本发明涉及火力发电领域，具体地涉及一种火力发电系统。
背景技术：
褐煤作为一种燃料，其具有清洁、低挥发和低硫的优点，正是由于褐煤有这些优点，因此有很多国家已经把褐煤作为了发电的主要能源，例如澳大利亚维多利亚州。在我国，由于褐煤资源量3194.38亿吨，占我国煤炭资源总量的5.74％，褐煤探明保有资源量1291.32亿吨，占全国探明保有资源量的12.69％，因此，有些发电厂也逐渐地将褐煤作为发电能源。
然而，褐煤在具有上述优点的同时又存在着湿度大、燃点低以及二氧化碳排放量大的缺点。这样，如果褐煤直接燃烧，则热效率较低，而且还会使得锅炉、制粉装置、各个管道的尺寸都较大，造价昂贵，其它辅助系统容量也较大，厂用电率较高。目前对于褐煤的燃烧主要采用煤粉炉配风扇磨和循环流化床锅炉及褐煤干燥等技术，其中煤粉锅炉配置风扇磨煤机制粉系统在国内外应用最为广泛，但由于褐煤含水分高，直接进入锅炉燃烧，锅炉效率偏低。因此，为了提高锅炉效率，现有技术中有些电厂对锅炉配置风扇磨煤机制粉系统进行了改进，采用风扇磨和仓储式制粉相结合，干燥后的乏气通过余热回收后进入锅炉尾部烟气系统，该系统实现了乏气余热利用和水回收。
然而，由于改进后的系统增加了仓储制粉系统，同时由于部分烟气不再返回锅炉本体而是通过余热回收后通过锅炉尾部烟气系统排出，这对锅炉尾部受热面积具有一定的影响，不利于燃烧。
技术实现要素：
本发明的目的是为了克服现有技术存在的由于部分烟气不再返回锅炉本体而对锅炉尾部受热面积具有影响，同时不利于燃烧问题，提供一种火力发电系统，该火力发电系统能够在提高锅炉效率的情况下不影响锅炉尾部受热面积，同时能够降低锅炉及辅助系统初投资以及运行电耗。
为了实现上述目的，本发明一方面提供一种火力发电系统，所述火力发电系统包括锅炉、安装在所述锅炉上的煤粉燃烧器、供煤单元、与所述供煤单元的出口连通的干燥部、与所述干燥部的出口连通的磨煤机以及与所述磨煤机的出口连通的煤粉分离器，所述煤粉分离器用于分离煤粉与乏气；
所述火力发电系统还包括除湿单元和烟气混合单元，所述烟气混合单元与所述锅炉的排烟口连通，该烟气混合单元用于向所述干燥部提供干燥剂；所述除湿单元中设置有换热管道，所述煤粉分离器分离出的乏气进入所述除湿单元中通过所述换热管道换热除湿，从所述除湿单元排出的乏气的一部分进入所述烟气混合单元中与从所述排烟口中抽取的炉烟混合并作为干燥剂进入所述干燥部中，从所述除湿单元排出的乏气的另一部分作为一次风将经所述煤粉分离器分离出的煤粉送入所述煤粉燃烧器中。
优选地，所述除湿单元的底部连接有水分回收单元。
优选地，从所述除湿单元排出的用作一次风的乏气采用直吹的方式将煤粉送入所述煤粉燃烧器中。
优选地，所述火力发电系统包括空气预热器，所述空气预热器的入口与外界环境连通，所述空气预热器的出口连接有热风管道，从所述热风管道排出的热风的至少一部分作为二次风进入所述煤粉燃烧器中。
优选地，所述热风管道的出口连接有第一分支管道和第二分支管道，所述第一分支管道与所述煤粉燃烧器连通，从所述第二分支管道排出的热风与从所述除湿单元排出的用作一次风的乏气混合后进入所述煤粉燃烧器中，所述第二分支管道上设置有单向止回阀。
优选地，所述煤粉分离器与所述除湿单元之间设置有煤粉收集器，所述煤粉收集器用于对从所述煤粉分离器分离出的所述乏气进行除尘，所述煤粉收集器收集的煤粉与经所述煤粉分离器分离出的煤粉一同进入所述煤粉燃烧器中。
优选地，所述煤粉分离器包括粗粉分离器以及与所述粗粉分离器连通的细粉分离器，所述粗粉分离器与所述磨煤机的出口连通，所述细粉分离器通过输送管道与所述煤粉收集器连通，所述粗粉分离器用于向所述细粉分离器提供符合要求的煤粉并用于将不符合要求的煤粉返回至所述磨煤机，所述细粉分离器用于向所述煤粉燃烧器提供符合要求的煤粉并通过所述输送管道将分离出的乏气提供至所述煤粉收集器中。
优选地，所述干燥部为干燥管，所述供煤单元和所述烟气混合单元均与所述干燥管的顶部连通，所述干燥管的底部与所述磨煤机连通。
优选地，所述除湿单元为多套，并且每套所述除湿单元中均设置有所述换热管道，多套所述除湿单元并联设置。
优选地，所述火力发电系统还包括设置在所述干燥部与所述烟气混合单元之间的氧含量监控单元，所述氧含量监控单元用于检测进入所述干燥部中的干燥剂中的氧气含量。
优选地，所述磨煤机为风扇磨煤机。
优选地，所述供煤单元包括依次连通的原煤仓、称重装置以及给煤机，所述给煤机的出口与所述干燥部连通。
本发明中，一方面，采用乏气送粉，具体的，乏气经换热除湿后一部分作为输送介质回到锅炉，另外一部分乏气与高温炉烟混合作为干燥介质，也就是说，本发明中，乏气在系统内循环，既具有输送煤粉的功能，又起到了低温炉烟的作用，避免了乏气直接排放而污染环境，同时不需要低温炉烟抽气口，减少了炉烟管道长度；另一方面通过将从排烟口中抽出的高温烟气和干燥的乏气混合作为干燥剂对待燃烧的褐煤进行干燥，氧含量低，制粉系统安全，无需抽取低温炉烟，减少抽烟口和炉烟管道长度，而且进一步减少了乏气外排对环境的污染，同时由于褐煤中的水分未进入炉膛，可以使炉内燃烧温度升高，有助于提高燃料燃烧效率，减小锅炉的受热面积，降低锅炉及辅助系统初投资以及运行电耗。另外，本发明中还通过换热管道中的冷却液与高温乏气进行热交换，从而可以回收余热，回收的余热可以用于加热冷却水供热，从而提高综合热效率，具有显著的经济效益。
附图说明
图1是本发明的具体实施方式提供的火力发电系统的结构示意图。
附图标记说明
1-原煤仓；2-称重装置；
3-给煤机；4-干燥部；
5-磨煤机；6-粗粉分离器；
7-制粉管道；8-细粉分离器；
9-煤粉收集器；10-风粉混合室；
11-一次风管道；12-送粉管道；
13-单向止回阀；14a-第一分支管道；
14b-第二分支管道；15-热风管道；
16-送风机；17-煤粉燃烧器；
18-乏气循环管道；19-炉烟口；
20-锅炉；21-空预器；
22-除尘器；23-尾部烟道；
24-引风机；25-烟气净化单元；
26-烟囱；27-高温炉烟管道；
28-烟气混合单元；29-乏气风机；
30-除湿装置；31-换热管道；
32-水分回收单元；33-乏气管道；
34-循环乏气风机。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。
在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右、顶、底”通常是针对附图所示的方向而言的或者是针对竖直、垂直或重力方向上而言的各部件相互位置关系描述用词。另外，“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外。
下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本发明。
如图1所示，本发明的具体实施方式提供的火力发电系统包括锅炉20、供煤单元、安装在锅炉20上的煤粉燃烧器17、与供煤单元的出口连通的干燥部4、与干燥部4的出口连通的磨煤机5以及与磨煤机5的出口连通的煤粉分离器，所述煤粉分离器用于分离煤粉与乏气。其中，所述磨煤机5可以为风扇磨煤机。
进一步地，所述火力发电系统还包括除湿单元30和烟气混合单元28，所述烟气混合单元28与锅炉20的排烟口19(这里的排烟口19优选设置在能够抽取高温炉烟的位置)连通，该烟气混合单元28用于向干燥部4提供干燥剂；所述除湿单元30中设置有换热管道31，所述煤粉分离器分离出的乏气进入除湿单元30中通过换热管道31换热除湿，从除湿单元30排出的乏气一部分进入烟气混合单元28中与从排烟口19中抽取的炉烟混合并作为干燥剂进入干燥部4中，从所述除湿单元30排出的乏气的另一部分作为一次风将经煤粉分离器分离出的煤粉送入煤粉燃烧器17中。其中，如图1所示，从除湿单元30排出的乏气具体可以通过乏气管道33输送。其中，乏气可以通过循环乏气风机34进行循环利用，并通过乏气循环管道18进入烟气混合单元28。
使用时，原煤经供煤单元进入干燥部4中干燥，在干燥部4中，原煤与干燥剂混合，初步干燥后，进入磨煤机5中粉碎并进一步干燥，经磨煤机5粉碎后的煤粉(此时实际上是风粉混合物，磨煤机5出口煤粉水分在10％以下，风粉混合物温度在150℃～200℃之间)进入煤粉分离器中进行分离，在煤粉分离器中将煤粉和乏气(用于送粉)分离，分离出的煤粉用于进入锅炉20中燃烧，分离出的乏气进入除湿单元30(可以通过图1所示的乏气风机29将分离出的乏气送入除湿单元30中)，在除湿单元30中，乏气中所含的大量水蒸气经与换热管道31中的冷却液热交换后成为液态凝结水，乏气经过换热和除湿后一部分与高温炉烟(温度大约在1000～1200℃范围内)在烟气混合单元28中混合并用作干燥剂(混合后的温度大约为700～800℃)，乏气经过换热和除湿后另一部分作为输送介质将经煤粉分离器分离出的煤粉送入煤粉燃烧器17中。
在本发明中提供的火力发电系统可以适应于不同水分、不同热值的褐煤的燃烧。本发明中，一方面，采用乏气送粉，具体的，乏气经换热除湿后一部分作为输送介质回到锅炉，另外一部分乏气与高温炉烟混合作为干燥介质，也就是说，本发明中，乏气在系统内循环，既具有输送煤粉的功能，又起到了低温炉烟的作用，避免了乏气直接排放而污染环境，同时不需要低温炉烟抽气口，减少了炉烟管道长度；另一方面通过将从排烟口19中抽出的高温烟气和干燥的乏气混合作为干燥剂对待燃烧的褐煤进行干燥，氧含量低，制粉系统安全，无需抽取低温炉烟，减少抽烟口和炉烟管道长度，而且进一步减少了乏气外排对环境的污染，同时由于褐煤中的水分未进入炉膛(利用本发明提供的火力发电系统使得含水量较高的褐煤在燃烧前通过很大程度的脱水，经过试验证明，大约能够使得褐煤脱水率达到90％以上)，可以使炉内燃烧温度升高，有助于提高燃料燃烧效率，提高锅炉效率(具体的，以呼伦贝尔地区水分33.4％的褐煤为例，锅炉效率可从91.5％提高到93.5％以上)，减小锅炉的受热面积，降低锅炉及辅助系统初投资以及运行电耗。同时由于烟气量大大降低，锅炉及辅助系统容量和电机功率降低，可节约初投资和运行成本。另外，本发明中还通过换热管道31中的冷却液与高温乏气进行热交换，从而可以回收余热，回收的余热可以用于加热冷却水供热，从而提高综合热效率，具有显著的经济效益。
进一步地，所述除湿单元30的底部连接有水分回收单元32，由此，乏气中所含的大量水蒸气经与换热管道31中的冷却液热交换后成为液态凝结水后，凝结水可以通过除湿单元30底部进入水分回收单元32中回收，经过试验证明，在本发明中通过水分回收单元32可实现褐煤中90％的水分回收，以呼伦贝尔地区2*600mw的褐煤机组为例，褐煤的全水分为33.4％，全年可回收100万吨以上水资源，这在我国新疆、内蒙等富煤缺水地区具有重要意义。另外，所述水分回收单元32可以与电厂水处理系统相连，乏气换热后，温度降至水露点以下，凝结后的水进入水处理系统回收利用。
为满足锅炉烟气排放要求，如图1所示，所述火力发电系统还包括烟气处理单元25，从锅炉20排出的尾部烟气可以先通过除尘器22除尘后通过引风机24进入烟气处理单元25中净化(例如进行脱硫处理)，净化后的烟气可以通过烟囱26排出。
其中，本发明中优选采用直吹的方式进行送粉，具体的，从除湿单元30排出的用作一次风的乏气采用直吹的方式将煤粉送入煤粉燃烧器17中。这样采用乏气直吹送粉，避免了煤粉在储存、输送中可能出现的自燃等问题。
进一步地，所述火力发电系统包括空气预热器21，所述空气预热器21的入口与外界环境连通(如图1所示，可以在空气预热器21的入口处设置送风机16)，所述空气预热器21的出口连接有热风管道15，从热风管道15排出的热风的至少一部分作为二次风进入所述煤粉燃烧器17中。其中，所述热风管道15的出口连接有第一分支管道14a和第二分支管道14b，所述第一分支管道14a与煤粉燃烧器17连通，从第二分支管道14b排出的热风与从除湿单元30排出的用作一次风的乏气混合后进入煤粉燃烧器17中，也就是说，热空气由热风管道15输送并分为两路(即第一分支管道14a和第二分支管道14b)，一路作为一次风与乏气混合后，将煤粉送往燃烧器17，另一路作为二次风进入煤粉燃烧器17中助燃，其中，一次风起到温度和流量调节的作用，二次风起到助燃作用。进一步地，所述第二分支管道14b上设置有用于防止乏气进入热风管道15的单向止回阀13。这样，在送粉介质(即作为一次风的乏气)中加入适量热风，提高了风粉温度，改善燃料的着火性能，增强锅炉低负荷稳燃性能，同时保证锅炉燃烧时有足够的氧气。
更进一步地，所述煤粉分离器与除湿单元30之间设置有煤粉收集器9，所述煤粉收集器9用于对从煤粉分离器分离出的乏气进行除尘(也就是将混合在乏气中的煤尘去除，并将煤粉收集)，所述煤粉收集器9收集的煤粉用于与经煤粉分离器分离出的煤粉一同进入煤粉燃烧器17中，这样能够提高了燃料利用率。
另外，所述煤粉分离器包括粗粉分离器6以及与粗粉分离器6连通的细粉分离器8，所述粗粉分离器6与磨煤机5的出口连通，所述细粉分离器8通过输送管道与煤粉收集器9连通，所述粗粉分离器6用于向细粉分离器8提供符合要求的煤粉并用于将不符合要求的煤粉返回至所述磨煤机5，所述细粉分离器8用于向煤粉燃烧器17提供符合要求的煤粉并通过输送管道将分离出的乏气提供至煤粉收集器9中。这样，使用时经磨煤机5粉碎后的煤粉(实际为风粉混合物)先进入粗粉分离器6，粗粉分离器6将粗大的煤粉颗粒(即不符合要求的煤粉)送回磨煤机5继续磨制，符合要求的煤粉通过如图1所示的制粉管道7进入细粉分离器8中分离，经细粉分离器8分离出的煤粉落入风粉混合室10中与一次风(一次风由一次风管道11输送)混合，再由一次风经送粉管道12送入煤粉燃烧器17。另外，经细粉分离器8分离出的含有少量细粉的乏气经过煤粉收集器9回收细粉，细粉再次进入风粉混合室10中与干燥煤一起在一次风输送下直接送入燃烧器17中燃烧。
其中，所述供煤单元包括依次连通的原煤仓1、称重装置2以及给煤机3，给煤机3的出口与干燥部4连通，具体的使用时，原煤经原煤仓1至称重装置2计量后通过给煤机3落入干燥部4中进行干燥。其中为了便于称重，节省人力，所述称重装置可以是自动磅称。进一步地，所述干燥部4可以为干燥管(干燥管可以沿竖直方向布置)，所述供煤单元和烟气混合单元28均与干燥管的顶部连通(具体的，烟气混合单元28可以通过如图1所示的高温炉烟管道27与干燥管连通)，所述干燥管的底部与磨煤机5连通。当然，干燥部4根据实际情况也可以是其他结构。
另外，为了避免除湿单元30检修时，不影响系统运行，优选地所述除湿单元30为多套，并且每套除湿单元30中均设置有换热管道31，多套除湿单元30并联设置。另外，在本发明中，需要说明的是，干燥剂流经高温炉烟管道27和干燥部4的阻力以及风粉混合物流经粗粉分离器6和细粉分离器8的阻力均由风扇磨煤机5自身的提升压头克服，而乏气流经煤粉收集器9、除湿单元30以及相应管道的阻力由乏气风机29克服。
另外，虽然干燥剂是由烟气氧含量低的高温炉烟和经除尘净化除湿后的乏气的混合物充当，但是为了提高系统安全性能，优选地在系统运行时需要防止外部空气漏入，因此需要在干燥部4与烟气混合单元28之间的氧含量监控单元(也可以认为氧含量监控单元是设置在高温炉烟管道27上)，所述氧含量监控单元用于检测进入干燥部4中的干燥剂中的氧气含量，其中，为安全起见，氧含量需严格控制在12％以下。
本发明提供的火力发电系统使用时将褐煤通过高温烟气干燥、制粉、脱水、燃烧相结合，在回收乏气中的水分后，锅炉烟气量降低，乏气重新循环，真正实现制粉过程零排放，因此具有节水、节能、经济和环保的功能。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。