4的工作效率。

除此之外，本系统还包括送回管路9，其中送回管路9包括一端与除尘器的出口相连而另一端与炉膛11的进料口相连的送回管，以及设置在送回管中的急冷风机6和开关控制阀。在煤气发生炉1反应强烈或过载时，开关控制阀使得送回管路9接通，并打开急冷风机6，一部分煤气通过送回管路9中的急冷风机6进行降温后被送入煤气发生炉1的炉膛11内，使得炉膛11中产生煤气的反应终止，起到保护煤气发生炉1的作用。

在一个实施例中，在所述煤气启动炉的余热回收通道12和电厂启动炉2的换热器之间还设置有水冷壁25。水冷壁25是敷设在电厂启动炉2的炉膛11内壁，由许多并联的管道组成的蒸发受热面。水冷壁25的作用是吸收电厂启动炉2的炉膛11中煤气辐射的热量，使得除盐水和煤气进行热交换，在管内产生蒸汽或热水，并降低炉墙温度,保护炉墙。

本发明的能够为电厂锅炉4供应煤气的系统中煤气和换热介质的流动情况为：煤气发生炉1的炉膛11中产生高温高热值的煤气，煤气进入电厂启动炉2的炉膛11中，与水冷壁25中的换热介质进行热交换后，将煤气送入第一除尘器中进行除尘，然后再依次通过换热器21和过热器23。从电厂启动炉2中出来的煤气被送入第二除尘器3中进行进一步除尘净化，除尘后的煤气再经增压风机5加压后送入电厂锅炉4。除盐水首先进入煤气发生炉1的余热吸收通道12，吸收煤气发生炉1的炉膛11中发生反应的余热，然后除盐水再在水冷壁25以及换热器21中再次与煤气进行热交换后，高温的除盐水或者除盐水与蒸汽的混合物被送入气液分离器22中，在气液分离器22中进行汽水分离。气液分离器22中分离出的蒸汽被送入过热器23中形成过热蒸汽，而气液分离器22中分离出的热水被再次被送到水冷壁25进行加热，最后形成的蒸汽再送入到过热器23加热为过热蒸汽。过热蒸汽被送入蒸汽联箱24，一部分被送回到煤气发生炉1的炉膛11中作为反应的原料，实现了换热介质的循环利用，另一部分被输送到电厂的其它地方被使用。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (10)

1.一种能够为电厂锅炉供应煤气的系统，其特征在于，包括煤气发生炉和电厂启动炉，

所述煤气发生炉用于接收氧气、蒸汽及煤粉，并能够使所述氧气、蒸汽及煤粉在其炉膛内反应生成煤气；

所述电厂启动炉包括燃烧室、第一除尘器、换热通道、换热器，气液分离器和蒸汽联箱；

其中，所述煤气发生炉、所述燃烧室、所述第一除尘器和所述换热通道和所述电厂锅炉沿着所述煤气的流动方向顺序相连，使得所述煤气能够通过停火的所述燃烧室后进入到所述换热通道内，并在通过所述换热通道后进入到所述电厂锅炉内，以为所述电厂锅炉供应已降温且已除尘的煤气；

所述换热器设于所述换热通道内，所述换热器的进口接收的换热介质是水或水与蒸汽的混合物，所述换热器的出口通过所述气液分离器与所述蒸汽联箱的进口相连，所述蒸汽联箱的出口与所述炉膛的进料口相连以为所述煤气发生炉供应蒸汽。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述煤气发生炉还包括用于形成所述炉膛的炉衬，以及环绕在所述炉衬外的余热吸收通道，所述余热吸收通道的进口用于接收所述换热介质，而所述余热吸收通道的出口与所述换热器的进口相连。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述电厂启动炉还包括设于所述换热通道内的过热器，所述气液分离器的出口通过所述换热器与所述蒸汽联箱的进口相连通。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述换热器是省煤器，所述气液分离器是汽包，所述第一除尘器是旋风除尘器。

5.根据权利要求1到4中任一项所述的系统，其特征在于，所述电厂启动炉还包括设于所述电厂锅炉与所述换热通道之间的第二除尘器。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述系统包括与所述第二除尘器并联的跳过管路，所述跳过管路包括一端与所述电厂锅炉相连而另一端与所述换热通道相连的跳过管，以及设在所述跳过管中的通断控制阀。

7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，还包括设于所述电厂锅炉与所述第二除尘器之间的增压风机。

8.根据权利要求1到4中任一项所述的系统，其特征在于，还包括送回管路，其中所述送回管路包括一端与所述除尘器的出口相连而另一端与所述炉膛的进料口相连的送回管，以及设置在所述送回管中的急冷风机和开关控制阀。

9.根据权利要求1到4中任一项所述的系统，其特征在于，所述换热介质是除盐水。

10.根据权利要求1到4中任一项所述的系统，其特征在于，还包括与所述炉膛的进料口相连的煤粉罐。