本发明属于电力工业领域，具体涉及一种适用于高水分煤种的中速磨煤机直吹式煤粉燃烧系统。
背景技术：
在煤粉锅炉领域，对于水分含量不太高的煤质，通常用中速磨煤机或钢球磨作为制粉设备。而对于较高水分含量的煤质(如煤中水分大于35％)则通常使用风扇磨煤机。中速磨煤机和风扇磨各有其优缺点，而中速磨煤机相对于风扇磨在一定技术邻域和运维成本上具有一些优势。但受限于其干燥出力能力及一次风率不宜过高，中速磨煤机较难应用于较高水分煤种。所以目前拓展中速磨煤机应用于较高水分煤质是锅炉行业中的一个发展方向。
在通常应用的中速磨系统，使用空气预热器(简称为空预器)出口的热风来干燥原煤。煤中水分越高，其所需的热风温度和流量越高。当煤中水分达到一定含量(如大于35％)，即使在旋转式空预器后串联了管式空预器，其干燥原煤的热风流量仍然过大，可大于40％。这可带来因一次风率过大而造成的氮氧化物排放明显上升，因二次风流量过低而造成二次风速偏低，燃烧器喷口和炉膛结渣严重等后果。对于带有浓淡分离装置的中速磨煤机系统，若淡相进入淡相燃烧器燃烧，同样会有上述问题；若淡相直接排放至大气中，则会损失淡相的物理热以及淡相中所含有少量煤粉的化学热，对锅炉效率有负面影响，也会造成环境的污染。
公开号为cn102840594a的中国发明专利公开了一种烟气干燥褐煤中速磨煤机直吹式制粉系统，包括有中速磨煤机、煤粉分配器、送风机、密封风机以及设于锅炉烟道中的空气预热器，所述煤粉分配器连接在中速磨煤机中出口的粗粉分离器和燃烧器之间，所述送风机连接空气预热器，空气预热器分两路，一路连接燃烧器，所述密封风机连接中速磨煤机密封风口，所述中速磨煤机在顶部的进煤口连接有干燥装置，所述干燥装置顶部具有进煤口和高温烟气干燥剂入口，底部具有出煤口，底部侧面具有排气口，所述排气口经排粉风机连接中速磨煤机的进风口；所述粗粉分离器和煤粉分配器之间具有淡相热风混合器，所述空气预热器另一路连接该淡相热风混合器。上述方案将通过干燥装置将褐煤中的水分进行控制，同时利用排粉风机将干燥装置的排气送入中速磨煤机的进风口，代替热风作为中速磨煤机运行所需的干燥剂和输粉介质。该技术方案虽然能够将煤中的水分去除，面对高水分的煤粉也能够解决了水分问题，但是需要大量的干燥剂作为原材料，不断更换，燃烧问题仍然没有解决。
技术实现要素：
针对现有技术中的问题，本发明提供一种适用于高水分煤种的中速磨煤机直吹式煤粉燃烧系统，不仅解决了高水分原煤的干燥问题，同时也解决了干燥过程中一次风率过高的问题，实现了中速磨煤机在高水分原煤中的应用。
为实现以上技术目的，本发明的技术方案是：
一种适用于高水分煤种的中速磨煤机直吹式煤粉燃烧系统，包括空气预热器、送风机、煤粉燃烧器、中速磨煤机和浓淡分离器；所述送风机连接空气预热器，所述空气预热器分成一次风道和二次风道，所述一次风道与中速磨煤机进口相接，所述二次风道与煤粉燃烧器相接，所述中速磨煤机出口处连接有浓淡分离器，且浓淡分离器的浓相出口与煤粉燃烧器相接，淡相出口接入二次风道内，且直接通入煤粉燃烧器。
所述空气预热器加热后，热空气的温度不小于300℃。
所述二次风道内设置有分离燃尽风道，且分离燃尽风道位于空气预热器之后，淡相接入二次风道的连接处之前。
所述一次风道与空气预热器进口之间还连接有冷风旁路风道，所述冷风旁路风道上设置有调节挡板。
所述一次风道上还设置有一次风机。
所述浓淡分离器采用旋流式浓淡分离器。
所述二次风道内热空气与淡相混合后的温度为200-350℃。
所述淡相接入二次风道的连接处设置有调节挡板，用于调节淡相的风量。
环境中的冷空气通过送风机进入空气预热器，经过空气预热器的加热，加热后的热空气分别通过一次风道和二次风道；一次风道内的热空气进入中速磨煤机中对磨煤机中的原煤进行干燥；中速磨煤机中的煤粉在一次风道内的热空气带动下进入浓淡分离器中，分离形成浓相与淡相，浓相经由送粉管道被引入到煤粉燃烧器，且浓相内的煤粉浓度较高，淡相通过淡相风机输送至二次风道内，并与二次风道内的热空气混合后直接通入煤粉燃烧器中。
本发明将一次风道内的热空气通入中速磨煤机中，在原煤干燥碾磨过程中利用热空气加热煤粉，同时将水分转化为水蒸气，能够有效的降低了煤粉内的水分，经由浓淡分离器，将煤粉含量高的浓相加入至煤粉燃烧器，同时煤粉含量低的淡相通过淡相风机通入至二次风道内，与二次风道内的热空气相混合，然后通入至煤粉燃烧器。由于浓相内的煤粉浓度高，能够保证煤粉燃烧器中的点火温度和稳燃能力；同时用于干燥原煤的一次风道热空气一部分通过淡相风机进入至二次风道，能够确保进入煤粉燃烧器的一次风率处于正常水平。该方式解决了现有高水分原煤无法采用中速磨煤机干燥的问题，同时也解决了干燥高水分原煤的热空气在煤粉燃烧器内的氮氧燃烧问题；能够保证燃烧器保持低氮燃烧，降低氮氧化物的生成。
二次风道的热空气通过与淡相混合，能够形成含有少量煤粉的热空气，由于浓淡分离器的存在，能够控制煤粉在空气中的浓度，不影响二次风道的安全性，且能够利用淡相对二次风道的空气补充，能够有效的提高其在煤粉燃烧器入口处的风率，有效的解决了高水分煤粉处理过程中的二次风率不足的问题。淡相中含有的水蒸气，混合后的含量较低，对燃烧不构成大的负面影响，且由于其较大的比热容能够降低整体的温度，减少氮氧燃烧，降低氮氧化物的排放。
冷风旁管用于送风机与中速磨煤机的连接，能够将空气预热器之前的冷风直接与一次风道内的热空气混合，对中速磨煤机入口的空气温度进行调节控制；浓淡分离器采用旋流式浓淡分离器，能够通过调节叶片倾斜角度来实现对不同燃烧器层粉煤浓度的条件，同时能够将淡相内的煤粉含量控制在最低。
分离燃尽风与二次风道的接口在淡相通过二次风道的连接口之前，保证其不受淡相的影响。
本发明解决了高水分原煤在中速磨煤机中干燥效果不佳的问题，同时也解决了高水分原煤干燥所需热空气风率过大，产生大量氮氧化合物的问题；通过浓淡分离器将淡相通入二次风道，不仅使浓相在燃烧时的温度因低的氧量供给而得到降低，还通过控制空气分级来形成低氮燃烧体系，而且通过二次风量与淡相的混合来提升二次风率，从而有条件提到其风速和刚性，能够组织延迟燃烧并减轻炉膛结渣的形成。
本发明不仅适用于高水分原煤，同时还是适用于低水分原煤：将淡相出口关闭，此时，中速磨煤机中的煤粉在一次风道内的热空气带动下进入浓淡分离器中，分离形成浓相与淡相，浓相经由送粉管道被引入到煤粉燃烧器，且浓相内的煤粉浓度较高，淡相内的煤粉含量较低，同时也有淡相风送入至送粉管道进入煤粉燃烧器中，而二次风道内的热空气直接通入煤粉燃烧器中。
本发明不仅解决了高水分原煤的干燥问题，同时也解决了干燥过程中一次风率过高的问题，实现了中速磨煤机在高水分原煤中的应用。
本发明提供的直吹式煤粉燃烧系统，不仅能够适用于高水分原煤的燃烧处理，而且依然能够用于低水分原煤的燃烧使用，实用性更强，使用范围更大。
具体实施方式
结合实施例详细说明本发明，但不对本发明的权利要求做任何限定。
实施例1
一种适用于高水分煤种的中速磨煤机直吹式煤粉燃烧系统，包括空气预热器、送风机、煤粉燃烧器、中速磨煤机和浓淡分离器；所述送风机连接空气预热器，所述空气预热器分成一次风道和二次风道，所述一次风道与中速磨煤机进口相接，所述二次风道与煤粉燃烧器相接，所述中速磨煤机出口处连接有浓淡分离器，且浓淡分离器的浓相出口与煤粉燃烧器相接，淡相出口接入二次风道内，且直接通入煤粉燃烧器。其中，中速磨煤机和浓淡分离器之间采用煤粉管道相连，且煤粉管道采用缩减式设计，所述浓淡分离器采用旋流叶片式煤粉浓淡分离器；浓相的出口通过煤粉支管接入燃烧器，而淡相出口经由风机提升风压并送入二次风道，增加二次风量，随后进入燃烧器二次风喷口，确保二次风的流速和刚性。
在实施例中，煤粉支管有4根，用于连接煤粉燃烧器内的一次风喷口，控制每根支管内的煤粉浓度基本一致，并将淡相中的煤粉含量控制在10％以下。
调节挡板可对淡相的流量进行调节，从而调节进入二次风道的流量以及总的二次风量。二次风与淡相混合后温度有所降低，蒸汽含量略有上升，并带有少量煤粉。本实施例中，对于煤粉水分为43％，低位热值为12.9mj/kg的煤质，将原煤干燥至20％的含水率，进入磨煤机的一次风率为55％。将风率为20％的淡相引出并送入二次风道，混合后的二次风温为200℃，蒸汽含量不超过3％，煤粉含量不超过0.045kg/kg。此时，进入燃烧器一次风喷口的一次风率仅为35％，热空气的温度为340℃，浓淡分离器处的温度为60℃。
该实施例采用中速磨煤机取代了风扇磨煤机，同时也将与风扇磨煤机相匹配的高温抽炉烟管等设备取消，降低了整体的投资成本和维护成本。
该实施例将煤粉水分为43％，低位热值为12.9mj/kg的高水分煤粉转化为水分为20％的低水分煤粉，且一次风率仅为35％，保证燃烧器保持低氮燃烧，降低氮氧化物的生成。
实施例2
与实施例1相比较，区别仅在于：采用煤粉水分为38％，低位热值为13.9mj/kg的原煤煤粉。
实施例3
与实施例1相比较，区别仅在于：采用煤粉水分为35.1％，地位热值为14.3mj/kg的原煤煤粉。
实施例4
与实施例1相比较，区别仅在于，关闭淡相出口与二次风道之间的管道，采用煤种水分为10％，热值20mj/kg的原煤煤粉
通过实施例1-3可以看出，本发明填补了中速磨煤机在高水分煤种中的应用，确保煤粉燃烧的同时，有效的降低了氮氧化物的生成。
实施例4可以看出，本发明提供的煤粉燃烧系统不仅能够适用于高水分原煤的燃烧处理，而且依然能够用于低水分原煤的燃烧使用，实用性更强，使用范围更大。
可以理解的是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案。本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。