CN217154224U - 一种配冷一次风机和炉烟风机的直吹式制粉系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种配冷一次风机和炉烟风机的直吹式制粉系统，包括一次风机和炉烟风机；一次风机出口分为三路，一路与空气预热器的第一入口相连，空气预热器的第一出口与烟气‑空气混合器的热一次风管道入口相连，烟气‑空气混合器出口与磨煤机入口相连；另一路与烟气‑空气混合器的冷一次风管道入口，第三路与密封风机入口相连，密封风机出口分为两路，一路与磨煤机入口相连，另一路与给煤装置相连；第一烟气抽出口、第二烟气抽出口以及第三烟气抽出口与炉烟风机入口相连，炉烟风机出口与烟气‑空气混合器的第三入口相连。本实用新型降低煤粉燃烧火焰温度，改善烟气温度分布和换热特性，有利于过热器、再热器蒸汽温度的灵活调节。

Description

一种配冷一次风机和炉烟风机的直吹式制粉系统

技术领域

本实用新型属于火力发电厂燃煤锅炉技术领域，具体涉及一种配冷一次风机和炉烟风机的直吹式制粉系统，适用于各种煤粉锅炉。

背景技术

以磨煤机设备为核心的制粉系统是将原煤制成干燥、精细煤粉的系统，是煤粉锅炉机组的重要辅助系统。锅炉制粉系统可分为中间储仓式和直吹式两大类。直吹式制粉系统是指原煤在磨煤机中磨制成煤粉后直接将气粉混合物送入锅炉燃烧器去燃烧，其制粉量随锅炉负荷、燃料消耗量的变化而变化。目前火电厂燃煤锅炉常见的制粉系统为中速磨煤机或钢球磨煤机冷一次风机直吹式制粉系统，其具有系统简单、耗电率低、风机运行可靠性高的优点。但随着燃料市场的变化及燃煤锅炉机组灵活性运行的实施，其缺点和不足也日益严重。

首先，直吹式制粉系统的煤种适应性差，主要表现在：(1)当煤质水分升高时，仅采用热空气作为干燥介质，制粉系统干燥出力不足，导致磨煤机出口温度偏低，不仅影响机组带负荷，还存在制粉系统堵煤、堵粉管的安全风险；(2)当磨制煤质的挥发分升高、易燃易爆性强时，该制粉系统易发生着火、爆燃安全事件。

其次，由于直吹式制粉系统的干燥介质主要采用热空气，为提高磨煤机干燥出力，往往导致锅炉一次风量偏大、一次风率高于设计值，不仅加剧了磨煤机内部、煤粉管道、燃烧器等部位的磨损，还会造成煤粉着火、初始燃烧阶段氧量偏大，导致初始氮氧化物浓度偏高。为保证锅炉机组合格的氮氧化物排放值，运行中不得不使用过量的燃烬风和SCR喷氨量，不仅增加运行成本，还会导致煤粉锅炉严重的水冷壁高温腐蚀、结渣，以及尾部烟道堵塞问题，大大增加运行维护成本。

为提高直吹式制粉系统的煤种适应性，解决当前直吹式制粉系统燃用高水分煤干燥出力不足、燃用高挥发分煤爆燃等问题，有必要对其进行改进。

实用新型内容

针对目前燃煤锅炉制粉系统煤种适应性差引起的干燥出力不足、着火和爆燃事故频发、氮氧化物浓度控制难度大等问题，本实用新型的目的是提出一种煤种适应性更广且煤粉燃烧特性更优的配冷一次风机和炉烟风机的直吹式制粉系统。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种配冷一次风机和炉烟风机的直吹式制粉系统，包括给煤装置、磨煤机、密封风机、烟气-空气混合器、炉烟风机、一次风机、空气预热器以及设置在锅炉内的煤粉燃烧器、低温过热器和SCR脱硝装置；

其中，一次风机出口分为三路，一路与空气预热器的第一入口相连，空气预热器的第一出口与烟气-空气混合器的热一次风管道入口相连，烟气-空气混合器出口与磨煤机入口相连；另一路与烟气-空气混合器的冷一次风管道入口，第三路与密封风机入口相连，密封风机出口分为两路，一路与磨煤机入口相连，密封风机出口另一路与给煤装置入口相连，给煤装置出口与磨煤机入口相连，磨煤机出口与煤粉燃烧器相连；

空气预热器的第二出口与引风机相连；

与低温过热器入口相连的烟道上设置有第一烟气抽出口，与SCR脱硝装置入口相连的烟道上设置有第二烟气抽出口，与引风机出口相连的烟道上设置有第三烟气抽出口；

第一烟气抽出口、第二烟气抽出口以及第三烟气抽出口通过烟气引出烟道与炉烟风机入口相连，炉烟风机出口与烟气-空气混合器的烟气入口相连。

本实用新型进一步的改进在于，煤粉燃烧器设置在锅炉的炉膛中部，低温过热器设置在锅炉的尾部竖井烟道内，锅炉的尾部竖井烟道内还设置有省煤器，低温过热器和省煤器沿烟气流程布置；SCR脱硝装置设置在锅炉的尾部烟道内。

本实用新型进一步的改进在于，SCR脱硝装置出口与空气预热器的第二入口相连；空气预热器的第二出口与除尘器入口相连；除尘器出口与引风机相连。

本实用新型进一步的改进在于，第一烟气抽出口与炉烟风机之间的烟气引出烟道上设置有温度测量装置、压力测量装置和烟风挡板；第二烟气抽出口与炉烟风机之间的烟气引出烟道上设置有温度测量装置、压力测量装置和烟风挡板；第三烟气抽出口与炉烟风机之间的烟气引出烟道上设置有温度测量装置、压力测量装置和烟风挡板。

本实用新型进一步的改进在于，烟气-空气混合器与磨煤机之间的烟道上设置有烟气流量测量装置、温度测量装置、压力测量装置、含氧量测量装置以及烟风挡板。

本实用新型进一步的改进在于，磨煤机出口通过一次风粉管道与煤粉燃烧器相连，一次风粉管道上设置有温度测量装置、压力测量装置、含氧量测量装置和烟风挡板。

本实用新型进一步的改进在于，磨煤机为碗式、辊轮式或球式中速磨煤机，或磨煤机为双进双出式钢球磨煤机。

本实用新型进一步的改进在于，一次风机为冷一次风机。

本实用新型进一步的改进在于，锅炉煤粉燃烧器为直流燃烧器或旋流燃烧器。

本实用新型进一步的改进在于，锅炉煤粉燃烧器采用切圆对角布置、墙式对冲布置或拱式布置方式进行布置。

与现有技术相比，本实用新型具有以下效果：

本实用新型在现有常规燃煤锅炉直吹式制粉系统基础上，通过增设炉烟风机抽取合适温度和流量的锅炉烟气，用以改进煤粉干燥和输送介质，具有以下优点：(1)显著提高制粉系统的煤种适应性，提高磨煤机干燥出力和防爆能力，拓宽煤种应用范围，在提高制粉系统安全可靠性的同时有利于降低电厂燃料成本；(2)显著降低一次风粉含氧量，实现煤粉着火和初始燃烧阶段低氧低氮燃烧，有利于降低煤粉燃烧阶段的初始氮氧化物生成量；(3)显著降低一次风率和燃尽风率，提高了二次风率，增加煤粉气流与二次风的混合，有利于焦炭与CO等可燃气体的燃尽，有利于改善炉内还原性气氛，降低水冷壁高温腐蚀和结渣风险；(4)降低煤粉燃烧火焰温度，改善烟气温度分布和换热特性，有利于过热器、再热器蒸汽温度的灵活调节。

附图说明

图1为本实用新型的系统示意图；

图中标号，1-给煤装置，2-磨煤机，3-密封风机，4-烟气-空气混合器，5-炉烟风机，6-一次风机，7-煤粉燃烧器，8-空气预热器，9-低温过热器，10-省煤器，11-SCR脱硝装置，12-除尘器，13-引风机，14-第一烟气抽出口、15-第二烟气抽出口，16-第三烟气抽出口。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步的详细说明。

参见图1，一种配冷一次风机和炉烟风机的直吹式制粉系统，主要由给煤装置1、磨煤机2、密封风机3、烟气-空气混合器4、炉烟风机5、一次风机6、煤粉燃烧器7、空气预热器8、低温过热器9、省煤器10、SCR脱硝装置11、烟风挡板、温度测量装置、压力测量装置、氧量测量装置、流量测量装置等组成。

其中，冷一次风机6入口为常温空气，一次风机6出口分为三路，一路与空气预热器8第一入口相连，空气预热器8将空气加热变为热空气，空气预热器8的第一出口与烟气-空气混合器4的热一次风管道入口相连，烟气-空气混合器4的出口与磨煤机2入口相连；另一路与烟气-空气混合器4的冷一次风管道入口相连，第三路与密封风机3入口相连。

密封风机3出口分为两路，一路与磨煤机2入口相连，另一路与给煤装置1入口相连，给煤装置1出口与磨煤机2入口相连，磨煤机2出口与煤粉燃烧器7相连。

煤粉燃烧器7设置在锅炉的炉膛中部，低温过热器9与省煤器10沿烟气流程布置在锅炉的尾部竖井烟道内；SCR脱硝装置11设置在省煤器10后的尾部烟道内；SCR脱硝装置11出口与空气预热器8的第二入口相连；空气预热器8的第二出口与除尘器12入口相连，除尘器12出口与引风机13相连。

与锅炉烟气相连的炉烟风机5入口与锅炉烟道抽烟出口通过新增设的烟气引出烟道相连，锅炉烟道烟气抽出口包括第一烟气抽出口14、第二烟气抽出口15和第三烟气抽出口16；第一烟气抽出口14可设置在低温过热器9入口的烟道上，第二烟气抽出口15可设置在SCR脱硝装置11入口的烟道上，第三烟气抽出口16可设置在引风机13出口的烟道上，第一烟气抽出口14、第二烟气抽出口15以及第三烟气抽出口16通过烟气引出烟道与炉烟风机5入口相连，各路烟气引出烟道上均设置烟风挡板，具体的，第一烟气抽出口14与炉烟风机5之间的烟气引出烟道上设置有温度测量装置、压力测量装置和烟风挡板；第二烟气抽出口15与炉烟风机5之间的烟气引出烟道上设置有温度测量装置、压力测量装置和烟风挡板；第三烟气抽出口16与炉烟风机5之间的烟气引出烟道上设置有温度测量装置、压力测量装置和烟风挡板。

烟气、冷空气、热空气通过在烟气-空气混合器4中充分混合均匀后连接至磨煤机2入口烟道；磨煤机2入口烟道上设置有烟气流量测量装置、温度测量装置、压力测量装置、含氧量测量装置以及烟风挡板；密封风机3入口与冷一次风管道相连，出口分别连接至磨煤机2和给煤装置1；磨煤机2出口管道上设置有温度测量装置、压力测量装置、含氧量测量装置和烟风挡板，并与一次风粉管道连接；一次风粉管道将煤粉、烟气、空气混合物送至煤粉燃烧器7。一次风粉管道上设置有温度和风速测量装置。

本实用新型的配冷一次风机和炉烟风机的直吹式制粉系统为正压运行，正常运行工况下磨煤机2入口一次风管压力在6kPa～10kPa之间。

本实用新型的配冷一次风机和炉烟风机的直吹式制粉系统的干燥和输送介质为锅炉烟气与空气混合物，锅炉烟气与空气混合物的温度、含氧量可通过不同抽取点烟气、热空气、冷空气的流量配比进行调整。根据磨制煤质的要求，氧含量控制在6％～15％之间。

磨煤机2可为碗式、辊轮式或球式等中速磨煤机或双进双出式钢球磨煤机。

一次风机6为冷一次风机，即风机入口为冷空气，无需耐高温。

炉烟风机5为高压头、高耐磨、耐高温型风机。炉烟风机5出口压力根据配冷一次风机6和炉烟风机5的直吹式制粉系统需要，选择在8kPa～12kPa之间。

锅炉烟气选取点为：低温过热器9入口的烟道上开设第一烟气抽出口14，SCR脱硝装置11入口的烟道上开设第二烟气抽出口15，引风机13出口的烟道上开设第三烟气抽出口16。通常采用三点共同引出，以便调节控制混合风的温度，满足配冷一次风机和炉烟风机的直吹式制粉系统的干燥出力；当单点引出也可满足配冷一次风机和炉烟风机的直吹式制粉系统的干燥出力时，也可采用单点引出。

磨煤机2出口温度控制在80℃以上。

烟气与冷空气、热空气通过烟气-空气混合器4混合均匀后引入磨煤机2。冷空气的设计主要用于磨煤机2启动时吹扫、暖磨用，在正常运行中，关闭冷一次风机6与烟气-空气混合器4之间的调门(冷一次风管道上)，以提高配冷一次风机和炉烟风机的直吹式制粉系统的干燥出力，同时，有利于降低锅炉排烟温度。

密封风机3引入冷一次风，升压后用于磨煤机2、给煤装置1等区域的密封。

所有从烟气抽出口至烟气-空气混合器4的烟气管道和热一次风管道外侧均设置有保温材料。

锅炉煤粉燃烧器7可为直流燃烧器或旋流燃烧器。

锅炉煤粉燃烧器7可为切圆对角布置，也可为墙式对冲布置或拱式布置。

本实用新型的工作原理如下：

原煤由给煤装置从上部进入磨煤机2，由炉烟风机5抽取的锅炉部分烟气与由一次风机加压后输送的冷空气、经空气预热器8加热的热空气混合均匀后进入磨煤机2，在磨煤机2中原煤被碾磨、干燥后成为干燥煤粉，干燥后的煤粉与烟气、空气混合物形成温度、细度、成分合格的一次风粉混合物进入锅炉煤粉燃烧器7。

提高磨煤机2干燥介质温度的同时减弱其氧化性是提高制粉系统煤种适应性和解决制粉系统防爆问题的关键。本实用新型通过增设炉烟风机5抽取锅炉低氧含量的高、中、低温烟气，与原热空气、冷空气混合后作为磨煤机2的干燥介质，达到提高制粉系统干燥出力和防着火、防爆燃的双重目的。锅炉烟气抽取位置及流量参数根据常用煤质情况选择。随着一次风粉混合物中氧含量的降低，煤粉在着火和初始燃烧阶段处于低氧、缺氧燃烧状态，可显著降低初始燃烧氮氧化物生成，以此可降低燃尽风率，从而改善煤粉燃烧器7与燃尽风之间的强还原性气氛，显著降低水冷壁高温腐蚀风险。

Claims (10)

1.一种配冷一次风机和炉烟风机的直吹式制粉系统，其特征在于，包括给煤装置(1)、磨煤机(2)、密封风机(3)、烟气-空气混合器(4)、炉烟风机(5)、一次风机(6)、空气预热器(8)以及设置在锅炉内的煤粉燃烧器(7)、低温过热器(9)和SCR脱硝装置(11)；

其中，一次风机(6)出口分为三路，一路与空气预热器(8)的第一入口相连，空气预热器(8)的第一出口与烟气-空气混合器(4)的热一次风管道入口相连，烟气-空气混合器(4)出口与磨煤机(2)入口相连；另一路与烟气-空气混合器(4)的冷一次风管道入口相连，第三路与密封风机(3)入口相连，密封风机(3)出口分为两路，一路与磨煤机(2)入口相连，密封风机(3)出口另一路与给煤装置(1)入口相连，给煤装置(1)出口与磨煤机(2)入口相连，磨煤机(2)出口与煤粉燃烧器(7)相连；

空气预热器(8)的第二出口与引风机(13)相连；

与低温过热器(9)入口相连的烟道上设置有第一烟气抽出口(14)，与SCR脱硝装置(11)入口相连的烟道上设置有第二烟气抽出口(15)，与引风机(13)出口相连的烟道上设置有第三烟气抽出口(16)；

第一烟气抽出口(14)、第二烟气抽出口(15)以及第三烟气抽出口(16)通过烟气引出烟道与炉烟风机(5)入口相连，炉烟风机(5)出口与烟气-空气混合器(4)的烟气入口相连。

2.根据权利要求1所述的一种配冷一次风机和炉烟风机的直吹式制粉系统，其特征在于，煤粉燃烧器(7)设置在锅炉的炉膛中部，低温过热器(9)设置在锅炉的尾部竖井烟道内，锅炉的尾部竖井烟道内还设置有省煤器(10)，低温过热器(9)和省煤器(10)沿烟气流程布置；SCR脱硝装置(11)设置在锅炉的尾部烟道内。

3.根据权利要求2所述的一种配冷一次风机和炉烟风机的直吹式制粉系统，其特征在于，SCR脱硝装置(11)出口与空气预热器(8)的第二入口相连；空气预热器(8)的第二出口与除尘器(12)入口相连；除尘器(12)出口与引风机(13)相连。

4.根据权利要求2所述的一种配冷一次风机和炉烟风机的直吹式制粉系统，其特征在于，第一烟气抽出口(14)与炉烟风机(5)之间的烟气引出烟道上设置有温度测量装置、压力测量装置和烟风挡板；第二烟气抽出口(15)与炉烟风机(5)之间的烟气引出烟道上设置有温度测量装置、压力测量装置和烟风挡板；第三烟气抽出口(16)与炉烟风机(5)之间的烟气引出烟道上设置有温度测量装置、压力测量装置和烟风挡板。

5.根据权利要求1所述的一种配冷一次风机和炉烟风机的直吹式制粉系统，其特征在于，烟气-空气混合器(4)与磨煤机(2)之间的烟道上设置有烟气流量测量装置、温度测量装置、压力测量装置、含氧量测量装置以及烟风挡板。

6.根据权利要求1所述的一种配冷一次风机和炉烟风机的直吹式制粉系统，其特征在于，磨煤机(2)出口通过一次风粉管道与煤粉燃烧器(7)相连，一次风粉管道上设置有温度测量装置、压力测量装置、含氧量测量装置和烟风挡板。

7.根据权利要求1所述的一种配冷一次风机和炉烟风机的直吹式制粉系统，其特征在于，磨煤机(2)为碗式、辊轮式或球式中速磨煤机，或磨煤机(2)为双进双出式钢球磨煤机。

8.根据权利要求1所述的一种配冷一次风机和炉烟风机的直吹式制粉系统，其特征在于，一次风机(6)为冷一次风机。

9.根据权利要求1所述的一种配冷一次风机和炉烟风机的直吹式制粉系统，其特征在于，锅炉煤粉燃烧器(7)为直流燃烧器或旋流燃烧器。

10.根据权利要求1所述的一种配冷一次风机和炉烟风机的直吹式制粉系统，其特征在于，锅炉煤粉燃烧器(7)采用切圆对角布置、墙式对冲布置或拱式布置方式进行布置。

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