專利名稱：風扇磨前逆流式爐煙干燥脫水直吹式制粉系統的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于煤發電技術領域，涉及褐煤發電技術，具有地說，涉及褐煤的干燥及制粉系統。
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。由于自然屬性以及技術工藝的限制，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；C3)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。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。褐煤干燥工藝具有投資少、見效快、節能環保等優點。褐煤價格僅為其他煤種的1/4-1/2，經過干燥提質后價值將大幅提高。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。從干燥介質看，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。現有褐煤干燥提質工藝多處于規模示范階段，穩定運行問題是困擾這些工藝規模應用的主要原因之一。褐煤與煙煤、無煙煤相比，褐煤的優勢是價格較低，反應活性高，但其熱值相對較低，含水量較高，一般為25%-60%。褐煤中的水分增加運輸成本，影響鍋爐運行，降低電廠效率，增加溫室效應氣體排放，因此褐煤干燥和提質技術及裝備的開發是清潔和有效利用褐煤的關鍵。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，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MOO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Iio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。在燃褐煤電廠中，在國內外應用的風扇磨前逆流式爐煙干燥脫水直吹式制粉系統主要結構如圖1和圖2所示。圖1為三介質(高溫爐煙、熱空氣和低溫爐煙)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輸送至風扇磨煤機5。在原煤倉1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風扇磨煤機5。褐煤在風扇磨煤機5中破碎的過程中得到進一步干燥。風扇磨煤機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，合格的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15，另一路作為二次熱風進入燃燒器8進行助燃。在這種褐煤干燥燃煤系統中，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風扇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(X)2含量大于4%，降低了制粉系統發生爆炸的危險，尤其在停磨時向風扇磨煤機內通入冷煙可使熱風扇磨煤機惰走，既可吹出余粉又可冷卻風扇磨煤機。幻調節靈活，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)制粉系統，該系統與圖1所示的三介質褐煤干燥燃煤系統相比少了生成冷煙的管路。在該系統中，風扇磨煤機5從鍋爐13的爐膛上部抽吸約1000°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)與煤的混合物進入風扇磨煤機5后，燃料在磨制過程中得到進一步干燥。風扇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，乏氣則將合格的煤粉送入燃燒器8中。上述兩種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600麗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。
實用新型內容本實用新型所要解決的技術問題是提供一種既能夠提高褐煤燃燒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風扇磨前逆流式爐煙干燥脫水直吹式制粉系統。該制粉系統把燃褐煤電廠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，同時可以克服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，本實用新型采用如下的技術方案一種風扇磨前逆流式爐煙干燥脫水直吹式制粉系統，包括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設于鍋爐煙道中的空氣預熱器，所述混合室的出氣口再連通下行干燥管，其特征在于所述粗粉分離器和煤粉分配器之間設有煤粉混合器，所述下行干燥管上部具有煤氣出口，該煤氣出口連通煤氣過濾器，所述煤氣過濾器的出煤口再連通煤粉混合器，煤氣分離器的出氣口連通一煤氣風機，該煤氣風機再連通煤氣冷卻器，所述煤氣冷卻器具有凝結水出口和煤氣出氣口， 該煤氣出氣口連通到鍋爐的煤氣燃燒器。采用上述技術方案，在下行干燥管的上部開有煤氣出口，那么在下行干燥管中干燥褐煤過程產生的煤氣、水蒸氣以及少量的煤粉塵就會從該煤氣出口出去經煤氣過濾器過濾，過濾截擋下來的煤粉塵則會從出煤口流下煤粉混合器，隨著干燥提質粉碎過的褐煤一同進入燃燒器燃燒，而過濾后不含煤粉塵的煤氣和水蒸氣在煤氣風機牽引下進入煤氣冷卻器，煤氣冷卻器將其中水蒸氣進行冷凝以形成凝結水回收利用，而純凈的煤氣則從煤氣出氣口進入鍋爐的煤氣燃燒器進行燃燒。在本系統，由于產生的水蒸氣不隨同干燥后的褐煤一同進入爐膛，一方面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，另一方面水蒸汽經冷凝后可以回收利用，降低了發電機組耗水量，具有節水作用，對缺水地區意義重大，另外，處理后得到的煤氣還直接回排入爐膛內燃燒，并且由于經過一系列處理，得到的煤氣比較純凈，有利于燃燒充分，避免了燃燒不充分導致有毒有害排放到空氣中污染環境，具有環保作用。[0021]以上是二介質的風扇磨前逆流式爐煙干燥脫水直吹式制粉系統，還可以在混合室上還設置第三進氣口，該第三進氣口連通到冷煙風機，該冷煙風機再連通設于煙道尾部的煙氣除塵器。為了更好地在下行干燥管獲得煤氣、水蒸氣，所述下行干燥管內設置有煤氣發生器并設有高溫煙氣流向與落煤流向的逆流裝置。并且所述下行干燥管為垂直型散落式干燥管。
圖1為現有技術中三介質褐煤干燥燃煤系統結構示意圖；圖2為現有技術中二介質褐煤干燥燃煤系統結構示意圖；圖3為本實用新型的三介質風扇磨前逆流式爐煙干燥脫水直吹式制粉系統結構示意圖。
具體實施方式
如圖3所示，在本實用新型的三介質風扇磨前逆流式爐煙干燥脫水直吹式制粉系統中，原煤倉1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6連接煤粉混合器25、煤粉混合器25連通煤粉分配器7，煤粉分配器7再連通鍋爐13的燃燒器 8，下行管道4內具有煤氣發生器34。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通過熱風管道11分兩路，一路經二次風風箱12連通到燃燒器8，另一路則連通混合室15的第二進氣口。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，一路連通到煙囪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的第三進氣口。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。在下行干燥管4的上部開有煤氣出口， 該煤氣出口連通煤氣過濾器36 (現有技術中有這樣的裝置嗎？如果沒有，請進一步提供結構)，煤氣過濾器36的出煤口連通煤粉混合器25，煤氣過濾器36的出氣口連接一個煤氣風機37，該煤氣風機37再通過煤氣管道38連通煤氣冷卻器39 (現有技術中有這樣的裝置嗎？ 如果沒有，請進一步提供結構)，該煤氣冷卻器39的具有冷凝水出口和煤氣出氣口，該煤氣出氣口連通到位于鍋爐13爐膛上部的煤氣燃燒器40。風扇磨前逆流式爐煙干燥脫水直吹式制粉系統的工作原理為原煤經原煤倉1至自動磅稱2計量后通過給煤機3下行干燥管4內布置的煤氣發生器34，原煤在其內并緩慢下行，與三介質(高溫爐煙、熱風和冷煙)或二介質(高溫爐煙和熱風)高溫干燥劑進行間壁式換熱，同時在煤氣發生器34內進行褐煤的水分蒸發與煤氣化反應。約1100°C的高溫爐煙在鍋爐爐膛上部的抽煙口 14抽取，熱風來自空氣預熱器10 出口并由熱風管道11輸送至爐前，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，三介質在混合室15混合成為具有一定初溫和流量的干燥劑，干燥劑高溫爐煙管道16輸送至下行干燥管4環套內加熱煤氣發生器34。原煤在
6煤氣發生器34內完成大部分水分的蒸發后隨高溫干燥劑進入磨煤機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150°C -180°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)經由煤粉混合器25和煤粉分配器7送入鍋爐的燃燒器8并在爐內燃燒。 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，一路作為一次風和干燥劑成分由熱風管道 11輸送至混合室15，另一路作為二次風經二次風風箱12分配后直接送往燃燒器8參與爐內燃燒。由水蒸汽和水煤氣組成的混合氣體通過煤氣風機37從煤氣發生器34頂部抽出， 經由含粉煤氣管道35送入煤氣過濾器36回收少量細粉。煤氣除塵器35回收的細粉通過輸粉機32經由輸粉管道33和煤粉混合器27送入一次風煤粉流中。煤氣過濾器35出氣口的混合氣體通過煤氣風機37經由煤氣管道38送入集余熱回收與水分回收為一體的煤氣冷卻器39中。混合氣體中所含的大量水蒸汽經煤氣冷卻器 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，煤氣冷卻器30中冷卻水回收的余熱可返回電廠水系統予以利用，煤氣冷卻器30煤氣出氣口的低溫煤氣由煤氣管道 38流入爐膛上方的煤氣燃燒器40并在爐內燃盡。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、煤粉分配器7和燃燒器8的阻力由風扇磨煤機自身的提升壓頭提供，由煤氣與水蒸汽組成的混合氣體流經含粉煤氣管道35、煤氣過濾器器36、煤氣管道38、煤氣冷卻器39及煤氣燃燒器40的阻力由煤氣風機37提供。本系統是在風扇磨煤機前對褐煤加予提質，具有褐煤高溫煙氣干燥、制粉、脫水、 直接燃燒相結合的特點，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。該系統具體具有以下特點(1)高效直吹式褐煤提質制粉系統技術適應于30%以水分的低熱值的劣質褐煤；(2)高效直吹式褐煤提質制粉系統技術采用二、三介質作為干燥劑，對褐煤在風扇磨前進行提質干燥，本技術采用了自主創新的垂直型散落式干燥管，通過間壁的方式，利用褐煤高溫熱解原理，褐煤在垂直型散落式干燥管中緩慢下滑，在高溫作用下，將褐煤中的水和揮發粉蒸發，在蒸汽和揮發粉往上走的過程中，通過引風機將其抽至煤氣除塵器。從而實現褐煤提質，提質后的褐煤由風扇直吹入爐堂燃的。(3)高效直吹式褐煤提質制粉系統技術采用褐煤提質后，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)高效直吹式褐煤提質制粉系統技術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)高效直吹式褐煤提質制粉系統技術褐煤中的75%以上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)高效直吹式褐煤提質制粉系統技術技術，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；(7)高效直吹式褐煤提質制粉系統技術褐煤中的75%水分以水蒸汽狀態隨乏氣進入煤氣冷卻器，經煤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300噸計，褐煤的全水分為40%，可回收200萬噸以上的水，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)高效直吹式褐煤提質制粉系統技術煤氣冷卻器不僅節水，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)高效直吹式褐煤提質制粉系統技術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)高效直吹式褐煤提質制粉系統技術采用對高水分褐煤，在磨煤機前進行預干燥，提高了褐煤磨干燥出力。(11)高效直吹式褐煤提質制粉系統技術在原煤自動稱重后，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實用新型，而并非用作為對本實用新型的限定，只要在本實用新型的實質精神范圍內，對以上所述實施例的變化、變型都將落在本實用新型的權利要求書范圍內。
權利要求1.一種風扇磨前逆流式爐煙干燥脫水直吹式制粉系統，包括鍋爐，依次串接連通的原煤倉、下行干燥管、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設于鍋爐煙道中的空氣預熱器，所述混合室的出氣口再連通下行干燥管，其特征在于所述粗粉分離器和煤粉分配器之間設有煤粉混合器，所述下行干燥管上部具有煤氣出口，該煤氣出口連通煤氣過濾器，所述煤氣過濾器的出煤口再連通煤粉混合器，煤氣分離器的出氣口連通一煤氣風機，該煤氣風機再連通煤氣冷卻器，所述煤氣冷卻器具有凝結水出口和煤氣出氣口， 該煤氣出氣口連通到鍋爐的煤氣燃燒器。
2.根據權利要求1所述的風扇磨前逆流式爐煙干燥脫水直吹式制粉系統，其特征在于所述混合室上還設置第三進氣口，該第三進氣口連通到冷煙風機，該冷煙風機再連通設于煙道尾部的煙氣除塵器。
3.根據權利要求1或2所述的風扇磨前逆流式爐煙干燥脫水直吹式制粉系統，其特征在于所述下行干燥管內設置有煤氣發生器。
4.根據權利要求1或2所述的風扇磨前逆流式爐煙干燥脫水直吹式制粉系統，其特征在于所述下行干燥管為垂直型散落式干燥管。
5.根據權利要求3所述的風扇磨前逆流式爐煙干燥脫水直吹式制粉系統，其特征在于所述下行干燥管為垂直型散落式干燥管。
專利摘要本實用新型公開了一種風扇磨前逆流式爐煙干燥脫水直吹式制粉系統，該系統在粗粉分離器和煤粉分配器之間設有煤粉混合器，在下行干燥管上部具有煤氣出口，該煤氣出口連通煤氣過濾器，所述煤氣過濾器的出煤口再連通煤粉混合器，煤氣分離器的出氣口連通一煤氣風機，該煤氣風機再連通煤氣冷卻器，所述煤氣冷卻器具有凝結水出口和煤氣出氣口，該煤氣出氣口連通到鍋爐的煤氣燃燒器。該風扇磨前逆流式爐煙干燥脫水直吹式制粉系統具有提高褐煤燃耗質量從而增強燃煤熱效率且同時能夠回收大量水蒸氣，可明顯降低鍋爐體積和制造成本、污染零排放等一系列優點。
文檔編號F23K1/00GK202132964SQ20112017504
公開日2012年2月1日 申請日期2011年5月27日 優先權日2011年5月27日
發明者施大鐘, 施登宇, 李青山, 肖峰, 鄭樂宇, 郭兆君, 郭曉克 申請人:上海機易電站設備有限公司, 中國電力工程顧問集團東北電力設計院