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CN111412483B - 一种磨制高水分褐煤的中速磨制粉系统 - Google Patents

一种磨制高水分褐煤的中速磨制粉系统 Download PDF

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CN111412483B CN202010341320.9A CN202010341320A CN111412483B CN 111412483 B CN111412483 B CN 111412483B CN 202010341320 A CN202010341320 A CN 202010341320A CN 111412483 B CN111412483 B CN 111412483B
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Abstract

本发明公开了一种磨制高水分褐煤的中速磨制粉系统，包括中速磨煤机，原煤干燥单元和一次风调温单元。抽取锅炉中温烟气与热一次风进行换热，换热完的中温烟气与炉底风对原煤进行干燥，引风机出口引出一股冷烟气，作为调节混合气体温度与氧量使用。该原煤干燥单元可解决现有中速磨煤机制粉系统干燥高水分褐煤出力不足、一次风率高等问题；同时可解决由于干排渣系统炉低漏风而引起的氮氧化物排放高、排烟温度高、锅炉热效率低等问题。一次风调温单元利用过度给煤仓负压，抽取锅炉中温炉烟，与热一次风在管式换热器中换热，以提高一次风温，该单元最大特点是不需要中温炉烟风机，且从根本上解决了增大一次风量带来的炉效低、氮氧化物排放高等问题。

Description

一种磨制高水分褐煤的中速磨制粉系统
技术领域
本发明属于燃煤发电技术领域，涉及一种应用于干排渣机组锅炉配套的中速磨煤机制粉系统，具体涉及一种磨制高水分褐煤的中速磨制粉系统。
背景技术
目前，燃煤电站锅炉制粉系统中常用的磨煤机主要有三大类：钢球磨煤机、中速磨煤机及风扇磨煤机。其中，钢球磨煤机主要磨制可磨性低的无烟煤和贫煤，中速磨煤机主要磨制冲刷磨损指数Ke≤5.0，全水分Mt≤35％的煤种，风扇磨煤机主要磨制冲刷磨损指数Ke≤3.5，全水分Mt＞35％的煤种。传统燃用高水分(Mt>30％)褐煤的发电机组通常配备风扇磨直吹式制粉系统，干燥介质多为高温炉烟、热空气及冷炉烟。实际运行发现，风扇磨煤机存在叶轮冲击板易磨损，检修工作量大，维护成本高等难题。另外，当前国内电煤市场供应紧张，发电成本较高，为保障电煤的长期稳定供应，降低经营成本，电厂加大了对褐煤的采购。然而我国许多电厂锅炉配套的中速磨煤机设计的是低水分、高热值煤种，现在不得不燃用高水分、低热值的褐煤，本来用风扇磨煤机磨制的煤种最终用中速磨煤机进行磨制，这就造成了磨煤机磨出口温度低、干燥出力不够、一次风率过大以及省煤器出口氮氧化物排放高等问题。
为了解决上述问题，目前常用的方法主要有以下几种：
1、增大一次风量。该方法主要是增大一次风率以提高磨煤机干燥出力，此方法效果有限，当煤种水分较大时(如大于40％)，增大一次风率仍无法满足一次风干燥出力的要求，且当一次风率增大到一定值时，一二次风比例将严重偏离设计值，会影响炉内燃烧工况，出现炉膛火焰中心上移、锅炉受热面超温、减温水量增大、飞灰含碳量增大、氮氧化物排放增加、排烟温度上升等一些列问题。
2、提高一次风温。常见的作法就是空预器反转或提高空预器入口一次风温。其中空预器反转就是采用空预器一、二次风侧反转的方法，即一次风先于二次风通过蓄热元件，以达到提高一次风温的目的，但该种方法提高一次风温幅度有限，一般在20～30℃之间。提高入口一次风温常利用冷烟风机从引风机出口引低温烟气至一次风机进口，以提高空预器一次风入口温度，从而适当提高空预器出口热一次风温度，但提高一次风温度幅度有限。
3、高温炉烟制粉。该方法是使用高温炉烟风机从锅炉抽取高温炉烟与一次风混合后通入磨煤机中，由于中速磨煤机制粉系统属于正压制粉系统，高温炉烟风机必须能在500℃、12Kpa左右高温高压、含尘量大的恶劣环境下长期稳定运行，因此对高温炉烟风机要求较高。
4、蒸汽加热一次风或干燥原煤。该方法主要是采用汽轮机抽汽来加热一次风或者干燥原煤中的水分，该种方法所需抽汽量大，造成机组运行效率低等问题。
研究表明，燃烧干燥提质后的褐煤能降低飞灰大渣含碳量、降低排烟温度，提高锅炉热效率，燃烧高挥发分的煤种还能降低氮氧化物的排放，同时还可以减小引风机、磨煤机等电站辅机的能耗，降低发电煤耗。因此，开展中速磨煤机入口煤质干燥提质不仅可以提高中速磨煤机的出力，还可以提高机组运行的经济性和环保性，具有重要的应用价值。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种磨制高水分褐煤的中速磨制粉系统。
本发明上述目的通过如下技术方案实现：
一种磨制高水分褐煤的中速磨制粉系统，包括中速磨煤机，还包括原煤干燥单元和一次风调温单元；其中：
所述原煤干燥单元包括为所述中速磨煤机给煤的过度给煤仓，将抽取的锅炉炉底风输送至过度给煤仓的炉底风管道，将从锅炉中抽取的中温烟气输送至过度给煤仓的中温烟管道，将从引风机出口抽取的冷烟气输送至过度给煤仓的冷烟管道，为所述炉底风、中温烟气和冷烟气提供抽取动力并将其输回送至锅炉的乏气风机，和设于过度给煤仓与乏气风机之间的煤粉分离器；所述炉底风管道、中温烟管道和冷烟管道与所述过度给煤仓的落煤口连通，所述乏气风机经煤粉分离器与所述过度给煤仓的出烟口连通，所述煤粉分离器与中速磨煤机连通；
所述一次风调温单元包括将从锅炉的空气预热器出口处抽取的热一次风送入所述中速磨煤机中进行制粉的热一次风管道，和设于该热一次风管道上供调节热一次风温度的热一次阀门和冷一次阀门；
还包括供所述中温烟管道和所述热一次风管道内的烟气换热的换热器，和设于中温烟管道上、锅炉与所述换热器之间的除尘器。
进一步地，所述过度给煤仓包括仓体，仓体设有位于其一侧上部的入煤口、另一侧下部的落煤口，以及出烟口；仓体内设有用于将所述入煤口落入的煤输送至落煤口的输煤带。
进一步地，所述过度给煤仓的落煤口处设有用于承接输煤带落下的煤并将其分散开的锥形板和用于进烟气的进烟管，进烟管设于锥形板的下方，进烟管的周壁设有若干个进烟孔。
进一步地，所述输煤带上方的仓体内壁上设有用于调节煤层厚度的滚筒和/或用于翻动煤层的钉耙板。
进一步地，所述过度给煤仓的落煤口处的仓体壁上设有空气炮。
进一步地，所述锅炉炉底风包括干排渣系统漏风和部分炉底烟气。
进一步地，供所述中温烟管道和所述热一次风管道内的烟气换热的换热器为管式换热器。
进一步地，设于中温烟管道上、锅炉与所述换热器之间的除尘器为除尘风箱。除尘风箱内部装有均流板，可使烟气均匀进入风箱内，烟气风速并能迅速降低，热烟气所含的粉尘能沉积在风箱底端。除尘风箱底端装有放灰口，运行人员可定期放掉风箱内的粉尘。
进一步地，所述炉底风管道、中温烟管道和冷烟管道上分别设有阀门和流量计。
进一步地，所述炉底风管道、中温烟管道和冷烟管道上分别设有氧量计。
有益效果：
本发明提出的一种磨制高水分褐煤的中速磨制粉系统主要包括两部分，一是原煤干燥单元，其作用是对原煤进行预干燥，二是一次风调温单元，其作用是提高一次风温。抽取锅炉中温烟气与热一次风进行换热，换热完的中温烟气与干排渣系统漏风、部分炉底烟气对原煤进行干燥，引风机出口引出一股冷烟气，作为调节混合气体温度与氧量使用。该原煤干燥单元可解决现有中速磨煤机制粉系统干燥高水分褐煤出力不足、一次风率高等问题；同时可解决由于干排渣系统炉低漏风而引起的氮氧化物排放高、排烟温度高、锅炉热效率低等问题。
一次风调温单元利用过度给煤仓负压，抽取锅炉中温炉烟，与热一次风在管式换热器中换热，以提高一次风温，该单元最大特点是不需要中温炉烟风机，降低投资成本。此外由于提高了一次风温，所需的一次风量势必可以降低，从根本上解决了增大一次风量带来的炉效低、氮氧化物排放高等问题。
附图说明
图1为本发明提出的一种磨制高水分褐煤的中速磨制粉系统示意图；
图2是过度给煤仓内部结构示意图；
其中，1为原煤仓；2为给煤机；3为锁气器；4为过度给煤仓；5为中速磨煤机；6为燃烧器；7为锅炉；8为脱硝装置；9为空气预热器；10为除尘器；11为引风机；12为烟囱；13为干排渣系统；14为热一次风管道；15为热一次阀门；16为冷一次阀门；17为除尘风箱；18为管式换热器；19为中温烟管道阀门；20为炉底风管道阀门；21为流量计；22为冷烟管道阀门；23为煤粉分离器；24为回粉管道；25为乏气风机；26为乏气喷口；
4-1为仓体；4-2为入煤口(圆柱形落煤管)；4-3为输煤带；4-4为锥形板；4-5为环形落煤口；4-6为圆柱形进烟管；4-7为环形出烟口；4-8为滚筒；4-9为钉耙板；4-10为电机；4-11为空气炮。
具体实施方式
下面结合附图和实施例具体介绍本发明实质性内容，但并不以此限定本发明的保护范围。
实施例1：
本实施例的对象为一台600MW超临界前后墙对冲燃烧锅炉，π型布置，干排渣系统，6台中速磨煤机配正压直吹制粉系统，设计煤种全水份为8.14％，拟掺烧全水分大于40％的褐煤，存在磨煤机制粉系统干燥出力不足的现象。
一种磨制高水分褐煤的中速磨制粉系统，包括中速磨煤机5，还包括原煤干燥单元和一次风调温单元。
如图1所示，原煤仓1中的原煤经过给煤机2进入过度给煤仓4中进行干燥，干燥后的煤进入中速磨煤机5中进行磨制，磨制出的煤粉通过燃烧器6进入锅炉7中进行燃烧，炉膛内的烟气经过脱硝装置8、空气预热器9、除尘器10、引风机11，最终排出至烟囱12。
原煤干燥单元中，在干排渣系统13上部，即渣井下部抽取炉底风，包括干排渣系统漏风和部分炉底烟气，温度约450℃；同时从锅炉7抽取中温烟气，温度约600℃，中温烟气与空气预热器9出口的热一次风在管式换热器18中进行换热，换热完的烟气温度约400℃，与炉底风混合通过管道送入过度给煤仓4中对原煤进行干燥；为了排除过度给煤仓爆燃风险，从引风机11出口引出一股冷烟气，温度约115℃，与上述混合气体再次混合，作为调节混合气体温度与氧量使用，最终控制过度给煤仓中含氧量容积浓度低于16％，以防止爆燃发生。干燥原煤后的乏气经过煤粉分离器23后被乏气风机25通过乏气喷口26送入锅炉7，煤粉分离器23分离下来的煤粉经回粉管24回至中速磨煤机5中。原煤干燥单元中抽取炉底风、中温烟气和冷烟气动力来源于乏气风机25，通过该乏气风机25的乏气经过过度给煤仓5和煤粉分离器23降温除尘后，其工作环境大为改善，风机可稳定运行。炉底风管道、中温烟管道和冷烟管道上分别设有炉底风管道阀门20、中温烟管道阀门19、冷烟管道阀门22和流量计21，可调节各路气体的流量，当煤种变化不需要进行干燥时，可全关此阀。同时各管道上均安装有氧量计(未示出)，以此控制该系统氧量。
如图2所示，原煤仓1中的原煤经给煤机2由入煤口(圆柱形落煤管)4-2落入过度给煤仓4中的输煤带4-3上，输煤带上方设有滚筒4-8，可使原煤均匀的铺散在输煤带上，滚筒4-8用弹簧固定于仓体4-1内壁上，可调节煤层厚度，滚筒4-8后方设有陶瓷钉耙板4-9，可翻动煤层，使煤层表面积更大。输煤带4-3将原煤从过度给煤仓4的一端运送至另一端，落在锥形板4-4上进行分散开并往下落，上述炉底风、换热后的中温烟气以及冷烟气混合后，由圆柱形进烟管4-6进入过度给煤仓4中，其中圆柱形进烟管4-6上布满了进烟孔，烟气从进烟孔进入过度给煤仓仓体4-1内，于原煤逆向输送，对下落的原煤进行干燥，使原煤的全水份降低至30％以下，干燥后的原煤由环形落煤口4-5进入中速磨煤机5中进行磨制，干燥原煤后的乏气由环形出烟口4-7进入煤粉分离器23。此外输煤带4-3的电机4-10可自动调节输煤带4-3的运转速度，过度给煤仓4的落煤口4-5处的仓体4-1壁上设有空气炮4-11，空气炮4-11可清仓或者防止发生堵塞。
与此同时，一次风调温单元中利用过度给煤仓4负压从锅炉抽取温度约600℃的中温烟气，经过除尘风箱17除尘后进入管式换热器18，空气预热器9通过热一次风管道14与管式换热器18另一端连接，这样约600℃中温烟气与空气预热器9输出的约290℃热一次风在管式换热器18内进行换热，换热升温后的热一次风约350℃，通过管道被送入中速磨煤机5中进行制粉，同时管道上的热一次阀门15与冷一次阀门16根据中速磨煤机5磨口温度仍可调节进入中速磨煤机5内部的热一次风温度。管式换热器18前装有除尘风箱17，可降低进入其内部灰量，减少对其的磨损，除尘风箱17内部装有均流板，可使烟气均匀进入风箱内，烟气风速并能迅速降低，热烟气所含的粉尘能沉积在风箱底端。除尘风箱17底端装有放灰口，运行人员可定期放掉风箱内的粉尘。该一次风调温单元利用的是过度给煤仓(4)负压，不需要中温炉烟风机，降低投资成本。
由于原煤在过度给煤仓内经过一次干燥，原煤的水分有所降低，一次风温不需要提高太多，因此相比总烟气量而言，抽取的中温烟气量小，同时干燥原煤的乏气又被送入锅炉内，对锅炉对流受热面几乎无影响。由于提高了一次风温，所需的一次风量势必可以降低，从根本上解决了增大一次风量带来的炉效低、氮氧化物排放高等问题。
上述实施例的作用在于具体介绍本发明的实质性内容，但本领域技术人员应当知道，不应将本发明的保护范围局限于该具体实施例。

Claims (8)

1.一种磨制高水分褐煤的中速磨制粉系统，包括中速磨煤机，其特征在于：还包括原煤干燥单元和一次风调温单元；其中：
所述原煤干燥单元包括为所述中速磨煤机给煤的过度给煤仓，将抽取的炉底风输送至过度给煤仓的炉底风管道，将从锅炉中抽取的中温烟气输送至过度给煤仓的中温烟管道，将从引风机出口抽取的冷烟气输送至过度给煤仓的冷烟管道，为所述炉底风、中温烟气和冷烟气提供抽取动力并将其输回送至锅炉的乏气风机，和设于过度给煤仓与乏气风机之间的煤粉分离器；所述炉底风管道、中温烟管道和冷烟管道与所述过度给煤仓的落煤口连通，所述乏气风机经煤粉分离器与所述过度给煤仓的出烟口连通，所述煤粉分离器与中速磨煤机连通；
所述一次风调温单元包括将从锅炉的空气预热器出口处抽取的热一次风送入所述中速磨煤机中进行制粉的热一次风管道，和设于该热一次风管道上供调节热一次风温度的热一次阀门和冷一次阀门；
还包括供所述中温烟管道和所述热一次风管道内的烟气换热的换热器，和设于中温烟管道上、锅炉与所述换热器之间的除尘器；
其中：
所述过度给煤仓包括仓体，仓体设有位于其一侧上部的入煤口、另一侧下部的落煤口，以及出烟口；仓体内设有用于将所述入煤口落入的煤输送至落煤口的输煤带；
所述炉底风包括干排渣系统漏风和部分炉底烟气。
2.根据权利要求1所述的中速磨制粉系统，其特征在于：所述过度给煤仓的落煤口处设有用于承接输煤带落下的煤并将其分散开的锥形板和用于进烟气的进烟管，进烟管设于锥形板的下方，进烟管的周壁设有若干个进烟孔。
3.根据权利要求1所述的中速磨制粉系统，其特征在于：所述输煤带上方的仓体内壁上设有用于调节煤层厚度的滚筒和/或用于翻动煤层的钉耙板。
4.根据权利要求1所述的中速磨制粉系统，其特征在于：所述过度给煤仓的落煤口处的仓体壁上设有空气炮。
5.根据权利要求1所述的中速磨制粉系统，其特征在于：供所述中温烟管道和所述热一次风管道内的烟气换热的换热器为管式换热器。
6.根据权利要求1所述的中速磨制粉系统，其特征在于：设于中温烟管道上、锅炉与所述换热器之间的除尘器为除尘风箱。
7.根据权利要求1所述的中速磨制粉系统，其特征在于：所述炉底风管道、中温烟管道和冷烟管道上分别设有阀门和流量计。
8.根据权利要求1所述的中速磨制粉系统，其特征在于：所述炉底风管道、中温烟管道和冷烟管道上分别设有氧量计。
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