CN102889609B - 烟气干燥褐煤钢球磨制粉系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种烟气干燥褐煤钢球磨制粉系统，其在钢球磨煤机进煤口连接有预干燥装置，所述预干燥装置在上部具有进煤口和高温烟气干燥剂入口；所述粗粉分离器的细粉出口连接细粉分离器，细粉分离器的出煤口连接给粉机，给粉机连接风粉混合器，所述热风装置另一路经一次风箱也连接风粉混合器，所述风粉混合器再连接到锅炉的燃烧器；所述细粉分离器的乏气出口连接除尘器，除尘器的出粉口再连接给粉机，除尘器的出气口连接乏气风机。该制粉系统克服了现有钢球磨制粉系统磨制高水分褐煤时的干燥出力不足，提高了钢球磨制粉系统的运行安全性，使得含有钢球磨制粉系统的燃煤机组可大比例掺烧褐煤或全部燃用高水分褐煤，同时也提高了燃煤发电机组效率，使发电成本降低。
Description
技术领域
本发明属于燃煤发电技术领域，涉及褐煤发电技术，具体地说，涉及燃褐煤电站锅炉的制粉系统。
背景技术
褐煤是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。褐煤约占我国动力煤储量的18％，主要分布于内蒙古、东北及云南等地区。褐煤具有挥发分高(Vdaf＞37％)、高水分(全水分约为30％，外在水分大多超过19％)、发热量低(约12.56MJ/kg)、灰熔点低(约1150℃)、磨损性低(HGI为50-70)和易自燃等特点。褐煤“二高三低”的特点决定了其制粉系统具有一定的特殊性。
褐煤主要用于电厂燃料，也可用于化学工业等领域。褐煤发电在澳大利亚、德国、美国等发达国家应用广泛。研究指出，燃烧干燥提质后的褐煤能提高锅炉效率，降低排烟温度，减小引风机、磨煤机等电站辅机的能耗，降低发电煤耗，提高全厂热效率，同时对减少CO2、NOX排放也起到一定作用。
目前，国内电煤市场供应紧张，国矿电煤价格居高不下。为保障电煤的长期稳定供应，并控制电厂燃料成本，大量电厂开始探索并试验在各类燃煤机组中掺烧价格低廉的褐煤。因褐煤水分较高且易燃易爆，故制粉系统干燥出力不足以及制粉系统爆炸隐患成为制约电厂掺烧褐煤的关键因素。
在电站锅炉制粉系统中，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，其中采用钢球磨煤机的制粉系统约占我国在役电站锅炉制粉系统的60％。因此，对已有的钢球磨煤机制粉系统进行改进，使其满足大比例掺烧褐煤或磨制高水分褐煤的要求，对采用钢球磨制粉系统的在役及新建电站锅炉均具有显著的经济及环保效益。
大量的褐煤掺烧试验业已证实，采用350～450℃的热风作为干燥剂难以满足高水分褐煤的干燥需求。制粉系统干燥出力不足不仅使煤粉燃烧性能变差，同时也影响磨煤机研磨出力导致锅炉出力较低，使得掺烧失去意义。而热风温度的进一步提高受到空气预热器与磨煤机轴承允许温度的制约。此外，中间储仓式制粉系统的防爆性能较差，加之褐煤易燃易爆，故采用热风或热风与炉烟混合物作为干燥剂的钢球磨制粉系统亟待技术改进，以使钢球磨煤机能够安全、经济、高效磨制高水分褐煤。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种烟气干燥褐煤钢球磨制粉系统，该制粉系统是对现有钢球磨制粉系统进行改造，克服现有钢球磨制粉系统干燥高水分褐煤出力不足以及提高钢球磨制粉系统的运行安全性，使得含有钢球磨制粉系统的燃煤机组可大比例掺烧褐煤或全部燃用高水分褐煤，同时还能够实现降低发电成本。
为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：
一种烟气干燥褐煤钢球磨制粉系统，包括钢球磨煤机、粗粉分离器、热风装置，所述热风装置分两路，一路连接燃烧器；所述钢球磨煤机的出煤口连接粗粉分离器的进口，所述粗粉分离器的粗粉出口再连接钢球磨煤机的进煤口，其特征在于：所述钢球磨煤机在进煤口连接有预干燥装置，所述预干燥装置在上部具有进煤口和高温烟气干燥剂入口；所述粗粉分离器的细粉出口连接细粉分离器，细粉分离器的出粉口连接给粉机，给粉机连接风粉混合器，所述热风装置另一路经一次风箱也连接风粉混合器，所述风粉混合器再连接到锅炉的燃烧器；所述细粉分离器的乏气出口连接除尘器，除尘器的出粉口再连接给粉机，除尘器的出气口连接乏气风机。
采用上述技术方案，通过在钢球磨煤机前设置一个预干燥装置，并利用高温烟气作为干燥介质在预干燥装置中对褐煤进行预干燥，这样可以使得褐煤中的水分降低以适应钢球磨煤机的工况，即实现了可以在采用钢球磨制粉系统的燃煤机组中大比例掺烧褐煤或全烧褐煤。并且还进一步以高温烟气代替热风作为钢球磨煤机运行所需的干燥剂和通风介质。由于高温烟气中氧含量比较低，是惰性气体，这就使得钢球磨煤机在磨制褐煤时比较安全，消除了褐煤爆燃的隐患，提高了制粉系统的安全性。热风装置通过热风管道分两路，一路连接锅炉的燃烧器，另一路连接到风粉混合器，风粉混合器再连接到燃烧器。这样再通过热风将干燥磨制好的褐煤送入燃烧器，一方面可以适当提高一次风温度，改善燃料的着火性能，使得锅炉低负荷稳燃性能增强，另一方面保证了煤粉燃烧所需的一次风率。由于通过除尘器、乏气风机将含有大量水蒸气的褐煤干燥乏气抽出，使得大量原煤水分不进入锅炉炉膛，由此一方面可使炉膛温度提高，从而显著改善煤粉燃烧性能，另一方面使锅炉排烟热损失减小，锅炉效率得以提高，此外还可减小引风机、磨煤机电耗，从而使机组效率提高，发电煤耗降低。
所述乏气风机还连接乏气冷却器，乏气冷却器具有冷凝水出口和脱水乏气出口。通过乏气冷却器，一方面可回收乏气中的大量水分，另一方面乏气冷却器回收的热能返回机组汽水循环系统，可进一步提高发电机组效率。
为实现对进入干燥装置中的高温烟气的温度进行调节，在本发明中，所述预干燥装置的高温烟气干燥剂入口连接有烟气混合室，所述烟气混合室具有两个烟气进口，其中一个烟气进口连接设于锅炉炉膛的抽烟口，另一烟气进口连接乏气冷却器的脱水乏气出口或/和锅炉烟道尾部的冷烟抽口。
所述给粉机前还连接有煤粉仓，所述细粉分离器的出粉口和除尘器的出粉口均连接到该煤粉仓。在给粉机前方设置煤粉仓，可使制粉系统不受锅炉负荷的影响，保证制粉系统能够稳定、高效运行。
另外，所述乏气风机和乏气冷却器的脱水乏气出口还直接连接到脱硫塔。
所述热风装置和风粉混合器之间还设有烟风混合室，所述冷烟抽口也连接到该烟风混合室。这样一次风风温可以通过改变热风、冷烟比例进行调节。
附图说明
通过下面结合附图对其示例性实施例进行的描述，本发明上述特征和优点将会变得更加清楚和容易理解。
图1为本发明的系统结构图。
具体实施方式
如图1所示，本发明的烟气干燥褐煤钢球磨制粉系统，包括原煤斗1，给煤机2，预干燥装置3、钢球磨4、粗粉分离器5、回粉管6、细粉分离器7、煤粉仓8、给粉机9、送风机11、空气预热器12、送风管道13、二次风风箱14、一次风机15、烟风混合室16、一次风管道17、一次风箱18、风粉混合器19、冷烟风机23、冷烟管道24、冷烟支管道25、烟气混合室26、高温炉烟管道27、布袋除尘器28、乏气风机29、乏气冷却器30、脱水乏气风机31、乏气管道32。
其中，预干燥装置3为下行干燥管，在上部具有进煤口和高温炉烟干燥剂入口，下部具有出煤口。
原煤斗1出口连接给煤机2，给煤机2再连接到预干燥装置3的进煤口，预干燥装置3的出煤口再连接到钢球磨煤机4的进煤口。钢球磨煤机4的出煤口连接粗粉分离器5的进口，粗粉分离器5的粗粉出口通过回粉管6再连接钢球磨煤机2的进煤口，粗粉分离器5的细粉出口连接细粉分离器7，细粉分离器7的乏气出口连接布袋除尘器28，细粉分离器7的出粉口和布袋除尘器28的出粉口均连接到煤粉仓8，煤粉仓8再经给粉机9连接到风粉混合器19，风粉混合器19连接到锅炉10的燃烧器20。布袋除尘器28的出气口连接乏气风机29，乏气风机29在连接到乏气冷却器30。乏气冷却器30是一个热交换器，具有冷凝水出口和脱水乏气出口。
预干燥装置3的高温烟气干燥剂入口通过高温炉烟管道27连接到烟气混合室26，烟气混合室26具有两个烟气进口，其中一个烟气进口连接到锅炉10炉膛的热烟抽口21。而锅炉10的烟道尾部的冷烟抽口22连接有冷烟风机23；乏气冷却器30的脱水乏气出口连接有脱水乏气风机31，冷烟风机23经冷烟支管道25、脱水乏气风机31经乏气管道32均连接到烟气混合室26的另一个烟气进口。这样就可以在烟气混合室26内将高温炉烟和冷烟或脱水乏气进行混合，从而对高温炉烟进行调温。
热风装置由送风机11、一次风机15以及空气预热器12构成，其中，空气预热器12设在锅炉的烟道内，送风机11和一次风机15位于锅炉10的烟道外与空气预热器12相连，空气预热器12分两路，一路通过送风管道13经二次风风箱14连接到锅炉10的燃烧器20；另一路连接到烟风混合室16，烟风混合室16通过一次风管道17经一次风风箱18连接到风粉混合器19，另外冷烟风机23还连接到该烟气混合室16。
以上就是本发明的烟气干燥褐煤钢球磨制粉系统，其工作方式如下：
原煤自原煤斗1经给煤机2送入下行干燥管3，在下行干燥管3顶部与来自烟气混合室26的干燥剂混合并下行进入钢球磨煤机4磨制，磨制后的风粉混合物进入粗粉分离器5，分离出的粗粉由回粉管6送回磨煤机4继续磨制，细粉与乏气进入细粉分离器7，绝大部分煤粉由细粉分离器7分离并落入煤粉仓8，少量细粉随乏气进入布袋除尘器28进一步进行气固分离，布袋除尘器28回收的细粉返回煤粉仓8，乏气由乏气风机29送入乏气冷却器30进一步冷却至水露点温度以下以回收乏气中的水分与热能，也可由乏气风机29直接送入脱硫塔34，乏气冷却器30回收的热能通过冷却水返回电厂汽水系统，乏气冷却器30排出的低温脱水乏气由脱水乏气风机31输送，一部分脱水乏气作为调温介质返回烟气混合室26循环利用，余下部分排往脱硫塔34，乏气冷却器30排出的凝结水既可经处理后回收利用，也可直接排往脱硫塔废水池33集中处理。
进入烟气混合室26的热烟由钢球磨煤机4入口的负压从炉膛的热烟抽口21抽取，布置乏气冷却器30且其工作时，冷烟由脱水乏气风机31和乏气管道32输送的脱水乏气提供，或者由脱水乏气与来自冷烟抽口22和冷烟支管道25的冷烟混合一并作为调温介质，不布置乏气冷却器30或乏气冷却器30不工作时冷烟由冷烟风机23自锅炉10的烟道尾部的冷烟抽口22抽取。热烟、冷烟(或脱水乏气)在烟气混合室26混合，继而作为通风与干燥介质送入下行干燥管3。烟气混合室26出口的烟气温度通过改变冷、热烟(或脱水乏气)比例进行调节。
来自一次风机15和空气预热器12出口的热风与来自冷烟抽口22的冷烟在烟风混合室16混合，作为一次风和输粉介质经由一次风管道17送入一次风风箱18，经一次风风箱18分配后经由风粉混合器19输送煤粉至各燃烧器20。一次风风温通过改变热风、冷烟比例进行调节。来自送风机11和空气预热器12出口的热风经二次风风箱14分配后作为二次风送往各燃烧器20参与炉内燃烧。
本发明的烟气干燥褐煤钢球磨制粉系统与现有的钢球磨制粉系统相比，具有以下特点：
(1)干燥剂由热烟与冷烟混合而得，氧浓度很低，整个制粉系统在惰性气氛下运行，安全性明显提高。
(2)高温炉烟温度在800℃以上，通过改变冷、热烟比例调节干燥剂初温，使得干燥剂干燥能力调节范围大，可满足各类高水分原煤的干燥需求。
(3)原煤在下行干燥管和磨煤机内干燥出的水分不进入锅炉炉膛，可显著改善煤粉燃烧性能，同时提高锅炉效率，并减小引风机、磨煤机电耗，从而降低发电煤耗。
(4)乏气不直接排空，一部分作为调温介质在制粉系统内循环利用，余下部分排往脱硫塔，故对环境无污染。
(5)本专利系统既可应用于在役机组的褐煤掺烧，也可应用于全部燃用高水分褐煤的电站锅炉。
需要注意的是，以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，在本发明的上述指导下，本领域技术人员可以在上述实施例的基础上进行各种改进和变形，而这些改进或者变形落在本发明的保护范围内。
Claims (5)
1.一种烟气干燥褐煤钢球磨制粉系统，包括钢球磨煤机、粗粉分离器、热风装置，所述热风装置分两路，一路连接燃烧器；所述钢球磨煤机的出煤口连接粗粉分离器的进口，所述粗粉分离器的粗粉出口再连接钢球磨煤机的进煤口，所述钢球磨煤机在进煤口连接有预干燥装置，所述预干燥装置在上部具有进煤口和高温烟气干燥剂入口；所述粗粉分离器的细粉出口连接细粉分离器，细粉分离器的出煤口连接给粉机，给粉机连接风粉混合器，所述热风装置另一路经一次风箱也连接风粉混合器，所述风粉混合器再连接到锅炉的燃烧器；所述细粉分离器的乏气出口连接除尘器，除尘器的出尘口再连接给粉机，除尘器的出气口连接乏气风机；所述预干燥装置的高温烟气干燥剂入口连接有烟气混合室，所述烟气混合室具有两个烟气进口，其中一个烟气进口连接设于锅炉炉膛的抽烟口；其特征在于：
所述乏气风机还连接乏气冷却器，乏气冷却器具有冷凝水出口和脱水乏气出口；所述烟气混合室的另一烟气进口连接乏气冷却器的脱水乏气出口。
2.根据权利要求1所述的烟气干燥褐煤钢球磨制粉系统，其特征在于：所述烟气混合室的另一烟气进口还连接锅炉烟道尾部的冷烟抽口。
3.根据权利要求1所述的烟气干燥褐煤钢球磨制粉系统，其特征在于：所述给粉机前还连接有煤粉仓，所述细粉分离器的出粉口和除尘器的出粉口均连接到该煤粉仓。
4.根据权利要求2所述的烟气干燥褐煤钢球磨制粉系统，其特征在于：所述乏气风机和乏气冷却器的脱水乏气出口还直接连接到脱硫塔。
5.根据权利要求2所述的烟气干燥褐煤钢球磨制粉系统，其特征在于：所述热风装置和风粉混合器之间还设有烟风混合室，所述冷烟抽口也连接到该烟风混合室。
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