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 賈  敏*，張麥奎，王磊，王仕君

（天華化工機(jī)械及自動(dòng)化研究設(shè)計(jì)院有限公司，甘肅蘭州730060）

摘要：針對(duì)煤干燥尾氣中含有的大量水蒸汽和熱量均未得到回收利用的問(wèn)題，提出了一種電廠煤干燥尾氣的綜合利用技術(shù)。該技術(shù)可回收煤干燥尾氣的水、熱量，并能降低電廠供電煤耗。

 關(guān)鍵詞：燃煤發(fā)電機(jī)組；干燥尾氣；水回收；熱量回收；節(jié)煤降耗

 中圖分類(lèi)號(hào)：TQ09文章編號(hào)：0253 - 4320( 2016) 03 - 0144 - 03

 DOI:10. 16606/j. cnki. issn 0253 - 4320. 2016. 03. 036

 現(xiàn)有燃煤發(fā)電機(jī)組中原煤經(jīng)磨煤機(jī)干燥、研磨成煤粉后進(jìn)入鍋爐中燃燒放出熱量，原煤中帶有大量水分，在磨煤機(jī)和鍋爐爐膛內(nèi)蒸發(fā)，所需熱量由煤粉自身在鍋爐中的燃燒熱提供，因此，蒸發(fā)原煤中的水分需要消耗大量煤粉；且鍋爐循環(huán)水需燃燒大量煤粉以產(chǎn)生蒸汽。

 對(duì)現(xiàn)有燃煤發(fā)電機(jī)組增設(shè)以汽輪機(jī)抽汽為熱源的原煤預(yù)干燥系統(tǒng)，可顯著降低電廠煤耗，天華化工機(jī)械及自動(dòng)化研究設(shè)計(jì)院有限公司／國(guó)家干燥技術(shù)及裝備工程技術(shù)研究中心已將該技術(shù)成功應(yīng)用在神華、國(guó)華電力、印尼穆印2 x150 MW煤電項(xiàng)目中。但煤干燥系統(tǒng)產(chǎn)生的尾氣經(jīng)除塵（常用方法有布袋除塵、電除塵和濕法除塵）后直接排人大氣，干燥尾氣中含有的大量水蒸汽和熱量均未得到回收利用。

1技術(shù)內(nèi)容

 為克服現(xiàn)有技術(shù)不足，合理優(yōu)化系統(tǒng)，降低系統(tǒng)能耗，本文中提出一種電廠煤干燥尾氣的綜合利用技術(shù)。在現(xiàn)有相對(duì)獨(dú)立運(yùn)行的煤干燥系統(tǒng)和燃煤發(fā)電機(jī)組的基礎(chǔ)上，增設(shè)吸收塔、載氣初熱器、循環(huán)風(fēng)機(jī)、循環(huán)水泵、一次風(fēng)初熱器、助燃風(fēng)初熱器、凝結(jié)水初熱器、熱量平衡器、真空泵等設(shè)備，構(gòu)成熱量和水蒸汽的回收系統(tǒng)。其中，一次風(fēng)初熱器增設(shè)在燃煤系統(tǒng)的一次風(fēng)鼓風(fēng)機(jī)和空氣加熱器之間，助燃風(fēng)初熱器增設(shè)在燃煤系統(tǒng)的助燃風(fēng)鼓風(fēng)機(jī)和空氣加熱器之間，凝結(jié)水初熱器增設(shè)在燃煤系統(tǒng)的凝結(jié)水泵與常規(guī)低壓加熱器之間。

 通過(guò)干燥尾氣的冷凝換熱，充分利用其攜帶的大量熱量與相關(guān)介質(zhì)之間的熱量交換，實(shí)現(xiàn)其對(duì)干燥載氣、電廠凝結(jié)水、一次風(fēng)和助燃風(fēng)的間接預(yù)熱，達(dá)到回收熱量、水和降低燃煤發(fā)電機(jī)組煤耗的目的。

2工藝過(guò)程

 如圖1所示，來(lái)自煤干燥系統(tǒng)90～120℃的干燥尾氣（含大量水蒸汽、少量不凝氣和微量煤粉塵）進(jìn)入吸收塔①中，同時(shí)，30~ 60℃的循環(huán)冷卻水由吸收塔①塔頂噴淋，與干燥尾氣進(jìn)行逆流直接接觸式換熱。干燥尾氣中含有的大量水蒸汽被冷凝為水，與循環(huán)冷卻水混合后成為60~ 90℃的塔底液，經(jīng)循環(huán)水泵④增壓后打出，分為4路分別進(jìn)行熱量和水回收利用。

 第一路進(jìn)入載氣初熱器②中，用于預(yù)熱由吸收塔①除塵去濕后的尾氣，使其作為干燥載氣經(jīng)循環(huán)風(fēng)機(jī)③進(jìn)入煤干燥系統(tǒng)循環(huán)使用。

 第二路進(jìn)入一次風(fēng)初熱器⑤和助燃風(fēng)初熱器⑥中，用于預(yù)熱由一次風(fēng)鼓風(fēng)機(jī)(18)和助燃風(fēng)鼓風(fēng)機(jī)(19)引入的新鮮空氣，并將其送人電廠鍋爐(5)的空氣加熱器(4)中再次加熱后，分別送入磨煤機(jī)(3)和燃煤鍋爐(5)的爐膛內(nèi)。

 第三路進(jìn)入凝結(jié)水初熱器⑦中，與凝汽器(8)來(lái)的凝結(jié)水間接換熱，被預(yù)熱的凝結(jié)水經(jīng)低壓加熱器(10)(11)(12)加熱、除氧器(13)除氧、增壓泵(14)增壓、高壓加熱器(15)(16)(17)加熱后，進(jìn)入燃煤鍋爐(5)的汽包內(nèi)。

 第四路和自載氣初熱器②、一次風(fēng)初熱器⑤、助燃風(fēng)初熱器⑥、凝結(jié)水初熱器⑦換熱后的循環(huán)冷卻水均進(jìn)入熱量平衡器⑧中進(jìn)行負(fù)壓閃蒸，以平衡系統(tǒng)熱量。閃蒸得到的30~60C的水蒸汽通過(guò)熱量平衡器⑧中的換熱器冷卻后凝結(jié)為蒸餾水得以回收，不凝氣通過(guò)真空泵⑨排放，閃蒸降溫后30~60℃的冷凝水回流至吸收塔①塔頂對(duì)煤干燥系統(tǒng)來(lái)的90～120℃的干燥尾氣進(jìn)行直接冷凝換熱，并吸收熱量升溫至60~90℃，再次進(jìn)行熱量的循環(huán)利用。

 第四路循環(huán)系統(tǒng)也稱(chēng)旁路系統(tǒng)，設(shè)有流量控制閥組，該系統(tǒng)流量由吸收塔①尾氣的出口溫度控制，通過(guò)控制進(jìn)入熱量平衡器⑧的循環(huán)量大小，以調(diào)節(jié)平衡干燥系統(tǒng)和電廠系統(tǒng)用熱量的差異，如干燥尾氣攜帶的熱量小于載氣初熱器②、一次風(fēng)初熱器⑤、助燃風(fēng)初熱器⑥、凝結(jié)水初熱器⑦所需熱量的總和，說(shuō)明干燥尾氣攜帶的熱量可通過(guò)前3路平衡，此時(shí)，旁路系統(tǒng)控制閥組關(guān)閉。如干燥尾氣攜帶的熱量大于載氣初熱器②、一次風(fēng)初熱器⑤、助燃風(fēng)初熱器⑥、凝結(jié)水初熱器⑦所需熱量的總和，說(shuō)明干燥尾氣中攜帶的熱量過(guò)剩，需通過(guò)旁路系統(tǒng)將一定量的塔底循環(huán)液進(jìn)行負(fù)壓閃蒸冷凝，由熱量平衡器⑧吸收干燥尾氣中多余的熱量，其作用是避免由于不足以消化干燥尾氣攜帶的熱量造成的干燥尾氣溫度過(guò)高。熱量平衡器⑧和旁路系統(tǒng)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)至關(guān)重要，確保了干燥尾氣排放熱量和電廠用熱之間的平衡，實(shí)現(xiàn)了干燥系統(tǒng)和電廠系統(tǒng)之間的2套系統(tǒng)運(yùn)行的相對(duì)獨(dú)立性和相互關(guān)聯(lián)性。

3技術(shù)特點(diǎn)

 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本技術(shù)具有如下優(yōu)點(diǎn)。

 (1)現(xiàn)有電廠煤干燥尾氣不經(jīng)回收，直接排放，導(dǎo)致其中大量的熱量浪費(fèi)。本技術(shù)將煤干燥系統(tǒng)回收的廢熱用于4個(gè)方面，分別是預(yù)熱進(jìn)入煤干燥系統(tǒng)的載氣、預(yù)熱進(jìn)入燃煤鍋爐系統(tǒng)的空氣、預(yù)熱進(jìn)入燃煤鍋爐系統(tǒng)的凝結(jié)水、平衡系統(tǒng)熱量，使電廠一次風(fēng)和助燃風(fēng)溫度提高30~ 60℃，凝結(jié)水溫提高10~20℃，能使電廠供電煤耗降低20~ 60 g/kWh。

 (2)現(xiàn)有電廠煤干燥尾氣不經(jīng)回收，直接排放，也導(dǎo)致其中大量的水蒸汽浪費(fèi)。本技術(shù)在熱量回收的同時(shí)，回收干燥尾氣中的水蒸汽�；厥账�質(zhì)為2種，一種是干燥尾氣在吸收塔中冷凝回收的水，這種水與塔底循環(huán)水混合，通過(guò)控制塔底循環(huán)水液位排出，一種是熱量平衡器中閃蒸冷凝水，該水通過(guò)高位差或水泵排出。例如，對(duì)于濕含量> 30%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）的600 MW的褐煤干燥的高效發(fā)電機(jī)組（空冷）而言，干燥尾氣中水回收量可達(dá)100 t/h以上，可滿(mǎn)足整個(gè)電廠用補(bǔ)水，采用本技術(shù)的電廠不再是水老虎，而是可向外界提供潔凈水的高效潔凈電廠。

 (3)采用該發(fā)明后，煤干燥系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)惰性氣體循環(huán)干燥。吸收塔將干燥尾氣中的熱量和水蒸汽回收，排放的尾氣經(jīng)加熱后返回煤干燥系統(tǒng)，成為干燥載氣，使得煤干燥系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)閉路循環(huán)，此時(shí)，干燥系統(tǒng)的氧含量完全可控，不再向大氣排放干燥尾氣，電廠煤干燥系統(tǒng)更安全、更環(huán)保。

 (4)目前，國(guó)內(nèi)有一些單位將干燥尾氣直接引入電廠加熱一次空氣、助燃空氣和凝結(jié)水，該方法存在的問(wèn)題是，干燥尾氣中含有大量不凝性氣體，如將其用于直接加熱一次空氣、助燃空氣和凝結(jié)水，是氣一氣和氣一液換熱，由于2種換熱設(shè)備的加熱側(cè)是氣相，換熱系數(shù)很小，要求較大的換熱面積，因此造成設(shè)備投資巨大，不僅經(jīng)濟(jì)上不可行，而且存在干燥尾氣中的煤塵堵塞換熱設(shè)備及結(jié)露的風(fēng)險(xiǎn)，影響電廠正常運(yùn)行。將干燥尾氣攜帶的熱量和水蒸汽通過(guò)吸收塔轉(zhuǎn)換為熱水，再通過(guò)熱水?dāng)y帶的熱量加熱電廠一次空氣、助燃空氣和凝結(jié)水，是液一氣、液一液的換熱形式，2種換熱設(shè)備的換熱系數(shù)顯著提高，換熱面積大幅度減少，不僅設(shè)備投資和管道投資顯著降低，而且避免了粉塵堵塞風(fēng)險(xiǎn)。

4結(jié)語(yǔ)

 提出了一種電廠煤干燥尾氣的綜合利用技術(shù)，即在煤干燥系統(tǒng)和燃煤發(fā)電機(jī)組之間增設(shè)熱量和水回收系統(tǒng)，該系統(tǒng)將干燥尾氣攜帶的熱量和水蒸汽轉(zhuǎn)化為熱水?dāng)y帶的熱量和凝結(jié)水，攜帶大量熱量的熱水用于預(yù)熱進(jìn)入煤干燥系統(tǒng)的載氣、進(jìn)入燃煤鍋爐系統(tǒng)的空氣和汽輪機(jī)凝汽后的凝結(jié)水，實(shí)現(xiàn)干燥尾氣攜帶的熱量向燃煤發(fā)電機(jī)組的高效傳遞，達(dá)到水回收和降低供電煤耗的目的。本技術(shù)的特點(diǎn)是充分回收利用干燥尾氣攜帶的熱量和水蒸汽，顯著降低電廠供電煤耗，符合國(guó)家節(jié)能減排的產(chǎn)業(yè)政策。