专利名称：烟气预干燥褐煤中速磨直吹式制粉系统的制作方法
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、东北三省及云南等地区。褐煤具有挥发分高(Vdaf > 37% )、水分高(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机组效率，减小引风机、磨煤机等辅机的电耗，从而降低发电煤耗，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。其中中速磨煤机因制粉电耗低、维护工作量小、变负荷性能好等优点而大量应用于燃烟煤和贫煤机组中，部分低水分褐煤机组也采用中速磨煤机制粉。中速磨煤机一般配直吹式制粉系统。根据中速磨煤机工作时其内干燥剂的状态，分为正压直吹式与负压直吹式两类。负压直吹式系统中，磨煤机后配置排粉风机，磨煤机在负压状态下工作，有利于避免磨煤机向环境漏粉，但所有入炉煤粉均经过排粉风机，排粉风机工作可靠性较差，故目前负压直吹式中速磨制粉系统已比较少见。在目前广泛应用的正压直吹式制粉系统中，一般采用高压密封风避免磨煤机向环境漏粉。根据一次风机的位置不同，正压直吹式又可分为热一次风机系统和冷一次风机系统。如图I所示，现有的中速磨煤机正压直吹式热一次风机制粉系统，该系统工作时，原煤自原煤仓I经称重式给煤机2送入中速磨煤机3磨制，磨制后的风粉混合物进入粗粉分离器4，分离出的粗粉再返回磨煤机3继续磨制，合格煤粉与一次风经煤粉分配器5分配后送往各燃烧器6喷入锅炉7内燃烧。空气由送风机9送入锅炉烟道中的空气预热器8加热后通过热风管道10分为两路，一路经热一次风机11增压后作为干燥剂和一次风进入中速磨煤机3，另一路作为二次风经二次风箱12分配送往各燃烧器6参与燃烧。密封风机13提供高压冷风用于磨煤机、给煤机等设备的密封。磨煤机干燥剂初温通过热一次风机11前的冷风门40调节。
上述中速磨制粉系统是采用热风作为干燥介质，热风温度在350 450°C范围。大量的褐煤掺烧试验业已证实，采用350 450°C的热风作为干燥剂难以满足高水分褐煤的干燥需求，而热风温度的进一步提高受到空气预热器8和中速磨煤机3安全运行的制约。因此，干燥出力不足是制约中速磨制粉系统掺烧褐煤的关键因素。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。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种烟气预干燥褐煤中速磨直吹式制粉系统，该系统使得燃褐煤机组采用中速磨制粉系统成为可能，可实现在采用直吹式中速磨制粉系统的燃煤机组中大比例掺烧褐煤或全烧褐煤，还可提高机组效率降低发电煤耗，回收大量 水资源，具有显著的经济、节能及环保效益。为了解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案一种烟气预干燥褐煤中速磨直吹式制粉系统，其包括有中速磨煤机、煤粉分配器、送风机、密封风机以及设于锅炉烟道中的空气预热器，所述煤粉分配器连接在中速磨煤机出口的粗粉分离器和锅炉燃烧器之间，所述送风机连接空气预热器，空气预热器分两路，一路连接燃烧器，另一路连接中速磨煤机下部的进风口，所述密封风机连接中速磨煤机的密封风口，其特征在于所述中速磨煤机在顶部的进煤口连接有干燥装置，所述干燥装置顶部具有进煤口和高温烟气干燥剂入口，底部具有出煤口，底部侧面具有排气口，所述排气口连接有除尘器，除尘器的出粉口连接中速磨煤机的进煤口，除尘器的出气口连接有乏气风机。通过在中速磨煤机前设置一个干燥装置利用高温烟气对褐煤进行预干燥，这样可以使得褐煤中的水分降低以适应中速磨煤机的工况，即实现了可以在采用直吹式中速磨制粉系统的燃煤机组中大比例掺烧褐煤或全烧褐煤；褐煤经过预干燥后，乏气和水分不进入锅炉炉膛，提高了煤粉燃烧性能，提高了锅炉的效率，同时可以减小风机、中速磨煤机的电耗，从而降低了发电煤耗。所述乏气风机再连接乏气冷却器，所述乏气冷却器具有冷凝水出口和冷乏气出口。这样可以将乏气中的热量和水分进行回收利用。设置乏气冷却器，析出的冷凝水还可以回收利用，有利于节约水资源。或者所述乏气风机直接连脱硫塔。这样直接将含水乏气排往脱硫塔，避免乏气直接排空污染环境。为实现对进入干燥装置中的高温烟气的温度进行调节，所述干燥装置的高温烟气干燥剂入口连接有烟气混合室，该烟气混合室分别连接设于锅炉炉膛的热烟抽口和乏气冷却器的冷乏气出口。这样可以直接利用系统产生的冷乏气对高温烟气温度进行调节。另外，烟气混合室还可以连接设于锅炉炉膛的热烟抽口和设于锅炉烟道的冷烟抽口。另外，所述冷乏气出口还连接到脱硫塔，以避免乏气排空造成对环境的污染。
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I为现有技术的中速磨煤机正压直吹式热一次风机制粉系统的结构示意图；图2为本发明的系统结构示意图。
具体实施例方式如图2所示，本发明的烟气预干燥褐煤中速磨直吹式制粉系统，包括原煤仓1，称重式给煤机2，中速磨煤机3，煤粉分配器5，空气预热器8，送风机9，二次风箱12，密封风机13，干燥装置14，烟气混合室15，布袋除尘器16，乏气风机17，乏气冷却器18。中速磨煤机3的上部出口具有粗粉分离器4。其中，干燥装置14为下行干燥管，顶部具有进煤口和高温烟气干燥剂入口，底部具有出煤口，在底部侧面具有排气口。原煤仓I底部的出煤口连接称重式给煤机2，称重式 给煤机2再连接干燥装置14顶部的进煤口。烟气混合室15连接在干燥装置14上部的高温烟气干燥剂入口。干燥装置14的出煤口连接中速磨煤机3的进煤口，中速磨煤机3的粗粉分离器4连接煤粉分配器5，煤粉分配器5再连接锅炉7的燃烧器6。空气预热器8设置在锅炉7的烟道中，送风机9位于锅炉7的烟道外，与空气预热器8连接，空气预热器8再通过送风管道10分两路，一路连接到中速磨煤机3下部的进风口，另一路经二次风箱12连接锅炉7的燃烧器6，密封风机13连接在中速磨煤机3的密封风口上。干燥装置14的排气口上连接布袋除尘器16，布袋除尘器16的出粉口连接中速磨煤机3的进煤口，布袋除尘器16的出气口连接乏气风机17，该乏气风机17再连接乏气冷却器18，或直接将乏气排往脱硫塔22。乏气冷却器18是一个热交换器，其内具有冷却水管束，乏气冷却器具有冷凝水出口 21和冷乏气出口。烟气混合室15具有两个烟气进口，其中一个烟气进口经炉烟管道20连接锅炉7炉膛的热烟抽口 24，另一个经冷乏气管道20连接乏气冷却器18的冷乏气出口(也可以连接到锅炉7的烟道中的冷烟抽口 41)。乏气冷却器18的冷乏气出口经冷乏气管道20 (结合冷乏气管道上的阀门)分两路，一路连接烟气混合室15的另一个烟气进口，另一路可以连接到脱硫塔22。在热风管道位于中速磨煤机3的进风口前方还设置有冷风门40。以上就是本发明的烟气预干燥褐煤中速磨直吹式制粉系统，其工作方式如下原煤自原煤仓I经称重式给煤机2送入干燥装置14，同时来自烟气混合室15的高温烟气作为原煤预干燥的干燥剂进入干燥装置14中，二者在干燥装置14内混合并下行。大部分煤粒由干燥装置14底部进入中速磨煤机3，乏气由干燥装置14底部侧向被乏气风机17抽出。乏气中的少量细煤粒由布袋除尘器16回收并送回中速磨煤机3，净化后的乏气进入乏气冷却器18被冷却水通过间壁式换热冷却至水露点温度以下。乏气冷却器18中回收的乏气显热与水蒸汽潜热均通过冷却水返回电厂汽水循环系统，乏气中水蒸汽凝结产生的凝结水排往脱硫塔废水池，也可经水处理后予以回收利用，排出的低温乏气一部分作为调温介质返回烟气混合室15，余下部分送往电厂脱硫塔22。在布袋除尘器16与乏气冷却器18之间设置乏气风机17，用以抽取干燥装置14中的高温炉烟并克服布袋除尘器16和乏气冷却器18及相应管道的阻力。经过预干燥的原煤在中速磨煤机3内磨制，磨制后的风粉混合物进入粗粉分离器4，分离出的粗粉返回中速磨煤机3继续磨制，合格煤粉与磨煤机干燥剂(热风)经煤粉分配器5分配后送往各燃烧器6喷入锅炉内燃烧。由送风机9输送的空气经空气预热器8加热后一路作为一次风和干燥剂送往中速磨煤机3 (冷一次风机系统)或由热一次风机增压后送往中速磨煤机3 (热一次风机系统)，另一路作为二次风经二次风箱12分配送往各燃烧器6参与炉内燃烧。磨煤机干燥剂初温通过·冷风门40 (热一次风机系统)或压力冷风(冷一次风机系统)调节。密封风机23提供高压冷风用于磨煤机、给煤机等设备的密封。在锅炉炉膛设置热烟抽口 24，利用干燥装置14内的负压抽取高温炉烟和低温乏气，二者在烟气混合室15内混合后进入干燥装置14，通过调节高温炉烟和冷乏气的比例调节干燥剂温度。与现有的中速磨正压直吹式制粉系统相比，本专利系统具有以下特点(I)通过高效充分的原煤预干燥，进入磨煤机的原煤水分大幅降低，制粉系统干燥出力大幅提高，使得燃高水分褐煤机组可采用运行安全可靠、维护成本低的中速磨制粉系统。(2)采用高温烟气作为原煤预干燥的干燥剂，通过改变冷、热烟比例调节干燥剂初温。高温烟气的干燥能力调节范围大，可满足各类高水分原煤的预干燥需求；且烟气中氧量低，可有效防止褐煤爆燃，安全性好。(3)原煤预干燥脱除的水分不进入锅炉炉膛，可显著改善煤粉燃烧性能，提高锅炉效率，减小引风机、磨煤机电耗，从而降低发电煤耗。回收原煤预干燥乏气中的水分，对于“富煤缺水”地区电厂具有突出的经济和环保效益。(4)对于在役机组改造，只需增设干燥装置、布袋除尘器、乏气冷却器、乏气风机、高温炉烟管道和乏气管道，即可使烟煤或贫煤中速磨制粉系统安全、经济地大比例掺烧褐煤，且改造前后制粉系统运行特性基本保持不变。因此，本制粉系统使得燃高水分褐煤机组采用中速磨制粉系统成为可能，可实现在采用直吹式中速磨制粉系统的燃煤机组中大比例掺烧褐煤或全烧褐煤，还可提高机组效率降低发电煤耗，同时回收大量水资源，具有显著的经济、节能及环保效益。本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。
权利要求
1.一种烟气预干燥褐煤中速磨直吹式制粉系统，其包括有中速磨煤机、煤粉分配器、送风机、密封风机以及设于锅炉烟道中的空气预热器，所述煤粉分配器连接在中速磨煤机出口的粗粉分离器和锅炉燃烧器之间，所述送风机连接空气预热器，空气预热器分两路，一路连接燃烧器，另一路连接中速磨煤机下部的进风口，所述密封风机连接中速磨煤机的密封风口，其特征在于所述中速磨煤机在顶部的进煤口连接有干燥装置，所述干燥装置顶部具有进煤口和高温烟气干燥剂入口，底部具有出煤口，底部侧面具有排气口，所述排气口连接有除尘器，除尘器的出粉口连接中速磨煤机的进煤口，除尘器的出气口连接有乏气风机。
2.根据权利要求I所述的烟气预干燥褐煤中速磨直吹式制粉系统，其特征在于所述乏气风机再连接乏气冷却器，所述乏气冷却器具有冷凝水出口和冷乏气出口。
3.根据权利要求I所述的烟气预干燥褐煤中速磨直吹式制粉系统，其特征在于所述干燥装置的高温烟气干燥剂入口连接有烟气混合室，该烟气混合室分别连接设于锅炉炉膛上部的热烟抽口和乏气冷却器的冷乏气出口。
4.根据权利要求I所述的烟气预干燥褐煤中速磨直吹式制粉系统，其特征在于所述干燥装置的高温烟气干燥剂入口连接有烟气混合室，该烟气混合室分别连接设于锅炉炉膛上部的热烟抽口和设于锅炉烟道的冷烟抽口。
5.根据权利要求3所述的烟气预干燥褐煤中速磨直吹式制粉系统，其特征在于所述冷乏气出口还连接到脱硫塔。
6.根据权利要求I所述的烟气预干燥褐煤中速磨直吹式制粉系统，其特征在于所述乏气分机直接连接脱硫塔。
7.根据权利要求I所述的烟气预干燥褐煤中速磨直吹式制粉系统，其特征在于所述干燥装置为下行干燥管。
全文摘要
本发明公开了一种烟气预干燥褐煤中速磨直吹式制粉系统，该系统在中速磨煤机顶部的进煤口连接有干燥装置，所述干燥装置顶部具有进煤口和高温烟气干燥剂入口，底部具有出煤口，底部侧面具有排气口，所述排气口连接有除尘器，除尘器的出粉口连接中速磨煤机的进煤口，除尘器的出气口连接有乏气风机。本制粉系统使得燃高水分褐煤机组采用中速磨制粉系统成为可能，可实现在采用直吹式中速磨制粉系统的燃煤机组中大比例掺烧褐煤或全烧褐煤，还可提高机组效率降低发电煤耗，同时回收大量水资源，具有显著的经济、节能及环保效益。
文档编号F23K1/00GK102840595SQ20111016650
公开日2012年12月26日 申请日期2011年6月20日 优先权日2011年6月20日
发明者施大钟, 施登宇 申请人:上海机易电站设备有限公司