CN103234327A

CN103234327A - 火力发电厂内烟煤锅炉全烧褐煤的褐煤干燥方法

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Publication number: CN103234327A
Application number: CN2013101418566A
Authority: CN
Inventors: 纪宏舜
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-04-22
Filing date: 2013-04-22
Publication date: 2013-08-07
Anticipated expiration: 2033-04-22
Also published as: CN103234327B

Abstract

本发明是在火力发电厂内提供一种烟煤锅炉全烧褐煤技术，利用火力发电厂自身特有的资源与电厂内增设的褐煤前期脱水干燥***的高效集成，可在最大限度降低投资费用和运营成本、避免对原有锅炉进行大型改造的前提下，实现烟煤锅炉机组安全、稳定全烧褐煤，同时避免在原有的锅炉上掺烧褐煤所带来的一系列技术难题。

Description

火力发电厂内烟煤锅炉全烧褐煤的褐煤干燥方法

技术领域

本发明主要属于火力发电大幅降低燃料成本技术领域，特别是涉及原设计烟煤锅炉改为全烧褐煤的处理方法。

背景技术

近十年来，由于国家煤炭市场价格的放开，作为煤炭消耗大户的火力发电企业面临着燃料成本逐年攀升后所带来的企业经营形势严峻问题，尤其是原设计燃用烟煤锅炉的电厂燃料价格上涨幅度更大，企业经营步履维艰。目前，有条件的火电企业为缓解亏损的经营形势，都在不同程度的掺烧价格低廉的褐煤，但由于褐煤在水分、热值指标上与烟煤相差甚远，使得烟煤锅炉最大掺烧褐煤比例仅达到50%，此时设备运行已出现带负荷能力差、制粉***出力不足、锅炉结渣、磨损严重等技术难题，即便如此其标煤单价仍然大大高于同类地区全部燃用褐煤电厂。

我国褐煤资源丰富且褐煤价格低廉，部分地区烟煤资源日趋枯竭且烟煤价格日益攀升，如何有效地实现这一地区原设计燃用烟煤的锅炉全部全烧褐煤，实现火电企业大幅降低燃料成本，从根本上改善火电企业的经营状况，是一个亟需解决的问题。

发明内容

发明目的：本发明提供一种火力发电厂内烟煤锅炉全烧褐煤中的褐煤干燥方法，其目的是解决以往无法很好的使火力发电厂内烟煤锅炉燃烧褐煤的问题。

技术方案：本发明是通过以下技术方案来实现的：

火力发电厂内烟煤锅炉全烧褐煤中的褐煤干燥方法，其特征在于：该方法的具体步骤如下：

（1）、确定褐煤脱水的关键参数：

（a）、确定制粉***的最大出力；

（b）、确定褐煤提质深度；

（c）、确定褐煤脱水后煤质的元素分析和工业分析；

(d)、确定锅炉单位时间内最大燃用脱水后褐煤的燃料量；

(e)、确定干燥褐煤所需的能量；

（2）、干燥介质的选取

干燥介质的选取应采用就近取材为原则，避免增加投资建立新的热源点，火电厂内能够提供的干燥介质有三种：热烟气、热风、蒸汽，确定干燥介质的方法采用排除法，步骤如下：

a) 根据干燥褐煤所需的能量分别计算出利用热烟气干燥的热烟气量、利用热风干燥的热风量和利用蒸汽干燥的蒸汽量；

（20）

式中：

——热烟气消耗量，t/h；

——干燥***散热损失，%；

——抽取点烟气温度，℃；

——发热后烟气温度，℃；

——烟气平均比热容，kJ/(kg.℃)；

（21）

式中：

——热风消耗量，t/h；

——抽取点热风温度，℃；

——发热后热风温度，℃；

——热风平均比热容，kJ/(kg.℃)；

（22）

式中：

——抽取点蒸汽焓值，kJ/kg；

——放热后凝结水焓值，kJ/kg；

b) 如果采用热烟气干燥，根据上述计算出的干燥褐煤所需能量和品质，来确定热烟气的抽取位置、确定锅炉及辅机***在抽取该热烟气量的条件下保证锅炉及辅机***安全运行、确定热烟气与干燥工艺的接口条件及离开干燥工艺的烟气环保排放问题；

c) 如果采用热风干燥，根据上述计算出的干燥褐煤所需能量和品质，来确定热风的抽取位置、确定锅炉及辅机***在抽取该热风量的条件下保证锅炉及辅机***安全运行、确定热风与干燥工艺的接口条件及离开干燥工艺的烟气环保排放问题；

d) 如果采用蒸汽干燥，根据上述计算出的干燥褐煤所需能量和品质，来确定蒸汽的抽取位置、确定汽轮机抽汽***在抽取该蒸汽量的条件下保证汽轮机安全运行、确定蒸汽与干燥工艺的接口条件及离开干燥工艺的凝结水回收问题及环保排放问题，

对上述三种干燥介质进行技术对比，着重考虑抽取三种介质后对锅炉和汽轮机运行安全性、经济性的影响程度，同时还要综合分析三种介质在***设计上的复杂性、工程实施的难易程度、工程投资等问题，最终通过逐一排除确定合理的干燥介质，之后利用以上参数完成对褐煤的干燥。

确定褐煤脱水的关键参数具体方法如下：

a) 确定制粉***的最大出力

制粉***出力的确定采用热平衡计算并结合现场试验的方法，制粉***热平衡是认为在制粉***起始断面输入之总热量与终端断面带出和消耗之总热量相等，即，以求出干燥剂的初温度

等，

（1）

（2）

（3）

式中：

——干燥剂的物理热，kJ/kg；

——漏入冷风的物理热，kJ/kg；

——密封（轴封）风的物理热，kJ/kg；

——磨煤机工作时碾磨机械所产生之热量，kJ/kg；

——原煤物理热，kJ/kg；

——蒸发原煤中水分消耗的热量，kJ/kg；

——乏气干燥剂带出热量，kJ/kg；

——加热燃料消耗的热量，kJ/kg；

——设备散热损失，kJ/kg；

——各成分干燥剂混合后的初温度，℃；

（4）

式中：

——在

温度下各成分干燥剂加权平均质量比热容，℃；

——每公斤原煤所需的干燥剂质量，kg/kg；

（5）

式中：

——原煤比热容，kJ/kg.℃；

——进入***原煤温度，℃；

（6）

式中：

——机械热转化系数；

——单位磨煤电耗，kJ/kg；

（7）

式中：

——密封风温度，℃；

——在温度

时之湿空气比热容，kJ/kg.℃；

——磨煤机设计出力，t/h；

（8）

式中：

——漏入冷风的温度，℃；

——相应于

下湿空气比热容，kJ/kg.℃；

（9）

式中：

——水蒸气平均定压比热容，kJ/kg.℃；

——原煤温度，℃；

（10）

式中：

——在下湿空气的比热容，kJ/kg.℃；

（11）

式中：

——干燥煤的比热容，kJ/kg.℃；

——煤中收到基水分，%；

——煤粉中水分，%；

b) 确定褐煤提质深度

根据制粉***热平衡计算和现场试验，确定了制粉***的最大出力，进而确定单体磨煤机能够接受的给煤量和煤质中全水分含量，根据干燥前褐煤中水分含量以及当前制粉***所能接受的干燥出力情况，即可确定需要的褐煤提质深度，

（12）

式中：

——褐煤提质深度，%；

——褐煤干燥前全水分含量，%；

——褐煤干燥后全水分含量，%；

c) 确定褐煤脱水后煤质的元素分析和工业分析

当煤中脱除掉部分水分，煤中其他成分含量也将随之变化，通过计算水分变化，确定煤质变化情况，有两种方式确定脱水后煤质成分变化情况：一种是计算模型，另一种是实验室研究，两种方法相辅相成，通过实验室研究校验计算模型的准确性，

（13）

式中：

——干燥后褐煤低位发热量，kJ/kg；

——干燥前褐煤低位发热量，kJ/kg；

（14）

式中：

——干燥后褐煤收到基成分（代表灰分、碳、氢、氧、氮、硫等），%；

——干燥前褐煤收到基成分（代表灰分、碳、氢、氧、氮、硫等），%；

d) 确定锅炉单位时间内最大燃用脱水后褐煤的燃料量

根据锅炉带满负荷需求总的输入热量、干燥后褐煤低位热量以及全烧前后锅炉热效率变化情况，即可确定锅炉单位时间内最大燃用脱水后褐煤的燃料量，

（15）

式中：

——烟煤锅炉全烧褐煤后燃煤总量，t/h；

——烟煤锅炉全烧前燃煤低位发热量，kJ/kg；

——烟煤锅炉全烧前燃煤总量，t/h；

——烟煤锅炉全烧前锅炉热效率，%；

——烟煤锅炉全烧褐煤后锅炉热效率，%；

e) 确定干燥褐煤所需的能量

干燥褐煤所需能量主要包括脱除掉的水分汽化所吸收的热量、煤中剩余水分吸收的热量以及干煤吸收的热量，

（16）

式中：

——干燥褐煤所需总热量，kJ/h；

——汽化水分吸收的热量，kJ/h；

——煤中未除去水分所吸收的热量，kJ/h；

——干煤所吸收的热量，kJ/h；

（17）

式中：

——水的平均比热容，kJ/(kg.℃)；

——褐煤提质后温度，℃；

——原煤温度，℃；

——水的汽化潜热，kJ/kg；

（18）

（19）

式中：

——干煤平均比热容，kJ/(kg.℃)。

优点效果：

本发明提供一种本发明是在火力发电厂内提供一种烟煤锅炉全烧褐煤技术，利用火力发电厂自身特有的资源与电厂内增设的褐煤前期脱水干燥***的高效集成，可在最大限度降低投资费用和运营成本、避免对原有锅炉进行大型改造的前提下，实现烟煤锅炉机组安全、稳定全烧褐煤，同时避免在原有的锅炉上掺烧褐煤所带来的一系列技术难题。

本发明在火力发电厂内完成褐煤脱水、提高褐煤发热量，在保证锅炉、汽轮机及辅机***安全经济运行前提下全烧褐煤目的，即：利用火电厂内的能量，通过特定干燥设备，来蒸发掉褐煤中的部分水分，提高燃煤热值，实现烟煤锅炉全烧褐煤；同时保证对汽轮发电机组的安全运行不受影响、保证火电厂能源的优化合理利用、保证环保排放要求。这里需要强调几点：

1. 利用了电厂内设备提供的能量在火力发电厂内完成褐煤脱水，避免新建能源点，减少投资；

2. 在火力发电厂内完成脱水后的褐煤被直接送入锅炉燃烧，避免干燥后褐煤更易自燃和复吸的问题；

3. 科学确定褐煤脱水深度，在保证烟煤锅炉安全、稳定、经济地全烧脱水褐煤前提下，避免由于脱水深度过大而造成的投资成本和运行成本高；

4. 在保证电厂汽轮发电机组安全稳定运行的前提下，根据锅炉、汽轮机实际运行参数，来确定干燥介质及参数；

5. 根据脱水深度、干燥介质来合理选取干燥工艺

实施方式：下面对本发明做进一步描述：

1. 制定技术路线

由于褐煤与烟煤在煤质水分、热值等关键指标上的巨大差异（褐煤较烟煤水分高出50%左右、热值低30%左右），所以褐煤锅炉与烟煤锅炉在设计上存在很大差异，主要体现：（1）在炉膛容积热负荷设计上，褐煤锅炉较烟煤锅炉低12～15%左右；（2）在制粉***出力设计上，褐煤锅炉较烟煤锅炉高出25～30%左右；（3）在风机出力设计上，褐煤锅炉较烟煤锅炉高出15～20%左右；（4）在锅炉对流受热面的布置方面，褐煤锅炉较烟煤锅炉面积更多，以及除灰、除渣***等方面都存在很大差异。

烟煤锅炉全烧褐煤属重大技术突破。首先应从锅炉及其附属设备整体考虑，最终实现脱水后的褐煤能够满足烟煤锅炉制粉、烟风、燃烧、本体、除灰除渣等***正常运行的安全性、经济性指标要求。第二，褐煤脱水需要能量，该能源的选取既要保证锅炉、汽轮机运行的安全性、又要保证机组能源转换率指标、同时还要满足褐煤脱水的能量需求。第三、褐煤脱水的能量需要载体，即干燥介质。干燥介质的选择是在保证汽轮机发电机组运行安全性的同时，又要考虑干燥介质进行干燥工艺***过程中的安全性、经济性问题，同时应考虑干燥介质离开干燥***后的环保排放问题。第四，在满足上述技术要求的基础上，具备工程可实施性，并最大限度降低投资成本和运营成本。

因此，本方案从火力发电厂整体热力***出发，综合统筹考虑干燥介质的选取、干燥介质能量、与干燥工艺合理匹配、环保排放指标满足标准要求等***问题，提出了在保证火力发电厂汽轮发电机组安全稳定运行前提下，实现了褐煤脱水满足火电厂发电机组稳定运行要求的烟煤锅炉改为全烧褐煤技术路线。

2. 确定褐煤脱水的关键参数

l 确定制粉***的最大出力（干燥出力、碾磨出力和通风出力）；

l 通过锅炉热力计算确定满足锅炉带满负荷要求的最低燃煤低位发热量；

l 确定褐煤脱水后煤质的元素分析和工业分析；

l 确定锅炉机组单位时间内最大燃用脱水后褐煤的燃料量；

l 确定干燥褐煤所需的能量。

3. 干燥介质的选取

干燥介质的选取应采用就近取材为原则，避免增加投资建立新的热源点。火电厂内能够提供的干燥介质有三种：热烟气、热风、蒸汽。确定干燥介质的方法采取排除法，步骤如下：

l 根据干燥褐煤所需的能量分别计算出利用热烟气干燥的热烟气量、利用热风干燥的热风量和利用蒸汽干燥的蒸汽量；

l 如果采用热烟气干燥，根据上述计算出的干燥褐煤所需能量和品质，来确定热烟气的抽取位置、确定锅炉及辅机***在抽取该热烟气量的条件下保证锅炉及辅机***安全运行、确定热烟气与干燥工艺的接口条件及离开干燥工艺的烟气环保排放问题；

l 如果采用热风干燥，根据上述计算出的干燥褐煤所需能量和品质，来确定热风的抽取位置、确定锅炉及辅机***在抽取该热风量的条件下保证锅炉及辅机***安全运行、确定热风与干燥工艺的接口条件及离开干燥工艺的热风环保排放问题；

l 如果采用蒸汽干燥，根据上述计算出的干燥褐煤所需能量和品质，来确定蒸汽的抽取位置、确定汽轮机抽气***在抽取该蒸汽量的条件下保证汽轮机安全运行、确定蒸汽与干燥工艺的接口条件、离开干燥工艺的凝结水回收问题及环保排放问题。

对上述三种干燥介质进行技术对比，着重考虑抽取三种介质后对锅炉和汽轮机运行安全性、经济性的影响程度，同时还要综合分析三种介质在***设计上的复杂性、工程实施的难易程度、工程投资等问题，最终通过逐一排除确定合理的干燥介质。

4. 干燥工艺的选型

干燥工艺是利用干燥介质实现褐煤部分脱水的***设备，其设备选型应注意以下关键技术指标：

l 确定干燥介质与褐煤的换热方式；

l 干燥工艺在运行过程中防火、防爆等安全性；

l 干燥工艺的环保排放问题；

l 褐煤在干燥脱水过程中的堵塞、磨损问题；

l 脱水后褐煤的煤质特性；

l 干燥工艺的褐煤处理量。

在关注技术指标的同时，还应综合考虑干燥工艺***设计和施工的复杂性、占地面积、设备投资、运行成本等方面问题，最终确定合理的干燥工艺。

本发明能够实现烟煤锅炉全烧褐煤；

此方案能够为原设计燃用烟煤锅炉机组实现巨大经济效益；

3．此方案所提出的工程实施方案对锅炉、汽轮机本体及辅机***的影响较小，而且其影响程度在锅炉、汽轮机本体及辅机***安全运行范围之内。

具体的说本方案为：

（1）、确定褐煤脱水的关键参数：

（a）、确定制粉***的最大出力

制粉***出力的确定采用热平衡计算并结合现场试验的方法，制粉***热平衡是认为在制粉***起始断面输入之总热量与终端断面带出和消耗之总热量相等，即

，以求出干燥剂的初温度

等，

（1）

（2）

（3）

式中：

——干燥剂的物理热，kJ/kg；

——漏入冷风的物理热，kJ/kg；

——密封（轴封）风的物理热，kJ/kg；

——磨煤机工作时碾磨机械所产生之热量，kJ/kg；

——原煤物理热，kJ/kg；

——蒸发原煤中水分消耗的热量，kJ/kg；

——乏气干燥剂带出热量，kJ/kg；

——加热燃料消耗的热量，kJ/kg；

——设备散热损失，kJ/kg；

——各成分干燥剂混合后的初温度，℃；

（4）

式中：

——在

温度下各成分干燥剂加权平均质量比热容，℃；

——每公斤原煤所需的干燥剂质量，kg/kg；

（5）

式中：

——原煤比热容，kJ/kg.℃；

——进入***原煤温度，℃；

（6）

式中：

——机械热转化系数；

——单位磨煤电耗，kJ/kg；

（7）

式中：

——密封风温度，℃；

——在温度

时之湿空气比热容，kJ/kg.℃；

——磨煤机设计出力，t/h；

（8）

式中：

——漏入冷风的温度，℃；

——相应于

下湿空气比热容，kJ/kg.℃；

（9）

式中：

——水蒸气平均定压比热容，kJ/kg.℃；

——原煤温度，℃；

（10）

式中：

——在下湿空气的比热容，kJ/kg.℃；

（11）

式中：

——干燥煤的比热容，kJ/kg.℃；

——煤中收到基水分，%；

——煤粉中水分，%；

（b）、确定褐煤提质深度

（12）

式中：

——褐煤提质深度，%；

——褐煤干燥前全水分含量，%；

——褐煤干燥后全水分含量，%；

（c）、确定褐煤脱水后煤质的元素分析和工业分析

（13）

式中：

——干燥后褐煤低位发热量，kJ/kg；

——干燥前褐煤低位发热量，kJ/kg；

（14）

式中：

（d）、确定锅炉单位时间内最大燃用脱水后褐煤的燃料量

（15）

式中：

——烟煤锅炉全烧褐煤后燃煤总量，t/h；

——烟煤锅炉全烧前燃煤低位发热量，kJ/kg；

——烟煤锅炉全烧前燃煤总量，t/h；

——烟煤锅炉全烧前锅炉热效率，%；

——烟煤锅炉全烧褐煤后锅炉热效率，%；

（e）、确定干燥褐煤所需的能量

（16）

式中：

——干燥褐煤所需总热量，kJ/h；

——汽化水分吸收的热量，kJ/h；

——煤中未除去水分所吸收的热量，kJ/h；

——干煤所吸收的热量，kJ/h；

（17）

式中：

——水的平均比热容，kJ/(kg.℃)；

——褐煤提质后温度，℃；

——原煤温度，℃；

——水的汽化潜热，kJ/kg；

（18）

（19）

式中：

——干煤平均比热容，kJ/(kg.℃)；

（2）、干燥介质的选取

（a）、根据干燥褐煤所需的能量分别计算出利用热烟气干燥的热烟气量、利用热风干燥的热风量和利用蒸汽干燥的蒸汽量；

（20）

式中：

——热烟气消耗量，t/h；

——干燥***散热损失，%；

——抽取点烟气温度，℃；

——发热后烟气温度，℃；

——烟气平均比热容，kJ/(kg.℃)；

（21）

式中：

——热风消耗量，t/h；

——抽取点热风温度，℃；

——发热后热风温度，℃；

——热风平均比热容，kJ/(kg.℃)；

（22）

式中：

——抽取点蒸汽焓值，kJ/kg；

——放热后凝结水焓值，kJ/kg；

（b）、如果采用热烟气干燥，根据上述计算出的干燥褐煤所需能量和品质，来确定热烟气的抽取位置、确定锅炉及辅机***在抽取该热烟气量的条件下保证锅炉及辅机***安全运行、确定热烟气与干燥工艺的接口条件及离开干燥工艺的烟气环保排放问题；

（c）、如果采用热风干燥，根据上述计算出的干燥褐煤所需能量和品质，来确定热风的抽取位置、确定锅炉及辅机***在抽取该热风量的条件下保证锅炉及辅机***安全运行、确定热风与干燥工艺的接口条件及离开干燥工艺的烟气环保排放问题；

（d）、如果采用蒸汽干燥，根据上述计算出的干燥褐煤所需能量和品质，来确定蒸汽的抽取位置、确定汽轮机抽汽***在抽取该蒸汽量的条件下保证汽轮机安全运行、确定蒸汽与干燥工艺的接口条件及离开干燥工艺的凝结水回收问题及环保排放问题，

下面结合实例对本发明做进一步的描述，但不因具体的实施例限制本项发明：

a) 确定制粉***最大出力

根据热平衡计算，并结合现场试验研究，在350MW负荷下，在磨入口风温为280℃，通风量为75t/h，煤粉细度R₉₀为25%，磨煤机的当前状态下最大出力为40.5 t/h。如表1。

表1 确定制粉***最大出力

序号	项目	单位	数据
				1	机组负荷	MW	350
2	磨入口风温	℃	280
				3	磨煤机通风量	t/h	75
4	煤粉细度R₉₀	%	25
				5	磨煤机出口温度	℃	60
6	磨煤机最大出力	t/h	40.5

b) 确定褐煤提质的深度

根据制粉***碾磨出力和干燥出力状态，确定了单体磨煤机能够接受的给煤量和煤质中全水分含量。当脱除掉部分水分，煤中其他成分也将随之变化。通过计算可得出脱除掉不同的水分后，煤质变化情况，确定了的制粉***出力情况，进而确定褐煤提质深度。根据当前磨煤机最大出力为40.5t/h左右，所能接受的最大含水量为20%左右，确定褐煤的脱水深度为脱除14.1%的水分。

c) 确定褐煤脱水后煤质的元素分析和工业分析

当水分降低后，煤质工业分析及元素分析成分随之发生变化。通过计算模型和实验室研究确定褐煤水分变化后的煤质变化情况。计算在脱除掉14.1%、10%、8.5%、5%的水分后煤质变化情况，如表2。

表2 不同脱水深度下煤质成分变化情况

d) 确定机组单位时间内最大褐煤处理量

褐煤干燥后，煤中全水分下降，煤质成分发生了变化，褐煤重量也发生了变化。通过计算模型可计算出单位水分变化前后褐煤重量变化情况。

在不同掺烧比例及不同干燥程度下，褐煤处理量计算结果见表3所示。干燥脱除14.1%的水分时，需要干燥原煤量236.2t/h，可以达到100%全烧褐煤；干燥脱除10%的水分时，需要干燥原煤量169.4t/h，可以达到掺烧75.5%褐煤；干燥脱除5%的水分时，可以掺烧59.5%提质煤，需要干燥原煤量126.1t/h。

表3 不同脱水深度下褐煤干燥量

e) 确定干燥褐煤所需的能量

当干燥收到基水分为32.5%褐煤，脱水深度为14.1%，原煤处理量为236.2t/h时,将原煤温度从0℃加热到80℃，汽化水分吸收的热量88.16GJ/h，煤中未除去水分所吸收的热量14.54GJ/h，干煤所吸收的热量为13.57 GJ/h，干燥褐煤所需的总能量为116.27 kJ/h，见表4。

表4 干燥褐煤所需的能量

f) 干燥介质的选取

电厂内干燥介质主要有蒸汽、热烟气、热风等。在褐煤处理量为236.2t/h，将原煤温度从0℃加热到80℃时，当采用330℃左右的蒸汽，需要消耗蒸汽量49.74t/h，占中压缸排汽量的5.9%左右；在相同的褐煤处理量和干燥温度下，当采用尾部烟道450℃左右的热烟气时，需要消耗烟气量348t/h，占额定负荷下烟气量的25.7%左右；在相同的褐煤处理量和干燥温度下，当采用280℃热风时，需要消耗热风量598.39t/h，占额定负荷下热风量的54.66%左右，见表5。

如果抽取尾部受热面内450℃左右热烟气作为干燥介质，抽取比例达到25.7%时，将对尾部受热面换热产生较大的影响，省煤器出口烟温将下降26℃左右，排烟温度从130℃左右下降到100℃左右，锅炉热效率下降1.3个百分点左右。热一次风温从320℃下降到300℃左右。该项技术的主要目的为提高制粉***干燥出力，提高褐煤掺烧比例，但抽取热烟气后，热一次风温下降20℃左右，制粉***干燥出力下降，大幅度抵消了干燥褐煤的作用。另外，采用烟气干燥，将存在烟气量大，***庞大，除尘、对锅炉本身的影响，尾气的处理等一系列问题。

表5 干燥褐煤介质耗量

如果抽取空气预热器出口280℃左右热风作为干燥介质，抽取比例达到54.66%时，将对空气预热器换热产生较大的影响，热一次风温从320下降到285℃左右，排烟温度从131.3℃左右下降到100.3℃，锅炉热效率下降1.68个百分点。与抽取热烟气相比，热一次风温下降幅度更大，达到35℃左右。制粉***干燥出力下降，同样大幅度抵消了干燥褐煤的作用。另外，抽取热风后，风机出力将提高，风机将长期在满出力工况下运行，机组的安全性将受到较大影响。额定负荷下排烟温度下降到100℃左右，低负荷下排烟温度将更低，空气预热器低温腐蚀问题将会出现。

与上述两种介质对比，抽取330℃左右的中压缸排汽作为干燥介质，具有以下优点：①抽取热炉烟或热风后，热一次风温将降低，抵消了干燥褐煤后提高干燥出力的能力，抽取蒸汽后主要对机组热耗产生一定影响，对锅炉安全运行几乎没有影响，对于实现烟煤锅炉全烧褐煤起到积极作用；②抽取热炉烟或热风后，容易造成低温腐蚀、风机出力不足、制粉***干燥出力不足等问题，对机组的安全性产生较大影响，而该项技术中抽取蒸汽与机组改供热的抽取蒸汽方式类似，属于成熟技术，对机组的安全性较小；③热风或热烟气一般采用混合加热方式时，容易造成煤种可燃物质挥发，易造成***，采用蒸汽干燥，可采用表面换热方式，大大提高了防爆特性；④利用过热蒸汽作为干燥介质，其比热为1.97kJ/kg，而空气和烟气的比热仅为l.0kJ/kg左右，因此传递相同的热量所需的过热蒸汽量要大大小于热风或热烟气消耗量，采用蒸汽作为介质的干燥***体积也远远小于布置采用热风或热炉烟的干燥***体积。

选取蒸汽作为干燥介质在新增***的复杂性、对原汽轮发电机组安全运行的影响、工程造价等方面占优，所以烟煤锅炉全烧褐煤技术中选择蒸汽作为干燥介质，选择蒸汽回转管干燥技术作为最佳干燥工艺。

g) 项目实施后经济效益分析

电厂当前褐煤掺烧比例为62.1%，通过实施该项技术后，当实现100%全烧褐煤，入炉煤价格将从753.5元/t标煤下降到580元/t标煤，如果按64.5%负荷率，7403.5h运行小时数计算，即使抽取蒸汽后机组供电煤耗从330g/kwh上升到339g/kwh，两台机组仍将节约燃料成本1.74亿元/年；当实现90%掺烧褐煤时，同样按照上述数据计算，两台机组将节约燃料成本1.22亿元/年；当实现80%掺烧褐煤时，同样按照上述数据计算，两台机组将节约燃料成本0.71亿元/年。可见，烟煤锅炉全烧褐煤技术的研究与应用将为电厂带来巨大经济效益。

Claims

1.火力发电厂内烟煤锅炉全烧褐煤中的褐煤干燥方法，其特征在于：该方法的具体步骤如下：

（1）、确定褐煤脱水的关键参数：

（a）、确定制粉***的最大出力；

（b）、确定褐煤提质深度；

（c）、确定褐煤脱水后煤质的元素分析和工业分析；

(d)、确定锅炉单位时间内最大燃用脱水后褐煤的燃料量；

(e)、确定干燥褐煤所需的能量；

（2）、干燥介质的选取

a)根据干燥褐煤所需的能量分别计算出利用热烟气干燥的热烟气量、利用热风干燥的热风量和利用蒸汽干燥的蒸汽量；

D_{yq} = \frac{Q_{gz}}{(1 - \frac{q_{5}}{100}) (t_{yq 1} - t_{yq 2}) c_{yq} \times 10^{3}} - - - (20)

式中：

D_yq——热烟气消耗量，t/h；

q₅——干燥***散热损失，%；

t_yq1——抽取点烟气温度，℃；

t_yq2——发热后烟气温度，℃；

c_yq——烟气平均比热容，kJ/(kg.℃)；

D_{rf} = \frac{Q_{gz}}{(1 - \frac{q_{5}}{100}) (t_{rf 1} - t_{rf 2}) c_{rf} \times 10^{3}} - - - (21)

式中：

D_rf——热风消耗量，t/h；

t_rf1——抽取点热风温度，℃；

t_rf2——发热后热风温度，℃；

c_rf——热风平均比热容，kJ/(kg.℃)；

D_{zq} = \frac{Q_{gz}}{(1 - \frac{q_{5}}{100}) (i_{zq 1} - i_{zq 2}) \times 10^{3}} - - - (22)

式中：

i_zq1——抽取点蒸汽焓值，kJ/kg；

i_zq2——放热后凝结水焓值，kJ/kg；

b)如果采用热烟气干燥，根据上述计算出的干燥褐煤所需能量和品质，来确定热烟气的抽取位置、确定锅炉及辅机***在抽取该热烟气量的条件下保证锅炉及辅机***安全运行、确定热烟气与干燥工艺的接口条件及离开干燥工艺的烟气环保排放问题；

c)如果采用热风干燥，根据上述计算出的干燥褐煤所需能量和品质，来确定热风的抽取位置、确定锅炉及辅机***在抽取该热风量的条件下保证锅炉及辅机***安全运行、确定热风与干燥工艺的接口条件及离开干燥工艺的烟气环保排放问题；

d)如果采用蒸汽干燥，根据上述计算出的干燥褐煤所需能量和品质，来确定蒸汽的抽取位置、确定汽轮机抽汽***在抽取该蒸汽量的条件下保证汽轮机安全运行、确定蒸汽与干燥工艺的接口条件及离开干燥工艺的凝结水回收问题及环保排放问题，

2.根据权利要求1所述的火力发电厂内烟煤锅炉全烧褐煤中的褐煤干燥方法，其特征在于：

确定褐煤脱水的关键参数具体方法如下：

a)确定制粉***的最大出力

制粉***出力的确定采用热平衡计算并结合现场试验的方法，制粉***热平衡是认为在制粉***起始断面输入之总热量与终端断面带出和消耗之总热量相等，即q_in＝q_out，以求出干燥剂的初温度t₁等，

q_in＝q_ag1+q_le+q_s+q_mac+q_rc （1）

q_out＝q_ev+q_ag2+q_f+q₅ （2）

t_{1} = \frac{q_{ev} + q_{ag 2} + q_{f} + q_{5} - q_{le} - q_{s} - q_{mac} - q_{rc}}{c_{ag 1} g_{1}} - - - (3)

式中：q_ag1——干燥剂的物理热，kJ/kg；

q_le——漏入冷风的物理热，kJ/kg；

q_s——密封（轴封）风的物理热，kJ/kg；

q_mac——磨煤机工作时碾磨机械所产生之热量，kJ/kg；

q_rc——原煤物理热，kJ/kg；

q_ev——蒸发原煤中水分消耗的热量，kJ/kg；

q_ag2——乏气干燥剂带出热量，kJ/kg；

q_f——加热燃料消耗的热量，kJ/kg；

q₅——设备散热损失，kJ/kg；

t₁——各成分干燥剂混合后的初温度，℃；

q_ag1＝c_ag1t₁g₁ （4）

式中：

c_ag1——在t₁温度下各成分干燥剂加权平均质量比热容，℃；

g₁——每公斤原煤所需的干燥剂质量，kg/kg；

q_rc＝c_rct_rc （5）

式中：

c_rc——原煤比热容，kJ/kg.℃；

t_rc——进入***原煤温度，℃；

q_mac＝3.6K_mace （6）

式中：

K_mac——机械热转化系数；

e——单位磨煤电耗，kJ/kg；

q_{s} = \frac{3.6 Q_{s}}{B_{M}} c_{s} t_{s} - - - (7)

式中：

t_s——密封风温度，℃；

c_s——在温度t_s时之湿空气比热容，kJ/kg.℃；

B_M——磨煤机设计出力，t/h；

q_le＝K_lec_let_leg₁ （8）

式中：

t_le——漏入冷风的温度，℃；

c_le——相应于t_le下湿空气比热容，kJ/kg.℃；

q_{ev} = ΔM (2500 + c_{H_{2} O}^{''} t_{2} - 4.187 t_{rc}) - - - (9)

式中：

——水蒸气平均定压比热容，kJ/kg.℃；

t_rc——原煤温度，℃；

q_{ag 2} = [(1 + K_{le}) g_{1} + \frac{3.6 Q_{s}}{B_{M}}] c_{a 2} t_{2} - - - (10)

式中：

c_a2——在下湿空气的比热容，kJ/kg.℃；

q_{f} = \frac{100 - M_{ar}}{100} [c_{dc} + \frac{4.187 M_{pc}}{100 - M_{pc}}] (t_{2} - t_{rc}) - - - (11)

式中：

c_dc——干燥煤的比热容，kJ/kg.℃；

M_ar——煤中收到基水分，%；

M_pc——煤粉中水分，%；

b)确定褐煤提质深度

ΔM = M_{ar 1} - \frac{(100 - M_{ar 1})}{(100 - M_{ar 2})} M_{ar 2 - - - (12)}

式中：

ΔM——褐煤提质深度，%；

M_ar1——褐煤干燥前全水分含量，%；

M_ar2——褐煤干燥后全水分含量，%；

c)确定褐煤脱水后煤质的元素分析和工业分析

Q_{ar . net 2} = (Q_{ar . net 1} + 25.12 \times ΔM) \frac{100}{(100 - ΔM)} - - - (13)

式中：

Q_ar._net2——干燥后褐煤低位发热量，kJ/kg；

Q_ar._net1——干燥前褐煤低位发热量，kJ/kg；

Y_{ar 2} = Y_{ar 1} \frac{100}{(100 - ΔM)} - - - (14)

式中：

Y_ar2——干燥后褐煤收到基成分（代表灰分、碳、氢、氧、氮、硫等），%；

Y_ar1——干燥前褐煤收到基成分（代表灰分、碳、氢、氧、氮、硫等），%；

d)确定锅炉单位时间内最大燃用脱水后褐煤的燃料量

B_{2} = \frac{Q_{1} B_{1} η_{1}}{Q_{ar . net 2} η_{2}} - - - (15)

式中：

B₂——烟煤锅炉全烧褐煤后燃煤总量，t/h；

Q₁——烟煤锅炉全烧前燃煤低位发热量，kJ/kg；

B₁——烟煤锅炉全烧前燃煤总量，t/h；

η₁——烟煤锅炉全烧前锅炉热效率，%；

η₂——烟煤锅炉全烧褐煤后锅炉热效率，%；

e)确定干燥褐煤所需的能量

Q_gz＝Q_qh+Q_ms+q_gm （16）

式中：

Q_gz——干燥褐煤所需总热量，kJ/h；

Q_qh——汽化水分吸收的热量，kJ/h；

Q_ms——煤中未除去水分所吸收的热量，kJ/h；

Q_gm——干煤所吸收的热量，kJ/h；

Q_{qh} = B_{2} \times 10^{3} \frac{ΔM}{100} [c_{s} (t_{m 2} - t_{m 1}) + q_{qr}] - - - (17)

式中：

c_s——水的平均比热容，kJ/(kg.℃)；

t_m2——褐煤提质后温度，℃；

t_m1——原煤温度，℃；

q_qr——水的汽化潜热，kJ/kg；

Q_{ms} = B_{2} \times 10^{3} \frac{M_{ar 1} - ΔΛM}{100} c_{s} (t_{m 2} - t_{m 1}) - - - (18)

Q_{gm} = B_{2} \times 10^{3} \frac{100 - M_{ar 1}}{100} c_{gm} (t_{m 2} - t_{m 1}) - - - (19)

式中：

c_gm——干煤平均比热容，kJ/(kg.℃)。