專利名稱：一種爐煙干燥及水回收儲倉式風扇磨熱風送粉制粉系統的制作方法
技術領域：
本發明屬于煤發電技術領域，涉及褐煤發電技術，具有地說，涉及褐煤的干燥和制粉系統。
背景技術：
褐煤，又名柴煤，多呈褐色或褐黑色，是一種高揮發份(約50% )、高水份(25% -60% )、高灰份(約30% )、低熱值(約3200kcal/kg)、低灰熔點、易風化碎裂、易氧化自燃的劣質燃料，是煤化程度最低的礦產煤。褐煤主要用于發電廠的燃料，也可作化工原料、催化劑載體、吸附劑、凈化污水和回收金屬等。在開采、利用褐煤過程存在的主要問題包括(1)熱值低，用途受限。建設煤電基地，利用褐煤資源是我國能源發展的一項重要戰略。以內蒙古霍林郭勒為例，褐煤發熱量基本在3200kcal/kg左右，當地鍋爐的設計由于考慮該類煤的特性，可以就地應用。由于多數鍋爐設計時對煤的發熱量有嚴格的要求，如果通過運輸將褐煤運到內地應用，則無法直接燃燒，極大地限制了褐煤的產能；(2)不易儲存運輸，銷售半徑有限。由于我國褐煤資源主要集中在內蒙古、云南和黑龍江等地，而煤炭消費主要在東南方。煤炭的大量運輸導致了鐵路運力的緊張，加之褐煤高水份，不適宜遠距離運輸，運輸半徑一般在300千米內；(3)褐煤燃燒時熱利用率低，粉塵排放量大，環境污染嚴重。目前褐煤干燥提質普遍采用熱風爐、滾筒干燥機。干燥機煙氣夾帶有煤粉，煙氣需經旋風分離器、引風機、水洗塔之后放空。由于褐煤的特殊性，以及對褐煤干燥的設計國家無相關標準、規范，導致褐煤干燥過程存在的問題較多。褐煤干燥提質技術就是將其就地干燥，獲得高發熱量的煤炭。褐煤(3200kcal/kg)，經過干燥脫除20%水分后，發熱量約為4800kcal/kg以上，經過干燥提質褐煤價值將增加一倍以上。同時，干燥后的褐煤更加有利于儲存和運輸。褐煤干燥提質主要有流化床、回轉窯、水平移動床三種技術工藝。干燥介質主要有煙氣、水蒸汽等。由于褐煤是一種極易析出揮發份的煤種，在采用含氧氣體干燥時，如果出現局部氧化放熱所導致的過熱問題，容易引起揮發份燃燒，從而造成干燥系統的燃燒問題，影響系統的正常穩定運行。如果全部采用水蒸汽進行干燥時，由于潛熱的排放損失，容易造成較大的能源浪費。褐煤的提質是指褐煤在高溫下經受脫水和熱分解作用后轉化成具有煙煤性質的提質煤。褐煤脫水過程除脫去部分水分外，也伴隨著一些煤的組成和結構的變化，它主要是由脫水作用和過程引起的。所以，褐煤的提質過程主要是褐煤的脫水過程。經過脫水后，褐煤的水分及反應活性降低，發熱量提高，燃燒后溫室氣體的排放減少。若是將褐煤中50%的水分除去，將會使褐煤燃燒后產生的溫室氣體排放量降低15%。由實際測試得知，一種水分42. 52%、發熱量11.93MJ/kg的褐煤，經提質干燥后水分降為14. 43%、發熱量增至18. 08MJ/kg，相當于熱值提高了 51.6%，這對褐煤電廠的影響無疑是十分巨大的。而另一方面，我國淡水資源總量為28000億立方米，占全球水資源的6%，居世界第6位，但人均只有2400立方米，僅為世界平均水平的1/4、在世界上名列121位，是全球13個人均水資源最貧乏的國家之一。到20世紀末,全國600多座城市中，已有400多個城市存在供水不足問題，其中比較嚴重的缺水城市達110個，全國城市缺水總量為60億立方米。一方面我國水資源短缺，另一方面我國水資源利用率低下。2001年我國每萬元工業產值耗水量為90m3左右，為發達國家的3-7倍；工業用水重復利用率約52%，遠低于發達國家80%的水平。在褐煤資源集中的內蒙等地區是我國典型的“富煤缺水”地區。大量的坑口電廠采集地下水作為電廠補水，使得地下水資源枯竭，草地大面積沙化，久而久之形成惡性循環。因此，在缺水地區燃褐煤機組中能否開發一種在燃褐煤過程中將褐煤中的大量水進行分離后再生利用的新型的節水技術成為當務之急，這樣既為電廠帶來經濟效益，也對當地生態系統的改善具有非常積極意義。在褐煤主要用于發電廠的燃料時，國內外比較先進的褐煤干燥制粉系統主要結構如圖I和圖2所示。 圖I為三介質(高溫爐煙、熱空氣和低溫爐煙)褐煤干燥制粉系統。在該系統中，高溫煙氣在鍋爐13爐膛上部抽取，約1100°C ;低溫煙氣由引風機17抽自經電除塵器18處理后的煙道內的煙氣約130°C (剩下部分煙氣經煙囪19排出)，；高溫煙氣、低溫煙氣和熱風3種介質在混合室15混合后作為干燥劑由高溫爐煙管道16輸送至磨煤機5。在原煤倉I內的褐煤經自動磅秤2計量后，再經由給煤機3進入下行干燥管4。褐煤在下行干燥管4中與高溫干燥劑混合得到初步干燥后進入磨煤機5。褐煤在磨煤機5中破碎的過程中得到進一步干燥。磨煤機5出口的粗粉分離器6將粗大的煤粉顆粒送回磨煤機5繼續磨制，煤粉及乏氣經煤粉分配器7被輸送至燃燒器8進入爐膛燃燒。熱風的產生是由送風機9產生，并經位于煙道中的空氣預熱器10進行預熱，預熱后的熱風分兩路，一路作為一次熱風進入混合室，另一路作為二次熱風進入燃燒器8進行助燃。在這種爐煙干燥及水回收儲倉式風扇磨熱風送粉制粉系統中，采用三介質系統有如下優點1)三介質干燥可通過調節冷熱煙氣量適應磨煤機不同工況的干燥需求，可保持熱風量不變，有利于燃料在最佳工況下燃燒。2)摻和冷煙氣可保證制粉系統干燥劑內CO2含量大于4%，但由管道漏風等因素該制粉系統也常有發生爆炸的危險。冷煙在停磨時向磨煤機內通入冷煙可使熱磨煤機惰走，既可吹出余粉又可冷卻磨煤機。3)調節靈活，運行可靠。4)能降低燃燒器區域溫度水平，減少或避免爐膛內發生結渣，并可減少NOx的生成。圖2為二介質(高溫爐煙、熱空氣)褐煤干燥制粉系統，該系統與圖I所示的三介質褐煤干燥制粉系統相比少了生成冷煙的管路。在該系統中，磨煤機5從鍋爐13的爐膛上部抽吸約1100°C的高溫煙氣，與經送風機9、空氣預熱器10生成的熱空氣混合后進入下行干燥管4，在其內對落煤進行預干燥。干燥劑(即高溫爐煙和熱空氣的混合氣體)與煤的混合物進入磨煤機5后，燃料在磨制過程中得到進一步干燥。磨煤機產生的壓頭將干燥劑混合物送入粗粉分離器6，粗粉返回磨煤機5被再一次磨制，乏氣則將煤粉送入燃燒器8中。上述兩種褐煤干燥制粉系統均強化干燥而保證燃料穩定燃燒方面，但均會將褐煤干燥過程中蒸發出的大量水蒸汽送入爐膛，這一方面使爐膛溫度降低，增加了爐膛的燃煤量，同時增加了鍋爐的受熱面，使褐煤鍋爐造價明顯增加，一臺600MW的燃標煤鍋爐與一臺同樣的燃褐煤鍋爐相比造價相差將近2億元人民幣。另一方面也使排煙熱損失增大，鍋爐熱效率降低。目前的電站褐煤干燥制粉系統均著眼于對褐煤的干燥和制粉，褐煤中的水變成蒸汽后一并隨乏氣進入了爐膛。而褐煤提質，同樣帶來褐煤提質后的儲存、包裝、運輸、自燃、環境污染等大量問題，且投資巨大。而且它未能與電廠的褐煤制粉系統統籌兼顧，使得各類褐煤提質技術成本較大，均未能得以推廣應用。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種既能夠提高褐煤燃耗質量從而增強燃煤熱效率，把褐煤干燥、制粉、提質、節水、儲運等給合起來，既能降低發電煤耗，又能將褐煤中的大量水回收利用的爐煙干燥及水回收儲倉式風扇磨熱風送粉制粉系統。該系統把燃褐煤電廠的的干燥制粉與褐煤提質相結合，可明顯降低鍋爐體積和制造成本把原有的褐煤爐變成煙煤爐，同時以克服了現有獨立的褐煤干燥制粉技術系統和獨立的褐煤干燥提質技術系統存在的不足。 為了解決上述技術問題，本發明采用如下的技術方案一種爐煙干燥及水回收儲倉式風扇磨熱風送粉制粉系統，包括鍋爐，依次串接連通的原煤倉、下行干燥管、風扇磨煤機、粗粉分離器，煤粉分配器；所述煤粉分離器再連通鍋爐的燃燒器，還包括混合室，該混合室第一進氣口和第二進氣口分別連通鍋爐的抽煙口和冷煙風機，所述冷煙分機連通鍋爐的設有煙道尾部煙氣除塵器，所述混合室的出氣口再連通下行干燥管，所述鍋爐煙道旁設有送風機，該送風機與設于煙道內的空氣預熱器連通，其特征在于所述粗粉分離器和煤粉分配器之間還依次設有乏氣分離器、煤粉倉、給粉機和煤粉混合器，所述乏氣分離器上部具有乏氣出口，該乏氣出口連通乏氣過濾器，所述乏氣過濾器的出煤口再連通煤粉倉，乏氣分離器的出氣口連通一乏氣風機，該乏氣風機再連通脫硫塔；所述空氣預熱器還連通煤粉混合器。采用上述技術方案，增加有乏氣分離器、煤粉倉、送粉機、煤粉混合器，那么乏氣以及少量的煤粉塵就會從乏氣分離器分離出去經乏氣過濾器過濾，過濾截擋下來的煤粉塵則會從出煤口流下送粉機，送粉機在將煤粉塵和干燥后的褐煤一同送入煤粉混合器并且在熱風的作用下一同進入燃燒器，而過濾后不含煤粉塵的乏氣在乏氣風機牽引下進入脫硫塔進行處理。在本系統，由于產生的包含有水蒸氣乏氣不隨同干燥后的褐煤一同進入爐膛，可以使爐內溫度升高，有助于提高燃料燃燒效率，可以減小鍋爐的受熱面積，可明顯減低鍋爐體積和制造成本。另外，在本發明中僅采用高溫煙氣和冷煙(本發明中二介質不排除中溫爐煙和冷煙、中溫爐煙和熱風、高溫爐煙和熱風)作為干燥劑對褐煤進行干燥，而干燥劑中并沒有混合熱風，這時熱風含氧量比較高，容易引發爆燃事故。爐煙干燥及水回收儲倉式風扇磨熱風送粉制粉系統用高溫煙氣和冷煙作為干燥劑其氧含量非常低，這樣就避免了褐煤在干燥破碎過程中爆燃事故的發生。另外，本發明用熱風將干燥后的褐煤送入燃燒器，一方面可以適當提高磨煤機后的出口溫度，這樣可顯著改善燃料的著火性能，鍋爐低負荷穩燃性能增強，另一方面保證鍋爐燃燒時有足夠的熱空氣。在本系統，通過設置煤粉倉，可以使得制粉不受鍋爐負荷的影響，從而可以提高制粉效率。另外，在本發明的進一步改進中，所述乏氣風機和脫硫塔之間還設有乏氣冷缺器。乏氣冷缺器一方面可以將乏氣中水蒸汽加以冷疑后變成水回收利用，還可以將冷卻水加熱后送入電廠水系統，將脫水后的煙氣進入電廠脫硫塔處理。這樣把褐煤中大量水進行了收集，再經廢水單元處理后可以作為電廠的補水，又可以將乏氣中的熱量加以了回收。因此爐煙干燥及水回收儲倉式風扇磨熱風送粉制粉系統技術具有節能、節水、環保的綜合優勢，對缺水地區意義特別重大。另外，還在本發明進一步改進中，所述乏氣分離器和送粉機之間還設有煤粉倉。煤粉倉內儲有一定煤粉以保證給粉機調節主燃燒器的煤粉流量。
圖I為現有技術中三介質褐煤干燥制粉系統結構示意圖；圖2為現有技術中二介質褐煤干燥制粉系統結構示意圖；圖3為發明的三介質爐煙干燥及水回收儲倉式風扇磨熱風送粉制粉系統結構示 意圖。
具體實施例方式如圖3所示，在本發明的三介質爐煙干燥及水回收儲倉式風扇磨熱風送粉制粉系統中，原煤倉I連接到自動磅秤2，自動磅秤2再連接給煤機3，給煤機3再連接下行干燥管4，下行干燥管4再連接風扇磨煤機5，風扇磨煤機5再連接粗粉分離器6，粗粉分離器連接乏氣分離器22、乏氣分離器22再經煤粉倉23連通送粉機24，送粉機24再連接煤粉混合器25，煤粉混合器25再連接煤粉分配器7，煤粉分配器7最后連接鍋爐13的燃燒器8。鍋爐13的爐膛上部具有抽煙口 14，該抽煙口 14連通到混合室15的第一進氣口。鍋爐13的中部煙道旁設有送風機9，該送風機9連通設于煙道內的空氣預熱器10，該空氣預熱器10分通過熱風管道11兩路，一路經二次風風箱12連通到燃燒器8，另一路則連通煤粉混合器25。在鍋爐13的煙道尾部還設有煙氣除塵器17，該煙氣除塵器17連接有引風機18，該引風機18分兩路，一路連通到煙 19，另一路連通一個冷煙風機20，該冷煙風機20再連通到混合室15的第二進氣口。混合室15的出氣口通過高溫爐煙管道16連通到下行干燥管4。在乏氣分離器22的上部開有乏氣出口，該乏氣出口連通乏氣過濾器27，乏氣過濾器27的出煤口再經煤粉倉23或不經煤粉倉23連通送粉機24，乏氣過濾器27的出氣口連接一個乏氣風機37，該乏氣風機37再經乏氣冷缺器30或不經乏氣冷缺器30連通脫硫塔。磨煤機5采用風扇磨煤機。該爐煙干燥及水回收儲倉式風扇磨熱風送粉制粉系統的工作原理為原煤經原煤倉I至自動磅稱2計量后通過給煤機3落入下行干燥管4，并與由高溫爐煙與冷煙組成的二介質低氧干燥劑混合。約1100°C高溫爐煙在鍋爐爐膛上部的抽煙口 14抽取，約130°C冷煙取自鍋爐尾部煙氣除塵器17與引風機18后并經由冷煙風機20和冷煙管道21輸送至爐前，二者在混合室15混合成為具有一定初溫和流量的干燥劑，干燥劑由膜高溫爐煙管道16輸送至下行干燥管4。原煤與約800°C高溫干燥劑在下行干燥管4中混合并完成初步干燥后，進入風扇磨煤機5。原煤在風扇磨煤機5中被破碎成煤粉，同時也被干燥劑進一步干燥，風扇磨煤機5出口煤粉水分約5 %、風粉混合物溫度約180°C 220°C。風扇磨煤機5送出的風粉混合物進入風扇磨煤機5出口布置的粗粉分離器6，粗粉分離器6將粗大的煤粉顆粒送回風扇磨煤機5繼續磨制，合格煤粉與乏氣(溫度降低即干燥能力降低后的干燥劑稱為乏氣)進入乏氣分離器22進行氣固分離。乏氣分離器22分離出的煤粉落入煤粉倉23再經由給粉機24通過煤粉混合器25送入熱風送粉管道；熱風經煤粉混合器25和煤粉分配器7將煤粉送往燃燒器8。乏氣分離器22分離出的含有少量細粉的乏氣由含粉乏氣管道26送入乏氣過濾器27回收細粉，乏氣過濾器27回收的細粉通過輸粉機32經由輸粉管道33送回乏氣分離器22出口的煤粉流中而進入煤粉倉23中，再經由給粉機24通過煤粉混合器25送入熱風送粉管道，熱風經煤粉混合器25和煤粉分配器7將煤粉送往鍋爐燃燒器8。乏氣過濾器27乏氣出口的乏氣通過乏氣風機28經由乏氣管道29送入集余熱回收與水分回收為一體的乏氣冷卻器30中。乏氣中所含的大量水蒸汽經乏氣冷卻器30冷卻降溫后成為液態凝結水，凝結水可通過水處理予以回用，乏氣冷卻器30中冷卻水回收的余 熱可返回電廠水系統予以利用，乏氣冷卻器30出口的低溫廢氣送入脫硫塔與鍋爐排煙一起凈化處理后予以排放。若不布置乏氣冷卻器30或已布置的乏氣冷卻器30需檢修時,乏氣管道29可將乏氣經由冷卻器旁路管道31直接送往脫硫塔。 在空氣流程中，冷空氣由送風機9送入空氣預熱器10被煙氣加熱至一定溫度成為熱空氣，熱空氣由熱風管道11輸送并分為兩路，一路作為一次風經煤粉混合器25和煤粉分配器7將煤粉送往鍋爐燃燒器8，另一路作為二次風經二次風風箱12分配后也送往燃燒器8，二者通過燃燒器8在爐內混合，使燃料穩定高效燃燒。在該系統中，干燥劑流經高溫爐煙管道16和下行干燥管4的阻力以及風粉混合物流經粗粉分離器6和煤粉分離器22的阻力由磨煤機5自身的提升壓頭提供，乏氣流經乏氣過濾器27與乏氣冷卻器30及相應管道的阻力由乏氣風機提供。本系統具有褐煤高溫煙氣干燥、制粉、脫水、直接燃燒相結合的系統技術，使制粉過程實現了零排放，具有節水、節能、經濟和環保的功能，實現了在褐煤干燥破碎過程中的制粉技術與提質技術相結合。本聞效揭煤提質制粉系統專利具有以下特點(I)適應于30%以水分的低熱值的劣質褐煤；(2)爐煙干燥及水回收儲倉式風扇磨熱風送粉制粉系統采用高溫煙氣和冷煙作為干燥劑，對褐煤進行干燥，而混合熱風作為干燥劑，干燥中的氧含量比較高，因此，經常引發爆燃事故。本系統采用高溫煙氣和冷煙作為干燥劑氧含量極低，避免了在干燥破碎過程中的爆燃事故的發生。(3)本系統采用乏氣分離器后的熱風送粉技術，因此，可適當提高風扇磨煤機后的出口溫度，這樣可顯著改善燃料的著火性能，鍋爐低負荷穩燃性能增強，可節省大量低負荷助燃油或不投油運行，同時也使鍋爐燃料適應性增強，可燃用熱值較低的年輕褐煤。(4)本系統避免了其它褐煤提質技術儲存、包裝、運輸、自燃、環境污染等大量問題，與電廠的制粉系統相結合。(5)本系統褐煤中的95 %的水分可以不進入爐膛，使爐膛溫度得以提高，這一方面有利于燃料燃盡從而提高燃料燃燒效率，據測算，一種水分42. 52%、發熱量11.93MJ/kg的褐煤，經提質干燥后水分降為14. 43%、發熱量增至18. 08MJ/kg，相當于熱值提高了51.6%。以內蒙古2009年煤價為例，褐煤(3200kcal/kg)坑口價約為70元/噸，經過干燥脫除20%水分后，發熱量約為4800kcal/kg以上，鍋爐效率可達到95%以上。另一方面也使爐內所需受熱面相應減少，故在燃褐煤電廠設計中可采用標準煙煤鍋爐替代原褐煤專用鍋爐，如一臺600MW的鍋爐投資可減少將近2億元左右，從而明顯降低電廠初投資；(6)本系統，乏氣中對環境有害的可燃揮發份氣體送入爐膛燃燒，由此既提高了燃料利用率，也避免了乏氣直接排入大氣對環境的嚴重污染；對乏氣中可燃揮發份氣體較少的沒有燃燒價值的，通過換熱后直接進脫硫塔處理，以保護環境。(7)本系統褐煤中的95%水分以水蒸汽狀態隨乏氣進入乏氣冷卻器，經乏氣冷卻器降溫凝結予以回收，如投資2*600MW的褐機組，每臺每小時使用煤400噸計，褐煤的全水分為40%，可回收280萬噸以上的水，由此可節省大量電廠補給水，具有顯著的節水效益，尤其適合我國褐煤產地多為缺水地區的國情；(8)本系統乏氣冷卻器不僅節水，同時也使乏氣中大量水分的凝結潛熱得以回收 并返回電廠水循環系統，從而使褐煤電廠的發電煤耗得以降低，具有顯著的經濟效益。(9)本系統采用風扇型的磨煤機結構，它既是破碎機，又是鼓風機，還是干燥機。(10)本系統采用對高水分褐煤，在磨煤機前進行預干燥，提高了褐煤磨干燥出力。(11)本系統在原煤自動稱重后，在給煤機輸煤過程中給予一是溫度進行預干燥。但是，本技術領域中的普通技術人員應當認識到，以上的實施例僅是用來說明本發明，而并非用作為對本發明的限定，只要在本發明的實質精神范圍內，對以上所述實施例的變化、變型都將落在本發明的權利要求書范圍內。
權利要求
1.一種爐煙干燥及水回收儲倉式風扇磨熱風送粉制粉系統，包括鍋爐，依次串接連通的原煤倉、下行干燥管、風扇磨煤機、粗粉分離器，煤粉分配器；所述煤粉分離器再連通鍋爐的燃燒器，還包括混合室，該混合室第一進氣口和第二進氣ロ分別連通鍋爐的抽煙口和冷煙風機，所述冷煙分機連通鍋爐的設在煙道尾部煙氣除塵器，所述混合室的出氣ロ再連通下行干燥管，所述鍋爐煙道旁設有送風機，該送風機與設于煙道內的空氣預熱器連通，其特征在于所述粗粉分離器和煤粉分配器之間還依次設有乏氣分離器、煤粉倉、給粉機和煤粉混合器，所述乏氣分離器上部具有乏氣出口，該乏氣出口連通乏氣過濾器，所述乏氣過濾器的出煤ロ再連通煤粉倉，乏氣分離器的出氣ロ連通一乏氣風機，該乏氣風機再連通脫硫塔；所述空氣預熱器還連通煤粉混合器。
2.根據權利要求I所述的爐煙干燥及水回收儲倉式風扇磨熱風送粉制粉系統，其特征在于所述乏氣風機和脫硫塔之間還設有乏氣冷缺器。
3.根據權利要求I所述的爐煙干燥及水回收儲倉式風扇磨熱風送粉制粉系統，其特征在干所述采用在乏氣分離器和乏氣冷卻器之間設有除塵器。
全文摘要
本發明公開了一種爐煙干燥及水回收儲倉式風扇磨熱風送粉制粉系統，該系統在粗粉分離器和煤粉分配器之間還依次設有乏氣分離器、煤粉倉、給粉機和煤粉混合器，所述乏氣分離器上部具有乏氣出口，該乏氣出口連通乏氣過濾器，所述乏氣過濾器的出煤口再連通煤粉倉，乏氣分離器的出氣口連通一乏氣風機，該乏氣風機再連通脫硫塔；所述空氣預熱器還連通煤粉混合器。該系統能夠提高褐煤燃耗質量從而增強燃煤熱效率，把褐煤干燥、制粉、提質、節水、儲運等給合起來，既能降低發電煤耗，又能將褐煤中的大量水回收利用。
文檔編號F23K1/00GK102798134SQ20111014084
公開日2012年11月28日 申請日期2011年5月27日 優先權日2011年5月27日
發明者郭曉克, 肖峰, 施大鐘, 葉菲, 呂安龍, 李青山, 施登宇 申請人:中國電力工程顧問集團東北電力設計院, 上海機易電站設備有限公司