一种加热锅炉一次风的系统的制作方法

1.本发明涉及一种加热锅炉一次风的系统，属于火力发电领域。


背景技术：

2.传统中间储仓式制粉系统存在制粉电耗高、漏风量较大、排粉机叶轮磨损严重等问题。因此，现代大型燃煤机组普遍采用正压直吹式制粉系统，相应地需要一次风烘干并输送煤粉和二次风助燃。同时，为提高燃烧效率和稳燃性，在一、二次风进入炉膛前需将其加热到一定温度。现代大型锅炉主要是通过回转式空气预热器利用锅炉尾部烟气的热量来加热入炉的一次风及二次风。现有通过回转式空气预热器加热一次风的方法存在以下问题。
3.第一，回转式空气热预器漏风率大，尤其是一次风漏风率。空气泄漏现象是回转式空气预热器在结构上固有的属性之一，在特定的动静间隙下，漏风的主要驱动因素为差压，而一次风压头远高于二次风和烟气。因此，回转式空气预热器的漏风主要来源于一次风与烟气之间、一次风与二次风之间的差压引起的漏风，一次风的漏风率通常要达到35%左右甚至更高。而空气预热器的漏风率过大会导致诸多问题：首先，漏风直接增加了排烟损失和风机的功率消耗，降低了锅炉效率，增加了厂用电率，当漏风率过大时，会导致一次风的送粉能力和干燥出力下降，降低锅炉出力。在高负荷下若空预器漏风过大，会导致引风机过负荷，从而使炉膛负压难以维持，迫使锅炉降负荷运行。其次，热端漏风降低了烟侧平均温度，使得空气预热器换热能力降低，冷端漏风使排烟温度虚假下降、冷端受热面壁温降低，引发冷端腐蚀与堵塞，进一步增加烟风侧阻力、降低空气预热器换热能力，形成恶性循环。统计表明，对于300mw的机组，空气预热器漏风率每增加1%，将使机组的综合煤耗增加0.66g/kwh。
4.第二，热一次风对煤种的适应性较差。当机组燃用水分较低的煤种时，为防止磨煤机出口的风粉温度过高，不得不将部分冷一次风从空气预热器入口抽出，直接与磨煤机入口热一次风混合，以满足合理的磨煤机入口一次风温度需求，确保制粉系统的安全运行。而当煤种的水分较高时，空气预热器出口一次风温受制于省煤器出口烟温而无法上调，导致制粉系统的干燥能力和出力下降，同时也影响煤粉的燃尽率。因此，在现有回转式空气预热器加热一次风的方案中，热一次风对煤种的适应性较差。
5.第三，启动阶段从投用燃油至投用煤粉的时间较长。现有的一次风加热原理是：高温烟气通过空气预热器蓄热元件将热量传递给一次风。在启动阶段，投用燃油之前，因没有高温烟气产生，冷一次风没法被加热，投用油枪后，因炉内受热面温度低，流经空气预热器的烟气温度较低且升温速率较为缓慢，导致风粉混合温度迟迟达不到要求的投用温度，不得不延长油枪的投用时间。一方面，从投用燃油至投用煤粉的时间延长，导致启动能耗增加；另一方面，由于启动阶段锅炉二次风温度低，油的燃尽率低，未燃尽的油滴附着在scr催化剂、空气预热器蓄热元件和静电除尘器电极上，影响这些设备的性能发挥，也存在二次燃烧的风险。同时，在锅炉启动阶段，投用燃油期间无法投运静电除尘器，容易造成脱硫石膏浆液的严重污染，增加了石膏浆液的置换量和时间。
6.因而，如何大幅降低回转式空气预热器漏风率、提高热一次风对煤种的适应性、缩短启动阶段投用燃油至投用煤粉的时间成为重要的课题。


技术实现要素：

7.为了实现上述目的，本发明提供了一种加热锅炉一次风的系统。本发明涉及的一种加热锅炉一次风系统，至少包括锅炉、一次风机、风道、一次风换热器、磨煤机以及一次风换热器汽水侧系统，所述风道连接所述一次风机、所述一次风换热器和所述磨煤机，一次风不经过回转式空气预热器加热，仅通过所述一次风换热器加热。
8.进一步地，所述一次风换热器的热源可以为热水或蒸汽，所述一次风依次流经一次风机、一次风换热器、磨煤机。
9.进一步地，当燃用煤种水分变化时，通过调节所述一次风换热器热源的流量和温度来控制所述磨煤机入口的一次风风温。
10.进一步地，所述一次风换热器包含依次串联布置的至少一个一次风低温换热器和至少一个一次风高温换热器，所述一次风依次流经一次风机、一次风低温换热器、一次风高温换热器、磨煤机。
11.进一步地，所述一次风低温换热器和所述一次风高温换热器的热源可为热水或蒸汽，所述高温换热器的热源温度高于所述低温换热器的热源温度。
12.进一步地，所述锅炉的风道和一次风机可以单列布置。
13.本发明的技术原理是一次风不经过回转式空气预热器加热，而仅利用一次风换热器单独加热入炉一次风，从而彻底颠覆了传统的锅炉一次风系统的设计理念。
14.本发明具有以下优点：1)彻底杜绝一次风漏风，大幅降低回转式空气预热器的漏风率。本发明中一次风不经过回转式空气预热器，彻底杜绝了一次风漏风，可将传统的三分仓空气预热器可以改为两分仓空气预热器，其尺寸得以明显缩小，且风烟侧的差压大幅减小，从而相应大幅降低了回转式空气预热器漏风率。某超超临界百万机组的三分仓空气预热器设计漏风率为6%，采用本发明的某1350mw机组两分仓空气预热器设计漏风率为3.5%。
15.2)提高了热一次风对煤种的适应性。根据燃用煤种水分含量的不同，通过调节一次风换热器的热源流量和温度来调节热一次风风温，增强了热一次风风温的可调性，进而提高了热一次风对煤种的适应性。
16.3)缩短启动阶段投用燃油至投用煤粉的时间，降低启动能耗。采用常规的三分仓空气预热器加热一次风的方法，在启动阶段投用油枪后，需要等待流经空气预热器的烟气逐渐升温后，再将冷一次风加热至所需温度，满足条件后，才可投用煤粉，通常从投用油枪至投用煤粉约需要两个小时，甚至更久。采用本发明后，启动阶段，在投用油枪之前，可采用邻机蒸汽或给水通过一次风换热器对一次风加热，被加热后的热一次风进入磨煤机加热煤粉，使其满足投用煤粉条件。理论上，操作顺利时，投用油枪后不久即可投用煤粉，大大缩短了启动时间，进而降低了启动能耗。
17.4)减少锅炉排烟损失，降低机组厂用电率，提高经济性。本发明中的一次风不经过空气预热器，消除了常规一次风在回转式空气预热器中约35%甚至更高的漏风，因此，一次风的流量和压头可大幅降低，采用单台一次风机即可满足机组需求，进而降低机组厂用电率，同时，由于漏风率降低，锅炉排烟损失减少，引风机及脱硫增压风机（或引增合一风机）
功耗也随之降低，厂用电率进一步降低。采用本发明的某1350mw机组配置单台一次风机，其电机功率为4900kw(0.36%的厂用电率)，而常规的某1000 mw机组需配置两台一次风机，其电机功率为2x4200kw(0.84%的厂用电率)，仅此就带来厂用电率降低0.48%的收益。
18.以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
附图说明
19.图1为本发明一个具体实施例的示意图。
20.图中标记：1、锅炉； 2、一次风机；3、风道；4、一次风换热器；41、一次风低温换热器；42、一次风高温换热器；5、磨煤机。
具体实施方式
21.实施例1图1为本发明的一种加热锅炉一次风的系统实施例1的示意图。本发明的一种加热锅炉一次风的系统至少包括锅炉1、一次风机2、风道3、一次风换热4（包含一次风低温换热器41、一次风高温换热器42）、磨煤机5，其中，一次风高温换热器的热源可以为汽轮机抽汽或高温给水，一次风低温换热器的热源可以为汽轮机抽汽或凝结水或一次风高温换热器的回水。
22.本发明采用一次风低温换热器41和一次风高温换热器42逐级加热全部一次风，当煤种水分变化时，通过调节一次风换热器热源的流量和温度来控制一次风高温换热器出口一次风风温。
23.本发明一次风不流经回转式空气预热器加热，而利用一次风换热器单独加热全部入炉一次风，具有以下优点：1) 彻底杜绝一次风漏风，大幅降低回转式空气预热器的漏风率。
24.本发明中一次风不经过空气预热器，彻底杜绝了一次风漏风，可将传统的三分仓空气预热器可以改为两分仓空气预热器，其尺寸得以缩小，且风烟侧的差压大幅减小，从而大幅降低空气预热器漏风率。
25.2) 提高了热一次风对煤种的适应性。
26.根据燃用煤种水分含量的变化，通过调节一次风换热器的热源流量和温度来调节热一次风风温，增强了热一次风风温的可调性，进而提高热一次风对煤种的适应性。
27.3)缩短启动阶段投用燃油至投用煤粉的时间，降低启动能耗。
28.本发明中高温热源为汽轮机某级抽汽（此级抽汽同时连接邻机蒸汽）或高温给水（此高温给水为邻机蒸汽对应的加热器出口或其之后的给水）。启动阶段，在投用油枪之前，通过一次风换热器对一次风加热，被加热后的热一次风进入磨煤机加热煤粉，使其尽快满足投用煤粉条件，投用油枪后即可投用煤粉，显著缩短了启动时间，进而降低了启动能耗。
29.4) 减少排烟损失，降低机组厂用电率，提高经济性。
30.本发明中采用单台一次风机即可满足机组运行需求，降低机组厂用电率，同时，由于回转式空气预热器漏风率显著降低，锅炉排烟量及排烟损失相应减少，引风机功耗也随之降低，厂用电率进一步降低。
31.需说明的是，以上详细描述了本发明的一个具体实施例。根据各换热器的数量及连接方式、换热器热源的不同等具有多种排列组合的系统连接方式，应当理解，本发明旨在通过提供一种加热锅炉一次风的系统。本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有方法的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。