CN108469035A - 用于锅炉的带有烟气管式换热器的一次风加热装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的用于锅炉的带有烟气管式换热器的一次风加热装置，锅炉包括：炉膛、烟道、一次风机、锅炉省煤器、水平低温过热器、烟囱、引风机、脱销装置、空气预热器和磨煤机，一次风加热装置包括：高温炉烟管、管式换热器、冷炉烟支管和热炉烟风机，高温炉烟管一端为抽烟口，抽烟口位于炉膛中，高温炉烟管另一端与管式换热器烟气加热进口相连，在高温炉烟管上还装有与烟囱和引风机相通的冷炉烟支管，管式换热器烟气出口通过热炉烟风机和管道分别与脱销装置和锅炉省煤器之间的烟道和锅炉省煤器与水平低温过热器之间的烟道相连，空气预热器的空气出口通过管式换热器与磨煤机进气口相连，来自空气预热器中的空气通过管式换热器加热后进入磨煤机。

Description

用于锅炉的带有烟气管式换热器的一次风加热装置
技术领域
本发明属于燃煤发电技术领域，涉及燃煤电站锅炉的制粉系统与燃烧系统，特别涉及一种用于干燥研磨高水分、高挥发分、低热值褐煤的中速磨煤机直吹式制粉系统中的用于锅炉的带有烟气管式换热器的一次风加热装置。
背景技术
褐煤是煤炭资源中形成时间较短的煤种，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。褐煤主要用于电厂燃料，也可用于化学工业等领域。褐煤具有挥发份高(干燥无灰基挥发份Vdaf＞37％)、水分高(全水分约30％以上)、发热量较低(Qar，net＝11000～15000kJ/kg)。褐煤由于氧含量高(Oar＝8％～12％)、挥发份含量高而容易自燃。褐煤在大气中容易失去水分和机械强度，变成碎屑状。褐煤的特点决定了其制粉系统具有一定的特殊性。
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制粉系统。但是，风扇磨煤机系统复杂，造价也较高。近些年来，由于中速磨煤机相比风扇磨煤机系统简单、造价低，工程上广泛应用。
一次风是中速磨煤机不可或缺的干燥介质，因而一次风温直接影响中速磨煤机出力，进而影响燃煤发电机组的出力。
由于设计或设备自身原因或煤质水分过大原因，供给中速磨煤机的一次风温低于设计值，导致制粉系统存在着干燥能力差，机组出力不足问题，尤其入炉煤含水率波动较大时，更加难以保证机组出力。
现有技术，一种是：为了提高磨煤机和制粉系统出力采取加大一次风量方法，导致锅炉烟风系统不平衡、排烟温度高、送引风机电耗大等一系列问题；一种是：采用抽取机组自身蒸汽加热一次风方法，虽然可提高一次风温，但是损失了本可以用来发电的高品质热源-蒸汽，从能源有效利用方面分析，这种方法是不经济也是不合理的。
发明内容
本申请的发明目的是解决供给磨煤机的一次风温低于设计值，导致制粉系统存在着干燥能力差，系统出力不足的缺点，而提供一种用于锅炉的带有烟气管式换热器的一次风加热装置，本发明在炉膛中抽取热炉烟，对一次风进行加热，可有效地克服了上述缺点。
为了完成本申请的发明目的，本申请采用以下技术方案：
本发明的一种用于锅炉的带有烟气管式换热器的一次风加热装置，锅炉包括：炉膛、烟道、一次风机、锅炉省煤器、水平低温过热器、烟囱、引风机、脱销装置、空气预热器和磨煤机，炉膛上端与烟道相通，在烟道的上下位置处依次装有水平低温过热器和锅炉省煤器，在烟道的出口端依次与脱销装置和空气预热器串接在一起，空气预热器热进气口与烟道相连，热出气口通过引风机与烟囱相连，一次风机与空气预热器的空气进口相连，空气预热器的空气出口与磨煤机进气口相连，其中：一次风加热装置包括：高温炉烟管、管式换热器、冷炉烟支管和热炉烟风机，高温炉烟管的一端为抽烟口，抽烟口位于炉膛中，高温炉烟管的另一端与管式换热器热烟气进口相连，在高温炉烟管上还装有与烟囱和引风机相通的冷炉烟支管，管式换热器烟气出口通过热炉烟风机和管道分别与脱销装置和锅炉省煤器之间的烟道和锅炉省煤器与水平低温过热器之间的烟道相连，空气预热器的空气出口通过管式换热器与磨煤机进气口相连，来自空气预热器中的空气通过管式换热器被加热后进入磨煤机进气口；
本发明的一种用于锅炉的带有烟气管式换热器的一次风加热装置，其中：所述抽烟口在炉膛的下部或上部或中部；
本发明的一种用于锅炉的带有烟气管式换热器的一次风加热装置，其中：所述冷炉烟支管上还装有气阀，热炉烟风机与烟道之间的相连管道上分别装有气阀；
本发明的一种用于锅炉的带有烟气管式换热器的一次风加热装置，其中：所述的管式换热器为翅片管换热器，从空气预热器进入管式换热器的空气在管程内流动，从高温炉烟管进入管式换热器的热烟气在壳程内流动；
本发明的一种用于锅炉的带有烟气管式换热器的一次风加热装置，其中：所述的管式换热器为翅片管换热器，从空气预热器进入管式换热器的空气在壳程内流动，从高温炉烟管进入管式换热器的热烟气空气在管程内流动。
本发明的一种用于锅炉的带有烟气管式换热器的一次风加热装置提供了一种利用热炉烟加热一次风的装置。其系统简单、全程可调节，适合中速磨直吹式制粉系统燃用高水分褐煤。在不改变原磨煤机和制粉系统结构的基础上，提高了原制粉系统煤种的适应性。
本发明的用于锅炉的带有烟气管式换热器的一次风加热装置与现有的锅炉相比，具有以下特点：
(1)采用热炉烟作为热源，不浪费用于发电的高品质热源-蒸汽，不降低发电机组效率。
(2)换热后烟气乏气输送到锅炉尾部的烟气脱硝装置，进一步提高烟气脱硝装置入口烟气温度，在机组低负荷以及深度调峰情况下，利于保证烟气脱硝装置正常运行，提高烟气脱硝装置效率。
(3)本装置中的管式换热器，特别采用翅片管作为换热元件增大换热面积同时减少阻力。
(4)本装置中采取热炉烟和冷炉烟混合方式，可根据需要调节热源温度，调节范围大，加热一次风升温幅度可控制，不改变原有蒸汽发电机组中锅炉、汽轮机和制粉系统结构，不影响机组性能。
(5)控制进入热炉烟风机的乏气不超过550℃，属于中温炉烟，改善了热炉烟风机的温度环境，消除了中温热炉烟风机的高温安全隐患，使其可长期稳定运行。
(6)本发明采用抽取热炉烟作为热源加热作为磨煤机热源的一次风，提高磨煤机的干燥出力，从而保证发电机组的出力。
附图说明
图1为本发明的用于锅炉的带有烟气管式换热器的一次风加热装置的示意图；
图2为现有锅炉的示意图。
在图1和图2中，标号1为炉膛；标号2为抽烟口；标号3为高温炉烟管；标号4为烟囱，标号5为锅炉省煤器；标号6为水平低温过热器；标号7为管式换热器；标号8为一次风机；标号9为热炉烟风机；标号10为空气预热器；标号11为引风机；标号12为脱销装置；标号13为磨煤机；标号14为冷炉烟支管；标号15为烟道。
具体实施方式
如图2所示，现有的锅炉包括：炉膛1、烟道15、一次风机8、锅炉省煤器5、水平低温过热器6、烟囱4、引风机11、脱销装置12、空气预热器10和磨煤机13，炉膛1上端与烟道15相通，在烟道15的上下位置处依次装有水平低温过热器6和锅炉省煤器5，在烟道15的出口端依次与脱销装置12和空气预热器10串接在一起，空气预热器10热进气口与烟道15相连，热出气口通过引风机11与烟囱4相连，一次风机8与空气预热器10的空气进口相连，空气预热器10的空气出口与磨煤机13进气口相连。
如图1所示，本发明的用于锅炉的带有烟气管式换热器的一次风加热装置是在现有锅炉的基础上，增加了高温炉烟管3、管式换热器7、冷炉烟支管14和热炉烟风机9，高温炉烟管3的一端为抽烟口2，抽烟口2位于炉膛1的下部或上部或中部，高温炉烟管3的另一端与管式换热器7热烟气进口相连，在高温炉烟管3上还装有与烟囱4和引风机11相通的冷炉烟支管14，管式换热器7烟气出口通过热炉烟风机9和管道分别与脱销装置12和锅炉省煤器5之间的烟道15和锅炉省煤器5与水平低温过热器6之间的烟道15相连，空气预热器10的空气出口通过管式换热器7与磨煤机13进气口相连，来自空气预热器10中的空气通过管式换热器7被加热后进入磨煤机13进气口。
为了控制进气量，在冷炉烟支管14上还装有气阀，热炉烟风机9与烟道15之间的相连管道上分别装有气阀。将热炉烟风机9放置在管式换热器7之后，是为了避免热炉烟风机9在高温环境下运行。
管式换热器7为翅片管换热器，从空气预热器10进入管式换热器7的空气在管程内流动，从高温炉烟管3进入管式换热器7的热烟气在壳程内流动。或者，从空气预热器10进入管式换热器7的空气在壳程内流动，从高温炉烟管3进入管式换热器7的热烟气在管程内流动。
抽烟口2在炉膛1下部或炉膛1中部或炉膛1上部抽取900℃左右的热烟气，热烟气进入高温炉烟管3后，与在引风机11和烟囱4之间的冷炉烟支管14抽取的温度在125℃左右的冷烟气混合，高温烟气与低温烟气混合成750℃左右的热烟气进入管式换热器7，与从空气预热器10进入管式换热器7的空气进行换热，将从一次风机8引入的空气进一步地被加热，可将一次风的温度提高20～60℃左右，升温幅度可根据实际工程需要进行调节，从管式换热器7出来的烟气通过热炉烟风机9升压后，根据锅炉系统负荷高低选择两路中一路，而另一路关闭或通过阀门控制流量。具体为：第一路：当锅炉系统高负荷运行，即脱硝入口不需要调温时，通过热炉烟风机9将烟气送入锅炉省煤器5与水平低温过热器6之间的烟道15内；第二路：当锅炉系统在深度调峰低负荷运行时，通过热炉烟风机9将烟气送入锅炉省煤器5与脱硝装置12之间的烟道15内，这样可以进一步提高烟气脱硝装置12入口处的烟气温度，提高烟气脱硝装置效率。
其中管式换热器7，特别采用翅片管作为换热元件，它在增大换热面积的同时减少了阻力，烟气流程视现场一次风道结构可选择采用管程和壳程两种方式。由于作为热源的混合烟气温度为750℃左右，与370℃左右从空气预热器10出来的一次风进行换热，管式换热器7的设计具有较大端差，因此，受热面积和外形尺寸设计可与蒸汽换热器相当。烟气管式换热器烟气流程视现场一次风道结构可选择采用管程和壳程两种方式。
以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在不违背本发明的精神的情况下，本发明可以作任何形式的修改。

Claims (5)

1.一种用于锅炉的带有烟气管式换热器的一次风加热装置，锅炉包括：炉膛(1)、烟道(15)、一次风机(8)、锅炉省煤器(5)、水平低温过热器(6)、烟囱(4)、引风机(11)、脱销装置(12)、空气预热器(10)和磨煤机(13)，炉膛(1)上端与烟道(15)相通，在烟道(15)的上下位置处依次装有水平低温过热器(6)和锅炉省煤器(5)，在烟道(15)的出口端依次与脱销装置(12)和空气预热器(10)串接在一起，空气预热器(10)热进气口与烟道(15)相连，热出气口通过引风机(11)与烟囱(4)相连，一次风机(8)与空气预热器(10)的空气进口相连，空气预热器(10)的空气出口与磨煤机(13)进气口相连，其特征在于：一次风加热装置包括：高温炉烟管(3)、管式换热器(7)、冷炉烟支管(14)和热炉烟风机(9)，高温炉烟管(3)的一端为抽烟口(2)，抽烟口(2)位于炉膛(1)中，高温炉烟管(3)的另一端与管式换热器(7)热烟气进口相连，在高温炉烟管(3)上还装有与烟囱(4)和引风机(11)相通的冷炉烟支管(14)，管式换热器(7)的烟气出口通过热炉烟风机(9)和管道分别与脱销装置(12)和锅炉省煤器(5)之间的烟道(15)和锅炉省煤器(5)与水平低温过热器(6)之间的烟道(15)相连，空气预热器(10)的空气出口通过管式换热器(7)与磨煤机(13)进气口相连，来自空气预热器(10)中的空气通过管式换热器(7)被加热后进入磨煤机(13)进气口。
2.如权利要求1所述的用于锅炉的带有烟气管式换热器的一次风加热装置，其特征在于：所述抽烟口(2)在炉膛(1)的下部或上部或中部。
3.如权利要求2所述的用于锅炉的带有烟气管式换热器的一次风加热装置，其特征在于：所述冷炉烟支管(14)上还装有气阀，热炉烟风机(9)与烟道(15)之间的相连管道上分别装有气阀。
4.如权利要求3所述的用于锅炉的带有烟气管式换热器的一次风加热装置，其特征在于：所述的管式换热器(7)为翅片管换热器，从空气预热器(10)进入管式换热器(7)的空气在管程内流动，从高温炉烟管(3)进入管式换热器(7)的热烟气在壳程内流动。
5.如权利要求3所述的用于锅炉的带有烟气管式换热器的一次风加热装置，其特征在于：所述的管式换热器(7)为翅片管换热器，从空气预热器(10)进入管式换热器(7)的空气在壳程内流动，从高温炉烟管(3)进入管式换热器(7)的热烟气在管程内流动。
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