一種利用電站余熱對褐煤進行預干燥的系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種利用電站余熱對褐煤進行預干燥的系統，包括兩級干燥系統，第一級干燥系統包括第一級干燥器，循環風機通過空氣加熱器與第一級干燥器連接，第一級干燥器與第一除塵器、除濕器連接，第一除塵器與引風機相連，除濕器與循環風機連接，送風機與循環風機連接；第二級干燥系統包括第二級干燥器，第二級干燥器與鍋爐尾部煙道抽氣口連接，第二級干燥器與第二除塵器連接。本實用新型提供的裝置克服了現有技術的不足，能夠對褐煤進行分級干燥，有效去除褐煤的內在水和外在水，干燥充分，并且直接利用煙氣余熱，熱能回收利用效率高，有效提高了褐煤干燥過程的安全性和褐煤電站發電效率。
【專利說明】一種利用電站余熱對褐煤進行預干燥的系統
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種電站高水分褐煤干燥及電站中余熱回收的系統，屬于燃煤火力發電【技術領域】。
【背景技術】
[0002]褐煤是一種低階煤，其特點是水分含量高、揮發分含量高、發熱量低、易自燃、易風化，褐煤的全水分一般在30%?60%,揮發分一般大于40%。高水分含量對褐煤的運輸、存放、磨制以及燃燒都造成了一定的困難，是制約褐煤在火力發電領域應用的主要因素。
[0003]高水分的褐煤燃燒前，需要將其中水分干燥。現有褐煤電站大都是在磨煤機中對褐煤進行干燥。褐煤在磨煤機中進行干燥時，通常在鍋爐的爐膛或尾部煙道抽取大量的高溫煙氣作為熱源。干燥過程產生的水蒸氣隨煤粉及干燥尾氣由燃燒器進入爐膛，使得鍋爐燃燒溫度下降，造成鍋爐燃燒不穩定，同時煙氣量增加，排煙熱損失增大，鍋爐熱效率降低，發電效率下降。煙氣量增大導致尾部受熱面的磨損和腐蝕問題增加，同時尾氣處理成本升高。另一方面，褐煤在磨煤機中磨制時，較高的水分會使煤的可磨性變差，磨煤機干燥出力和研磨出力不易匹配，造成磨煤成本增加，煤粉質量下降，磨煤機工作的可靠性大大降低。
[0004]在褐煤被送進鍋爐和制粉系統前對其進行干燥處理，可以大大降低磨煤成本、提高燃燒和發電效率。干燥后的褐煤燃燒穩定。
[0005]但干燥是一種高耗能的過程，如果不針對褐煤電站開發節能高效的干燥系統，而只是單純地使用燃燒產生的高溫煙氣來干燥褐煤中的水分，無益于整體發電效率的提高，反而會使系統更復雜，增加運行費用。因此開發先進而高效的褐煤干燥技術及設備，對于提高褐煤的使用價值和市場競爭力，降低褐煤電站發電成本具有重要意義。
[0006]電站中有大量的余熱資源及低品位能源，它們通常得不到有效的利用，而白白排放到環境中去。因此，有必要針對電站中不同的余熱資源對褐煤進行預干燥的可行性與經濟性進行研究。
[0007]對于火力發電機組，鍋爐熱損失是電廠生產過程中由燃料燃燒及熱能換熱設備、用能設備和化學反應設備產生而未被用盡的能量資源。排煙熱損失是目前電廠鍋爐最主要的一項熱損失。對于大中型鍋爐，約為4%?8%，小型鍋爐比例更高。影響排煙熱損失的主要因素是排煙溫度和煙氣容積，排煙溫度的高低直接影響排煙熱損失的大小。
[0008]目前電站鍋爐尾部煙氣處理系統將普遍加裝脫硫系統，對于需安裝濕法脫硫系統的機組，不論排煙溫度高低，都要通過噴水將排煙溫度降低到85°C左右，然后進入脫硫塔。這意味著從運行排煙溫度到85°C之間的全部煙氣熱量都被丟棄了。濕法脫硫工藝吸收塔出口煙氣為50°C左右的濕飽和狀態。把排煙溫度的運行值到85°C的區域視為新的余熱資源，若最大限度地回收這部分低品位煙氣余熱，即可實現深度節能。大多數鍋爐排放的煙氣溫度為130?180°C，含有SO2的煙氣經除塵脫硫裝置凈化后，其溫度將降到40?60°C，且其中充滿了飽和水蒸氣。
[0009]采用凝汽式透平機組發電時，燃料的熱能中僅28%?30%轉變為電能，除動力廠本身消耗的10%?12%，其余58%?60%都由冷凝液帶走，熱量未能充分利用，而熱量用戶卻需要另外消耗燃料，不僅能量沒有充分利用，而且增加了投資，顯然極不合理。總能系統通過抽氣背壓透平或背壓式透平發電，抽汽或排汽用于干燥褐煤。
[0010]排煙余熱是一個潛力巨大的余熱源，如何降低鍋爐排煙溫度，合理利用排煙余熱是鍋爐尾部煙氣余熱利用研究的關鍵。因此，研究鍋爐煙氣余熱利用方案的可行性，并分析方案中各參數對經濟性的影響，實現鍋爐煙氣余熱梯級利用，對節約能源，保護環境具有重大的意義。目前國內外煙氣余熱回收裝置種類繁多，利用排煙余熱對褐煤中的水分進得預干燥不失為一種行之有效的余熱利用方法。如果能夠利用鍋爐排煙中的熱能，對褐煤進行預干燥，將褐煤水分降低到較低的水平，可以大幅度降低排煙溫度，提高鍋爐熱效率。
實用新型內容
[0011]本實用新型要解決的技術問題是提供一種能夠對褐煤進行分級干燥，有效去除褐煤的內在水和外在水，干燥充分，并且直接利用煙氣余熱，熱能回收利用效率高，有效提高褐煤干燥過程的安全性的利用電站余熱對褐煤進行預干燥的系統。
[0012]為了解決上述技術問題，本實用新型的技術方案是提供一種利用電站余熱對褐煤進行預干燥的系統，其特征在于:包括用于脫除褐煤外在水的第一級干燥系統和用于脫除褐煤內在水的第二級干燥系統；
[0013]第一級干燥系統包括第一級干燥器，循環風機的一端設有空氣進入口，循環風機的另一端與空氣加熱器連接，空氣加熱器的空氣出口端與第一級干燥器連接，第一級干燥器的尾氣排放出口與第一除塵器連接，第一除塵器的出口與引風機相連；第一級干燥器的尾氣循環出口與除濕器連接，除濕器的另一端通過空氣管道與循環風機的空氣進入口連接，送風機的空氣出口與循環風機的空氣出口連接；
[0014]第二級干燥系統包括第二級干燥器，第二級干燥器與鍋爐尾部煙道抽氣口連接，第二級干燥器的尾氣出口與第二除塵器連接，第二除塵器的空氣出口與后續煙氣處理裝置連接。
[0015]優選地，所述空氣加熱器的加熱介質入口連接汽輪機低壓缸抽汽口。
[0016]優選地，所述空氣加熱器的加熱介質出口連接電站凝結水的回水位置。
[0017]優選地，所述除濕器連接電站冷卻塔，所述除濕器內設有噴淋器。
[0018]優選地，所述第一級干燥器和第二級干燥器分別是流化床干燥器、固定床干燥器或帶式干燥器中的其中一種。
[0019]優選地，所述第一除塵器和第二除塵器分別是袋式除塵器、旋風除塵器或電除塵器中的其中一種。
[0020]本實用新型是對特定的不同煤質的褐煤煤種進行一系列的干燥理論及實驗的基礎研究后確定的最佳干燥形式，適用于大型電站的褐煤預干燥系統，與現有技術相比，本實用新型具有如下有益效果:
[0021]I)采用兩級干燥系統對褐煤進行分級干燥，第一級干燥系統主要用于去除褐煤的外在水，第二級干燥系統主要用于去除褐煤的內在水，干燥充分；
[0022]2)采用煙氣直接接觸褐煤進行干燥，由于煙氣溫度較低，含氧量少，極大地降低了干燥過程中褐煤燃燒及爆炸的危險，提高了系統的安全性；[0023]3)利用鍋爐排煙的煙氣余熱進行干燥，充分利用煙氣余熱；
[0024]4)將通過空氣加熱器的空氣對褐煤除濕后循環利用，減少了用于加熱空氣的汽輪機抽汽量，從而節約了這部分熱量；
[0025]5)干燥空氣部分循環利用，減少了空氣用量以及干燥尾氣排放量；
[0026]6)降低水分后的褐煤進入鍋爐燃燒，可使降低煙氣中的水蒸氣含量，減小煙氣量，緩解鍋爐尾部受熱面的磨損和腐蝕，同時降低尾部煙氣凈化處理費用；
[0027]7)對于新建鍋爐，可設計更小的爐膛尺寸，降低建設初投資；
[0028]8)使用干燥后的褐煤，可降低對磨煤機干燥出力的要求，使用運行和維護費用較低、可靠性更高的中速磨煤機系統，進一步可以提高褐煤電站發電效率大約I個百分點，原煤消耗下降大約5%。
[0029]本實用新型提供的裝置克服了現有技術的不足，能夠對褐煤進行分級干燥，有效去除褐煤的內在水和外在水，干燥充分，并且直接利用煙氣余熱，熱能回收利用效率高，有效提高了褐煤干燥過程的安全性和褐煤電站發電效率。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0030]圖1為實施例1中利用電站余熱對褐煤進行預干燥的系統原理圖；
[0031]圖2為實施例2中利用電站余熱對褐煤進行預干燥的系統原理圖。
【具體實施方式】
[0032]為使本實用新型更明顯易懂，茲以兩個優選實施例，并配合附圖作詳細說明如下。
[0033]實施例1
[0034]圖1為本實施例中利用電站余熱對褐煤進行預干燥的系統原理圖，所述的利用電站余熱對褐煤進行預干燥的系統分為兩級，包括第一級干燥系統和第二級干燥系統，分別以空氣和鍋爐尾部排煙為干燥介質。圖1中，鍋爐I連接汽輪機2，汽輪機2連接凝汽器3，A為褐煤，B為濕煤，C為干煤。
[0035]第一級干燥系統包括第一級干燥器6、空氣加熱器7、循環風機8、除濕器9、第一除塵器10、送風機11、引風機12。其中,干燥介質為空氣,空氣一部分來自周圍環境,一部分來自第一級干燥器6尾氣的循環利用。
[0036]環境中的空氣由空氣管道上的新風補充口進入，與循環的尾氣混合后進入循環風機8，循環風機8的一端設有空氣進入口，循環風機8的空氣出口端與空氣加熱器7的空氣入口端連接，空氣被空氣加熱器7加熱，空氣加熱器7的空氣出口端與第一級干燥器6的空氣入口端連接。空氣加熱器7可以采用熱交換器的形式，以汽輪機低壓缸內的蒸汽為加熱介質，空氣加熱器7的加熱介質入口連接至汽輪機2低壓缸抽汽口，蒸汽與空氣進行熱交換后，空氣可以被加熱至80?90°C。經過加熱的空氣進入第一級干燥器6對褐煤進行干燥，這樣就主要實現了脫除褐煤的外在水的目的。空氣加熱器7的加熱介質出口連接至電站凝結水的回水位置，空氣加熱器內的凝結水從回水位置處返回電站汽水循環系統中。經過干燥后的褐煤由第一級干燥器6的褐煤出口進入第二級干燥器5。褐煤干燥后的尾氣由第一級干燥器6的尾氣出口排出，第一級干燥器6設有尾氣排放口和尾氣循環出口，其尾氣排放口與第一除塵器10連接，其尾氣循環出口與除濕器9連接。第一除塵器10將一部分尾氣攜帶的煤粉分離，分離后的煤粉經收集后輸送至制粉系統。第一除塵器10的尾氣出口與引風機12連接，引風機12用于控制尾氣的排放量。循環尾氣進入除濕器9中，尾氣中的水分在除濕器9中被冷凝并排出。除濕器9使用來自冷卻塔的冷卻水作為冷卻介質，冷卻水的水溫略低于環境溫度，采用噴淋方式，將冷卻水噴入除濕器，降低了除濕器中的空氣溫度，由于循環空氣的濕度很高，因此降低溫度會使得循環空氣中的部分水蒸氣冷凝下來，同時也實現了濕式除塵的效果。除濕器9的另一端通過空氣管道與循環風機8的空氣進入口連接，循環風機8的出口和送風機11的出口端、空氣加熱器7的空氣入口連接。
[0037]尾氣經除塵和除濕后形成為蒸汽含量低的空氣，從而形成空氣循環利用。經過送風機11送入的新空氣與空氣管道內的氣體混合后由循環風機8提供動力，開始下一循環的干燥。
[0038]第二級干燥系統由第二級干燥器5、第二除塵器4構成。其中，干燥介質為鍋爐尾部排煙，直接抽取鍋爐尾部煙氣，煙氣溫度為100?150°c，煙氣進入第二級干燥器5對褐煤繼續干燥，主要完成對褐煤內在水的脫除。第二級干燥器5與鍋爐I尾部煙道抽氣口連接，第二級干燥器5的尾氣出口與第二除塵器4連接，第二除塵器4設有尾氣排放口，煙氣尾氣經第二除塵器4的尾氣排放口送入后續煙氣處理裝置。
[0039]第一級干燥器6和第二級干燥器5分別是流化床干燥器、固定床干燥器或帶式干燥器的其中一種。第一除塵器10和第二除塵器4分別是袋式除塵器、旋風除塵器或電除塵器的其中一種。
[0040]實施例2
[0041]圖2為本實施例中利用電站余熱對褐煤進行預干燥的系統原理圖，所述的利用電站余熱對褐煤進行預干燥的系統分為兩級，包括第一級干燥系統和第二級干燥系統，分別以鍋爐尾部排煙和空氣為干燥介質。圖1中，鍋爐I連接汽輪機2，汽輪機2連接凝汽器3，A為褐煤，B為濕煤，C為干煤。
[0042]第一級干燥系統由第一級干燥器6、第二除塵器4構成。其中，干燥介質為鍋爐尾部排煙，直接抽取鍋爐尾部煙氣，煙氣溫度為100?150°c，煙氣進入第一級干燥器6對褐煤干燥，主要實現脫除褐煤的外在水的目的。第一級干燥器6與鍋爐I尾部煙道抽氣口連接，第一級干燥器6的尾氣出口與第二除塵器4連接，第二除塵器4設有尾氣排放口，煙氣尾氣經第二除塵器4的尾氣排放口送入后續煙氣處理裝置。經過干燥后的褐煤由第一級干燥器6的褐煤出口進入第二級干燥器5。
[0043]第二級干燥系統包括第二級干燥器5、空氣加熱器7、循環風機8、除濕器9、第一除塵器10、送風機11、引風機12。其中,干燥介質為空氣,空氣一部分來自周圍環境,一部分來自第二級干燥器5尾氣的循環利用。
[0044]環境中的空氣由空氣管道上的新風補充口進入，與循環的尾氣混合后進入循環風機8，循環風機8的一端設有空氣進入口，循環風機8的空氣出口端與空氣加熱器7的空氣入口端連接，空氣被空氣加熱器7加熱，空氣加熱器7的空氣出口端與第二級干燥器5的空氣入口端連接。空氣加熱器7可以采用熱交換器的形式，以汽輪機低壓缸內的蒸汽為加熱介質，空氣加熱器7的加熱介質入口連接至汽輪機2低壓缸抽汽口，蒸汽與空氣進行熱交換后，空氣可以被加熱至80?90°C。經過加熱的空氣進入第二級干燥器5對褐煤進行干燥，主要完成對褐煤內在水的脫除。空氣加熱器7的加熱介質出口連接至電站凝結水的回水位置，空氣加熱器內的凝結水從回水位置處返回電站汽水循環系統中。褐煤干燥后的尾氣由第二級干燥器5的尾氣出口排出，第二級干燥器5設有尾氣排放口和尾氣循環出口，其尾氣排放口與第一除塵器10連接，其尾氣循環出口與除濕器9連接。第一除塵器10將一部分尾氣攜帶的煤粉分離，分離后的煤粉經收集后輸送至制粉系統。第一除塵器10的尾氣出口與引風機12連接，引風機12用于控制尾氣的排放量。循環尾氣進入除濕器9中，尾氣中的水分在除濕器9中被冷凝并排出。除濕器9使用來自冷卻塔的冷卻水作為冷卻介質，冷卻水的水溫略低于環境溫度，采用噴淋方式，將冷卻水噴入除濕器，降低了除濕器中的空氣溫度，由于循環空氣的濕度很高，因此降低溫度會使得循環空氣中的部分水蒸氣冷凝下來，同時也實現了濕式除塵的效果。除濕器9的另一端通過空氣管道與循環風機8的空氣進入口連接，循環風機8的出口和送風機11的出口端、空氣加熱器7的空氣入口連接。
[0045]尾氣經除塵和除濕后形成為蒸汽含量低的空氣，從而形成空氣循環利用。經過送風機11送入的新空氣與空氣管道內的氣體混合后由循環風機8提供動力，開始下一循環的干燥。
[0046]第一級干燥器6和第二級干燥器5分別是流化床干燥器、固定床干燥器或帶式干燥器中的其中一種。第一除塵器10和第二除塵器4分別是袋式除塵器、旋風除塵器或電除塵器中的其中一種。
[0047]綜上，本實用新型提供的利用電站余熱對褐煤進行預干燥的系統，采用兩級干燥系統對褐煤進行分級干燥，完成了對褐煤的外在水和內在水的脫除，干燥充分，從而有利于降低煙氣中的水蒸氣含量，減小煙氣量，緩解鍋爐尾部受熱面的磨損和腐蝕，同時降低尾部煙氣凈化處理費用，并且可降低對磨煤機干燥出力的要求，使用運行和維護費用較低、可靠性更高的中速磨煤機系統，進一步可以提高褐煤電站發電效率大約I個百分點，原煤消耗下降大約5%，此外，對于新建鍋爐，可設計更小的爐膛尺寸，降低建設初投資。而且，在本實用新型中，采用煙氣直接接觸褐煤進行干燥，由于煙氣溫度較低，含氧量少，極大地降低了干燥過程中褐煤燃燒及爆炸的危險，提高了該系統的安全性。利用鍋爐排煙的煙氣余熱進行干燥，提高熱能利用率；并且將通過空氣加熱器的空氣對褐煤干燥后循環利用，進一步提高了能源的利用率。
[0048]通過經濟性比較及可行性論證表明，本實用新型提供的利用電站余熱對褐煤進行預干燥的系統，可以轉入中試試驗階段，以對該系統工程應用中的可靠性、煤種的適應性、工程造價以及真實的運行成本進行更進一步的研究和優化，最終實現真正的工業化。
【權利要求】
1.一種利用電站余熱對褐煤進行預干燥的系統，其特征在于:包括用于脫除褐煤外在水的第一級干燥系統和用于脫除褐煤內在水的第二級干燥系統； 第一級干燥系統包括第一級干燥器(6)，循環風機(8)的一端設有空氣進入口，循環風機(8)的另一端與空氣加熱器(7)連接，空氣加熱器(7)的空氣出口端與第一級干燥器(6)連接，第一級干燥器(6)的尾氣排放出口與第一除塵器(10)連接，第一除塵器(10)的出口與引風機(12)相連；第一級干燥器(6)的尾氣循環出口與除濕器(9)連接，除濕器(9)的另一端通過空氣管道與循環風機(8)的空氣進入口連接，送風機(11)的空氣出口與循環風機⑶的空氣出口連接； 第二級干燥系統包括第二級干燥器(5)，第二級干燥器(5)與鍋爐(I)尾部煙道抽氣口連接，第二級干燥器(5)的尾氣出口與第二除塵器(4)連接，第二除塵器(4)的空氣出口與后續煙氣處理裝置連接。
2.如權利要求1所述的一種利用電站余熱對褐煤進行預干燥的系統，其特征在于:所述空氣加熱器(7)的加熱介質入口連接汽輪機⑵低壓缸抽汽口。
3.如權利要求1或2所述的一種利用電站余熱對褐煤進行預干燥的系統，其特征在于:所述空氣加熱器(7)的加熱介質出口連接電站凝結水的回水位置。
4.如權利要求1所述的一種利用電站余熱對褐煤進行預干燥的系統，其特征在于:所述除濕器(9)連接電站冷卻塔，所述除濕器(9)內設有噴淋器。
5.如權利要求1所述的一種利用電站余熱對褐煤進行預干燥的系統，其特征在于:所述第一級干燥器(6)和 第二級干燥器(5)分別是流化床干燥器、固定床干燥器或帶式干燥器中的其中一種。
6.如權利要求1所述的一種利用電站余熱對褐煤進行預干燥的系統，其特征在于:所述第一除塵器(10)和第二除塵器(4)分別是袋式除塵器、旋風除塵器或電除塵器中的其中一種。
【文檔編號】F23K1/04GK203810850SQ201420106699
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年3月11日 優先權日:2014年3月11日
【發明者】張建文, 滿承波, 倪建軍, 鄭路, 鄒海勇, 胡商建, 車得福 申請人:上海鍋爐廠有限公司, 西安交通大學