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CN107420933A - 用于球磨机热风送粉系统的乏气‑热一次风换热器系统 - Google Patents

用于球磨机热风送粉系统的乏气‑热一次风换热器系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于球磨机热风送粉系统的乏气‑热一次风换热器系统，包括送风机、空气预热器、下降干燥管、给煤机、粗粉分离器、磨煤机、粉仓、乏气‑热一次风换热器、给粉机、锅炉、一次风机、热一次风温调节旁路及风粉混合器，空气预热器位于锅炉的尾部烟道内，该系统能够通过热一次风作为热源对乏气进行加热，锅炉运行安全稳定，并且锅炉的排烟温度低，煤粉的燃尽性及低负荷燃烧稳定性较高。

Description

用于球磨机热风送粉系统的乏气-热一次风换热器系统
技术领域
本发明属于火力发电设备领域，涉及一种用于球磨机热风送粉系统的乏气-热一次风换热器系统。
背景技术
电站锅炉运行中均通过严格控制磨煤机进口混合风温度、出口风粉混合温度以确保系统安全，《火电厂煤粉锅炉燃烧室防爆规程》(DL435-91)中给出了不同磨煤机类型磨制不同煤种时磨煤机出口允许的最高温度。系统安全固然重要，但会导致制粉系统冷风掺入量增大，通过空预器参与换热的空气量相应减小，进而导致排烟温度升高，机组运行经济性降低。电站锅炉冷一次风量占总一次风量的比例介于10％～40％，据估算，最终可使排烟温度升高7℃～30℃，将使300MW机组供电煤耗上升1.2g/(kW·h)～5.1g/(kW·h)。
对于中间储仓式磨煤机热风送粉系统而言，除掺入制粉系统的冷二次风之外，还有用于调节风粉混合温度的旁路冷一次风，尤其对于燃用烟煤的机组，冷一次风和二次风占总风量比例将会更大。
根据燃用煤种差异并考虑系统漏风，中间储仓式磨煤机热风送粉系统乏气温度介于65℃～100℃，风温偏低且携带少量细煤粉，进入炉膛内燃烧会导致局部火焰温度水平和燃烧速率下降，致使燃烧推迟，炉膛出口烟气温度升高。根据330MW机组锅炉磨煤机投运方式试验结果，相同机组负荷下多投运一组制粉系统，会使排烟温度升高7℃～10℃，引起供电煤耗上升约1.3g/(kW·h)。此外，三次风风速高达34m/s以上，刚性较大，其射入炉膛后势必引起炉内动力场发生较大变化，导致炉膛出口烟温和汽温出现偏差，且不利于锅炉低负荷稳燃。
综合考虑，中间储仓式磨煤机热风送粉系统冷一次风量、冷二次风量及低温乏气风的存在至少会导致供电煤耗增加约2.5g/(kW·h)，很大程度影响了机组运行经济性。王春昌在《燃煤锅炉热一次风加热器及其系统》中提出以热一次风为加热热源，被加热的工质为来自机组回热系统的主凝结水，后者经过加热后再回到机组的回热系统，回收热一次风中部分热量。但是，采用热一次风作为热源来加热低温乏气的相关研究基本空白。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种用于球磨机热风送粉系统的乏气-热一次风换热器系统，该系统能够通过热一次风作为热源对乏气进行加热，确保制粉系统安全稳定运行，降低锅炉的排烟温度，提高煤粉燃尽性及低负荷燃烧稳定性。
为达到上述目的，本发明所述的用于球磨机热风送粉系统的乏气-热一次风换热器系统包括送风机、空气预热器、下降干燥管、给煤机、粗粉分离器、磨煤机、粉仓、乏气-热一次风换热器、给粉机、锅炉、一次风机、热一次风温调节旁路及风粉混合器，空气预热器位于锅炉的尾部烟道内；
送风机的出口分为两路，其中一路经空气预热器与下降干燥管的入口相连通，另一路与下降干燥管的入口相连通，给煤机的出口及粗粉分离器的回粉出口与下降干燥管的入口相连通，下降干燥管的出口经磨煤机与粗粉分离器的入口相连通，粗粉分离器的细粉出口经细粉分离器与粉仓的入口相连通，细粉分离器的气流出口经排粉风机与乏气-热一次风换热器中的乏气管道入口相连通，细粉分离器底部的细粉出口与粉仓的入口相连通，粉仓底部的煤粉出口与给粉机的入口相连通，乏气-热一次风换热器中的乏气管道出口分为两路，其中一路与下降干燥管的入口相连通，另一路与锅炉上的三次风喷口相连通；
一次风机的出口分为两路，其中一路与空气预热器的一次风入口相连通，另一路与空气预热器的一次风出口通过管道并管后分为两路，其中一路与乏气-热一次风换热器的高温一次风管道入口相连通，另一路与热一次风温调节旁路的入口相连通，热一次风温调节旁路的出口、乏气-热一次风换热器的高温一次风管道出口及给粉机的出口均与风粉混合器的入口相连通，风粉混合器的出口与锅炉上的燃烧器相连通。
送风机的出口依次经第一阀门及第二阀门与下降干燥管的入口相连通，空气预热器的热二次风出口经第三阀门与下降干燥管的入口相连通。
一次风机的出口分为两路，其中一路与空气预热器的一次风入口相连通，另一路与第四阀门的入口相连通，第四阀门的出口与空气预热器的一次风出口通过管道并管后分为两路，其中，一路与乏气-热一次风换热器的高温一次风管道入口相连通，另一路与热一次风温调节旁路的入口相连通。
热一次风温调节旁路上设置有第五阀门。
三次风喷口的数目为两个，且两个三次风喷口位于锅炉外壁的两侧。
乏气-热一次风换热器中乏气管道的数目为两根。
细粉分离器的气体出口经排粉风机与乏气-热一次风换热器中的乏气管道入口相连通。
乏气-热一次风换热器中换热片的数目为2-3层。
还包括用于对换热片进行吹扫的蒸汽吹扫装置、用于检测三次风喷口中风温、风压及风量的第一检测系统、以及用于检测燃烧器入口中风温、风压及风量的第二检测系统。
本发明具有以下有益效果：
本发明所述的用于球磨机热风送粉系统的乏气-热一次风换热器系统在具体工作时，一次风机输出的全部一次风经空气预热器加热后进入到乏气-热一次风换热器的高温一次风管道中，借助乏气-热一次风换热器将高温一次风部分热量传递给低温乏气风，以提高乏气的温度，从而提高煤粉的燃尽性，经计算，本发明能够将乏气风温由现有的65℃～110℃提高至150℃～250℃，将一次风风温由320℃～350℃降低至200℃～280℃。经检测，当一次风机输出的一次风全部进入到空气预热器中时，锅炉的排烟温度将会降低7℃～20℃。另外，需要说明的是，可以通过调节进入到热一次风温调节旁路中一次风的流量，以适应不同煤种、机组负荷及制粉系统投入台数的变化，同时随着乏气风温的提高，可以较大程度弱化三次风对炉膛内火焰温度水平及燃烧速率的影响，降低制粉系统投运后炉膛出口烟温的增长幅度，提高锅炉低负荷稳燃能力。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明中乏气-热一次风换热器12的布置示意图。
其中，1为锅炉、2为送风机、3为一次风机、4为空气预热器、5为给煤机、6为下降干燥管、7为磨煤机、8为粗粉分离器、9为粉仓、10为给粉机、11为排粉风机、12为乏气-热一次风换热器、13为风粉混合器、14为热一次风温调节旁路、15为燃烧器、16为三次风喷口。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参考图1，本发明所述的用于球磨机热风送粉系统的乏气-热一次风换热器系统包括送风机2、空气预热器4、下降干燥管6、给煤机5、粗粉分离器8、磨煤机7、粉仓9、乏气-热一次风换热器12、给粉机10、锅炉1、一次风机3、热一次风温调节旁路14及风粉混合器13，空气预热器4位于锅炉1的尾部烟道内；送风机2的出口分为两路，其中一路经空气预热器4与下降干燥管6的入口相连通，另一路与下降干燥管6的入口相连通，给煤机5的出口及粗粉分离器8的回粉出口与下降干燥管6的入口相连通，下降干燥管6的出口经磨煤机7与粗粉分离器8的入口相连通，粗粉分离器8的细粉出口与细粉分离器的入口相连通，细粉分离器的顶部的气流出口与乏气-热一次风换热器12中的乏气管道入口相连通，细粉分离器的底部细粉出口与粉仓9的入口相连通，粉仓9底部的煤粉出口与给粉机10的入口相连通，乏气-热一次风换热器12中的乏气管道出口分为两路，其中一路与下降干燥管6的入口相连通，另一路与锅炉1上的三次风喷口16相连通；一次风机3的出口分为两路，其中一路与空气预热器4的一次风入口相连通，另一路与空气预热器4的一次风出口通过管道并管后分为两路，其中一路与乏气-热一次风换热器12的高温一次风管道入口相连通，另一路与热一次风温调节旁路14的入口相连通，热一次风温调节旁路14的出口、乏气-热一次风换热器12的高温一次风管道出口及给粉机10的出口均与风粉混合器13的入口相连通，风粉混合器13的出口与锅炉1上的燃烧器15相连通。
送风机2的出口依次经第一阀门及第二阀门与下降干燥管6的入口相连通，空气预热器4的热二次风出口经第三阀门与下降干燥管6的入口相连通；一次风机3的出口分为两路，其中一路与空气预热器4的一次风入口相连通，另一路与第四阀门的入口相连通，第四阀门的出口与空气预热器4的一次风出口通过管道并管后分为两路，其中，一路与乏气-热一次风换热器12的高温一次风管道入口相连通，另一路与热一次风温调节旁路14的入口相连通。
热一次风温调节旁路14上设置有第五阀门；三次风喷口16的数目为两个，且两个三次风喷口16位于锅炉1外壁的两侧；乏气-热一次风换热器12中乏气管道的数目为两根；细粉分离器的顶部的气体出口经排粉风机11与乏气-热一次风换热器12中的乏气管道入口相连通；乏气-热一次风换热器12中换热层的层数为2-3层。
本发明还包括用于对换热片进行吹扫的蒸汽吹扫装置、用于检测三次风喷口16中风温、风压及风量的第一检测系统、以及用于检测燃烧器15入口中风温、风压及风量的第二检测系统。
本发明的具体工作过程为：
参考图2，热一次风道占换热器横截面积50％，两个三次风道分别占换热器横截面积25％。
参考图1，一次风机3输出的气流经空气预热器4加热后进入乏气-热一次风换热器12的高温一次风管道入口中，换热降温后携带由给粉机10调控的煤粉经风粉混合器13后进入燃烧器15，然后经燃烧器15射入锅炉1中燃烧。
送风机2输出的气流分为两路，其中一路经空气预热器4加热后进入下降干燥管6中，另一路直接进入到下降干燥管6中，给煤机5输出的原煤进入到下降干燥管6中，气流携带原煤进入磨煤机7中，磨煤机7输出的煤粉颗粒经粗粉分离器8进行分离，其中，分离出的细粉进入到粉仓9中，分离出来的粗粉进入到下降干燥管6中，粉仓9顶部气流出口输出的携带有少量细煤粉的气流经排粉风机11升压后进入到乏气-热一次风换热器12的乏气风道中，再在乏气-热一次风换热器12的乏气风道内加热后分为两路，其中一路进入到下降干燥管6中，另一路经三次风喷口16射入锅炉1中燃烧，粉仓9中的煤粉经给粉机10输入到风粉混合器13中，一次风机3输出的一次风气流分为两路，其中一路进入到空气预热器4中进行预热，另一路与空气预热器4输出的一次风气流汇流后分为两路，其中，一路进入到乏气-热一次风换热器12的高温一次风管道中进行放热，另一路进入到热一次风温调节旁路14，其中，热一次风温调节旁路14输出的热一次风与乏气-热一次风换热器12的高温一次风管道输出的一次风气流汇流后进入到风粉混合器13中，风粉混合器13输出的煤粉气流经燃烧器15射入锅炉1中进行燃烧，其中，三次风喷口16的数量为两个。
图2中，乏气-热一次风换热器12内部布置2～3层换热片，运行过程中通过电机驱动换热片进行转动，同时需要定期对乏气-热一次风换热器12进行蒸汽吹扫，确保乏气-热一次风换热器12不堵塞、不积粉。
其中，乏气-热一次风换热器12中乏气风道的数目为两个，其中，一个乏气风道对应一个三次风喷口16。
对于季节环境温度变化较大的地域，则可以开启第四阀门，保留一次风出口的冷风旁路；当环境温度降低时，则增大第四阀门的开度，以提高锅炉1的排烟温度，进而避免空气预热器4换热片的局部低温腐蚀，减少硫酸氢氨堵塞空气预热器4。
需要说明的是，随着乏气-热一次风换热器12的投入，可使锅炉1的排烟温度降低7℃～20℃，供电煤耗降低1.5g/(kW·h)～3.5g/(kW·h)，同时，提高锅炉1低负荷稳燃能力及除尘器除尘效率，烟气容积缩小亦利于降低引风机电耗。
在实际操作中，考虑到冷一次风量及低温三次风对机组运行经济性的影响，正常运行情况下，乏气-热一次风换热器12及其系统运行后，将第四阀门关闭，使所有一次风全部参与空气预热器4换热，降低排烟温度，使空气预热器4的换热效率及除尘器除尘效率得以提高，同时降低引风机的电耗。
本发明中三次风带粉率介于10％～20％，煤粉细度虽小但浓度很低，即使提高风粉混合气流温度也不致引起爆燃等问题。此外，定期对乏气-热一次风换热器12内的换热片进行吹扫，防止煤粉粘结、堵塞或累积。
当三次风温提高后，可以关闭第一阀门及第二阀门，调节磨煤机7入口混合风温及风量，一方面减少制粉系统冷二次风掺入量及热二次风用量，使二次风更加有效的组织燃烧；另一方面降低三次风流速，在相当程度上减小低温高速三次风对炉膛内部燃烧的影响，确保局部火焰温度水平及燃烧反应速率，压低炉膛出口烟气温度及排烟温度，缓解因投切制粉系统引起的烟温及汽温偏差问题。

Claims (9)

1.一种用于球磨机热风送粉系统的乏气-热一次风换热器系统，其特征在于，包括送风机(2)、空气预热器(4)、下降干燥管(6)、给煤机(5)、粗粉分离器(8)、磨煤机(7)、粉仓(9)、乏气-热一次风换热器(12)、给粉机(10)、锅炉(1)、一次风机(3)、热一次风温调节旁路(14)及风粉混合器(13)，空气预热器(4)位于锅炉(1)的尾部烟道内；
送风机(2)的出口分为两路，其中一路经空气预热器(4)与下降干燥管(6)的入口相连通，另一路与下降干燥管(6)的入口相连通，给煤机(5)的出口及粗粉分离器(8)的回粉出口与下降干燥管(6)的入口相连通，下降干燥管(6)的出口经磨煤机(7)与粗粉分离器(8)的入口相连通，粗粉分离器(8)的细粉出口与细粉分离器的入口相连通，细粉分离器顶部的气流出口经排粉风机与乏气-热一次风换热器(12)中的乏气管道入口相连通，细粉分离器底部的细粉出口与粉仓(9)的入口相连通；
粉仓(9)底部的煤粉出口与给粉机(10)的入口相连通，乏气-热一次风换热器(12)中的乏气管道出口分为两路，其中一路与下降干燥管(6)的入口相连通，另一路与锅炉(1)上的三次风喷口(16)相连通；
一次风机(3)的出口分为两路，其中一路与空气预热器(4)的一次风入口相连通，另一路与空气预热器(4)的一次风出口通过管道并管后分为两路，其中一路与乏气-热一次风换热器(12)的高温一次风管道入口相连通，另一路与热一次风温调节旁路(14)的入口相连通，热一次风温调节旁路(14)的出口、乏气-热一次风换热器(12)的高温一次风管道出口及给粉机(10)的出口均与风粉混合器(13)的入口相连通，风粉混合器(13)的出口与锅炉(1)上的燃烧器(15)相连通。
2.根据权利要求1所述的用于球磨机热风送粉系统的乏气-热一次风换热器系统，其特征在于，送风机(2)的出口依次经第一阀门及第二阀门与下降干燥管(6)的入口相连通，空气预热器(4)的热二次风出口经第三阀门与下降干燥管(6)的入口相连通。
3.根据权利要求2所述的用于球磨机热风送粉系统的乏气-热一次风换热器系统，其特征在于，还包括第四阀门，一次风机(3)的出口分为两路，其中一路与空气预热器(4)的一次风入口相连通，另一路与第四阀门的入口相连通，第四阀门的出口与空气预热器(4)的一次风出口通过管道并管后分为两路，其中，一路与乏气-热一次风换热器(12)的高温一次风管道入口相连通，另一路与热一次风温调节旁路(14)的入口相连通。
4.根据权利要求3所述的用于球磨机热风送粉系统的乏气-热一次风换热器系统，其特征在于，热一次风温调节旁路(14)上设置有第五阀门。
5.根据权利要求1所述的用于球磨机热风送粉系统的乏气-热一次风换热器系统，其特征在于，三次风喷口(16)的数目为两个，且两个三次风喷口(16)位于锅炉(1)外壁的两侧。
6.根据权利要求1所述的用于球磨机热风送粉系统的乏气-热一次风换热器系统，其特征在于，乏气-热一次风换热器(12)中乏气管道的数目为两根。
7.根据权利要求1所述的用于球磨机热风送粉系统的乏气-热一次风换热器系统，其特征在于，细粉分离器的气体出口经排粉风机(11)与乏气-热一次风换热器(12)中的乏气管道入口相连通。
8.根据权利要求1所述的用于球磨机热风送粉系统的乏气-热一次风换热器系统，其特征在于，乏气-热一次风换热器(12)中换热层的层数为2-3层。
9.根据权利要求8所述的用于球磨机热风送粉系统的乏气-热一次风换热器系统，其特征在于，还包括用于对换热片进行吹扫的蒸汽吹扫装置、用于检测三次风喷口(16)中风温、风压及风量的第一检测系统、以及用于检测燃烧器(15)入口中风温、风压及风量的第二检测系统。
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