一種高鈉煤加熱脫除爐與燃煤電站的集成裝置及其方法制造方法及圖紙

本發(fā)明專利技術(shù)提供了一種高鈉煤加熱脫除爐與燃煤電站集成裝置及其方法，包括高鈉煤加熱脫除爐系統(tǒng)和燃煤電站系統(tǒng)，所述高鈉煤加熱脫除爐系統(tǒng)包括高鈉煤加熱脫除爐、液固分離器、水煤漿制備單元、堿金屬溶液回收處理系統(tǒng)、煤粉干燥裝置、煙氣噴淋冷卻及熱回收裝置，所述高鈉煤加熱脫除爐上端連接水煤漿制備單元，下部連接液固分離器，所述液固分離器一端連接煤粉干燥裝置，另一端連接堿金屬溶液回收處理系統(tǒng)，所述煤粉干燥裝置連接煙氣噴淋冷卻及熱回收裝置，所述煙氣噴淋冷卻及熱回收裝置連接堿金屬溶液回收處理系統(tǒng)，所述堿金屬溶液回收處理系統(tǒng)連接水煤漿制備單元。本發(fā)明專利技術(shù)所要解決問題的重點在充分利用一體式高鈉煤加熱脫除裝置進(jìn)出口豐富且裝置獨立的特點，實現(xiàn)其與燃煤工藝系統(tǒng)中汽水循環(huán)系統(tǒng)、燃料系統(tǒng)以及煙氣余熱利用的集成，達(dá)到節(jié)能環(huán)保的目的。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及一種爐窯及其集成裝置，尤其是涉及一體式高鈉煤加熱脫除裝置在燃煤工藝系統(tǒng)中的集成方法。
技術(shù)介紹
高鈉煤是指煤中堿金屬化合物成分較高的一類特殊煤炭。我國高鈉煤預(yù)測儲量高大3900億噸，主要集中在新疆準(zhǔn)東煤田。準(zhǔn)東煤屬于低灰分、高熱值、低變質(zhì)程度的優(yōu)質(zhì)煤炭，作為發(fā)電或化工的原料具有低污染、低排放的特點，可有效節(jié)約燃燒轉(zhuǎn)化后廢物的處理費用，為燃煤電站和煤化工奠定了良好的物質(zhì)基礎(chǔ)。然而，高鈉煤在燃燒及轉(zhuǎn)化利用時，會對系統(tǒng)內(nèi)的受熱面如省煤器、煙氣冷卻器、空預(yù)器等造成嚴(yán)重的沾污和堿性腐蝕，并且造成排渣困難。高鈉煤強結(jié)焦與強沾污性這一難以克服的難題，成為制約電站鍋爐裝置長期運行的關(guān)鍵。對于如何防止結(jié)渣和沾污，一方面有學(xué)者從其結(jié)渣和沾污的機理方面開展了大量的研究，多集中于提出結(jié)渣判定指數(shù)這一判定值，然而在實際應(yīng)用中有著很大的局限性，不能從根本上解決沾污對鍋爐的危害問題。另一方面，有研究人員開展通過調(diào)節(jié)鍋爐燃燒來緩解結(jié)渣的問題，這在實際中并不便于操作也未得到推廣。當(dāng)然，摻燒是目前來看高鈉煤在鍋爐中的燃燒唯一可行的方法，但這種僅僅利用20～30％的高鈉煤與長途運輸后的其他煤中純混的方法處理量非常有限，對于如準(zhǔn)東地區(qū)儲存巨大的高鈉煤而言無疑是杯水車薪。此外，在高鈉煤中摻混一定數(shù)量的硅或三氧化二鋁，可以調(diào)節(jié)煤的灰熔點減少沾污，這種方法雖然能一定程度的改善鍋爐的沾污和結(jié)渣問題，但也增加了鍋爐受熱面的磨損，減少鍋爐使用壽命。這種摻混方式不僅降低了燃煤的發(fā)熱值，而且增加了電廠的運行成本。綜上的處理方式都聚焦在高鈉煤燃燒或轉(zhuǎn)化過程中進(jìn)行，相比而言，在高鈉煤進(jìn)入鍋爐燃燒前實現(xiàn)鈉的脫除，反而是一種釜底抽薪式的解決方法。燃燒或反應(yīng)前脫鈉原理較為簡單，即通過高溫水洗即可溶解掉煤粉中含有的大部分鈉，如準(zhǔn)東煤的鈉含量在3.5～12％，通過中溫水洗處理后，含鈉量的降低到2％以下，通過調(diào)節(jié)溫度及壓力促進(jìn)鈉的溶解以及通過攪拌作用促進(jìn)液體對煤粉的沖刷可進(jìn)一步降低煤中鈉的含量。許多研究及專利提出利用鍋爐排放的高溫?zé)煔饣蛘咂啓C系統(tǒng)中的高溫高壓蒸汽來加熱水煤漿，這種方法從某種程度上增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性，而且，高溫?zé)煹兰案邷馗邏赫羝苈返母脑旒芭c脫鈉過程的過度集成增加了系統(tǒng)運行的不可靠性，破壞了原系統(tǒng)的獨立性，在發(fā)生局部設(shè)備或系統(tǒng)故障時容易造成整個系統(tǒng)停車，帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失。綜上所述，燃燒前脫鈉更具有徹底改善鍋爐運行質(zhì)量的潛力，目前的加熱脫鈉過程與燃煤工藝系統(tǒng)過度集成，影響了系統(tǒng)運行的獨立和可靠性。這些決定了高鈉煤的大規(guī)模應(yīng)用亟需一種獨立有效的脫鈉裝置和簡單可靠的集成方法。
技術(shù)實現(xiàn)思路
針對如上問題，本專利技術(shù)提出了一體式高鈉煤加熱脫除裝置與燃煤工藝系統(tǒng)的集成方法。通過一體式高鈉煤加熱脫除裝置的專利技術(shù)，實現(xiàn)高鈉煤脫除過程的獨立性，通過結(jié)合高鈉煤加熱脫除裝置的物料進(jìn)出口的特點實現(xiàn)其與工藝系統(tǒng)簡單可靠的集成。為了實現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)的技術(shù)方案如下：一種高鈉煤加熱脫除爐與燃煤電站集成裝置，包括高鈉煤加熱脫除爐系統(tǒng)和燃煤電站系統(tǒng)，所述高鈉煤加熱脫除爐系統(tǒng)包括高鈉煤加熱脫除爐、液固分離器、水煤漿制備單元、堿金屬溶液回收處理系統(tǒng)、煤粉干燥裝置、煙氣噴淋冷卻及熱回收裝置，所述高鈉煤加熱脫除爐上端連接水煤漿制備單元，下部連接液固分離器，所述液固分離器一端連接煤粉干燥裝置，另一端連接堿金屬溶液回收處理系統(tǒng)，所述煤粉干燥裝置連接煙氣噴淋冷卻及熱回收裝置，所述煙氣噴淋冷卻及熱回收裝置連接堿金屬溶液回收處理系統(tǒng)，所述堿金屬溶液回收處理系統(tǒng)連接水煤漿制備單元；所述燃煤電站系統(tǒng)包括鍋爐、汽輪機及汽水循環(huán)管路上的各換熱部件，所述鍋爐連接汽輪機，所述汽輪機連接汽水循環(huán)管路上的換熱部件，水經(jīng)汽水循環(huán)管路上凝汽器、除氧器及加熱器連接鍋爐；所述燃煤干燥裝置連接鍋爐。作為優(yōu)選，高鈉煤加熱脫除爐的排煙口連接煤粉干燥裝置。作為優(yōu)選，所述鍋爐中設(shè)置空氣預(yù)熱器、省煤器、過熱器和再熱器，所述的汽水循環(huán)管路設(shè)置包括除氧器、凝汽器和換熱器。作為優(yōu)選，所述高鈉煤加熱脫除爐包括中心層、中間層，所述中心層是燃燒加熱室，所述中間層是水煤漿室，水煤漿室設(shè)置在中心燃燒加熱室的外周，所述水冷壁設(shè)置在水煤漿室的外周，所述燃燒室下部設(shè)置燃燒器，所述燃燒器連接外部燃料輸送管道，所述燃燒室上部設(shè)置煙氣排出口，水煤漿室上游連接制漿裝置，所述水煤漿室設(shè)置有補水口及蒸氣排空口，底部設(shè)置有水煤漿排出口；水冷壁層敷設(shè)在中間層水煤漿室外壁。作為優(yōu)選，水煤漿室內(nèi)布置有攪拌器，攪拌器設(shè)置為多個，沿著高度方向，攪拌器的攪拌功率越來越小。作為優(yōu)選，沿著高度方向，攪拌器的攪拌功率越來越小的幅度不斷的增加。如前面的集成裝置的所述的集成方法，所述水煤漿制備單元生成的水煤漿進(jìn)入高鈉煤加熱脫除爐中進(jìn)入脫鈉操作，脫鈉后的水煤漿進(jìn)入液固分離器，在液固分離器中將水煤漿分離成濕煤和堿金屬溶液，所述濕煤進(jìn)入煤粉干燥裝置中進(jìn)行干燥，干燥后生成的煤粉進(jìn)入鍋爐中，煤粉干燥裝置中的煙氣進(jìn)入煙氣噴淋冷卻及熱回收裝置，在進(jìn)入煙氣噴淋冷卻及熱回收裝置進(jìn)行噴淋冷卻和熱回收，噴淋冷卻后的廢水進(jìn)入堿金屬溶液回收處理系統(tǒng)，堿金屬溶液回收處理系統(tǒng)中處理后的水進(jìn)入水煤漿制備單元；所述鍋爐產(chǎn)生的蒸汽進(jìn)入汽輪機中，從汽輪機中出來的蒸汽進(jìn)入汽水循環(huán)管路，蒸汽經(jīng)冷凝器冷凝成水、水除氧器除氧以及加熱器余熱后進(jìn)入鍋爐。作為優(yōu)選，所述水冷壁入口的水通常來自凝汽器或除氧器后的水，吸熱后產(chǎn)生的熱水或蒸汽分別進(jìn)入除氧器或相應(yīng)參數(shù)的汽水循環(huán)管路中。作為優(yōu)選，水冷壁入口管路設(shè)置有調(diào)節(jié)閥，可根據(jù)水煤漿室溫度調(diào)節(jié)水流量；還包括控制器，所述控制器與調(diào)節(jié)閥進(jìn)行數(shù)據(jù)連接，如果測量的水煤漿室溫度上升到的一定溫度，則控制器自動增加調(diào)節(jié)閥的開度，增加進(jìn)入水冷壁的水的流量，如果測量的水煤漿室溫度下降到的一定溫度，則控制器自動降低調(diào)節(jié)閥的開度，減少進(jìn)入水冷壁的水的流量；在控制器中設(shè)置一個控制函數(shù)，控制器根據(jù)控制函數(shù)自動調(diào)整閥門的開度，所述控制函數(shù)K＝F(T),其中K是閥門開度，T是水煤漿室溫度，其中F(T)’>0,F”(T)>0,其中F(T)’、F”(T)是F(T)的一次導(dǎo)數(shù)和二次導(dǎo)數(shù)。作為優(yōu)選，所述攪拌器從水煤漿室的外壁向水煤漿室內(nèi)延伸。作為優(yōu)選，水冷壁入口管路設(shè)置有調(diào)節(jié)閥，可根據(jù)水煤漿室溫度調(diào)節(jié)水流量。作為優(yōu)選，還包括控制器以及溫度壓力傳感器，所述控制器通過采集水煤漿室溫度和壓力數(shù)據(jù)，與調(diào)節(jié)閥進(jìn)行指令傳遞，如果測量的水煤漿室溫度上升到的一定溫度，則控制器自動增加調(diào)節(jié)閥的開度，增加和保持進(jìn)入水冷壁的水的流量，如果測量的水煤漿室溫度下降到的一定溫度，則控制器自動降低調(diào)節(jié)閥的開度，減少和保持進(jìn)入水冷壁的水的流量。作為優(yōu)選，控制函數(shù)如下：假設(shè)水煤漿室溫度為T，調(diào)節(jié)閥開度K的時候，表示滿足溫度條件，上述的調(diào)節(jié)閥開度K、水煤漿室溫度為T是基準(zhǔn)數(shù)據(jù)，所述的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)存儲在控制器中，當(dāng)水煤漿室溫度為t的時候，調(diào)節(jié)閥開度k變化如下：k＝K*(t/T)a,其中a為參數(shù)，1.05<a<1.12；其中t,T是絕對溫度值，優(yōu)選的，a＝1.08；0.91<t/T<1.12。作為優(yōu)選，水煤漿室的加熱溫度為300～350℃，高溫下攪拌清洗5-30分鐘。作為優(yōu)選，水煤漿在高溫高壓狀態(tài)下攪拌清洗后，關(guān)閉燃燒器，可通過本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點】
一種高鈉煤加熱脫除爐與燃煤電站集成裝置，包括高鈉煤加熱脫除爐系統(tǒng)和燃煤電站系統(tǒng)，所述高鈉煤加熱脫除爐系統(tǒng)包括高鈉煤加熱脫除爐、液固分離器、水煤漿制備單元、堿金屬溶液回收處理系統(tǒng)、煤粉干燥裝置、煙氣噴淋冷卻及熱回收裝置，所述高鈉煤加熱脫除爐上端連接水煤漿制備單元，下部連接液固分離器，所述液固分離器一端連接煤粉干燥裝置，另一端連接堿金屬溶液回收處理系統(tǒng)，所述煤粉干燥裝置連接煙氣噴淋冷卻及熱回收裝置，所述煙氣噴淋冷卻及熱回收裝置連接堿金屬溶液回收處理系統(tǒng)，所述堿金屬溶液回收處理系統(tǒng)連接水煤漿制備單元；所述燃煤電站系統(tǒng)包括鍋爐、汽輪機及汽水循環(huán)管路上的各換熱部件，所述鍋爐連接汽輪機，所述汽輪機連接汽水循環(huán)管路上的換熱部件，水經(jīng)汽水循環(huán)管路上凝汽器、除氧器及加熱器連接鍋爐；所述燃煤干燥裝置連接鍋爐。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種高鈉煤加熱脫除爐與燃煤電站集成裝置，包括高鈉煤加熱脫除爐系統(tǒng)和燃煤電站系統(tǒng)，所述高鈉煤加熱脫除爐系統(tǒng)包括高鈉煤加熱脫除爐、液固分離器、水煤漿制備單元、堿金屬溶液回收處理系統(tǒng)、煤粉干燥裝置、煙氣噴淋冷卻及熱回收裝置，所述高鈉煤加熱脫除爐上端連接水煤漿制備單元，下部連接液固分離器，所述液固分離器一端連接煤粉干燥裝置，另一端連接堿金屬溶液回收處理系統(tǒng)，所述煤粉干燥裝置連接煙氣噴淋冷卻及熱回收裝置，所述煙氣噴淋冷卻及熱回收裝置連接堿金屬溶液回收處理系統(tǒng)，所述堿金屬溶液回收處理系統(tǒng)連接水煤漿制備單元；所述燃煤電站系統(tǒng)包括鍋爐、汽輪機及汽水循環(huán)管路上的各換熱部件，所述鍋爐連接汽輪機，所述汽輪機連接汽水循環(huán)管路上的換熱部件，水經(jīng)汽水循環(huán)管路上凝汽器、除氧器及加熱器連接鍋爐；所述燃煤干燥裝置連接鍋爐。2.如權(quán)利要求1所述的集成裝置，其特征在于，所述高鈉煤加熱脫除爐包括外層，所述外層是水冷壁，所述水冷壁的入口和出口分別連接汽水循環(huán)管路。3.如權(quán)利要求1所述的集成裝置，其特征在于，高鈉煤加熱脫除爐的排煙口連接煤粉干燥裝置。4.如權(quán)利要求1所述的集成裝置，其特征在于，所述鍋爐中設(shè)置空氣預(yù)熱器、省煤器、過熱器和再熱器，所述的汽水循環(huán)管路上設(shè)置除氧器、凝汽器和換熱器。5.如權(quán)利要求2所述的集成裝置，其特征在于，所述高鈉煤加熱脫除爐包括中心層、中間層，所述中心層是燃燒加熱室，所述中間層是水煤漿室，水煤漿室設(shè)置在中心燃燒加熱室的外周，所述水冷壁設(shè)置在水煤漿室的外周，所述燃燒室下部設(shè)置燃燒器，所述燃燒器連接外部燃料輸送管道，所述燃燒室上部設(shè)置煙氣排出口，水煤漿室上游連接制漿裝置，所述水煤漿室設(shè)置有補水口及蒸氣排空口，底部設(shè)置有水煤漿排出口；水冷壁層敷設(shè)在中間層水煤漿室外壁。6.如權(quán)利要求5所述的集成裝置，其特征...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：高維，馬漢軍，張力，高霞，
申請(專利權(quán))人：國電龍源電力技術(shù)工程有限責(zé)任公司，
類型：發(fā)明
國別省市：北京;11