過熱蒸汽干燥制粉型燃煤鍋爐機(jī)組及發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及燃煤鍋爐領(lǐng)域，具體涉及鍋爐煤粉制備、送風(fēng)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(jī)組及發(fā)電系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]我國是一個(gè)富煤少油缺氣的國家，煤炭在我國能源供應(yīng)中一直處于核心主導(dǎo)地位，在未來相當(dāng)長時(shí)期內(nèi)，以煤為主的能源結(jié)構(gòu)在我國會一直持續(xù)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(chǎn)量中的比例正在快速增長。然而，燃煤發(fā)電在生產(chǎn)電力的同時(shí)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(fā)電凈效率和發(fā)達(dá)國家相比仍有較大差距。因而，進(jìn)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(yè)乃至整個(gè)國民經(jīng)濟(jì)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要又迫切的任務(wù)。
[0003]近年來，隨著電煤價(jià)格快速上漲和優(yōu)質(zhì)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(fā)電成為了電力行業(yè)高度關(guān)注的突出問題。在全世界范圍內(nèi)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(nèi)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(fā)分高、熱值低、在空氣中易風(fēng)化易自燃等特點(diǎn)，所以難以貯存，也不宜長距離運(yùn)輸。我國褐煤的3/4分布在內(nèi)蒙古及東北地區(qū)，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(qū)，這些褐煤全水分在40?60%，含木質(zhì)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(dá)70%。
[0004]目前褐煤利用的主要途徑是通過坑口電站燃燒發(fā)電，褐煤與煙煤鍋爐多采用直吹式制粉系統(tǒng)，一般是以爐煙和熱風(fēng)混合物或熱風(fēng)作為制粉系統(tǒng)干燥劑；貧煤與無煙煤多采用中間儲倉式制粉系統(tǒng)，一般是以熱風(fēng)作為制粉系統(tǒng)干燥劑。但與常規(guī)煙煤鍋爐相比，這些褐煤鍋爐熱效率低、體積大價(jià)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(tǒng)使得鍋爐一次風(fēng)中含有大量爐煙及水蒸汽等惰性介質(zhì)，加之爐膛溫度又低，使得高水分褐煤存在突出的燃燒不穩(wěn)定問題，致使鍋爐難以安全可靠地運(yùn)行，這嚴(yán)重制約了國內(nèi)外高水分褐煤的有效利用。同時(shí)，由于褐煤反應(yīng)活性高，褐煤煤粉易燃易爆，褐煤制粉系統(tǒng)的燃燒與爆炸問題也是一個(gè)長期一直困擾褐煤機(jī)組安全可靠運(yùn)行的突出問題。
[0005]此外，位于我國新疆準(zhǔn)噶爾盆地東部“準(zhǔn)東煤田”的煤炭預(yù)測儲量達(dá)3900億噸，是我國最大的整裝煤田。準(zhǔn)東煤除發(fā)熱量較褐煤高以外，其它煤質(zhì)特性與褐煤相似，也具有水分高(22?32% )、揮發(fā)分高、灰熔點(diǎn)低、磨損性低和易自燃的特點(diǎn)。目前業(yè)內(nèi)針對準(zhǔn)東煤開發(fā)的大型電站鍋爐均采用直吹式制粉系統(tǒng)，故為保證制粉系統(tǒng)干燥出力和爐內(nèi)穩(wěn)定燃燒，鍋爐均采用了很高的熱風(fēng)溫度和一次風(fēng)率。由此造成的結(jié)果是這些準(zhǔn)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(yīng)地致使鍋爐熱效率和機(jī)組發(fā)電效率均較低；而且，過高的一次風(fēng)率使得爐內(nèi)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(xù)煙氣脫硝的壓力和成本。
[0006]進(jìn)一步，在燃用高水分煤種的鍋爐中，大量由煤中可燃物質(zhì)燃燒而放出的熱量被消耗于煤中水分蒸發(fā)為水蒸汽，由于這些水分最終是以水蒸汽狀態(tài)排出鍋爐，致使燃料實(shí)際放熱的相當(dāng)一部分被白白浪費(fèi)。因而，現(xiàn)有的高水分燃煤鍋爐往往表現(xiàn)為燃煤量巨大，單位發(fā)電量的污染物排放也明顯較高。若以表征燃料實(shí)際放熱量的高位發(fā)熱量為基準(zhǔn)計(jì)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。
[0007]另一方面，我國褐煤主要產(chǎn)區(qū)(內(nèi)蒙古東部地區(qū))及準(zhǔn)東煤產(chǎn)區(qū)(新疆地區(qū))均為極度缺水地區(qū)。由于火電機(jī)組需要消耗大量水，水資源匱乏已經(jīng)成為了這些地區(qū)開展電源基地建設(shè)從而開發(fā)利用褐煤及準(zhǔn)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(zhǔn)東煤利用具有非常重要的生態(tài)保護(hù)意義。但由于爐內(nèi)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(diǎn)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(jī)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(diǎn)只有53°C (水蒸汽容積份額15% )?？梢姡捎诟蔁煔饬烤薮笄宜饵c(diǎn)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(zhì)，這使得從排煙中回收水分與水蒸汽凝結(jié)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(shí)現(xiàn)煙氣水回收以及熱量回收的工程應(yīng)用。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0008]本實(shí)用新型是為了解決上述問題而進(jìn)行的，目的在于提供一種具有突出水回收效益和節(jié)能效益，而且還能保證制粉系統(tǒng)安全運(yùn)行和燃煤效率更高的過熱蒸汽干燥制粉型燃煤鍋爐機(jī)組及發(fā)電系統(tǒng)。
[0009]本實(shí)用新型提供一種過熱蒸汽干燥制粉型燃煤鍋爐機(jī)組，用于對原煤進(jìn)行燃燒，可以具有這樣的特征，包括:制粉子系統(tǒng)，包含:用于對原煤進(jìn)行磨制并且通過干燥劑對原煤進(jìn)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(jìn)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(jī)子系統(tǒng)，包含:爐膛、與爐膛出口相連接的爐內(nèi)煙道、位于爐膛入口位置的煤粉燃燒器；送風(fēng)送粉子系統(tǒng)，包含:與汽粉分離裝置相連接用于輸送煤粉的給粉機(jī)、與給粉機(jī)相連接的風(fēng)粉混合器、與風(fēng)粉混合器相連接的一次風(fēng)混合室、位于爐內(nèi)煙道尾部的空氣預(yù)熱器、及用于提供冷風(fēng)的送風(fēng)機(jī)；以及乏汽水回收子系統(tǒng)，包含:與送風(fēng)機(jī)相連接并且利用冷風(fēng)對乏汽的一部分進(jìn)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(jìn)行分離得到煤粉和乏汽(乏汽:一般將氣流干燥系統(tǒng)排出的低溫氣體稱為乏氣，依此習(xí)慣提法，在鍋爐制粉系統(tǒng)中亦常稱磨煤機(jī)出口排出的氣體為乏氣，因本實(shí)用新型中制粉系統(tǒng)是以水蒸汽為干燥劑與輸粉介質(zhì)，故稱磨煤機(jī)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(huán)管道、通過利用爐膛產(chǎn)生的煙氣對乏汽循環(huán)管道中的乏汽進(jìn)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(jìn)行循環(huán)的過熱蒸汽管道，給粉機(jī)用于輸送煤粉至風(fēng)粉混合器，風(fēng)粉混合器對來自送風(fēng)送粉子系統(tǒng)的一次風(fēng)和煤粉進(jìn)行混合得到風(fēng)粉混合物，乏汽水回收裝置中的乏汽被送風(fēng)機(jī)提供的冷風(fēng)冷卻成為凝結(jié)水，冷風(fēng)在乏汽水回收裝置中被乏汽的熱量預(yù)熱得到溫風(fēng)，空氣預(yù)熱器對溫風(fēng)的一部分進(jìn)行加熱得到熱風(fēng)，熱風(fēng)的一部分與溫風(fēng)的另一部分在一次風(fēng)混合室混合后作為一次風(fēng)進(jìn)入風(fēng)粉混合器中，熱風(fēng)的另一部分作為二次風(fēng)直接進(jìn)入煤粉燃燒器中，煤粉燃燒器對風(fēng)粉混合物中的煤粉進(jìn)行燃燒，煤粉與一次風(fēng)、二次風(fēng)在爐膛中燃燒生成煙氣。
[0010]在本實(shí)用新型提供的過熱蒸汽干燥制粉型燃煤鍋爐機(jī)組中，可以具有這樣的特征，還包括:煙氣凈化子系統(tǒng)，與爐內(nèi)煙道的尾部出口相連接，包含:依次連接的除塵器、弓丨風(fēng)機(jī)、脫硫裝置、煙囪。
[0011]在本實(shí)用新型提供的過熱蒸汽干燥制粉型燃煤鍋爐機(jī)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(jié)水的風(fēng)冷凝汽器、及儲存回收凝結(jié)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。
[0012]在本實(shí)用新型提供的過熱蒸汽干燥制粉型燃煤鍋爐機(jī)組中，還可以具有這樣的特征:其中，乏汽水回收子系統(tǒng)還包含:用于輸送凝汽器輸出的剩余氣體的余氣輸送裝置，余氣輸送裝置包含:與凝汽器的出口相連接用于將剩余氣體輸送進(jìn)入一次風(fēng)混合室中的余氣管道、及與余氣管道相連通并且將剩余氣體直接引入脫硫裝置的的余氣旁路管道。
[0013]在本實(shí)用新型提供的過熱蒸汽干燥制粉型燃煤鍋爐機(jī)組中，還可以具有這樣的特征:其中，汽粉生成干燥裝置還包含:對原煤進(jìn)行磨制和干燥形成汽粉混合物的磨煤機(jī)、及與磨煤機(jī)的出口相連接用于對汽粉混合物中的粗粉進(jìn)行分離并且將粗粉送回磨煤機(jī)中的粗粉分離器。
[0014]在本實(shí)用新型提供的過熱蒸汽干燥制粉型燃煤鍋爐機(jī)組中，還可以具有這樣的特征:其中，汽粉生成干燥裝置還包含:與煤粉收集器相連接對煤粉進(jìn)行貯存的煤粉倉。
[0015]在本實(shí)用新型提供的過熱蒸汽干燥制粉型燃煤鍋爐機(jī)組中，還可以具有這樣的特征:其中，汽粉生成干燥裝置還包含:出口與磨煤機(jī)的入口相連接用于對原煤進(jìn)行預(yù)干燥的原煤預(yù)干燥管、及蒸汽輸送管，原煤預(yù)干燥管的進(jìn)口通過蒸汽輸送管連通至過熱蒸汽管道上，過熱蒸汽作為預(yù)干燥劑對原煤