[發明專利]開式制粉蒸汽暖風型鍋爐機組及其發電系統

有效

• 申請號: 201410371144.8
• 申請日: 2014-07-31
• 公開（公告）號: CN104132359A
• 公開（公告）日: 2014-11-05
• 發明（設計）人: 馬有福
• 申請（專利權）人: 上海理工大學
• 主分類號: F23K1/00
• 分類號: F23K1/00;F23K3/02;F23L15/00
• 代理公司: 上海德昭知識產權代理有限公司 31204
• 代理人: 郁旦蓉

技術領域

本發明涉及一種燃煤電站的開式制粉蒸汽暖風型鍋爐機組及其發電系統，具體涉及鍋爐送風、冷風預熱、制粉、煤粉燃燒以及煙氣水回收技術。

背景技術

褐煤具有水分高、揮發分高、發熱量低、灰熔點低、磨損性低和易自燃等特點。在全世界范圍褐煤約占世界煤炭總儲量40％。我國褐煤約占國內煤炭總儲量16％，主要分布在內蒙古東部與東北三省交界的地區和云南地區。內蒙古及東北地區的褐煤屬老年褐煤，全水分25～40％；云南褐煤屬年輕褐煤，全水分40～60％，含木質纖維。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、揮發分高、灰熔點低、磨損性低和易自燃的特點。

為提高褐煤利用水平，國內外開展了多種形式的褐煤干燥技術研究。與火電廠集成的抽汽預干燥技術將蒸汽凝結廢熱用于褐煤預干燥，理論上可提高電廠效率2～4個百分點，但無論蒸汽管滾筒干燥機還是內加熱蒸汽流化床工藝，煤粒與蒸汽間為換熱強度較低的間壁式換熱，故干燥設備體積龐大，設備投資和運行費用很大。煙氣(或熱空氣)干燥技術可采用流化床、移動床及氣流管等形式，煤粒與煙氣(或熱空氣)間為換熱強度較高的混合式換熱，但煙氣(或熱空氣)干燥的運行安全性較差，干燥系統容易著火，需嚴格控制干燥劑溫度和含氧量。機械/熱壓脫水和熱力脫水為非蒸發干燥技術，優點是干燥能耗低且能脫除一部分堿金屬物質從而改善鍋爐結渣與沾污，但脫水條件為高溫高壓，設備大型化比較困難，且脫水系統排放廢水的處理難度較大。由于褐煤易碎裂易自燃，干燥后褐煤的成型和安全貯存運輸也較為困難。可見，當前的各類褐煤干燥技術均存在特有的困難，在規模化應用之前仍需進一步研究與完善。

褐煤水分高、熱值低且易自燃，故不宜遠距離運輸。目前褐煤利用的主要途徑仍為通過坑口電站燃燒發電，再輸送電力至需要的地區。而我國大型燃褐煤發電機組(單機容量≥200MW)的裝機容量僅占全國火電總裝機容量的3％左右，遠低于褐煤在煤炭總儲量中所占的比例(16％)。所以，隨著優質煙煤儲量的比例不斷下降，發展褐煤機組對我國電力工業可持續發展具有重要意義。

我國目前已有多臺600MW級褐煤機組投運，全部配置直吹式制粉系統鍋爐。但與常規煙煤鍋爐相比，這些褐煤鍋爐的熱效率較低(約低2個百分點)且價格較高，這主要因于褐煤鍋爐的爐內煙氣量較大，因而鍋爐排煙熱損失較高，鍋爐體積也較大。此外，高水分燃煤的直吹式制粉系統需抽取高溫爐煙作為制粉系統干燥劑主要組分，這使得一次風中含有大量爐煙和水蒸氣等惰性氣體，致使鍋爐穩定燃燒也較為困難。

在現有的電廠熱力系統中,汽輪機組排汽的大量凝結廢熱散發卻無法被利用,也不存在保持空氣預熱器冷端金屬溫度的前提下利用汽輪機組中低壓蒸汽的凝結廢熱用于制粉系統干燥劑制備這樣的技術方案。

在常規的中間儲倉式制粉系統鍋爐中，為了具有一定的給煤緩沖能力，使得制粉過程與燃燒過程相對獨立，往往設有煤粉倉，但是，對褐煤及準東煤等高揮發分煤種而言，在制粉系統中設置煤粉倉貯存易燃易爆高揮發分煤粉，對該煤粉倉的防爆設計要求較高，增加了保證制粉系統運行安全的難度。

另外，火力發電廠是工業用水大戶，而我國褐煤產區(例如內蒙古東部地區)大多屬嚴重缺水地區，水資源匱乏成為影響坑口電源基地建設的重要制約因素。顯然，高水分燃煤鍋爐的煙氣中蘊含有大量水資源，實現燃煤煙氣中水分的再循環利用成為一個亟待解決的問題。

發明內容

為了解決上述問題而進行的，本發明的目的在于提供一種不僅能實現對制粉乏氣中的大量乏氣水進行回收利用，而且還能實現高效率發電的開式制粉蒸汽暖風型鍋爐機組及其發電系統，該開式制粉蒸汽暖風型鍋爐機組及其發電系統尤其能夠在保持空氣預熱器冷端金屬溫度的前提下更加充分利用汽輪機組中低壓蒸汽的凝結廢熱。

本發明為了解決上述問題，采用了以下結構：

<結構一>