一種集成暖風器的預干燥褐煤發電系統及方法
【專利摘要】本發明公開了一種集成暖風器的預干燥褐煤發電系統及方法，系統包括燃煤發電系統、一個褐煤預熱器、一個帶內置加熱器的過熱蒸汽流化床干燥器、暖風器系統等設備。褐煤預熱器出口連接帶內置加熱器的過熱蒸汽流化床干燥器入口，干燥器出口連接磨煤機入口，褐煤在干燥器內被脫除部分水分；內置加熱器熱源入口連接汽輪機某級抽汽口，出口連接對應的回熱加熱器疏水側；根據暖風器負荷不同，暖風器系統的運行方式會發生改變。本發明可以使暖風器系統在不同季節、不同褐煤含水量和不同干燥程度時均能安全高效工作，鍋爐排煙的余熱以及干燥尾氣的余熱同時得到利用，運行暖風器對發電效率的不利影響得到消除。
【專利說明】
一種集成暖風器的預干燥褐煤發電系統及方法
技術領域
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[0001]本發明屬于燃煤火力發電領域，特別涉及一種集成暖風器的預干燥褐煤發電系統及方法。
【背景技術】
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[0002]褐煤是一種劣質煤，其含水量高、揮發分含量高、灰含量高，發熱量低、易自燃。褐煤儲量巨大，易開采，價格一般較低。褐煤的全水分一般在在30%?60%，直接燃燒會導致發電效率低，制約了褐煤在火力發電領域的應用。我國的褐煤主要分布在內蒙古東部，這里冬季寒冷而漫長，為保證空預器安全運行，需要運行暖風器。傳統暖風器以汽輪機抽汽為熱源，但是這會導致汽輪機出力降低，且暖風器的運行會導致鍋爐排煙溫度升高，降低鍋爐效率，進而導致發電系統效率下降。
【發明內容】
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[0003]本發明的目的在于提供一種集成暖風器的預干燥褐煤發電系統及方法，在需要投運暖風器的褐煤產區，暖風器不同負荷時，暖風器系統通過切換運行方式，既可以回收褐煤干燥尾氣的余熱，也能為暖風器提供充足的熱源，鍋爐排煙余熱用于預熱原煤，解決了投運暖風器導致的鍋爐排煙溫度升高的問題。系統對于干燥尾氣余熱實現高效回收和利用，對環境溫度變化有很好的適應性，暖風器系統調節過程連續，提高了發電系統經濟性。
[0004]為達到上述目的，本發明采用如下的技術方案來實現:
[0005]—種集成暖風器的預干燥褐煤發電系統，包括鍋爐、汽輪機、發電機、凝汽器、凝結水栗、小汽輪機、回熱系統、干燥系統以及暖風器系統，按照給水流向，回熱系統包括依次連接的第一至第三高壓加熱器、除氧器以及第一至第四低壓加熱器，小汽輪機的熱源入口連接汽輪機某級抽汽口，排汽口連接凝汽器，干燥系統包括原煤預熱器、碎煤機、帶內置加熱器的流化床干燥器、除塵器、風機、磨煤機，暖風器系統包括干燥尾氣余熱回收器、第一栗、第二栗、第三栗、第四栗和暖風器;其中，
[0006]鍋爐過熱器出口連接汽輪機主蒸汽入口，汽輪機驅動發電機發電，汽輪機排汽口連接凝汽器蒸汽入口，凝汽器凝結水出口連接回熱系統水側進口，依次流過四個低壓加熱器、除氧器以及三個高壓加熱器，第一高壓加熱器給水出口連接鍋爐給水入口；
[0007]汽輪機某級回熱抽汽口連接帶內置加熱器的蒸汽流化床干燥器的內置加熱器熱源入口；
[0008]原煤預熱器出口連接碎煤機入口，碎煤機出口連接帶內置加熱器的流化床干燥器煤粉入口，帶內置加熱器的流化床干燥器煤粉出口連接磨煤機入口，磨煤機出口連接鍋爐煤粉入口；帶內置加熱器的流化床干燥器尾氣出口連接除塵器入口，除塵器出口分為三股，一股連接干燥尾氣余熱回收器熱源入口，一股連接風機，一股連接磨煤機入口 ；
[0009]第一栗的入口、出口分別和第四低壓加熱器給水入口、干燥尾氣余熱回收器入口連接，第二栗的入口、出口分別和干燥尾氣余熱回收器入口、第四低壓加熱器給水入口連接，第三栗的入口、出口分別和干燥尾氣余熱回收器出口、第三低壓加熱器給水出口連接，第四栗的入口、出口分別和第三低壓加熱器給水出口、干燥尾氣余熱回收器出口連接，干燥尾氣余熱回收器入口、出口分別和暖風器的熱源出口、入口連接。
[0010]本發明進一步的改進在于:鍋爐煙氣出口分為兩股，一股連接大氣，一股連接原煤預熱器熱源入口。
[0011]本發明進一步的改進在于:帶內置加熱器的蒸汽流化床干燥器內置加熱器熱源出口連接相應的回熱加熱器疏水側。
[0012]本發明進一步的改進在于:干燥尾氣余熱回收器凝結水出口連接外界環境。
[0013]本發明進一步的改進在于:第一栗和第四低壓加熱器之間還有第一閥門，第二栗和第四低壓加熱器之間還有第二閥門，第三栗和第三低壓加熱器之間還有第三閥門，第四栗和第三低壓加熱器之間還有第四閥門。
[0014]本發明進一步的改進在于:還包括給水栗，給水栗進口、出口分別連接除氧器出口、第三高壓加熱器給水入口。
[0015]本發明進一步的改進在于:還包括冷卻塔，冷卻塔的出入口與凝汽器的冷卻水出入口之間組成循環回路。
[0016]—種集成暖風器的預干燥褐煤發電方法，該方法基于上述的一種集成暖風器的預干燥褐煤發電系統，包括如下步驟:
[0017]磨煤機出口的煤粉進入鍋爐爐膛燃燒，產生的高溫煙氣將工質水加熱至過熱蒸汽狀態，通過主蒸汽管道送入汽輪機中膨脹做功，驅動汽輪機轉動，汽輪機帶動發電機發電；汽輪機低壓缸出口蒸汽進入凝汽器冷凝，凝結水經過凝結水栗進入回熱系統，在各級回熱器中吸熱，然后進入鍋爐中吸熱蒸發；
[0018]原煤經過原煤預熱器預熱后進入碎煤機磨碎，然后進入帶內置加熱器的流化床干燥器干燥，干燥后進入磨煤機磨碎，進入進入鍋爐爐膛燃燒，干燥器尾氣經過除塵器后，尾氣一部分進入干燥尾氣余熱回收器冷凝放熱，一部分被風機送入帶內置加熱器的流化床干燥器內當做流化風，分離出來的煤粉進入磨煤機；
[0019]在暖風器不運行或低負荷時，第二栗和第四栗關閉，第一栗和第三栗打開，干燥尾氣余熱回收器不僅加熱部分低壓給水，減少第三低壓加熱器和第四低壓加熱器的的部分抽汽，同時和暖風器組成回路，為暖風器提供熱源，根據暖風器負荷不同，回路中水流量相應變化；
[0020]在暖風器負荷較高干燥尾氣余熱回收器功率不足時，第二栗和第四栗打開，第一栗和第三栗關閉，第四低壓加熱器和第三低壓加熱器串聯，再與干燥尾氣余熱回收器并聯，共同為暖風器提供熱量，暖風器的熱源流出暖風器后，一部分依次流入第四低壓加熱器和第三低壓加熱器，被加熱后再流入暖風器，一部分經過干燥尾氣余熱回收器加熱后再進入暖風器。
[0021]相對于現有技術，本發明具有如下優點:
[0022]本發明一種集成暖風器的預干燥褐煤發電系統，該系統中第三低壓加熱器和第四低壓加熱器串聯后，和干燥尾氣余熱回收器以及暖風器并聯布置。當暖風器低負荷運行時，干燥尾氣余熱回收器作為加熱器，同時提供加熱空氣和加熱部分低壓給水所需的熱量，當暖風器高負荷運行，干燥尾氣余熱回收器不足以提供加熱空氣所需的熱量時，暖風器系統的連接方式改為第三低壓加熱器和第四低壓加熱器串聯后和干燥尾氣余熱回收器并聯起來作為暖風器熱源，提供加熱空氣所需的熱量。原煤預熱器的熱源入口連接鍋爐排煙側，部分鍋爐排煙用于預熱原煤。本系統的布置方式充分考慮了環境溫度大范圍變化、褐煤含水量不同，充分回收干燥尾氣的余熱，使暖風器需要的汽輪機抽汽量降到最低水平，減少了汽輪機出力的損失，同時可以通過切換暖風器系統運行方式，實現暖風器功率的連續調節。經計算，在計算煤種和計算工況下，相比帶有傳統暖風器的預干燥褐煤電站，本發明提出的系統發電效率提高2.63%。
[0023]本發明一種集成暖風器的預干燥褐煤發電方法，該方法在傳統發電系統中集成了褐煤預干燥系統和暖風器系統，暖風器系統的熱源主要來自干燥尾氣的余熱，在環境溫度不是太低，暖風器負荷較低時，干燥尾氣的余熱一部分作為暖風器熱源，一部分加熱部分低壓給水，減少汽輪機回熱抽汽量。在極端寒冷時，可以同時利用干燥尾氣的余熱和部分汽輪機低壓給水的熱量加熱空氣，確保暖風器在極端溫度下依然有效運行，且暖風器的功率調節過程是連續的。部分鍋爐排煙的余熱用于預熱原煤，既可以減少部分干燥抽汽量，也解決了暖風器運行導致的鍋爐排煙溫度上升的問題。本發明提出的方法，可以使褐煤電站在一年中不同環境溫度條件下安全、高效運行。尤其是冬季寒冷地區，在極端寒冷時，系統依然可以保證暖風器安全運行，并能充分利用干燥尾氣余熱。經計算，在計算煤種和計算工況下，本發明提出的方法投資回收期相比傳統暖風方法縮短了 24%。
【附圖說明】
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[0024]圖1為本發明的結構原理圖。
[0025]圖中:I為鍋爐，2為汽輪機，3為凝汽器，4為冷卻塔，5為凝結水栗，6為干燥尾氣余熱回收器，7為小汽輪機，8為給水栗，9為原煤預熱器，10為碎煤機，11為帶內置加熱器的蒸汽流化床干燥器，12為除塵器，13為風機，14為磨煤機，15為第一閥門，16為第一栗，17為第二栗，18為第二閥門，19為第三栗，20為第三閥門，21為第四閥門，22為第四栗，23為暖風器，24為發電機，25為第一高壓加熱器，26為第二高壓加熱器，27為第三高壓加熱器，28為除氧器，29為第一低壓加熱器，30為第二低壓加熱器，31為第三低壓加熱器，32為第四低壓加熱器。
【具體實施方式】
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[0026]以下結合附圖對本發明做進一步的詳細說明
[0027]如圖1所示，本發明一種集成暖風器的預干燥褐煤發電系統，包括鍋爐1、汽輪機2、發電機24、凝汽器3、冷卻塔4、凝結水栗5、回熱系統、干燥系統以及暖風器系統，按照給水流向，回熱系統包括依次連接的第一至第三高壓加熱器25-27、除氧器26以及第一至第四低壓加熱器29-32，干燥系統包括原煤預熱器9、碎煤機10、帶內置加熱器的流化床干燥器11、除塵器12、風機13、磨煤機14，暖風器系統包括干燥尾氣余熱回收器6、第一閥門15、第一栗16、第二栗17、第二閥門18、第三栗19、第三閥門1、第四閥門21、第四栗22和暖風器23。
[0028]其中，鍋爐I過熱器出口連接汽輪機2主蒸汽入口，汽輪機2驅動發電機24發電，汽輪機2排汽口連接凝汽器3蒸汽入口，凝汽器3凝結水出口連接回熱系統水側進口，依次流過四個低壓加熱器、除氧器26以及三個高壓加熱器，第一高壓加熱器25給水出口連接鍋爐給水入口。
[0029]汽輪機2某級回熱抽汽口連接帶內置加熱器的蒸汽流化床干燥器11的內置加熱器熱源入口。
[0030]原煤預熱器9出口連接碎煤機10入口，碎煤機10出口連接帶內置加熱器的流化床干燥器11煤粉入口，帶內置加熱器的流化床干燥器11煤粉出口連接磨煤機14入口，磨煤機14出口連接鍋爐I煤粉入口 ；帶內置加熱器的流化床干燥器11尾氣出口連接除塵器12入口，除塵器12出口分為三股，一股連接干燥尾氣余熱回收器6熱源入口，一股連接風機13，一股連接磨煤機14入口。
[0031]第一栗16的入口、出口分別和第四低壓加熱器32給水入口、干燥尾氣余熱回收器6入口連接，第二栗17的入口、出口分別和干燥尾氣余熱回收器6入口、第四低壓加熱器32給水入口連接，第三栗19的入口、出口分別和干燥尾氣余熱回收器6出口、第三低壓加熱器31給水出口連接，第四栗22的入口、出口分別和第三低壓加熱器31給水出口、干燥尾氣余熱回收器6出口連接，干燥尾氣余熱回收器6入口、出口分別和暖風器23的熱源出口、入口連接。
[0032]進一步的，鍋爐I煙氣出口分為兩股，一股連接大氣，一股連接原煤預熱器9熱源入
□O
[0033]進一步的，帶內置加熱器的蒸汽流化床干燥器11內置加熱器熱源出口連接相應的回熱加熱器疏水側。
[0034]進一步的，干燥尾氣余熱回收器6凝結水出口連接外界環境。
[0035]進一步的，第一栗16和第四低壓加熱器32之間還有第一閥門15，第二栗17和第四低壓加熱器32之間還有第二閥門18，第三栗19和第三低壓加熱器31之間還有第三閥門20，第四栗22和第三低壓加熱器31之間還有第四閥門21。
[0036]進一步的，給水栗8進口、出口分別連接除氧器28出口、第三高壓加熱器27給水入
□O
[0037]進一步的，還包括冷卻塔4，冷卻塔4的出入口與凝汽器3的冷卻水出入口之間組成循環回路。
[0038]本發明提出的發電系統，同時集成了干燥系統和暖風器系統，利用汽輪機抽汽干燥褐煤，利用干燥尾氣余熱使暖風器需要的汽輪機抽汽量降到最低水平，減少了汽輪機出力的損失，利用鍋爐排煙余熱預熱原煤，降低暖風器運行導致的鍋爐排煙溫度升高，同時可以通過切換暖風器系統運行方式，實現暖風器功率的連續調節，使本系統在較大溫度變化范圍內均能高效運行，經計算，在計算煤種和計算工況下，相比帶有傳統暖風器的預干燥褐煤電站，本發明提出的系統發電效率提高2.63%。
[0039]本發明一種集成暖風器的預干燥褐煤發電方法，包括如下步驟:
[0040]磨煤機14出口的煤粉進入鍋爐I爐膛燃燒，產生的高溫煙氣將工質水加熱至過熱蒸汽狀態，通過主蒸汽管道送入汽輪機2中膨脹做功，驅動汽輪機2轉動，汽輪機2帶動發電機24發電；汽輪機2低壓缸出口蒸汽進入凝汽器3冷凝，凝結水經過凝結水栗5進入回熱系統，在各級回熱器中吸熱，然后進入鍋爐I中吸熱蒸發；
[0041]原煤經過原煤預熱器9預熱后進入碎煤機10磨碎，然后進入帶內置加熱器的流化床干燥器11干燥，干燥后進入磨煤機14磨碎，進入鍋爐I爐膛燃燒，干燥器尾氣經過除塵器12后，尾氣一部分進入干燥尾氣余熱回收器6冷凝放熱，一部分被風機13送入帶內置加熱器的流化床干燥器11內當做流化風，分離出來的煤粉進入磨煤機14;
[0042]在暖風器23不運行或低負荷時，第二閥門18和第二栗17關閉，第四閥門21和第四栗22關閉，第一閥門15和第一栗16打開，第三閥門20和第三栗19打開，干燥尾氣余熱回收器6不僅加熱部分低壓給水，減少第三低壓加熱器31和第四低壓加熱器32的的部分抽汽，同時和暖風器23組成回路，為暖風器23提供熱源，根據暖風器負荷不同，回路中水流量相應變化；
[0043]在暖風器負荷較高干燥尾氣余熱回收器6功率不足時，第二閥門18和第二栗17打開，第四閥門21和第四栗22打開，第一閥門15和第一栗16關閉，第三閥門20和第三栗19關閉，第四低壓加熱器32和第三低壓加熱器31串聯，再與干燥尾氣余熱回收器6并聯，共同為暖風器23提供熱量，暖風器23的熱源流出暖風器后，一部分依次流入第四低壓加熱器32和第三低壓加熱器31，被加熱后再流入暖風器，一部分經過干燥尾氣余熱回收器6加熱后再進入暖風器。
[0044]本發明提出的發電方法，可以使褐煤電站在一年中不同環境溫度條件下安全、高效運行。尤其是冬季寒冷或四季溫差較大地區的褐煤電站，經計算，本發明提出的方法投資回收期相比使用傳統暖風方法的系統縮短了 24%。
[0045]概括來說，本發明提出的發電系統及方法，克服了傳統的以汽輪機抽汽為暖風器熱源的發電系統汽輪機出力降低、排煙溫度升高且發電效率下降的缺陷，對于冬季寒冷地區的褐煤電站而言，本發明可以實現全年各種環境溫度條件下暖風器系統的高效運行，尤其是可以通過切換暖風器系統的運行方式，實現暖風器功率的連續調節，同時充分利用干燥尾氣的余熱，替代汽輪機的部分回熱抽汽和暖風抽汽，減少汽輪機出力的損失和循環效率的降低。鍋爐排煙余熱用于余熱原煤，解決暖風器運行導致的鍋爐排煙溫度升高的問題。
[0046]應理解，該實施例僅用于說明本發明而不用于限制本發明的范圍。此外，還應理解，在閱讀了本發明講授的內容之后，本領域的技術人員可以對本發做出各種改動或修改，然而，這些等價形式同樣落于本申請所附權利要求書所限定的范圍。
【主權項】
1.一種集成暖風器的預干燥褐煤發電系統，其特征在于:包括鍋爐(I)、汽輪機(2)、發電機(24)、凝汽器(3)、凝結水栗(5)、小汽輪機(7)、回熱系統、干燥系統以及暖風器系統，按照給水流向，回熱系統包括依次連接的第一至第三高壓加熱器(25-27)、除氧器(26)以及第一至第四低壓加熱器(29-32)，小汽輪機(7)的熱源入口連接汽輪機(2)某級抽汽口，排汽口連接凝汽器(3)，干燥系統包括原煤預熱器(9)、碎煤機(10)、帶內置加熱器的流化床干燥器(11)、除塵器(12)、風機(13)、磨煤機(14)，暖風器系統包括干燥尾氣余熱回收器(6)、第一栗(16)、第二栗(17)、第三栗(19)、第四栗(22)和暖風器(23);其中， 鍋爐(I)過熱器出口連接汽輪機(2)主蒸汽入口，汽輪機(2)驅動發電機(24)發電，汽輪機(2)排汽口連接凝汽器(3)蒸汽入口，凝汽器(3)凝結水出口連接回熱系統水側進口，依次流過四個低壓加熱器、除氧器(26)以及三個高壓加熱器，第一高壓加熱器(25)給水出口連接鍋爐給水入口 ； 汽輪機(2)某級回熱抽汽口連接帶內置加熱器的蒸汽流化床干燥器(11)的內置加熱器熱源入口； 原煤預熱器(9)出口連接碎煤機(1)入口，碎煤機(1)出口連接帶內置加熱器的流化床干燥器(11)煤粉入口，帶內置加熱器的流化床干燥器(11)煤粉出口連接磨煤機(14)入口，磨煤機(14)出口連接鍋爐(I)煤粉入口；帶內置加熱器的流化床干燥器(11)尾氣出口連接除塵器(12)入口，除塵器(12)出口分為三股，一股連接干燥尾氣余熱回收器(6)熱源入口，一股連接風機(13)，一股連接磨煤機(14)入口 ； 第一栗(16)的入口、出口分別和第四低壓加熱器(32)給水入口、干燥尾氣余熱回收器(6)入口連接，第二栗(17)的入口、出口分別和干燥尾氣余熱回收器(6)入口、第四低壓加熱器(32)給水入口連接，第三栗(19)的入口、出口分別和干燥尾氣余熱回收器(6)出口、第三低壓加熱器(31)給水出口連接，第四栗(22)的入口、出口分別和第三低壓加熱器(31)給水出口、干燥尾氣余熱回收器(6)出口連接，干燥尾氣余熱回收器(6)入口、出口分別和暖風器(23)的熱源出口、入口連接。2.根據權利要求1所述的一種集成暖風器的預干燥褐煤發電系統，其特征在于:鍋爐(I)煙氣出口分為兩股，一股連接大氣，一股連接原煤預熱器(9)熱源入口。3.根據權利要求1所述的一種集成暖風器的預干燥褐煤發電系統，其特征在于:帶內置加熱器的蒸汽流化床干燥器(11)內置加熱器熱源出口連接相應的回熱加熱器疏水側。4.根據權利要求1所述的一種集成暖風器的預干燥褐煤發電系統，其特征在于:干燥尾氣余熱回收器(6)凝結水出口連接外界環境。5.根據權利要求1所述的一種集成暖風器的預干燥褐煤發電系統，其特征在于:第一栗(16)和第四低壓加熱器(32)之間還有第一閥門(15)，第二栗(17)和第四低壓加熱器(32)之間還有第二閥門(18)，第三栗(19)和第三低壓加熱器(31)之間還有第三閥門(20)，第四栗(22)和第三低壓加熱器(31)之間還有第四閥門(21)。6.根據權利要求1所述的一種集成暖風器的預干燥褐煤發電系統，其特征在于:還包括給水栗(8)，給水栗(8)進口、出口分別連接除氧器(28)出口、第三高壓加熱器(27)給水入□ O7.根據權利要求1所述的一種集成暖風器的預干燥褐煤發電系統，其特征在于:還包括冷卻塔(4)，冷卻塔(4)的出入口與凝汽器(3)的冷卻水出入口之間組成循環回路。8.—種集成暖風器的預干燥褐煤發電方法，其特征在于，該方法基于權利要求1至7中任一項所述的一種集成暖風器的預干燥褐煤發電系統，包括如下步驟: 磨煤機(14)出口的煤粉進入鍋爐(I)爐膛燃燒，產生的高溫煙氣將工質水加熱至過熱蒸汽狀態，通過主蒸汽管道送入汽輪機(2)中膨脹做功，驅動汽輪機(2)轉動，汽輪機(2)帶動發電機(24)發電；汽輪機(2)低壓缸出口蒸汽進入凝汽器(3)冷凝，凝結水經過凝結水栗(5)進入回熱系統，在各級回熱器中吸熱，然后進入鍋爐(I)中吸熱蒸發； 原煤經過原煤預熱器(9)預熱后進入碎煤機(10)磨碎，然后進入帶內置加熱器的流化床干燥器(11)干燥，干燥后進入磨煤機(14)磨碎，進入進入鍋爐(I)爐膛燃燒，干燥器尾氣經過除塵器(12)后，尾氣一部分進入干燥尾氣余熱回收器(6)冷凝放熱，一部分被風機(13)送入帶內置加熱器的流化床干燥器(11)內當做流化風，分離出來的煤粉進入磨煤機(14); 在暖風器(23)不運行或低負荷時，第二栗(17)和第四栗(22)關閉，第一栗(16)和第三栗(19)打開，干燥尾氣余熱回收器(6)不僅加熱部分低壓給水，減少第三低壓加熱器(31)和第四低壓加熱器(32)的的部分抽汽，同時和暖風器(23)組成回路，為暖風器(23)提供熱源，根據暖風器負荷不同，回路中水流量相應變化； 在暖風器負荷較高干燥尾氣余熱回收器(6)功率不足時，第二栗(17)和第四栗(22)打開，第一栗(16)和第三栗(19)關閉，第四低壓加熱器(32)和第三低壓加熱器(31)串聯，再與干燥尾氣余熱回收器(6)并聯，共同為暖風器(23)提供熱量，暖風器(23)的熱源流出暖風器后，一部分依次流入第四低壓加熱器(32)和第三低壓加熱器(31)，被加熱后再流入暖風器，一部分經過干燥尾氣余熱回收器(6)加熱后再進入暖風器。
【文檔編號】F26B23/00GK106091580SQ201610429568
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月16日
【發明人】車得福, 朱信, 王長安, 唐春麗
【申請人】西安交通大學