一种具有煤干燥及水回收功能的直吹式制粉系统.pdf

本发明公开了一种具有煤干燥及水回收功能的直吹式制粉系统，由水回收子系统和制粉子系统组成；水回收子系统包括：煤仓；干燥机，干燥机包括干燥机进煤口、干燥机气体出口、干燥机固体出口；干燥机进煤口与煤仓出口接通；水回收换热器，水回收换热器与干燥机气体出口接通；成型机，成型机包括成型机进料口和成型机出料口；成型机进料口与干燥机固体出口接通；制粉子系统包括中速磨直吹式制粉设备。本发明提出将水回收子系统和制粉子系统结合在一起，引入高压成型模块实现深度干燥，不仅改善了入炉前煤质，提高炉膛燃烧的稳定性，也将褐煤中的水分回收利用，以达到节约水资源的目的。干燥型煤可实现远距离输运及储存，降低自然隐患。

权利要求书
1.  一种具有煤干燥及水回收功能的直吹式制粉系统，由水回收子系统和制粉子系统组成；其特征在于：
所述水回收子系统包括：
煤仓，所述煤仓包括煤仓出口，煤仓用于装填煤原料；
干燥机，所述干燥机包括干燥机进煤口、干燥机气体出口、干燥机固体出口；干燥机进煤口与煤仓出口接通；
水回收换热器，所述水回收换热器与干燥机气体出口接通，用于通过冷却介质使将来自干燥机气体出口的乏蒸汽内的水分冷凝并回收；
成型机，所述成型机包括成型机进料口和成型机出料口；成型机进料口与所述干燥机固体出口接通；
所述制粉子系统包括中速磨直吹式制粉设备，用于将来自成型机出料口的型煤加工成煤粉并将煤粉吹入锅炉；
所述水回收子系统设置在第一建筑内，制粉子系统设置在第二建筑内；第一建筑和第二建筑之间通过皮带机实现型煤的转运。

2.  根据权利要求1所述的具有煤干燥及水回收功能的直吹式制粉系统，其特征在于，所述水回收子系统还包括除尘器、除尘引风机和烟囱；所述除尘器安装在所述干燥机气体出口与水回收换热器之间；所述除尘引风机安装在所述水回收换热器的出气口；所述烟囱与除尘引风机连通。

3.  根据权利要求2所述的具有煤干燥及水回收功能的直吹式制粉系统，其特征在于，所述水回收换热器包括一级水回收换热器和二级水回收换热器，所述一级水回收换热器与二级水回收换热器串联连接。

4.  根据权利要求3所述的具有煤干燥及水回收功能的直吹式制粉系统，其特征在于，所述一级水回收换热器内通入第一温度的冷却介质，二级水回收换热器内通入第二温度的冷却介质。

5.  根据权利要求4所述的具有煤干燥及水回收功能的直吹式制粉系统，其特征在于，所述煤原料为粒径<20mm的预破碎褐煤；所述成型机为高压成型机，线压力可达29 MPa/cm。

6.  根据权利要求1-5任一项所述的具有煤干燥及水回收功能的直吹式制粉系统，其特征在于，所述制粉子系统包括：
粗粉分离器，所述粗粉分离器包括粗粉分离器进料口和粗粉分离器煤粉出口；
中速磨煤机，所述中速磨煤机包括中速磨煤机进料口、中速磨煤机一次风进气口、中速磨煤机密封风进气口；粗粉分离器煤粉出口与中速磨煤机进料口相互连通；
给煤机，所述给煤机将型煤传送至粗粉分离器进料口；
锅炉，在所述锅炉内空气与煤粉混合并进行充分燃烧；
空气预热器，所述空气预热器安装在所述锅炉上；
燃烧器，所述燃烧器包括燃烧器入口和燃烧器出口；燃烧器出口与锅炉的入口连通；
煤粉分配器与隔绝门，所述粗粉分离器煤粉出口、煤粉分配器、隔绝门和燃烧器入口依次连通；
送风机，所述送风机输出的二次风经过空气预热器加热后进入燃烧器入口助燃；
一次风机，所述一次风机输出的风经过空气预热器加热后进入中速磨煤机进气口。

7.  根据权利要求6所述的具有煤干燥及水回收功能的直吹式制粉系统，其特征在于，还包括输送机，所述输送机将成型机出料口的型煤输送至给煤机。

8.  根据权利要求6所述的具有煤干燥及水回收功能的直吹式制粉系统，其特征在于，所述制粉子系统还包括二次风箱，所述二次风箱与燃烧器入口连接，用于调节炉膛压差。

9.  根据权利要求6所述的具有煤干燥及水回收功能的直吹式制粉系统，其特征在于，所述制粉子系统还包括除尘器和引风机，除尘器的入口与锅炉的烟气出口连通，出口与所述引风机连通。

10.  根据权利要求6所述的具有煤干燥及水回收功能的直吹式制粉系统，其特征在于，所述制粉子系统还包括密封风机，所述密封风机与中速磨煤机连通，用于防止漏粉。

说明书一种具有煤干燥及水回收功能的直吹式制粉系统
技术领域
本发明属于电力能源技术领域，特别是涉及一种具有煤干燥及水回收功能的直吹式制粉系统。
背景技术
工业上使用的制粉系统可分为两类：传统闭式褐煤制粉系统和开式制粉系统。闭式制粉系统是指从磨煤机经粗粉分离器引出的携带合格细度煤粉的气、粉两相流体作为一次风，直接经由燃烧器吹入炉膛的制粉系统。大型褐煤锅炉出于安全制粉及降低磨煤电耗的考虑，一般选用风扇磨或中速磨制粉系统，无论是中速磨煤机正压直吹式制粉系统还是风扇磨煤机直吹式制粉系统均属于传统的闭式制粉系统，具有共同的缺点是在燃烧褐煤时，无论是含有大量的惰性烟气及水蒸汽的一次风还是将制粉乏气喷入炉膛的三次风，均会对炉膛稳定燃烧造成严重影响。开式制粉系统是指制粉系统中分离出煤粉后的乏气不排入炉膛，而是经过布袋除尘后排放到大气或引风机前的烟道内的制粉系统。
我国褐煤最为集中的蒙东地区是典型的“富煤缺水”地区，水资源匮乏严重制约了当地的电源基地建设和经济发展。近年来诸多研究针对锅炉排烟余热利用及水蒸气回收。烟煤锅炉烟气水露点在40℃左右，而对于含有大量水汽的褐煤锅炉烟气水露点也只在55℃左右，但一般锅炉排烟烟气酸露点则在80℃以上。因此，尽管烟气中含水量巨大，受换热器材料腐蚀限制，排烟余热利用仅回收了烟气中的部分显热，水分则基本没有回收。然而，在高水分褐煤锅炉开式制粉系统中，绝大部分原煤水分在制粉干燥过程中被蒸发，干燥乏汽中富集有大量水蒸汽，乏汽水露点高达75℃左右且几乎不含酸性气体，使回收大量褐煤干燥水成为可能，环保效益显著。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有煤干燥及水回收功能的直吹式制粉系统，以解决煤原料内的水分在制粉过程中未被回收，水资源浪费的技术问题。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种具有煤干燥及水回收功能的直吹式制粉系统，由水回收子系统和制粉子系统组成；
所述水回收子系统包括：
煤仓，所述煤仓包括煤仓出口，煤仓用于装填煤原料；
干燥机，所述干燥机包括干燥机进煤口、干燥机气体出口、干燥机固体出口；干燥机进煤口与煤仓出口接通；
水回收换热器，所述水回收换热器与干燥机气体出口接通，用于通过冷却介质使将来自干燥机气体出口的乏蒸汽内的水分冷凝并回收；
成型机，所述成型机包括成型机进料口和成型机出料口；成型机进料口与所述干燥机固体出口接通；
所述制粉子系统包括中速磨直吹式制粉设备，用于将来自成型机出料口的型煤加工成煤粉并将煤粉吹入锅炉；
所述水回收子系统设置在第一建筑内，制粉子系统设置在第二建筑内；第一建筑和第二建筑之间通过皮带机实现型煤的转运。
本发明如上所述的具有煤干燥及水回收功能的直吹式制粉系统，进一步，所述水回收子系统还包括除尘器、除尘引风机和烟囱；所述除尘器安装在所述干燥机气体出口与水回收换热器之间；所述除尘引风机安装在所述水回收换热器的出气口；所述烟囱与除尘引风机连通。
本发明如上所述的具有煤干燥及水回收功能的直吹式制粉系统，进一步，所述水回收换热器包括一级水回收换热器和二级水回收换热器，所述一级水回收换热器与二级水回收换热器串联连接。
本发明如上所述的具有煤干燥及水回收功能的直吹式制粉系统，进一步，所述一级水回收换热器内通入第一温度的冷却介质，二级水回收换热器内通入第二温度的冷却介质。
本发明如上所述的具有煤干燥及水回收功能的直吹式制粉系统，进一步，所述煤原料为粒径<20mm的预破碎褐煤；所述成型机为高压成型机，线压力可达29 MPa/cm。
本发明如上所述的具有煤干燥及水回收功能的直吹式制粉系统，进一步，所述制粉子系统包括：
粗粉分离器，所述粗粉分离器包括粗粉分离器进料口和粗粉分离器煤粉出口；
中速磨煤机，所述中速磨煤机包括中速磨煤机进料口、中速磨煤机一次风进气口、中速磨煤机密封风进气口；粗粉分离器煤粉出口与中速磨煤机进料口相互连通；
给煤机，所述给煤机将型煤传送至粗粉分离器进料口；
锅炉，在所述锅炉内空气与煤粉混合并进行充分燃烧；
空气预热器，所述空气预热器安装在所述锅炉上；
燃烧器，所述燃烧器包括燃烧器入口和燃烧器出口；燃烧器出口与锅炉的入口连通；
煤粉分配器与隔绝门，所述粗粉分离器煤粉出口、煤粉分配器、隔绝门和燃烧器入口依次连通；
送风机，所述送风机输出的二次风经过空气预热器加热后进入燃烧器入口助燃；
一次风机，所述一次风机输出的风经过空气预热器加热后进入中速磨煤机进气口。
本发明如上所述的具有煤干燥及水回收功能的直吹式制粉系统，进一步，还包括输送机，所述输送机将成型机出料口的型煤输送至给煤机。
本发明如上所述的具有煤干燥及水回收功能的直吹式制粉系统，进一步，所述制粉子系统还包括二次风箱，所述二次风箱与燃烧器入口连接，用于调节炉膛压差。
本发明如上所述的具有煤干燥及水回收功能的直吹式制粉系统，进一步，所述制粉子系统还包括除尘器和引风机，除尘器的入口与锅炉的烟气出口连通，出口与所述引风机连通。
本发明如上所述的具有煤干燥及水回收功能的直吹式制粉系统，进一步，所述制粉子系统还包括密封风机，所述密封风机与中速磨煤机连通，用于防止漏粉。
本发明的有益效果是：
本发明公开了一种采用余热饱和蒸汽进行低阶煤间接干燥、水回收及成型中速磨直吹式制粉系统，该工艺系统结合了干燥水回收成型以及中速磨直吹式制粉两种工艺，可以获得高发热量、低水分的成型干燥煤产品，实现褐煤炉前煤干燥制粉，不仅可以改善入炉前煤质，提高炉膛燃烧的稳定性，回收的水可进行再利用，达到节约水资源的目的。同时，该方案可有效弥补中速磨干燥出力不足的缺点，携粉介质无需使用较高温度的热一次风，系统可使用传统烟煤中速磨及烟煤锅炉，大量节省原褐煤锅炉及制粉系统投资。特别当干燥系统将褐煤干燥至大气平衡水分工况时，本系统无需使用冷烟风机降低携粉气体氧含量，直接使用热一次风即可，保证工艺安全并节省运行费用。
1、本发明的干燥工艺可实现深度干燥，将褐煤干燥至5%水分以下，干燥煤通过高压辊压成型，不会发生复吸，极大地方便储存和运输。
2、本发明的干燥设备与电厂原有制粉系统完全分离，主煤仓仍设置于主厂房煤仓间。干燥型煤落入主煤仓，且性质稳定，不易发生自燃，有效减小煤仓容积。深度干燥型煤可继续降低制粉系统出力，增加锅炉燃烧效率，降低运行费用。
3、本发明的成型型煤转运设备无需使用密闭输送设备，使用传统带式输送机即可，减少设备投资。
4、本发明的干燥型煤安全稳定的性质可以使干燥岛布置位置更加灵活，方便扩建电厂进行总图布置。
附图说明
通过结合以下附图所作的详细描述，本发明的上述和/或其他方面和优点将变得更清楚和更容易理解，这些附图只是示意性的，并不限制本发明，其中：
图1为本发明一种实施例的具有煤干燥及水回收功能的直吹式制粉系统整体示意图；
图2为本发明一种实施例的水回收子系统示意图；
图3为本发明一种实施例的制粉子系统示意图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
10、水回收子系统，11、煤仓，12、干燥机，13、水回收换热器，131、一级水回收换热器，132、二级水回收换热器，14、成型机，15、除尘器，16、除尘引风机，17、烟囱，20、制粉子系统，21、粗粉分离器，22、中速磨煤机，23、给煤机，24、锅炉，25、空气预热器，26、燃烧器，27、煤粉分配器，28、隔绝门，29、送风机，31、一次风机，32、输送机，33、二次风箱，34、除尘器，35、引风机，36、密封风机，37、风量测量装置，4、第一建筑物，5、第二建筑物。
具体实施方式
在下文中，将参照附图描述本发明的具有煤干燥及水回收功能的直吹式制粉系统的实施例。
在此记载的实施例为本发明的特定的具体实施方式，用于说明本发明的构思，均是解释性和示例性的，不应解释为对本发明实施方式及本发明范围的限制。除在此记载的实施例外，本领域技术人员还能够基于本申请权利要求书和说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括采用对在此记载的实施例的做出任何显而易见的替换和修改的技术方案。
本说明书的附图为示意图，辅助说明本发明的构思，示意性地表示各部分的形状及其相互关系。请注意，为了便于清楚地表现出本发明实施例的各部件的结构，各附图之间并未按照相同的比例绘制。相同的参考标记用于表示相同的部分。
图1示出本发明一种实施例的具有煤干燥及水回收功能的直吹式制粉系统，由水回收子系统10和制粉子系统20组成；
所述水回收子系统10包括：
煤仓11，所述煤仓包括煤仓出口，煤仓用于装填煤原料；
干燥机12，所述干燥机包括干燥机进煤口、干燥机气体出口、干燥机固体出口；干燥机进煤口与煤仓出口接通；
水回收换热器13，所述水回收换热器与干燥机气体出口接通，用于通过冷却介质使将来自干燥机气体出口的乏蒸汽内的水分冷凝并回收；
成型机14，所述成型机包括成型机进料口和成型机出料口；成型机进料口与所述干燥机固体出口接通；
所述制粉子系统20包括中速磨直吹式制粉设备，用于将来自成型机出料口的型煤加工成煤粉并将煤粉吹入锅炉；
所述水回收子系统10设置在第一建筑4内，制粉子系统20设置在第二建筑5内；第一建筑和第二建筑之间通过皮带机32实现型煤的转运。
本发明上述实施例的具有煤干燥及水回收功能的直吹式制粉系统的工作过程如下：煤原料送入煤仓，经过干燥机干燥后，进入成型机加工成为型煤。随后型煤通过皮带机转运至制粉子系统，进入中速磨煤机，磨制合格煤粉经一次风携带吹入锅炉参与燃烧反应。此外，褐煤在干燥机干燥后，乏蒸汽（所述乏蒸汽是指褐煤内水分在干燥机内受热蒸发所形成的蒸汽与空气的混合物，其温度约为120℃，即优选在110-130℃）从干燥机气体出口排出。随后，乏蒸汽进入水回收换热器进行冷却除湿，冷凝水被回收利用，实现了水资源的节约利用。
将水回收子系统设置在第一建筑内，制粉子系统设置在第二建筑内实现了水回收子系统与制粉子系统完全分离，例如所述第一建筑为主厂房，煤仓设置于主厂房煤仓间；干燥型煤落入煤仓，且性质稳定，不易发生自燃，有效减小煤仓容积。此外，深度干燥型煤可继续降低制粉系统出力，增加锅炉燃烧效率，降低运行费用。
中速磨煤机的结构本身决定了它所使用的入口干燥剂温度只能低于400℃，而根据《火力发电厂制粉系统设计计算技术规定》要求挥发分Vdaf≥40%的煤在中速磨煤机直吹式制粉分离器后温度＜70℃，因此中速磨干燥能力受到限制。本发明煤粉已在水回收子系统中得到充分干燥，大大减轻中速磨干燥压力，携粉介质无需使用较高温度的热一次风，安全性能得到较大提升；系统可使用传统烟煤中速磨及烟煤锅炉，大量节省原褐煤锅炉及制粉系统投资。
该系统核心设备为蒸汽管式干燥机，采用电厂余热蒸汽、辅助蒸汽等低压蒸汽间接加热干燥褐煤，热源蒸汽最高压力为0.5MPa（g）饱和蒸汽，热源温度较低（<160℃），褐煤脱水率最高可达90%以上且不会发生热解反应。此外，干燥过程对煤质挥发分影响不大，因此较高的挥发分使得一次风即使进入炉膛温度较低，也不会出现着火推迟和燃烧不稳的现象。
本发明上述实施例的具有煤干燥及水回收功能的直吹式制粉系统还可以进一步改进，所述水回收子系统10还包括除尘器15、除尘引风机16和烟囱17；所述除尘器安装在所述干燥机气体出口与水回收换热器之间；所述除尘引风机安装在所述水回收换热器的出气口；所述烟囱与除尘引风机连通。
上述实施例具有煤干燥及水回收功能的直吹式制粉系统使用时，通过精确控制干燥机入口空气量（该空气用于携带煤原料内的水分），保证全部干燥过程乏蒸汽较低的含氧量，避免干燥煤粉在干燥机内或乏蒸汽除尘器内发生自燃。
本发明上述实施例的具有煤干燥及水回收功能的直吹式制粉系统还可以进一步改进，所述水回收换热器13包括一级水回收换热器131和二级水回收换热器132，所述一级水回收换热器与二级水回收换热器串联连接。所述一级水回收换热器内通入第一温度的冷却介质，二级水回收换热器内通入第二温度的冷却介质。
两级水回收换热装置可使用不同温度等级的冷却介质，合理梯级利用能源，将干燥乏汽内水蒸汽冷却凝结，回收褐煤干燥水。
本发明上述实施例的具有煤干燥及水回收功能的直吹式制粉系统还可以进一步改进，所述煤原料为粒径<20mm的预破碎褐煤；所述成型机为高压成型机，线压力可达29 MPa/cm。
高压成型机的线压力可达29 MPa/cm，成型的干燥煤的内部原有空间孔隙结构在强压下发生变化，在空气中长期搁置不会发生明显的水分复吸，从而消除因水分复吸放热而发生自燃隐患，大大增加型煤产品在储存和运输过程中的安全性和经济性。
本发明上述实施例的具有煤干燥及水回收功能的直吹式制粉系统中，所述制粉子系统20包括：
粗粉分离器21，所述粗粉分离器包括粗粉分离器进料口和粗粉分离器煤粉出口；
中速磨煤机22，所述中速磨煤机包括中速磨煤机进料口、中速磨煤机一次风进气口、中速磨煤机密封风进气口；粗粉分离器煤粉出口与中速磨煤机进料口相互连通；
给煤机23，所述给煤机将型煤传送至粗粉分离器进料口；
锅炉24，在所述锅炉内空气与煤粉混合并进行充分燃烧；
空气预热器25，所述空气预热器安装在所述锅炉上；
燃烧器26，所述燃烧器包括燃烧器入口和燃烧器出口；燃烧器出口与锅炉的入口连通；
煤粉分配器27与隔绝门28，所述粗粉分离器煤粉出口、煤粉分配器、隔绝门和燃烧器入口依次连通；
送风机29，所述送风机输出的二次风经过空气预热器加热后进入燃烧器入口助燃；
一次风机31，所述一次风机输出的风经过空气预热器加热后进入中速磨煤机进气口。
本发明上述实施例的具有煤干燥及水回收功能的直吹式制粉系统还可以进一步改进，还包括输送机32，所述输送机将成型机出料口的型煤输送至给煤机。
本发明上述实施例的具有煤干燥及水回收功能的直吹式制粉系统还可以进一步改进，所述制粉子系统还包括二次风箱33，所述二次风箱与燃烧器入口连接，用于调节炉膛压差。
本发明上述实施例的具有煤干燥及水回收功能的直吹式制粉系统还可以进一步改进，所述制粉子系统还包括除尘器34和引风机35，除尘器的入口与锅炉的烟气出口连通，出口与所述引风机连通。
本发明上述实施例的具有煤干燥及水回收功能的直吹式制粉系统还可以进一步改进，所述制粉子系统还包括密封风机36，所述密封风机与中速磨煤机连通，用于防止漏粉。在更优选的实施例中，所述制粉子系统还包括风量测量装置37，所述风量测量装置安装在中速磨煤机进气口，用于测量风量。
本发明优选实施例的具有煤干燥及水回收功能的直吹式制粉系统的工作过程如下：粒径<20mm的预破碎褐煤送入煤仓，经过干燥机干燥后，进入成型机，经过无粘结剂高压辊压成为型煤。随后型煤经过粗粉分离器和中速磨煤机，煤粉吹入锅炉参与燃烧反应。此外，褐煤在干燥机被干燥之后，乏蒸汽（所述乏蒸汽是指褐煤内水分在干燥机内受热蒸发所形成的蒸汽与空气的混合物，其温度约为120℃，即优选在110-130℃）从干燥机气体出口排出。该管路由水回收换热器后的除尘引风机建立负压，乏蒸汽带有大量煤粉，经过除尘器后，大部分煤粉被滤除，落入除尘器底部，一并送入中速磨煤机，再进行回收利用。过滤后的乏蒸汽进入水回收换热器（依次通过一级水回收换热器和二级水回收换热器）进行冷却除湿，冷凝水被回收利用，实现了水资源的节约利用。双级水回收换热装置可分级利用系统内不同温度的冷媒，从而实现能量的分级利用，水回收率可以达到50%以上。乏蒸汽内的不凝气由除尘引风机抽出，经过处理后最终通过烟囱排至大气。
上述披露的各技术特征并不限于已披露的与其它特征的组合，本领域技术人员还可根据发明之目的进行各技术特征之间的其它组合，以实现本发明之目的为准。