CN203454196U - 一种利用煤气加热锅炉一次风的提效装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种利用煤气加热锅炉一次风的提效装置，包括磨煤机和空气预热器一次风出口，空气预热器一次风出口通过热一次风道连接磨煤机，其特征在于，还包括煤气站和燃烧器，燃烧器设置在所述的热一次风道内，所述的燃烧器通过煤气管道连接至煤气站。本实用新型引用外来燃料热源在热一次风道中直接燃烧加热，以提高磨煤机进口热一次风温度的技术方案，提高热风的干燥能力与磨煤机的磨煤出力；同时，对设置有燃烧器的热一次风道进行适应性的改造，在热一次风道的结构上增设不锈钢钢板以及防火涂层，防止燃烧器燃烧煤气对所在的热一次风道的损坏。

Description

一种利用煤气加热锅炉一次风的提效装置

技术领域

本实用新型涉及火力发电设备领域，具体地，涉及一种利用煤气加热锅炉一次风的提效装置。

背景技术

低质褐煤作为一种廉价能源对于电力行业来说是一种降低企业成本，增加企业效益的优选选择。然而褐煤水分偏高，热值偏低，制约着发电企业大量掺烧褐煤，特别是对于按烟煤设计已投产电厂，因制粉系统无法满足磨制褐煤需求，大量掺烧褐煤更是难上加难。

目前，对于掺烧褐煤提出的设备改造方案主要是解决磨煤机干燥出力问题，即深度提高磨煤机入口一次风温度。技术方案主要有：（1）空预器反转，先经过加热一次风后再加热二次风，此方案可提高一次风温10℃左右；（2）将锅炉转向室中温风引至热一次风，可根据一次风温要求进行调节；（3）通过调整机组运行方式，合理掺配褐煤。

现有提高磨煤机入口一次风温度技术的主要缺点：

（1）提高热一次风温量受到限制：通过空预器反转来提高一次风温，只能提高约10℃风温，对应磨煤机干燥出力仅能提高1t/h，效益十分微弱。

（2）所增加设备耗能大、运行不稳定：将锅炉转向室中温风引至热一次风，可根据一次风温要求进行调节，需引进耐高温（300℃以上）风机（目前此种高温风机国内技术不太成熟，设备维护量大），同时风机耗能较高。

（3）机组运行调整，加大褐煤掺烧受限：仅仅通过运行调整，合理掺配，掺烧褐煤量受到限制，未能从设备根本解决制约提高磨煤机干燥出力问题。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种利用煤气加热锅炉一次风的提效装置，具体地，采用如下技术方案：

一种利用煤气加热锅炉一次风的提效装置，包括磨煤机和空气预热器一次风出口，空气预热器一次风出口通过热一次风道连接磨煤机，还包括煤气站和燃烧器，燃烧器设置在所述的热一次风道内，所述的燃烧器通过煤气管道连接至煤气站。

进一步地，所述的热一次风道包括直接从空气预热器一次风出口引出的热一次风主风道和连接热一次风主风道和磨煤机的磨煤机入口热一次风道，所述的燃烧器分别设置在热一次风主风道和磨煤机入口热一次风道内。

进一步地，所述的磨煤机包括用于磨碎烟煤的第一磨煤机、第二磨煤机、第三磨煤机和用于磨碎褐煤的第四磨煤机、第五磨煤机，所述的燃烧器包括分别设置在第四磨煤机的磨煤机入口热一次风道内的第一燃烧器和第五磨煤机的磨煤机入口热一次风道内的第二燃烧器。

进一步地，所述的燃烧器包括分别设置在两侧热一次风主风道内的第三燃烧器和第四燃烧器。

进一步地，所述的磨煤机包括用于磨碎烟煤的第一磨煤机、第二磨煤机、第三磨煤机和用于磨碎褐煤的第四磨煤机、第五磨煤机，所述的燃烧器包括第一燃烧器、第二燃烧器、第三燃烧器和第四燃烧器，所述第一燃烧器设置在连接第四磨煤机的热一次风道内，第二燃烧器设置在连接第五磨煤机的热一次风道内，第三燃烧器和第四燃烧器分别设置在连接空气预热器一次风出口两侧的热一次风道内。

进一步地，所述的燃烧器与煤气管道的连接处沿着煤气的流向依次设置有气动调节阀、开关控制阀和阻火器。

进一步地，所述的热一次风道内设置有燃烧器的风道壁上设置有不锈钢钢板和防火涂层。

进一步地，所述的煤气站还设有用于连接第二锅炉的煤气支管道。

进一步地，所述的煤气站包括有通过管路依次连接的煤气发生炉、除尘器、水冷器、除焦油装置、煤气增压站、气动调节阀、过滤器和流量测量装置。

进一步地，所述的煤气发生炉为双段冷煤气发生炉。

本实用新型采用了不同于之前的技术方案，与现有的锅炉结构同步建设一座煤气站，并在现有的热一次风道内设置燃烧器，将煤气站制得的煤气通过煤气管路连接到燃烧器，根据热一次风风温的要求，通过控制燃烧器的开启燃烧煤气，直接对热一次风道内的热一次风进行加热，从而达到提高热一次风的温度，确保磨煤机入口风温度满足磨制褐煤的需求，提高了热一次风的利用效率。同时，本实用新型还对设置有燃烧器的热一次风道进行适应性的改造，在现有热一次风道的结构基础上增设不锈钢钢板以及防火涂层，防止燃烧器燃烧煤气对所在的热一次风道的损坏。

本实用新型提出引用外来燃料热源在热一次风道中直接燃烧加热方法，以提高磨煤机进口热一次风温度的技术方案，提高热风的干燥能力与磨煤机的磨煤出力；同时可降低热一次风率，降低制粉系统、热一次风机电耗，进一步提高褐煤掺烧比例，降低燃料成本。因此，本实用新型具有如下的优点：

（1）本实用新型应用煤气站的低热值煤气深度加热一次风，提高磨煤机入口一次风温，提升磨煤机磨制褐煤能力；

（2）本实用新型能够实现分级单独控制热一次风升温；

（3）本实用新型满足锅炉主烧煤燃用水分较高的煤种起到提高磨煤机出力的目的。

附图说明

图1本实用新型的系统图。

附图中标号说明：1-第一磨煤机  2-第二磨煤机  3-第三磨煤机  4-第四磨煤机  5-第五磨煤机  6-第一燃烧器  7-第二燃烧器  8-第三燃烧器  9-第四燃烧器  10-空气预热器一次风出口  11-煤气站  111-煤气增压站  112-除焦油装置  113-水冷器  114-除尘器  115-煤气发生炉。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型的一种利用煤气加热锅炉一次风的提效装置，包括磨煤机和空气预热器一次风出口10，空气预热器一次风出口10通过热一次风道连接磨煤机，本实用新型的改进点在于，还包括煤气站11和燃烧器，燃烧器设置在所述的热一次风道内，所述的燃烧器通过煤气管道连接至煤气站11。本实用新型提出引用煤气站11制取的煤气燃料热源通过在热一次风道内设置的燃烧器直接燃烧加热，而且燃烧器设置在热一次风道内不影响风道内的热一次风的通过，以提高磨煤机进口热一次风温度的技术方案，提高热风的干燥能力与磨煤机的磨煤出力。

本实用新型中的磨煤机是将煤块破碎并磨成煤粉的机械，它是煤粉炉的重要辅助设备。磨煤过程是煤被破碎及其表面积不断增加的过程。煤在磨煤机中被磨制成煤粉，主要是通过压碎、击碎和研碎三种方式进行。磨煤机，有立式磨粉机、高压悬辊磨、中速微粉磨、超压梯形磨、雷蒙磨等型号。燃烧器是将燃料和空气，按所要求的浓度、速度、湍流度和混合方式送入炉膛，并使燃料能在炉膛内稳定着火与燃烧的装置。燃烧器按类型和应用领域分工业燃烧器、燃烧机、民用燃烧器、特种燃烧器几种。本实用新型采用的是工业燃烧器，燃烧器的燃料为煤气站制得的煤气。

具体的，由于烟煤磨和褐煤磨对进口热风温度的要求不同，磨制烟煤磨煤机要求较低的热风温度，而磨制褐煤磨煤机要求较高的热风温度。所以，选择两级煤气加热方案，具体的采用了如下的技术方案：

热一次风道包括直接从空气预热器一次风出口10引出的热一次风主风道和连接热一次风主风道和磨煤机的磨煤机入口热一次风道，所述的燃烧器分别设置在热一次风主风道和磨煤机入口热一次风道内。设置在热一次风主风道的燃烧器进行第一级加热，即对将要进入所有磨煤机的热一次风进行加热；设置在磨煤机入口热一次风道内的燃烧器进行第二级加热，即对第一级加热后的热一次风根据各个磨煤机对热一次风的需要进行加热。

具体地，本实用新型的磨煤机包括用于磨碎烟煤的第一磨煤机1、第二磨煤机2、第三磨煤机3和用于磨碎褐煤的第四磨煤机4、第五磨煤机5，所述的燃烧器包括分别设置在第四磨煤机4的磨煤机入口热一次风道内的第一燃烧器6和第五磨煤机5的磨煤机入口热一次风道内的第二燃烧器7。燃烧器还包括包括分别设置在两侧热一次风主风道内的第三燃烧器8和第四燃烧器9。所以第三燃烧器8和第四燃烧器9主要是用于第一级加热，而第一燃烧器6和第二燃烧器7主要是用于第二级加热。本实用新型之所以只在第四磨煤机4和第五磨煤机5磨煤机入口热一次风道内分别设置两台燃烧器，是因为第四磨煤机4和第五磨煤机5主要是用来磨碎褐煤，所需要的热一次风的温度较高（大约在380℃），所以需要进行两级加热使热一次风的温度达到要求，而第一磨煤机1、第二磨煤机2、第三磨煤机3用来燃烧热值较高，燃烧性好的烟煤，不需要很高的热一次风温度，所以只进行一级加热的热一次风即能满足条件。

本实用新型中涉及的烟煤是煤的一类。该种煤含碳量为75%～90%，不含游离的腐殖酸。大多数具有粘结性；发热量较高。燃烧时火焰长而多烟。多数能结焦。密度约1.2-1.5。挥发物约10%-40%。相对密度1.25～1.35，热值约27170-37200千焦/千克（6500-8900千卡/公斤）。挥发分含量中等的称做中烟煤；较低的称做次烟煤。燃烧时火焰较长而有烟的煤，煤化程度较大的煤。外观呈灰黑色至黑色，粉末从棕色到黑色。由有光泽的和无光泽的部分互相集合合成层状，沥青、油脂、玻璃、金属、金刚等光泽均有，具明显的条带状、凸镜状构造。

本实用新型采用了两级煤气加热的技术方案，根据磨煤机加工原料的不同，所需要的热一次风的温度特点设置燃烧器，在实现本实用新型的技术效果的同时，简化了连接关系，使得操作人员的操作更加简单方便，降低了设备的成本，增大了工作效率。

本实用新型同时增设了增强安全性能的检测、保护的设备。具体的，为了防止煤气管道与燃烧器的连接处发生泄漏和爆炸，在所述的燃烧器与煤气管道的连接处沿着煤气的流向依次设置有气动调节阀、开关控制阀和阻火器。为了防止燃烧器燃烧煤气对所设置的热一次风道产生损坏，在所述的热一次风道内设置有燃烧器的风道壁上设置有不锈钢钢板和防火涂层。所述的防火涂层是涂装在物体表面，可防止火警发生，阻止火势蔓延传播，或隔离火源，延长基材着火时间，或增大绝热性能以推迟结构破坏时间的一类涂层的总称，本实用新型将防火涂层涂在不锈钢钢板表面。

本实用新型中的煤气站，主要由煤气发生炉、管路系统、煤气处理系统、循环水系统、监控系统等构建而成。煤气站主要是通过煤气发生炉生产煤气，并附有焦油、酚水及少量硫化氢产出。由于有很多种煤气发生炉，他们的设计不尽相同，所以各种煤气站建成后会有一些区别。由于其生产具有很大危险性，所以煤气站配有煤防站等安全协作体系。具体的，包括有通过管路依次连接的煤气发生炉115、除尘器114、水冷器113、除焦油装置112、煤气增压站111、气动调节阀、过滤器和流量测量装置。煤气发生炉是为机械、冶金、建材、轻工、化工、耐材等行业热加工车间提供混合发生炉煤气的设备。煤气发生炉按不同的制气工艺和所产煤气的质量分为单段煤气发生炉、双段煤气发生炉、双段热脱焦油煤气发生炉、双段冷净煤气发生炉。所述的煤气发生炉115为双段冷煤气发生炉。

为了进一步的增大煤气站11的利用率，所述的煤气站11还设有用于连接第二锅炉的煤气支管道。这样的话，可以将煤气站11制得的煤气通往第二锅炉，实现了“一拖二”的技术方案，即一座煤气站可用作两个锅炉，增加了煤气站的利用率，降低了建造的成本。

最后，本实用新型的磨煤机还连接冷一次风道，所用的冷一次风道用于通过冷一次风，其作用主要是对磨煤机的进风温度进行调节，防止其热一次风的温度过高。

实施例

结构连接关系

如图1所示，本实用新型的一种利用煤气加热锅炉一次风的提效装置，包括用于磨碎烟煤的第一磨煤机1、第二磨煤机2、第三磨煤机3、用于磨碎褐煤的第四磨煤机4、第五磨煤机5和空气预热器一次风出口10，空气预热器一次风出口10通过热一次风道连接所述的磨煤机，所述的热一次风道包括直接从空气预热器一次风出口10引出的热一次风主风道和分别连接热一次风主风道和第一磨煤机1、第二磨煤机2、第三磨煤机3、第四磨煤机4、第五磨煤机5的磨煤机入口热一次风道。另外，本领域技术人员所公知的是现有的每个锅炉都配备两台空气预热器，因此空气预热器一次风出口也有两个，两个空气预热器一次风出口分别连接热一次风道。

本实用新型的改进点在于，还包括第一燃烧器6、第二燃烧器7、第三燃烧器8、第四燃烧器9和煤气站11，第三燃烧器8和第四燃烧器9设置在热一次风主风道内，第一燃烧器6设置在第四磨煤机4的磨煤机入口热一次风道内，第二燃烧器7设置在第五磨煤机5的磨煤机入口热一次风道内，所述的第一燃烧器6、第二燃烧器7、第三燃烧器8、第四燃烧器9均通过煤气管道连接至煤气站11。

煤气站包括有通过管路依次连接的煤气发生炉115、除尘器114、水冷器113、除焦油装置112、煤气增压站111、气动调节阀、过滤器和流量测量装置。所述的煤气发生炉115为双段冷煤气发生炉。所述的煤气站11还设有用于连接第二锅炉的煤气支管道。

在所述的第一燃烧器6、第二燃烧器7、第三燃烧器8、第四燃烧器9与煤气管道的连接处沿着煤气的流向依次设置有气动调节阀、开关控制阀和阻火器。

第一磨煤机1、第二磨煤机2、第三磨煤机3、第四磨煤机4和第五磨煤机5还连接冷一次风道。

工作原理

（1）通过煤气管道将煤气站11制备的低热值煤气引至第三燃烧器8、第四燃烧器9进行燃烧，对热一次风主风道内的热一次风进行第一级加热，经过第一级加热后的热一次风直接满足磨烟煤用的第一磨煤机1、第二磨煤机2、第三磨煤机3的热一次风的温度要求，因此直接将经过第一级加热的热一次风通入到第一磨煤机1、第二磨煤机2、第三磨煤机3；

（2）经过第一级加热后的热一次风通入到第一燃烧器6、第二燃烧器7进行第二级加热，经过第二级加热后的热一次风满足磨褐煤用的第四磨煤机4、第五磨煤机5的热一次风的温度要求，将其通入到第四磨煤机4、第五磨煤机5；

（3）打开煤气站11连接第二锅炉的煤气管道支路，可实现煤气进入第二锅炉进行热一次风的加热。

相关技术问题

（1）磨煤机入口一次风温提高后，磨煤机出力校和计算。

结论：通过计算，磨制褐煤的磨煤机在风量64.5t/h的条件下，进口风温应提高到380℃，即可达到30t/h干燥出力要求；如果必须维持60t/h的风量，则进口风温须提高到400℃；

磨制烟煤的磨煤机在风量60t/h，出口风温60℃的条件下，磨煤机进口风温提高到350℃，即可达到43t/h的干燥出力要求；过高的进风温度将必须掺混冷风，从而降低锅炉效率。

（2）低热值煤气在风道内燃烧安全性。

结论：当送入热一次热风道中的煤气点燃失败时，或者因为煤气管道阀门关闭不严密发生煤气泄漏，煤气会混入热一次风中，是否会在热一次风道及磨煤机内发生爆燃，取决于煤气中各可燃组分CO、H2、CH4在热一次风中的浓度，以及可燃性气体在100-400℃范围内的爆炸浓度范围。

在制粉系统运行中，其内部流通气体处于动态，不会发生可燃气体的聚集。而且，磨制高挥发分烟煤或褐煤的磨煤机出口也能监测到一定浓度的CO。通常情况下，磨煤机爆炸均发生在磨煤机启停过程中，大都由于磨内煤粉沉积并释放出挥发分，在气流不流通情况下，不断聚集，遇到明火及空气时而发生爆炸。因此，在严格执行制粉系统运行与启停规程的条件下，掺烧煤气提高热一次风温度的制粉系统不会增加额外的运行风险。

（3）热一次风温提高后阻力计算

锅炉制粉系统热一次风道的阻力压降包括两部分：热一次风主风道中阻力压降和磨煤机入口热一次风道的阻力压降。由于各台磨煤机都是并联，所以根据管道阻力计算方法，磨煤机入口热一次风道的阻力压降取决于各台磨煤机中阻力最大的一个。根据的计算可知，磨褐煤的磨煤机不仅风量大，风温也较高。所以在比较一次风支管阻力压降时，只需考虑磨褐煤的磨煤机入口热一次风道。

风道的阻力压力不仅与速度有关，还有气体的密度有关。褐煤干燥后，虽然风温提高，空气密度减小，但总热一次风量下降，其综合结果是风道内的热一次风速有所增加。由于阻力压降与热一次风密度和风速平方的乘积成正比，所以，热一次风温度提高后，与目前运行参数比较，热一次风道的总阻力有所减小。

（4）低热值煤气在高速风道内燃烧可行性

因热一次风道风速在15-20m/s，必须保证在高风速下煤气顺利点火并稳定燃烧。经调研，稳燃燃烧器能够满足要求，其在循环硫化床锅炉风道已成功应用。

技术效果

（1）本实用新型所引入气化炉设备属于定型产品，技术成熟，设备维护量小，系统运行可靠。

（2）本实用新型可将一次风温分两级加热，提高一次风温80℃，可提高单台机组褐煤掺烧率15%-20%，年经济效益约400万元。

（3）本实用新型可单独控制热一次风主风道及单台磨煤机入口的热一次风温度，实现热一次风主风道、支风道的热一次风升温单独控制，便于煤种变化后，制粉系统温度调节。

以上所述仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专利的技术人员在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述提示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型方案的范围内。

Claims (10)

1.一种利用煤气加热锅炉一次风的提效装置，包括磨煤机和空气预热器一次风出口（10），空气预热器一次风出口（10）通过热一次风道连接磨煤机，其特征在于，还包括煤气站（11）和燃烧器，燃烧器设置在所述的热一次风道内，所述的燃烧器通过煤气管道连接至煤气站（11）。

2.根据权利要求1所述的一种利用煤气加热锅炉一次风的提效装置，其特征在于，所述的热一次风道包括直接从空气预热器一次风出口（10）引出的热一次风主风道和连接热一次风主风道和磨煤机的磨煤机入口热一次风道，所述的燃烧器分别设置在热一次风主风道和磨煤机入口热一次风道内。

3.根据权利要求2所述的一种利用煤气加热锅炉一次风的提效装置，其特征在于，所述的磨煤机包括用于磨碎烟煤的第一磨煤机（1）、第二磨煤机（2）、第三磨煤机（3）和用于磨碎褐煤的第四磨煤机（4）、第五磨煤机（5），所述的燃烧器包括分别设置在第四磨煤机（4）的磨煤机入口热一次风道内的第一燃烧器（6）和第五磨煤机（5）的磨煤机入口热一次风道内的第二燃烧器（7）。

4.根据权利要求2所述的一种利用煤气加热锅炉一次风的提效装置，其特征在于，所述的燃烧器包括分别设置在两侧热一次风主风道内的第三燃烧器（8）和第四燃烧器（9）。

5.根据权利要求1所述的一种利用煤气加热锅炉一次风的提效装置，其特征在于，所述的磨煤机包括用于磨碎烟煤的第一磨煤机（1）、第二磨煤机（2）、第三磨煤机（3）和用于磨碎褐煤的第四磨煤机（4）、第五磨煤机（5），所述的燃烧器包括第一燃烧器（6）、第二燃烧器（7）、第三燃烧器（8）和第四燃烧器（9），所述第一燃烧器（6）设置在连接第四磨煤机（4）的热一次风道内，第二燃烧器（7）设置在连接第五磨煤机（5）的热一次风道内，第三燃烧器（8）和第四燃烧器（9）分别设置在连接空气预热器一次风出口（10）两侧的热一次风道内。

6.根据权利要求1所述的一种利用煤气加热锅炉一次风的提效装置，其特征在于，所述的燃烧器与煤气管道的连接处沿着煤气的流向依次设置有气动调节阀、开关控制阀和阻火器。

7.根据权利要求1所述的一种利用煤气加热锅炉一次风的提效装置，其特征在于，所述的热一次风道内设置有燃烧器的风道壁上设置有不锈钢钢板和防火涂层。

8.根据权利要求1所述的一种利用煤气加热锅炉一次风的提效装置，其特征在于，所述的煤气站（11）还设有用于连接第二锅炉的煤气支管道。

9.根据权利要求1所述的一种利用煤气加热锅炉一次风的提效装置，其特征在于，所述的煤气站（11）包括有通过管路依次连接的煤气发生炉（115）、除尘器（114）、水冷器（113）、除焦油装置（112）、煤气增压站（111）、气动调节阀、过滤器和流量测量装置。

10.根据权利要求9所述的一种利用煤气加热锅炉一次风的提效装置，其特征在于，所述的煤气发生炉（115）为双段冷煤气发生炉。