[實用新型]過熱蒸汽干燥制粉型燃煤鍋爐機組及發電系統

有效

• 申請號: 201420677553.6
• 申請日: 2014-11-13
• 公開（公告）號: CN204739580U
• 公開（公告）日: 2015-11-04
• 發明（設計）人: 馬有福
• 申請（專利權）人: 上海理工大學
• 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: 上海德昭知識產權代理有限公司 31204
• 代理人: 郁旦蓉

技術領域

本實用新型涉及燃煤鍋爐領域，具體涉及鍋爐煤粉制備、送風送粉、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組及發電系統。

背景技術

我國是一個富煤少油缺氣的國家，煤炭在我國能源供應中一直處于核心主導地位，在未來相當長時期內，以煤為主的能源結構在我國會一直持續下去。目前我國新建電站仍以燃煤電站為主，電煤在煤炭總產量中的比例正在快速增長。然而，燃煤發電在生產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，我國燃煤電站的發電凈效率和發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，成為我國電力工業乃至整個國民經濟實現可持續發展的重要又迫切的任務。

近年來，隨著電煤價格快速上漲和優質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電成為了電力行業高度關注的突出問題。在全世界范圍內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、揮發分高、熱值低、在空氣中易風化易自燃等特點，所以難以貯存，也不宜長距離運輸。我國褐煤的3/4分布在內蒙古及東北地區，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，這些褐煤全水分在40～60％，含木質纖維，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電，褐煤與煙煤鍋爐多采用直吹式制粉系統，一般是以爐煙和熱風混合物或熱風作為制粉系統干燥劑；貧煤與無煙煤多采用中間儲倉式制粉系統，一般是以熱風作為制粉系統干燥劑。?但與常規煙煤鍋爐相比，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使得鍋爐一次風中含有大量爐煙及水蒸汽等惰性介質，加之爐膛溫度又低，使得高水分褐煤存在突出的燃燒不穩定問題，致使鍋爐難以安全可靠地運行，這嚴重制約了國內外高水分褐煤的有效利用。同時，由于褐煤反應活性高，褐煤煤粉易燃易爆，褐煤制粉系統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(22～32％)、揮發分高、灰熔點低、磨損性低和易自燃的特點。目前業內針對準東煤開發的大型電站鍋爐均采用直吹式制粉系統，故為保證制粉系統干燥出力和爐內穩定燃燒，鍋爐均采用了很高的熱風溫度和一次風率。由此造成的結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)，相應地致使鍋爐熱效率和機組發電效率均較低；而且，過高的一次風率使得爐內低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燃燒而放出的熱量被消耗于煤中水分蒸發為水蒸汽，由于這些水分最終是以水蒸汽狀態排出鍋爐，致使燃料實際放熱的相當一部分被白白浪費。因而，現有的高水分燃煤鍋爐往往表現為燃煤量巨大，單位發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。

另一方面，我國褐煤主要產區(內蒙古東部地區)及準東煤產區(新疆地區)均為極度缺水地區。由于火電機組需要消耗大量水，水資源匱乏已經成為了這些地區開展電源基地建設從而開發利用褐煤及準東煤資源的首要制約因素。因而，若能將煤中水分予以回收，對我國褐煤及準東煤利用具有非常重要?的生態保護意義。但由于爐內大量干煙氣(主要是N₂、CO₂和過量干空氣)的稀釋，鍋爐排煙的含濕量和水露點溫度很低，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，但排煙水露點只有53℃(水蒸汽容積份額15％)?？梢姡捎诟蔁煔饬烤薮笄宜饵c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，這使得從排煙中回收水分與水蒸汽凝結潛熱非常困難，所以至今未有通過冷卻電站鍋爐排煙從而實現煙氣水回收以及熱量回收的工程應用。

實用新型內容