[发明专利]过热蒸汽干燥制粉型燃煤发电系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种燃煤发电领域，具体涉及锅炉送风、过热蒸汽干燥制粉、煤中水分回收技术以及利用汽轮机的抽汽热量的过热蒸汽干燥制粉型燃煤发电系统。

背景技术

我国是一个富煤少油缺气的国家，煤炭在我国能源供应中一直处于核心主导地位，在未来相当长时期内，以煤为主的能源结构在我国会一直持续下去。因为燃煤电站具有大规模集中使用煤炭的特点，有利于做到高效、清洁利用煤炭，因而煤炭在国内外主要用于发电。目前在我国，煤炭总产量的55％用于燃煤火力发电，而在电源结构方面，火力发电是我国主要发电方式，我国约80％的电力供应来自于火电机组。目前我国新建电站仍以燃煤电站为主，电煤在煤炭总产量中的比例正在快速增长。然而，燃煤发电在生产电力的同时也排放大量的污染物，包括SO₂、烟尘、NO_X和CO₂等；而且，我国燃煤电站的发电净效率和发达国家相比仍有较大差距。因而，进一步提高能源利用效率从而既减少能源消耗又减少污染物排放，成为我国电力工业乃至整个国民经济实现可持续发展的重要又迫切的任务。

近年来，随着电煤价格快速上涨和优质煤炭储量在煤炭总储量中比例的逐渐下降，利用高水分褐煤燃烧发电成为了电力行业高度关注的突出问题。在全世界范围内褐煤约占世界煤炭总储量的40％，在我国褐煤储量2900亿吨，约占国内煤炭总储量的16％。褐煤是煤化程度最低的煤种，具有水分高、挥发分高、热值低、在空气中易风化易自燃等特点，所以难以贮存，也不宜长距离运输。我国褐煤的3/4分布在内蒙古及东北地区，这些褐煤全水分在25～40％，属老年褐煤；其余褐煤主要分布在云南地区，这些褐煤全水分在40～60％，含木质纤维，属年轻褐煤；而国外如澳大利亚、德国、塞尔维亚、印尼等国褐煤的水分更高，可高达70％。

目前褐煤利用的主要途径是通过坑口电站燃烧发电，褐煤与烟煤锅炉多采用直吹式制粉系统，一般是以炉烟和热风混合物或热风作为制粉系统干燥剂；贫煤与无烟煤多采用中间储仓式制粉系统，一般是以热风作为制粉系统干燥剂。但与常规烟煤锅炉相比，这些褐煤锅炉热效率低、体积大价格高、温室气体排放量也较大。而且，对于高水分褐煤，采用直吹式制粉系统使得锅炉一次风中含有大量炉烟及水蒸汽等惰性介质，加之炉膛温度又低，使得高水分褐煤存在突出的燃烧不稳定问题，致使锅炉难以安全可靠地运行，这严重制约了国内外高水分褐煤的有效利用。同时，由于褐煤反应活性高，褐煤煤粉易燃易爆，褐煤制粉系统的燃烧与爆炸问题也是一个长期一直困扰褐煤机组安全可靠运行的突出问题。

此外，位于我国新疆准噶尔盆地东部“准东煤田”的煤炭预测储量达3900亿吨，是我国最大的整装煤田。准东煤除发热量较褐煤高以外，其它煤质特性与褐煤相似，也具有水分高(22～32％)、挥发分高、灰熔点低、磨损性低和易自燃的特点。目前业内针对准东煤开发的大型电站锅炉均采用直吹式制粉系统，故为保证制粉系统干燥出力和炉内稳定燃烧，锅炉均采用了很高的热风温度和一次风率。由此造成的结果是这些准东煤锅炉的排烟温度普遍较高(排烟温度一般在140℃以上)，相应的致使锅炉热效率和机组发电效率均较低；而且，过高的一次风率使得炉内低NO_X燃烧的组织较为困难，即炉膛出口烟气中NO_X含量较大，这显著增大了锅炉后续烟气脱硝的压力和成本。

进一步，在燃用高水分煤种的锅炉中，大量由煤中可燃物质燃烧而放出的热量被消耗于煤中水分蒸发为水蒸汽，由于这些水分最终是以水蒸汽状态排出锅炉，致使燃料实际放热的相当一部分被白白浪费。因而，现有的高水分燃煤锅炉往往表现为燃煤量巨大，单位发电量的污染物排放也明显较高。若以表征燃料实际放热量的高位发热量为基准计算锅炉热效率的话，高水分燃煤锅炉的热效率大幅低于一般的低水分燃煤锅炉。

近年来，火力发电行业广泛关注通过锅炉排烟余热的深度利用进一步提高电厂发电效率，典型的方式是在锅炉排烟烟道中布置低压省煤器，利用排烟余热加热低温的机组凝结水，从而减少低压加热器抽汽量，达到提高电厂效率的目的。显然，利用机组凝结水温度低的特点进行余热回收是电厂提高发电效率从而获得节能减排效益的有效途径之一，但因烟气的换热系数低，加之烟气与凝结水之间的换热温差较小，使得通过烟气加热凝结水的低压省煤器体积庞大，投资回收期较长，而且在电厂布置较为困难。