一种基于机炉耦合技术的新型调温风加热系统的制作方法

本实用新型技术属于电力行业节能技术领域，具体涉及一种基于机炉耦合技术的新型调温风加热系统。

背景技术：

现代燃煤电厂大多采用煤粉炉，即原煤需要经过破碎、磨制成煤粉后再由空气携带送入锅炉炉膛组织燃烧，因此，煤粉细度、配风等因素都在很大程度上影响电厂的安全运行及经济效率，是电厂最为重要的环节之一。为规模、组织化生产，现代燃煤电厂专门设置一套成熟的系统完成原煤破碎、煤粉制备、风粉输运等作业，称之为制粉系统。制粉系统是现代燃煤电厂最为重要的系统之一。

制粉系统的核心设备是磨煤机，在这里，制粉系统的“三大介质”——风、煤、粉都有汇入或输出。原煤进入磨煤机之后需先磨制成合适细度的煤粉后再输出。为达到煤粉的细度要求，原煤的含水量不能太高，因此在磨制过程中必须进行干燥；为防止煤粉堆积，必须及时将煤粉带出。现代燃煤电厂采用热风同时完成干燥和携带这两项任务，即在磨煤机磨制煤粉过程中，不断地通入热风，热风一方面将多余的水分蒸发，一方面靠自身的输运能力将煤粉吹出。为高效安全的完成这两项任务，磨煤机对输入的热风的温度和风量都有要求，其中温度由煤种决定：煤种含水量越高，热风温度要求越高，风量由运行条件（负荷、制粉系统形式）决定。因此，在煤种和运行工况确定的条件下，热风的温度及风量都是确定的，既不能偏高，也不能偏低。现代燃煤电厂进入磨煤机的热风由空气预热器出口的热一次风与一次风机出口引出调温风掺混而来。电厂动力煤种类繁多，因此热风温度要求也不同，一般在160℃~300℃之间，而空气预热器出口热一次风温一般在320℃以上，调温风温一般为25℃~35℃，冬天会更低，由此可以看到，掺混的两股风温差达近300℃，掺混造成的㶲损非常巨大，尤其是对于一些使用低水分动力煤的电厂更是如此，造成了相当大的能量浪费。如果能使用更高温度的调温风进行掺混，那么㶲损必然会有所减小。

近年来逐渐兴起的机炉耦合技术使上述的想法成为可能。机炉耦合技术是打破锅炉与汽机之间的壁垒，在省煤器后设置旁路烟道，抽引一部分烟气用来加热给水、凝结水，节约一部分高品位抽汽，而由于设置旁路烟道而导致的空气预热器处烟气量减少、空气吸热不足则通过设置前置式空气预热器、暖风器利用低温烟气、低压抽汽或低温凝结水来预热空气来解决。这样来看，在机炉耦合系统中，空气分多段进行加热，如果使调温风经过其中几段的加热再与热一次风进行掺混，即可达到减小㶲损的目的。

有鉴于此，本实用新型提出一种基于机炉耦合技术的新型调温风加热系统，在机炉耦合技术的基础上，调温风不再从一次风机后直接抽取，而是先令调温风与热一次风一样，先经过暖风器与前置式空气预热器的加热，在前置式空气预热器出口、主空气预热器入口处将调温风引出，再与继续进入主空气预热器加热的热一次风进行掺混，这样调温风温完全可以提高到100℃以上，这样，调温风温与热一次风温的温差也会缩小100℃左右，可以极大地减小冷热风掺混造成的㶲损；同时，由于掺混后的风量和风温一定，调温风温的升高必然导致调温风量提高而热一次风量减少，这样也能排挤更多的高温烟气进入旁路烟道，替代更多的高品位抽汽加热凝结水、给水，提升机炉耦合系统的节能效果；为保证调温效果，设置安全备用冷调温风（从一次风机出口引向磨煤机入口），在调温效果不佳、掺混后温度过高的极端工况下参与调温，以保证制粉系统乃至全厂的安全运行；利用前置式空气预热器充分利用低温烟气的余热以提高节能效果；同时也利用暖风器对空气进行预热，防止前置式空气预热器发生低温腐蚀。本实用新型布置简单，相比于传统机炉耦合系统只在前置式空气预热器出口与磨煤机入口增加了一条调温风管路，控制系统得到简化，运行安全性好，投资及运行成本较低，大幅度减小了调温风与热一次风掺混造成的㶲损且能保证调温效果，对机组安全影响小，并且提高了原机炉耦合系统的节能效果，更加充分地利用了低温烟气的热量，在工程上具有较强的可实施性，可有效提高火电厂的运行效率。

技术实现要素：

本实用新型技术针对现代燃煤电厂制粉系统调温风与热一次风温差太大而导致掺混㶲损巨大的问题提出了一种基于机炉耦合技术的新型调温风加热系统，在机炉耦合技术的基础上，调温风不再从一次风机后直接抽取，而是先令调温风与热一次风一样，先经过暖风器与前置式空气预热器的加热，在前置式空气预热器出口、主空气预热器入口处将调温风引出，再与继续进入主空气预热器加热的热一次风进行掺混；从一次风机出口引一股风到磨煤机入口作为安全备用冷调温风，在调温效果不佳、掺混后温度过高的极端工况下参与调温，以保证制粉系统乃至全厂的安全运行；利用前置式空气预热器充分利用低温烟气的余热以提高节能效果；同时也利用暖风器对空气进行预热，防止前置式空气预热器发生低温腐蚀。总体来看，本系统充分利用了机炉耦合系统空气分成多段加热这一特征，令调温风先在暖风器及空气预热器中加热后再进行掺混，同时设置安全备用冷调温风作为备用。综合上述措施，能有效降低因调温风与热一次风温差太大导致的㶲损，且能保证调温效果，对机组安全性影响小；同时也能增大旁路烟道的烟气份额，提高原机炉耦合系统的节能效果；而且充分利用低温烟气的热量，并缓解了前置式空气预热器的低温腐蚀问题。

为了达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种基于机炉耦合技术的新型调温风加热系统主要包括原煤斗、给煤机、磨煤机、密封风机、一次风喷口、1#调节阀、2#调节阀、3#调节阀、二次风喷口、暖风器、高温烟水换热器、低温烟水换热器、主空气预热器、前置式空气预热器、二次风机、一次风机，其特征在于，二次风机、暖风器、前置式空气预热器、主空气预热器、二次风喷口依次相连，将环境空气预热后送入锅炉，一次风机出口分为两路，第一路直接去往制粉系统，第二路去往暖风器；去往制粉系统的风分两路进入制粉系统，其中一路进入密封风机，密封风机出口通向给煤机和磨煤机，另一路称为安全备用冷调温风，与1#调节阀一端相连，另一端与磨煤机通风入口相连；去往暖风器的风分为两路，其中一路依次经过暖风器、前置式空气预热器、主空气预热器，出口风称为热一次风；另一路依次经过前置式空气预热器、主空气预热器，出口风称为调温风，热一次风与2#调节阀相连，调温风与3#调节阀相连，两股风充分掺混后从磨煤机通风入口进入磨煤机；磨煤机依次布置着原煤斗和给煤机；锅炉尾部竖井烟道设置旁路，依次布置高温烟水换热器、低温烟水换热器，主烟道布置主空气预热器，之后烟气汇合，进入前置式空气预热器，最终流向除尘系统。

锅炉尾部设置旁路烟道，主烟道布置主空气预热器，用以预热送入炉膛的冷空气，旁路烟道布置高温烟水换热器和低温烟水换热器，其中高温烟水换热器用以加热给水，加热后的给水返回给水管路；低温烟水换热器用以加热凝结水，加热后的凝结水返回凝结水管路，主、旁路烟道在前置式空气预热器之前交汇，烟气汇合后再进入前置式空气预热器。

暖风器与常规电厂暖风器的不同之处在于：暖风器长期投运，其加热热源来自抽汽或凝结水，疏水返回压力相差最小的回热加热器。

对于煤种确定、运行工况确定的磨煤机来说，所需的风量和风温都是确定的，通过调节一次风机来保证总风量满足要求；在磨煤机通风入口前通过调节2#调节阀、3#调节阀改变热一次风、调温风的比例，从而使掺混后的混风温度满足要求。

从一次风机出口引出一股风作为安全备用冷调温风，其温度略高于环境温度，远低于磨煤机通风入口温度，其流量大小受#调节阀的控制，在危急工况下迅速打开或开大1#调节阀，同时，一次风机的设置不变，进入磨煤机的总风量保持不变，以保证磨煤机及整个制粉系统乃至全厂的安全运行。

所述的高温烟水换热器、低温烟水换热器、暖风器、都采用逆流换热布置；且高温烟水换热器、低温烟水换热器都应加装防磨装置。

本实用新型具有以下优点及有益效果：

本实用新型技术在机炉耦合技术的基础上，充分利用了机炉耦合系统空气分成多段加热这一特征，调温风不再从一次风机后直接抽取，而是先令调温风与热一次风一样，先经过暖风器与前置式空气预热器的加热，在前置式空气预热器出口、主空气预热器入口处将调温风引出，再与继续进入主空气预热器加热的热一次风进行掺混，这样调温风温完全可以提高到100℃以上，这样，调温风温与热一次风温的温差也会缩小100℃左右，可以极大地减小冷热风掺混造成的㶲损；同时，由于掺混后的风量和风温一定，调温风温的升高必然导致调温风量提高而热一次风量减少，这样也能排挤更多的高温烟气进入旁路烟道，即提高了机炉耦合系统的旁路烟道烟气份额，从而替代更多的高品位抽汽加热凝结水、给水，提升机炉耦合系统的节能效果；设置安全备用冷调温风充分保证了调温效果，在调温效果不佳、掺混后温度过高的极端工况下参与调温，以保证制粉系统乃至全厂的安全运行；利用前置式空气预热器充分利用低温烟气的余热，提高了节能效果；同时也利用暖风器对空气进行预热，防止前置式空气预热器发生低温腐蚀。本实用新型布置简单，相比于传统机炉耦合系统只在前置式空气预热器出口与磨煤机入口增加了一条调温风管路，控制系统得到简化，运行安全性好，投资及运行成本较低，大幅度减小了调温风与热一次风掺混造成的㶲损且能保证调温效果，对机组安全影响小，并且提高了原机炉耦合系统的节能效果，更加充分地利用了低温烟气的余热，在工程上具有较强的可实施性，可有效提高火电厂的运行效率。

附图说明

图1为一种基于机炉耦合技术的新型调温风加热系统示意图。

图中：1-原煤斗，2-给煤机，3-磨煤机，4-密封风机，5-一次风喷口，6-1#调节阀，7-2#调节阀，8-3#调节阀，9-二次风喷口，10-暖风器，11-高温烟水换热器，12-低温烟水换热器，13-主空气预热器，14-前置式空气预热器，15-二次风机，16-一次风机。

具体实施方式

本实用新型提出一种基于机炉耦合技术的新型调温风加热系统。下面结合附图和实例予以说明。

如图1所示的基于机炉耦合技术的新型调温风加热系统主要包括原煤斗1、给煤机2、磨煤机3、密封风机4、一次风喷口5、1#调节阀6、2#调节阀7、3#调节阀8、二次风喷口9、暖风器10、高温烟水换热器11、低温烟水换热器12、主空气预热器13、前置式空气预热器14、二次风机15、一次风机16，其特征在于，二次风机15、暖风器10、前置式空气预热器14、主空气预热器13、二次风喷口9依次相连，将环境空气预热后送入锅炉，一次风机16出口分为两路，第一路直接去往制粉系统，第二路去往暖风器10；去往制粉系统的风分两路进入制粉系统，其中一路进入密封风机4，密封风机出口通向给煤机2和磨煤机3，另一路称为安全备用冷调温风，与1#调节阀6一端相连，另一端与磨煤机3通风入口相连；去往暖风器10的风分为两路，其中一路依次经过暖风器10、前置式空气预热器14、主空气预热器13，出口风称为热一次风；另一路依次经过前置式空气预热器14、主空气预热器13，出口风称为调温风，热一次风与2#调节阀7相连，调温风与3#调节阀8相连，两股风充分掺混后从磨煤机3通风入口进入磨煤机3；磨煤机3依次布置着原煤斗1和给煤机2；锅炉尾部竖井烟道设置旁路，依次布置高温烟水换热器11、低温烟水换热器12，主烟道布置主空气预热器13，之后烟气汇合，进入前置式空气预热器14，最终流向除尘系统。

锅炉尾部设置旁路烟道，主烟道布置主空气预热器13，用以预热送入炉膛的冷空气，旁路烟道布置高温烟水换热器11和低温烟水换热器12，其中高温烟水换热器11用以加热给水，加热后的给水返回给水管路；低温烟水换热器12用以加热凝结水，加热后的凝结水返回凝结水管路，主、旁路烟道在前置式空气预热器14之前交汇，烟气汇合后再进入前置式空气预热器14。

暖风器10与常规电厂暖风器的不同之处在于：暖风器10长期投运，其加热热源来自抽汽或凝结水，疏水返回压力相差最小的回热加热器。

对于煤种确定、运行工况确定的磨煤机3来说，所需的风量和风温都是确定的，通过调节一次风机16来保证总风量满足要求；在磨煤机3通风入口前通过调节2#调节阀7、3#调节阀8改变热一次风、调温风的比例，从而使掺混后的混风温度满足要求。

从一次风机16出口引出一股风作为安全备用冷调温风，其温度略高于环境温度，远低于磨煤机3通风入口温度，其流量大小受1#调节阀6的控制，在危急工况下迅速打开或开大1#调节阀6，同时，一次风机16的设置不变，进入磨煤机3的总风量保持不变，以保证磨煤机3及整个制粉系统乃至全厂的安全运行。

所述的高温烟水换热器11、低温烟水换热器12、暖风器10、都采用逆流换热布置；且高温烟水换热器11、低温烟水换热器12都应加装防磨装置。

其工作过程为：

经过暖风器10与前置式空气预热器14的加热，在前置式空气预热器出口14、主空气预热器13入口处再将调温风引出，调温风风温120~160℃，再与经过暖风器10、前置式空气预热器14、主空气预热器13加热的热一次风（风温320~350℃）进行掺混，掺混后的风温与磨煤机3及运行工况有关，一般为160℃~300℃；从一次风机16出口引一股风到磨煤机3入口作为安全备用冷调温风，其温度略高于环境温度，在调温效果不佳、掺混后温度过高的极端工况下参与调温；原煤由原煤斗1落下，经给煤机2称量送入磨煤机3破碎、制粉，被掺混后的风干燥并携带出磨煤机3，经一次风喷口5送入锅炉燃烧二次风机15抽引环境空气经过暖风器10、前置式空气预热器14、主空气预热器13加热，由二次风喷口9送入锅炉辅助燃烧；锅炉燃烧产生的烟气沿烟道先后流经锅炉各受热面，锅炉尾部设置旁路烟道，与主空气预热器13并联布置，旁路烟道中依次布置有高温烟水换热器11加热给水、低温烟水换热器12加热凝结水，主、旁路烟道在低温烟水换热器12及主空气预热器13之后汇合，并利用前置式空气预热器14充分利用低温烟气的余热预热空气；同时也利用暖风器10利用抽汽或凝结水对空气进行预热，防止前置式空气预热器14发生低温腐蚀。

此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零部件的形状、所取名称等可以不同。凡依本实用新型专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于本实用新型专利的保护范围内（如权利要求书中以一次风喷口5、二次风喷口9分开布置的切圆燃烧炉为案例介绍，实际上，对于对冲燃烧炉，制粉系统等结构并无本质区别，只是燃烧器等有差异，故此系统同样适用于对冲燃烧锅炉）。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本实用新型的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本实用新型的保护范围。