CN204084309U - 风扇磨和中速磨制粉的煤和煤泥混烧绿色发电系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种风扇磨和中速磨制粉的煤和煤泥混烧绿色发电系统，包括锅炉，密闭式煤仓、给煤斗、给煤机、中速磨煤机、汽轮机、密闭式煤泥仓、风扇磨、干燥管、气粉分离器、水回收装置，乏气风机、给粉机、风粉混合器；所述密闭式煤泥仓连接到干燥管的进料口，干燥管的出料口经风扇磨连接到气粉分离器的进料口，气粉分离器的乏气出口依次经水回收装置、乏气风机连接到风粉混合器的进风口，所述气粉分离器的出粉口经给粉机连接到风粉混合器的进粉口，风粉混合器的出料口连接锅炉的燃烧器。该系统具有煤泥处理量大、系统热效率高、资源综合利用、绿色无污染的优势。
Description
技术领域
本实用新型属于发电技术领域，尤其涉及煤和煤泥混烧的发电技术。
背景技术
习近平同志指出：能源安全是关系国家经济社会发展的全局性、战略性问题，对国家繁荣发展、人民生活改善、社会长治久安至关重要。面对能源供需格局新变化、国际能源发展新趋势，保障国家能源安全，必须推动能源生产和消费革命。推动能源生产和消费革命是长期战略，必须从当前做起，加快实施重点任务和重大举措。推动能源技术革命，带动产业升级。立足我国国情，紧跟国际能源技术革命新趋势，以绿色低碳为方向，分类推动技术创新、产业创新、商业模式创新，并同其他领域高新技术紧密结合，把能源技术及其关联产业培育成带动我国产业升级的新增长点。
煤的燃烧和利用引发的资源和环境问题，是全世界共同面临的难题，引起国际社会的广泛重视。作为一次能源，煤的利用方式在我国主要是燃烧，而煤的燃烧是造成我国生态环境破坏的最大污染源。我国的能源消费占世界的8～9％，但SO2排放占到世界的15.1％，排放总量在1997年已达2346万吨，占世界第一位；NOx占到世界的10.1％，CO2占到9.6％。其中我国煤燃烧所释放的SO2占到全国总排放的87％，CO2占到71％，NOx占到67％，粉尘占到60％。大量燃煤排放的SO2和NOx已经在我国形成了极大的危害。酸雨区域迅速扩大，已超过国土面积的40％。造成了难以估量的经济和社会损失。此外，燃煤所排放的温室气体CO2总量也居世界第二位。
烧煤所造成的污染已成为制约我国国民经济和社会持续发展的一个重要影响因素，业已成为国际上，特别是周边国家和地区对中国关注的热点。如不采取有力的治理措施，这种局面将会加速恶化，直接影响我国12亿人口健康和保护16亿耕地的国家大计。
我国煤炭资源丰富，油气资源匮乏，新能源在能源消费结构中的占比还很低。这样的能源结构决定了我国在今后相当长的时间里，燃煤发电仍然处于主体地位。但是，我国的煤炭资源和水资源分布极不均衡，东部沿海地区水资源丰富，煤炭资源储量少；西部地区煤炭资源丰富，但水资源极度匮乏、生态环境极度脆弱。而东中部人口密集，生态环境承载空间有限，是国家确定的控制煤炭消费量、防止大气污染的重点区域。日益严苛的燃煤电厂节能减排要求，使得燃煤电厂发展，特别是在东部沿海地区，受到越来越多的限制，发展新的燃煤污染物控制技术、深度节能与废弃物资源化利用技术变得十分迫切。
目前，燃煤电厂的污染物控制主要包括脱硫、脱硝、除尘和二氧化碳控制。脱硫广泛采用石灰石-石膏法；脱硝技术主要包括低NOx燃烧、SNCR和SCR技术；除尘广泛采用普通电除尘和湿式电除尘技术；二氧化碳控制包括分离、储存和资源化利用等环节，目前主要处于研发阶段，尚未大规模广泛应用。上述技术对污染物主要采用分而治之的思路，系统复杂，处理成本较高。开发一体化污染物脱除及资源化转化技术，使各种污染物可以在较低的经济成本下脱除并转化为有用的产品，将推动燃煤发电技术成为一种零排放的绿色发电技术，扩展燃煤发电技术的应用空间。
在提高燃煤电厂热效率方面，目前凝汽式电厂最大的热损失是凝汽器冷端热损失，可达燃煤放热量的50％以上。由于凝汽器循环水出口温度不高，余热量虽然很大，但品位很低，目前一般未进行利用；相比之下，供热机组的热效率则大大提高，热电联供成为提高能源利用效率的有效技术之一，但在非供热期，仍有大量余热被凝汽器循环水带走而损失。
我国是煤炭生产和消费大国，选煤厂选煤过程还产生大量的煤泥。煤泥为煤炭洗选过程中排放的废弃物，由于其颗粒细、水分高、粘度大的特点，在堆积情况下不稳定，遇水即流失、风干即飞扬。不仅对周围环境造成了严重污染，有时甚至制约了洗煤厂的正常生产，因此迫切需要有效的处理技术。过去，煤泥部分用于生产民用型煤、烧砖或水泥、掺入原煤外销、作为井下填充料等，这些处理办法一般利用比例小，效益低。其余大部分泥煤都是作为废物排放到环境中，对环境造成了严重破坏。
尽管煤泥有一定比例的可燃成分，但长期被常规电厂拒之门外。目前国内烧煤泥的发电厂一般采用流化床锅炉技术，经初步脱水或干化的煤泥送入流化床内，经高温的床料(如石英砂)加热并着火燃烧,燃烧后残余颗粒被高速气流带出炉膛,通过旋风分离器,将其中较大的未燃尽颗粒收集下来,然后返回到炉内继续燃烧,细颗粒和高温烟气一起进入后续烟道。烟道内布置受热面以回收热量。烟气经脱硫、除尘等净化装置后，排入大气中。煤泥的流化床燃烧技术可以充分发挥流化床中床料的蓄热和稳燃作用，适合煤泥低热值的特点。该技术的主要问题是由于煤泥水分和灰分高，炉内烟气流速高，磨损比较严重，锅炉不完全燃烧热损失和排烟损失较大，锅炉效率较低，单机容量也有待进一步提高。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种既能够在大容量高参数燃煤电厂中进行大规模低能耗煤泥干燥和燃烧绿色发电系统。该系统能够减小锅炉磨损、不完全燃烧热损失以及排烟损失，提高锅炉效率、单机容量，克服现有技术存在的不足。
为解决上述技术问题，本实用新型采用如下的技术方案：
一种风扇磨和中速磨制粉的煤和煤泥混烧发电系统，包括锅炉，密闭式煤仓、给煤斗、给煤机、中速磨煤机、汽轮机；所述密闭煤仓、给煤斗、给煤机，中速磨煤机、锅炉的燃烧器依次连接；所述锅炉的蒸汽出口连接汽轮机的蒸汽进口，其特征在于：还包括有密闭式煤泥仓、风扇磨、干燥管、气粉分离器、水回收装置，乏气风机、给粉机、风粉混合器；
所述密闭式煤泥仓连接到干燥管的进料口，干燥管的出料口经风扇磨连接到气粉分离器的进料口，气粉分离器的乏气出口依次经水回收装置、乏气风机连接到风粉混合器的进风口，所述气粉分离器的出粉口经给粉机连接到风粉混合器的进粉口，风粉混合器的出料口连接锅炉的燃烧器。
在本实用新型的具体实施方式中，还包括有自来水加热器、密闭式灰仓、建材建造装置、除尘器、脱硫脱硝一体化装置；所述汽轮机的蒸汽出口连接自来水加热器的热源进口，自来水加热器的热源出口在连接回锅炉；所述锅炉底部的冷灰斗连接密闭式灰仓，所述密闭式灰仓再连接建材建造装置；所述除尘器设于锅炉的烟道尾部，所述除尘器连接到脱硫脱硝一体化装置的污气进口，所述脱硫脱硝一体化装置的排气口经引风机连接到烟囱。
在本实用新型的具体实施方式中，所述脱硫脱硝一体化装置的排气口经管道还连接到密闭式密闭式煤仓。
在本实用新型的具体实施方式中，所述锅炉外设有混合室，混合室的混合烟气出口连接到干燥管的干燥介质入口，混合室的热烟进口连接到锅炉的高温炉烟抽取口；所述除尘器还连接冷烟风机，所述冷烟风机再连接到混合室的冷烟进口。
在本实用新型的具体实施方式中，所述锅炉的烟道位于除尘器前方还设有空气预热器，所述空气预热器的空气进口连接送风机，空气出口分两路，一路连接到燃烧器，另一路连接到中速磨煤机的干燥剂入口和混合室的热风进口。
采用上述技术方案，本系统通过设置密闭式煤泥储仓和煤仓，故可避免高粘度煤泥的风化、流失以及对周围环境造成的污染；煤泥储仓中的煤泥经干燥管与高温炉烟/冷炉烟混合介质接触被初步干燥，一并进入煤泥研磨装置中被研磨至很细的粒径，并与干燥介质进行深度换热，煤泥中的水分大幅下降，磨出口气粉混合物经气粉分离器进行气粉分离后，高含湿的乏气经水回收装置冷却冷凝降低湿度后再作为送粉介质把干煤泥送入锅炉内燃烧。该过程中煤泥与高温烟气进行直接接触换热，可以显著提高煤泥干燥的速率和处理量，回收干燥乏气的余热，降低干燥能耗，并减少煤泥带入锅炉的水分，从而降低锅炉出口烟气露点温度和排烟热损失，提高锅炉热效率；由于烟气中含氧量很低，故可以确保干燥系统的安全性，避免发生爆炸。本系统通过设置脱硫脱硝一体化装置把烟气中的SOx、NOx脱除。本系统通过设置汽轮机排汽余热利用装置，利用汽轮机排汽余热加热城市自来水，提高自来水温度，从而减少城市居民加热自来水消耗的燃料；其优选的方案之二是在缺乏淡水的沿海地区，用海水作为汽轮机排汽的冷却介质，也即是用汽轮机排汽作为海水淡化的加热热源，通过低温蒸发海水淡化技术制备淡水。无论是哪种方案，都会产生巨大的节能效果。
该系统中还设置了灰渣综合利用装置，其优选的方案是利用锅炉排放的灰渣制造建材。
因此，本实用新型提出的风扇磨和中速磨制粉的煤和煤泥混烧发电系统具有煤泥处理量大、系统热效率高、资源综合利用、绿色无污染的优势。
附图说明
图1为实施例1的系统结构示意图。
图2为实施例2的系统结构示意图。
具体实施方式
实施例1
如图1所示，在本实施例的风扇磨和中速磨制粉的煤和煤泥混烧绿色发电系统中，密闭式煤仓14连接到给煤斗15，给煤斗15连接到给煤机16，给煤机16连接到中速磨煤机17的进煤口，中速磨煤机17的出煤口再连接到锅炉33的燃烧器9。
锅炉33的蒸汽出口连接到汽轮机19的蒸汽进口，汽轮机19的蒸汽出口再连接到自来水加热器20的热源进口，自来水加热器20的热源出口连接回锅炉33。
锅炉33的炉膛下部冷灰斗21连接到密闭式灰仓22连接，密闭式灰仓22连接到建材制造装置23。
锅炉18尾部布置空气预热器24，空气预热器24连接到除尘器13，除尘器13连接到脱硫脱硝一体化装置25，脱硫脱硝一体化装置25有两个排气口，一个排气口连接到引风机26，引风机26再连接烟囱27。另一个排气口通过管道32连接到密闭式煤仓14。
空气预热器24进口连接送风机28，空气预热器24通过一次风管道29连接到中速磨煤机17的干燥剂入口，空气预热器24通过二次风管道30与锅炉燃烧器9连接。
密闭式煤泥储仓1经煤泥输送装置2连接到干燥管3的进料口，干燥管3的出料口连接到风扇磨4，风扇磨4连接到气粉分离器5的进料口，气粉分离器5的乏气出口连接到水回收装置6，水回收装置6连接到乏气风机7，乏气风机7再连接到风粉混合器8的进风口，风粉混合器8的出料口连接到锅炉燃烧器9。气粉分离器5下部的出粉口连接到给粉机10，给粉机10再连接到风粉混合器8的进粉口。干燥管3的干燥剂入口与混合室11的混合气体出口连通，混合室11的热烟进口连接到锅炉33高温炉烟抽取口18，混合室11的冷烟进口连接冷烟风机12的出风口，冷烟风机12的进风口与除尘器13的出口连接。混合室11的热风进口通过一次风管道31与空气预热器24连接。
水回收装置6和自来水加热器20均为热交换器。
该基于资源综合利用的风扇磨和中速磨制粉的煤和煤泥混烧绿色发电系统的工作原理为：
储存于密闭式煤泥储仓1中的煤泥，经煤泥输送装置2输送到干燥管3，与来自混合室10的干燥剂接触并被初步干燥，然后和干燥剂一并进入风扇磨4，煤泥被进一步干燥并研磨至规定粒径，磨出口风粉混合物进入分离器5进行分离，分离后高含湿乏气进入水回收装置6中被冷却冷凝，其放出热量被回收，除湿后的乏气作为送粉介质，在风粉混合器8中与分离器5下部所连给粉机10送来的干煤泥粉末混合，并输送至锅炉燃烧器9。
储存于密闭式煤仓14中的原煤，被送入给煤斗15，经给煤机16送入中速磨煤机17，中速磨煤机17出口的一次风粉混合物输送到锅炉33的燃烧器9。密闭式煤仓14与脱硫脱硝一体化装置25连接，使用脱硫脱硝一体化装置25中分离出的CO2对密闭式煤仓14进行惰性化保护。
送风机28从环境中吸入空气，经空气预热器24加热后，一部分通过一次风管道29送入中速磨煤机17，另一部分通过二次风管道30直接送到锅炉燃烧器9。
干煤泥粉末由水回收装置6出口的乏气输送到锅炉18中与一次风送来的煤粉、二次风混合燃烧，放出的热量用于生产蒸汽，蒸汽进入汽轮机19做功后的排汽进入自来水加热器20，来自自来水厂的冷水被汽轮机排汽余热加热后返回自来水系统。
锅炉出口烟气经除尘器13去除粉尘后，进入脱硫脱硝一体化装置25中，通过化学方法同时把烟气中的SOx、NOx脱除，剩余的清洁无害的气体经引风机26进入烟囱27排放。脱除的SOx、NOx用作制作废料。
从锅炉18的炉膛下部冷灰斗21出来的固态灰渣进入密闭式灰仓22，然后被送到建材制造装置23中制成建材。
本系统实现了燃煤发电、煤泥干化、煤泥燃烧、污染物一体化脱除、灰渣利用、汽轮机冷端余热利用的有机结合，使煤和煤泥混烧发电系统具有高效、节能、经济、环保的功能。该煤和煤泥混烧发电系统专利具有以下特点：
(1)风扇磨系统和中速磨系统配套使用，适用于煤泥和磨损指数小于5的贫煤、烟煤或外水分小于19％的低水分褐煤的混烧发电。
(2)该系统中煤泥与高温烟气进行直接接触换热，可以显著提高煤泥干燥的速率，回收干燥乏气的余热，降低干燥能耗，并减少煤泥带入锅炉的水分，从而降低锅炉出口烟气露点温度和排烟热损失，提高锅炉热效率；由于烟气中含氧量很低，故可以确保干燥系统的安全性，避免发生爆炸。
(3)该系统的煤泥处理能力可达100t/h以上，显著高于当前煤泥焚烧设备日处理量的水平。
(4)该系统中设置了密闭式煤泥储仓和煤仓，故可避免煤泥流失和风化以及煤粉向大气环境的扩散，改善了环境。
(5)设置了脱硫脱硝一体化装置，该装置可通过化学方法同时把烟气中的SOx、NOx脱除，进入烟囱排放的是清洁无害的气体。
(6)该系统中设置了自来水加热器，利用汽轮机排汽余热加热城市自来水，提高自来水温度，从而减少城市居民加热自来水消耗的燃料，具有显著的节能效果。
(7)该系统中还设置了灰渣综合利用装置，可利用锅炉排放的灰渣制造建材，加强了资源的综合利用。
实施例2
如图2所示，本实施例与实施例1的不同之处在于：汽轮机19的蒸汽出口与锅炉33之间连接的是海水加热器20，海水加热器20再连接闪蒸器33、闪蒸器33再连接冷凝器34。其它结构与实施例1相同。
在本实施例中，通过海水加热器20利用从汽轮机19出来的蒸汽对海水预热，预热后的海水再送到闪蒸器33中产生水蒸气，最后水蒸再进入冷凝器34中冷凝成淡水，从而实现了海水的淡化。
但是，本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本实用新型，而并非用作为对本实用新型的限定，只要在本实用新型的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本实用新型的权利要求书范围内。
Claims (6)
1.一种风扇磨和中速磨制粉的煤和煤泥混烧发电系统，包括锅炉，密闭式煤仓、给煤斗、给煤机、中速磨煤机、汽轮机；所述密闭煤仓、给煤斗、给煤机，中速磨煤机、锅炉的燃烧器依次连接；所述锅炉的蒸汽出口连接汽轮机的蒸汽进口，其特征在于：还包括有密闭式煤泥仓、风扇磨、干燥管、气粉分离器、水回收装置，乏气风机、给粉机、风粉混合器；
所述密闭式煤泥仓连接到干燥管的进料口，干燥管的出料口经风扇磨连接到气粉分离器的进料口，气粉分离器的乏气出口依次经水回收装置、乏气风机连接到风粉混合器的进风口，所述气粉分离器的出粉口经给粉机连接到风粉混合器的进粉口，风粉混合器的出料口连接锅炉的燃烧器。
2.根据权利要求1所述的风扇磨和中速磨制粉的煤和煤泥混烧发电系统，其特征在于：还包括有自来水加热器、密闭式灰仓、建材建造装置、除尘器、脱硫脱硝一体化装置；
所述汽轮机的蒸汽出口连接自来水加热器的热源进口，自来水加热器的热源出口在连接回锅炉；
所述锅炉底部的冷灰斗连接密闭式灰仓，所述密闭式灰仓再连接建材建造装置；
所述除尘器设于锅炉的烟道尾部，所述除尘器连接到脱硫脱硝一体化装置的污气进口，所述脱硫脱硝一体化装置的排气口经引风机连接到烟囱。
3.根据权利要求2所述的风扇磨和中速磨制粉的煤和煤泥混烧发电系统，其特征在于：所述脱硫脱硝一体化装置的排气口经管道还连接到密闭式煤仓。
4.根据权利要求1所述的风扇磨和中速磨制粉的煤和煤泥混烧发电系统，其特征在于：所述锅炉外设有混合室，混合室的混合烟气出口连接到干燥管的干燥介质入口，混合室的热烟进口连接到锅炉的高温炉烟抽取口；所述除尘器还连接冷烟风机，所述冷烟风机再连接到混合室的冷烟进口。
5.根据权利要求4所述的风扇磨和中速磨制粉的煤和煤泥混烧发电系统，其特征在于：所述锅炉的烟道位于除尘器前方还设有空气预热器，所述空气预热器的空气进口连接送风机，空气出口分两路，一路连接到燃烧器，另一路连接到中速磨煤机的干燥剂入口和混合室的热风进口。
6.根据权利要求2所述的风扇磨和中速磨制粉的煤和煤泥混烧发电系统，其特征在于：所述自来水加热器替换成的海水加热器，海水加热器再连接到闪蒸器，闪蒸器再连接到冷凝器。
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