[發(fā)明專利]過熱蒸汽干燥制粉型燃煤發(fā)電系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410640237.6
• 申請日: 2014-11-13
• 公開（公告）號: CN104329668A
• 公開（公告）日: 2015-02-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馬有福
• 申請（專利權(quán)）人: 上海理工大學(xué)
• 主分類號: F23D1/00
• 分類號: F23D1/00;F23L15/00;F26B21/00;B02C21/00;B02C23/10;F23J15/02;F01K11/02
• 代理公司: 上海德昭知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31204
• 代理人: 郁旦蓉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種燃煤發(fā)電領(lǐng)域，具體涉及鍋爐送風(fēng)、過熱蒸汽干燥制粉、煤中水分回收技術(shù)以及利用汽輪機的抽汽熱量的過熱蒸汽干燥制粉型燃煤發(fā)電系統(tǒng)。

背景技術(shù)

我國是一個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。因為燃煤電站具有大規(guī)模集中使用煤炭的特點，有利于做到高效、清潔利用煤炭，因而煤炭在國內(nèi)外主要用于發(fā)電。目前在我國，煤炭總產(chǎn)量的55％用于燃煤火力發(fā)電，而在電源結(jié)構(gòu)方面，火力發(fā)電是我國主要發(fā)電方式，我國約80％的電力供應(yīng)來自于火電機組。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)電力的同時也排放大量的污染物，包括SO₂、煙塵、NO_X和CO₂等；而且，我國燃煤電站的發(fā)電凈效率和發(fā)達國家相比仍有較大差距。因而，進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)乃至整個國民經(jīng)濟實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要又迫切的任務(wù)。

近年來，隨著電煤價格快速上漲和優(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，所以難以貯存，也不宜長距離運輸。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高，可高達70％。

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行，這嚴重制約了國內(nèi)外高水分褐煤的有效利用。同時，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長期一直困擾褐煤機組安全可靠運行的突出問題。

此外，位于我國新疆準噶爾盆地東部“準東煤田”的煤炭預(yù)測儲量達3900億噸，是我國最大的整裝煤田。準東煤除放熱量較褐煤高以外，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、灰熔點低、磨損性低和易自燃的特點。目前業(yè)內(nèi)針對準東煤開發(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)果是這些準東煤鍋爐的排煙溫度普遍較高(排煙溫度一般在140℃以上)，相應(yīng)的致使鍋爐熱效率和機組發(fā)電效率均較低；而且，過高的一次風(fēng)率使得爐內(nèi)低NO_X燃燒的組織較為困難，即爐膛出口煙氣中NO_X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。

進一步，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，致使燃料實際放熱的相當(dāng)一部分被白白浪費。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。若以表征燃料實際放熱量的高位發(fā)熱量為基準計算鍋爐熱效率的話，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。

近年來，火力發(fā)電行業(yè)廣泛關(guān)注通過鍋爐排煙余熱的深度利用進一步提高電廠發(fā)電效率，典型的方式是在鍋爐排煙煙道中布置低壓省煤器，利用排煙余熱加熱低溫的機組凝結(jié)水，從而減少低壓加熱器抽汽量，達到提高電廠效率的目的。顯然，利用機組凝結(jié)水溫度低的特點進行余熱回收是電廠提高發(fā)電效率從而獲得節(jié)能減排效益的有效途徑之一，但因煙氣的換熱系數(shù)低，加之煙氣與凝結(jié)水之間的換熱溫差較小，使得通過煙氣加熱凝結(jié)水的低壓省煤器體積龐大，投資回收期較長，而且在電廠布置較為困難。