鄭樂(lè)宇,孫 豐

(東北電力設(shè)計(jì)院,長(zhǎng)春 130021)

在當(dāng)今的世界能源形勢(shì)下,褐煤的高效利用重新受到國(guó)際能源界的重視。因此降低水分、提高能量密度便成為褐煤加工利用的關(guān)鍵問(wèn)題之一。褐煤干燥裝置種類(lèi)很多,就其加熱方式而言,分為采用熱風(fēng)或煙氣等的直接干燥方法和采用蒸汽或?qū)嵊偷鹊拈g接干燥方法?，F(xiàn)在國(guó)、內(nèi)外用于煤干燥的技術(shù)及設(shè)備主要有：轉(zhuǎn)筒干燥器、氣流干燥器、蒸汽管回轉(zhuǎn)干燥機(jī)、管式干燥器等方式,其中轉(zhuǎn)筒干燥器、氣流干燥器是采用煙氣等的直接干燥方法,而蒸汽管回轉(zhuǎn)干燥機(jī)、管式干燥器則是采用蒸汽或?qū)嵊偷鹊拈g接干燥方法。綜合考慮到國(guó)內(nèi)目前設(shè)備生產(chǎn)水平、相關(guān)行業(yè)成功業(yè)績(jī)、工程實(shí)際條件等諸多因素,現(xiàn)階段褐煤干燥提質(zhì)裝置采用蒸汽管回轉(zhuǎn)式干燥機(jī)是成熟可靠的。本文以內(nèi)蒙古某地區(qū) 2×600 MW機(jī)組為例,分析闡述褐煤預(yù)干燥技術(shù)方案及其應(yīng)用效果。

1 褐煤預(yù)干燥技術(shù)方案

1．1 蒸汽管回轉(zhuǎn)式干燥工藝流程

褐煤預(yù)干燥系統(tǒng)主要由蒸汽管回轉(zhuǎn)干燥系統(tǒng)、尾氣除塵系統(tǒng)、加熱蒸汽疏水系統(tǒng)、蒸汽凝液回收系統(tǒng)、安全保護(hù)系統(tǒng)等組成,其工藝流程如圖 1所示。

圖1 褐煤蒸汽管回轉(zhuǎn)干燥工藝流程

1．1．1 蒸汽管回轉(zhuǎn)干燥系統(tǒng)

蒸汽管回轉(zhuǎn)干燥系統(tǒng)主要由煤斗、旋轉(zhuǎn)進(jìn)料閥、蒸汽管回轉(zhuǎn)干燥機(jī)、給煤機(jī)組成,其作用是將來(lái)自破碎機(jī)并經(jīng)過(guò)篩分的濕褐煤進(jìn)行干燥,來(lái)自煤斗的濕褐煤經(jīng)由皮帶式給煤機(jī)輸送到蒸汽管回轉(zhuǎn)干燥機(jī)內(nèi),并在進(jìn)料螺旋的輸送下進(jìn)入筒體內(nèi),在此煤粉與蒸汽管回轉(zhuǎn)干燥機(jī)內(nèi)布置的通有過(guò)熱蒸汽的蒸汽管充分接觸干燥,褐煤中的水分被不斷蒸發(fā),褐煤從干燥機(jī)入口向出口方向運(yùn)動(dòng)。當(dāng)褐煤到達(dá)蒸汽管回轉(zhuǎn)干燥機(jī)出口時(shí)成為所需的提質(zhì)煤。

1．1．2 尾氣處理系統(tǒng)

尾氣除塵系統(tǒng)由鎖氣器、布袋除塵器組成,該系統(tǒng)的主要作用是將干燥系統(tǒng)的水蒸氣和煤塵進(jìn)行分離處理。從蒸汽管回轉(zhuǎn)干燥機(jī)尾部排出的水蒸汽與煤粉混合物經(jīng)布袋除塵器后分離開(kāi)。分離出來(lái)的煤粉經(jīng)鎖氣器后通過(guò)落煤管進(jìn)入給煤機(jī)的另一個(gè)入口進(jìn)入磨煤機(jī);分離后的蒸汽進(jìn)入蒸汽凝液系統(tǒng)。

1．1．3 蒸汽凝液回收系統(tǒng)

蒸汽凝液系統(tǒng)主要由冷卻器、凝結(jié)水升壓泵組成,作用是將干燥后產(chǎn)生的蒸汽凝結(jié)并送給所需用戶。從除塵器分離出來(lái)的蒸汽需通過(guò)冷卻器的冷卻來(lái)凝結(jié),由于蒸汽中帶有不凝結(jié)氣體,冷卻器只能將一半的蒸汽凝結(jié)成水,凝結(jié)水通過(guò)升壓泵送到所需用戶。

1．1．4 加熱蒸汽疏水系統(tǒng)

加熱蒸汽疏水系統(tǒng)包括疏水罐、疏水泵。加熱蒸汽加熱褐煤后疏水至 20 m3的疏水箱內(nèi),再由疏水泵送至除氧器。

1．1．5 安全保護(hù)系統(tǒng)

安全保護(hù)系統(tǒng)由干燥機(jī)壓力控制、氮?dú)獗Ｗo(hù)、蒸汽保護(hù)、水噴淋保護(hù)幾部分組成。保證回轉(zhuǎn)干燥筒體內(nèi)和排氣尾氣的含氧量在安全范圍內(nèi),確保系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

1．2 干燥系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備

蒸汽管回轉(zhuǎn)式干燥系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備見(jiàn)表1。

表1 蒸汽管回轉(zhuǎn)式干燥系統(tǒng)設(shè)備

1．3 提質(zhì)前后煤質(zhì)對(duì)比分析

褐煤提質(zhì)后全水分Mt質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低較多,空氣干燥基水分 Mad與干燥無(wú)灰基揮發(fā)分Vdaf沒(méi)有變化,收到基灰分 Aar、收到基碳 Car、收到基氫 Har、收到基氧 Oar、收到基氮 Nar、全硫 St,ar質(zhì)量分?jǐn)?shù)都有所提高,收到基低位發(fā)熱值 Qnet,ar有較大提高,從13500 kJ/kg提高到18160 kJ/kg。原煤經(jīng)過(guò)干燥提質(zhì)前后的煤質(zhì)對(duì)比見(jiàn)表2。

表2 提質(zhì)前后的煤質(zhì)對(duì)比 %

2 褐煤預(yù)干燥系統(tǒng)布置方案

考慮到現(xiàn)有成熟的主廠房布置方案,預(yù)干燥系統(tǒng)擬采用爐后布置方案,即主廠房?jī)?nèi)各車(chē)間布置順序?yàn)椋浩麢C(jī)房→除氧間→鍋爐房→干燥間→煤倉(cāng)間→除塵器→吸風(fēng)機(jī)室→煙囪。

干燥間采用露天布置方式。 22．5 m層布置有 6臺(tái)蒸汽滾筒干燥機(jī);17．0 m層布置 6臺(tái)布袋除塵器和6臺(tái)皮帶式給煤機(jī),每臺(tái)給煤機(jī)入口設(shè)有一個(gè)緩沖煤斗;0．0 m層布置有干燥系統(tǒng)電氣配電間、6臺(tái)磨煤機(jī)、2臺(tái)凝結(jié)水升壓泵,凝結(jié)水升壓泵上方布置有1臺(tái)水冷凝汽器。

煤倉(cāng)間內(nèi)設(shè)有 52．5 m層、32．5 m層和 17．0 m層。52．5 m是輸煤皮帶層,皮帶層下是6個(gè)原煤斗;32．5 m層布置有6臺(tái)給煤機(jī);17．0 m層布置除塵器前煙道母管。

3 褐煤預(yù)干燥技術(shù)與常規(guī)方案對(duì)比

3．1 燃燒制粉系統(tǒng)方案對(duì)比

褐煤預(yù)干燥技術(shù)的設(shè)計(jì)方案采用了 6臺(tái)M PS190HP-Ⅱ型中速磨煤機(jī),而未采用褐煤預(yù)干燥技術(shù)的原設(shè)計(jì)方案采用的為 7臺(tái) M PS212HP-Ⅱ型中速磨煤機(jī),采用干燥技術(shù)的方案相對(duì)設(shè)備投資減少;采用褐煤預(yù)干燥技術(shù)的方案鍋爐效率增加1．7%;采用干燥技術(shù)的方案的送風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)和吸風(fēng)機(jī)設(shè)備的流量大幅度降低。由于采用蒸汽管回轉(zhuǎn)干燥技術(shù)干燥褐煤,蒸汽源為汽輪機(jī)五段抽汽,為保證額定工況發(fā)電量,必須增加汽輪機(jī)進(jìn)汽量,額定工況汽輪機(jī)進(jìn)汽量 2141 t/h,干燥抽汽量 120 t/h。干燥方案與常規(guī)超臨界機(jī)組設(shè)計(jì)方案的燃燒和制粉系統(tǒng)主要設(shè)備參數(shù)對(duì)比見(jiàn)表3。

表3 燃燒和制粉系統(tǒng)主要設(shè)備參數(shù)對(duì)比

3．2 技術(shù)指標(biāo)對(duì)比

褐煤預(yù)干燥方案和常規(guī)計(jì)方案技術(shù)指標(biāo)對(duì)比見(jiàn)表4。

表4 技術(shù)指標(biāo)對(duì)比

3．3 投資及運(yùn)行費(fèi)用比較

與常規(guī)方案相比,采用褐煤預(yù)干燥技術(shù)方案每臺(tái)機(jī)組需增加投資約2000萬(wàn)元。采用干燥方案后,廠用電負(fù)荷減小,與原方案相比,廠用電率大約下降0．55%。按照2×600 MW機(jī)組年利用 5500 h計(jì)算,每年多發(fā)電39930 MW?h。考慮到機(jī)組可能存在不滿發(fā)的情況,預(yù)干燥提質(zhì)后,每年總的運(yùn)行費(fèi)節(jié)省 1200～ 1300萬(wàn)元。

4 結(jié)論

蒸汽管回轉(zhuǎn)式褐煤干燥提質(zhì)技術(shù)是成熟可靠的,綜合分析比較,采用干燥技術(shù)的方案比常規(guī)方案可較明顯降低煤耗,在采用了煤水回收裝置后,節(jié)水效果也比較明顯。

采用褐煤預(yù)干燥技術(shù)后,電廠投資雖有所增加,但從節(jié)能、降耗、減排以及社會(huì)效益方面來(lái)看,褐煤預(yù)干燥設(shè)計(jì)方案具有一定的優(yōu)勢(shì)。采用褐煤預(yù)干燥技術(shù)每年可節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用 1200～ 1300萬(wàn)元,具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。