過熱蒸汽干燥制粉型燃煤鍋爐機組及發電系統技術方案

本實用新型專利技術提供一種過熱蒸汽干燥制粉型燃煤鍋爐機組及發電系統，包括：制粉子系統，包含：汽粉生成干燥裝置、汽粉分離裝置、干燥劑生成裝置；鍋爐主機子系統，包含：爐膛、爐內煙道、煤粉燃燒器；送風送粉子系統，包含：給粉機、風粉混合器、一次風混合室、位于爐內煙道尾部的空氣預熱器、及送風機；以及乏汽水回收子系統，包含：利用環境冷風對乏汽的一部分進行冷凝回收的乏汽回收裝置，其中，汽粉分離裝置包含：煤粉收集器，干燥劑生成裝置包含：乏汽管道、乏汽循環管道、利用爐膛產生的煙氣對乏汽循環管道的乏汽進行加熱從而形成作為干燥劑的過熱蒸汽的乏汽加熱器、過熱蒸汽管道，環境冷風在乏汽水回收裝置中被預熱得到溫風。（*該技術在2024年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及燃煤鍋爐領域，具體涉及鍋爐煤粉制備、送風送粉、煤粉燃燒、過熱蒸汽干燥制粉以及煤中水分回收的過熱蒸汽干燥制粉型燃煤鍋爐機組及發電系統。
技術介紹
我國是一個富煤少油缺氣的國家，煤炭在我國能源供應中一直處于核心主導地位，在未來相當長時期內，以煤為主的能源結構在我國會一直持續下去。目前我國新建電站仍以燃煤電站為主，電煤在煤炭總產量中的比例正在快速增長。然而，燃煤發電在生產電力的同時也排放大量的污染物，包括SO2、煙塵、NOx^P 0)2等；而且，我國燃煤電站的發電凈效率和發達國家相比仍有較大差距。因而，進一步提高能源利用效率從而既減少能源消耗又減少污染物排放，成為我國電力工業乃至整個國民經濟實現可持續發展的重要又迫切的任務。近年來，隨著電煤價格快速上漲和優質煤炭儲量在煤炭總儲量中比例的逐漸下降，利用高水分褐煤燃燒發電成為了電力行業高度關注的突出問題。在全世界范圍內褐煤約占世界煤炭總儲量的40%，在我國褐煤儲量2900億噸，約占國內煤炭總儲量的16%。褐煤是煤化程度最低的煤種，具有水分高、揮發分高、熱值低、在空氣中易風化易自燃等特點，所以難以貯存，也不宜長距離運輸。我國褐煤的3/4分布在內蒙古及東北地區，這些褐煤全水分在25?40 %，屬老年褐煤；其余褐煤主要分布在云南地區，這些褐煤全水分在40?60%，含木質纖維，屬年輕褐煤；而國外如澳大利亞、德國、塞爾維亞、印尼等國褐煤的水分更尚，可尚達70%。目前褐煤利用的主要途徑是通過坑口電站燃燒發電，褐煤與煙煤鍋爐多采用直吹式制粉系統，一般是以爐煙和熱風混合物或熱風作為制粉系統干燥劑；貧煤與無煙煤多采用中間儲倉式制粉系統，一般是以熱風作為制粉系統干燥劑。但與常規煙煤鍋爐相比，這些褐煤鍋爐熱效率低、體積大價格高、溫室氣體排放量也較大。而且，對于高水分褐煤，采用直吹式制粉系統使得鍋爐一次風中含有大量爐煙及水蒸汽等惰性介質，加之爐膛溫度又低，使得高水分褐煤存在突出的燃燒不穩定問題，致使鍋爐難以安全可靠地運行，這嚴重制約了國內外高水分褐煤的有效利用。同時，由于褐煤反應活性高，褐煤煤粉易燃易爆，褐煤制粉系統的燃燒與爆炸問題也是一個長期一直困擾褐煤機組安全可靠運行的突出問題。此外，位于我國新疆準噶爾盆地東部“準東煤田”的煤炭預測儲量達3900億噸，是我國最大的整裝煤田。準東煤除發熱量較褐煤高以外，其它煤質特性與褐煤相似，也具有水分高(22?32% )、揮發分高、灰熔點低、磨損性低和易自燃的特點。目前業內針對準東煤開發的大型電站鍋爐均采用直吹式制粉系統，故為保證制粉系統干燥出力和爐內穩定燃燒，鍋爐均采用了很高的熱風溫度和一次風率。由此造成的結果是這些準東煤鍋爐的排煙溫度普遍較高(排煙溫度一般在140°C以上)，相應地致使鍋爐熱效率和機組發電效率均較低；而且，過高的一次風率使得爐內低NOx燃燒的組織較為困難，即爐膛出口煙氣中勵夂含量較大，這顯著增大了鍋爐后續煙氣脫硝的壓力和成本。進一步，在燃用高水分煤種的鍋爐中，大量由煤中可燃物質燃燒而放出的熱量被消耗于煤中水分蒸發為水蒸汽，由于這些水分最終是以水蒸汽狀態排出鍋爐，致使燃料實際放熱的相當一部分被白白浪費。因而，現有的高水分燃煤鍋爐往往表現為燃煤量巨大，單位發電量的污染物排放也明顯較高。若以表征燃料實際放熱量的高位發熱量為基準計算鍋爐熱效率的話，高水分燃煤鍋爐的熱效率大幅低于一般的低水分燃煤鍋爐。另一方面，我國褐煤主要產區(內蒙古東部地區)及準東煤產區(新疆地區)均為極度缺水地區。由于火電機組需要消耗大量水，水資源匱乏已經成為了這些地區開展電源基地建設從而開發利用褐煤及準東煤資源的首要制約因素。因而，若能將煤中水分予以回收，對我國褐煤及準東煤利用具有非常重要的生態保護意義。但由于爐內大量干煙氣(主要是N2XO2和過量干空氣)的稀釋，鍋爐排煙的含濕量和水露點溫度很低，這使得通過冷卻鍋爐排煙從而回收煙氣中的水分變得非常困難。以某燃全水分40%褐煤的在役600MW機組為例，其鍋爐排煙量為2800t/h，雖然排煙中含有270t/h水分，但排煙水露點只有53°C (水蒸汽容積份額15% )。可見，由于干煙氣量巨大且水露點低，回收排煙中水分需要龐大的煙氣冷卻換熱器和溫度足夠低的大量冷卻介質，這使得從排煙中回收水分與水蒸汽凝結潛熱非常困難，所以至今未有通過冷卻電站鍋爐排煙從而實現煙氣水回收以及熱量回收的工程應用。
技術實現思路
本技術是為了解決上述問題而進行的，目的在于提供一種具有突出水回收效益和節能效益，而且還能保證制粉系統安全運行和燃煤效率更高的過熱蒸汽干燥制粉型燃煤鍋爐機組及發電系統。本技術提供一種過熱蒸汽干燥制粉型燃煤鍋爐機組，用于對原煤進行燃燒，可以具有這樣的特征，包括:制粉子系統，包含:用于對原煤進行磨制并且通過干燥劑對原煤進行干燥從而形成汽粉混合物的汽粉生成干燥裝置、對汽粉混合物進行分離得到煤粉和乏汽的汽粉分離裝置、及生成干燥劑的干燥劑生成裝置；鍋爐主機子系統，包含:爐膛、與爐膛出口相連接的爐內煙道、位于爐膛入口位置的煤粉燃燒器；送風送粉子系統，包含:與汽粉分離裝置相連接用于輸送煤粉的給粉機、與給粉機相連接的風粉混合器、與風粉混合器相連接的一次風混合室、位于爐內煙道尾部的空氣預熱器、及用于提供冷風的送風機；以及乏汽水回收子系統，包含:與送風機相連接并且利用冷風對乏汽的一部分進行冷凝回收的乏汽水回收裝置，其中，汽粉分離裝置包含:對汽粉混合物進行分離得到煤粉和乏汽(乏汽:一般將氣流干燥系統排出的低溫氣體稱為乏氣，依此習慣提法，在鍋爐制粉系統中亦常稱磨煤機出口排出的氣體為乏氣，因本技術中制粉系統是以水蒸汽為干燥劑與輸粉介質，故稱磨煤機出口汽粉混合物中的水蒸汽為乏汽)的煤粉收集器，干燥劑生成裝置包含:與煤粉收集器相連接用于輸送乏汽的乏汽管道、連通在乏汽管道上用于輸送乏汽的另一部分的乏汽循環管道、通過利用爐膛產生的煙氣對乏汽循環管道中的乏汽進行加熱從而形成作為干燥劑的過熱蒸汽的乏汽加熱器、及將干燥劑輸送至汽粉生成干燥裝置中進行循環的過熱蒸汽管道，給粉機用于輸送煤粉至風粉混合器，風粉混合器對來自送風送粉子系統的一次風和煤粉進行混合得到風粉混合物，乏汽水回收裝置中的乏汽被送風機提供的冷風冷卻成為凝結水，冷風在乏汽水回收裝置中被乏汽的熱量預熱得到溫風，空氣預熱器對溫風的一部分進行加熱得到熱風，熱風的一部分與溫風的另一部分在一次風混合室混合后作為一次風進入風粉混合器中，熱風的另一部分作為二次風直接進入煤粉燃燒器中，煤粉燃燒器對風粉混合物中的煤粉進行燃燒，煤粉與一次風、二次風在爐膛中燃燒生成煙氣。在本技術提供的過熱蒸汽干燥制粉型燃煤鍋爐機組中，可以具有這樣的特征，還包括:煙氣凈化子系統，與爐內煙道的尾部出口相連接，包含:依次連接的除塵器、弓丨風機、脫硫裝置、煙囪。在本技術提供的過熱蒸汽干燥制粉型燃煤鍋爐機組中，還可以具有這樣的特征:其中，乏汽水回收裝置包括:連通在乏汽管道上的乏汽輸出管道、與乏汽輸出管道相連接用于將乏汽冷凝為凝結水的風冷凝汽器、及儲存回收凝結水的集水器、及與乏汽輸出管道相連通并將乏汽直接引入脫硫裝置的乏汽旁路管道。在本技術提供的過熱蒸汽干燥制粉型燃煤鍋爐機組中，還可以具有這本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種過熱蒸汽干燥制粉型燃煤鍋爐機組，用于對原煤進行燃燒，其特征在于,包括:制粉子系統,包含：用于對所述原煤進行磨制并且通過干燥劑對所述原煤進行干燥從而形成汽粉混合物的汽粉生成干燥裝置、對所述汽粉混合物進行分離得到煤粉和乏汽的汽粉分離裝置、及生成所述干燥劑的干燥劑生成裝置；鍋爐主機子系統,包含：爐膛、與所述爐膛出口相連接的爐內煙道、位于所述爐膛入口位置的煤粉燃燒器；送風送粉子系統,包含：與所述汽粉分離裝置相連接用于輸送煤粉的給粉機、與所述給粉機相連接的風粉混合器、與所述風粉混合器相連接的一次風混合室、位于所述爐內煙道尾部的空氣預熱器、及用于提供冷風的送風機；以及乏汽水回收子系統,包含：與所述送風機相連接并且利用所述冷風對所述乏汽的一部分進行冷凝回收的乏汽水回收裝置，其中，所述汽粉分離裝置包含：對所述汽粉混合物進行分離得到所述煤粉和所述乏汽的煤粉收集器，所述干燥劑生成裝置包含：與所述煤粉收集器相連接用于輸送所述乏汽的乏汽管道、連通在所述乏汽管道上用于輸送所述乏汽的另一部分的乏汽循環管道、通過利用所述爐膛產生的煙氣對所述乏汽循環管道中的所述乏汽進行加熱從而形成作為所述干燥劑的過熱蒸汽的乏汽加熱器、及將所述干燥劑輸送至所述汽粉生成干燥裝置中進行循環的過熱蒸汽管道，所述給粉機用于輸送所述煤粉至所述風粉混合器，所述風粉混合器對來自所述送風送粉子系統的一次風和所述煤粉進行混合得到風粉混合物，所述乏汽水回收裝置中的乏汽被所述送風機提供的所述冷風冷卻成為凝結水，所述冷風在所述乏汽水回收裝置中被所述乏汽的熱量預熱得到溫風，所述空氣預熱器對所述溫風的一部分進行加熱得到熱風，所述熱風的一部分與所述溫風的另一部分在所述一次風混合室混合后作為所述一次風進入所述風粉混合器中，所述熱風的另一部分作為二次風直接進入所述煤粉燃燒器中，所述煤粉燃燒器對所述風粉混合物中的所述煤粉進行燃燒，所述煤粉與所述一次風、所述二次風在所述爐膛中燃燒生成所述煙氣。...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：馬有福，
申請(專利權)人：上海理工大學，
類型：新型
國別省市：上海;31