CN102378890A - 通过过量空气预热干燥试剂 - Google Patents

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Abstract

描述了一种试剂干燥系统，其用于具有产生排出烟气(FG2)的燃烧室的蒸汽发生系统(25)中。预热器(150)接受排出烟气(FG1)并传递热以生成被加热输入空气流(A2)和被转向空气流(A2’)。被加热输入空气流(A2)提供给燃烧室。被转向空气流(A2’)作为增量空气流(IA)提供给干燥器(196)。干燥器(196)将批量试剂干燥用于干磨制成粉末。然后粉末用于处理排出烟气以去除污染物。增量空气流(IA)还可包括来自预热器(150)的泄漏气体(360)。

Description

通过过量空气预热干燥试剂
相关申请的交叉引用
本申请涉及Glenn D.Mattison的美国专利申请“空气预热的经济性应用(Economical Use of Air Preheat)”并在此将该申请全文引作参考。Mattison的专利申请与本专利申请为同日申请而且两个申请的拥有者相同。
技术领域
本发明涉及一种用于从烟气产物中捕获额外热的系统。更具体地，本发明涉及从烟气中捕获额外热用于干燥在烟气脱硫操作中使用的试剂的系统。
背景技术
许多发电系统是由通过燃煤或燃油锅炉产生的蒸汽来驱动。这些发电系统将经常结合排气处理和热回收系统(EPHRS)来减少烟气排放和/或回收经由来自锅炉的烟气流排出的热能。
典型的发电系统通常如图1所示的图描绘的。图1显示了发电系统10，其包括蒸汽发生系统25和排气处理和热回收系统(EPHRS)15以及排气烟囱90。蒸汽发生系统25包括锅炉26。EPHRS 15包括空气预热器50，颗粒去除系统70和湿式洗涤器系统80。强制通风(FD)风机60设置成将空气引入空气预热器50的冷侧。颗粒去除系统70可以是，例如，静电除尘器(ESP)，织物过滤器系统(袋滤室)或类似物。
空气预热器50是设计在将空气引入另一个工艺(例如在锅炉26的燃烧室内的燃烧)之前来加热该空气的装置。空气预热器50接受空气输入A1，将其加热，并将其作为空气流A2提供到锅炉。这是通过烟气流FG1回收来自锅炉26的燃烧室排出的热来完成的。通过回收来自烟气FG1的热，可以增加锅炉26的热效率并且降低热损失量。
旋转再生空气预热器通常表现出空气泄漏并导致增加的气体流进入下游的气体处理装置。如果这泄漏被回收的话，其热可以用于有利的目的。
EPHR 15通常配置成包括湿式烟气脱硫系统(WFGD)，在此显示为湿式洗涤器80，其降低了能够导致酸雨的二氧化硫(SO2)的排放物。这些都需要使用被磨制的石灰石。湿磨设备，例如湿磨机97，用于降低石灰石和/或其它试剂的粒子尺寸到所需水平的细度。被磨制的试剂与附加的水在存储、混合和喷射槽85内混合来产生浆液。储存混合浆液直到将其喷入湿式洗涤器80中来中和并捕获SO2。
使用干磨设备来磨碎被干燥固体，例如被干燥石灰石，干磨设备比湿磨设备消耗显著少的能量。
为了进行干磨操作，固体中的含湿量必须低于规定的值。如图2所示，通常，这是通过使用由化石燃料燃烧器94燃烧的加热空气干燥器96从试剂中蒸发多余的湿气来完成。然后被干燥试剂在干磨机98中磨碎。干燥过程要求大量的额外能量来操作。
在图2中所示的与图1中所描述的功用相同的系统部件具有同样的标记数字。
由此，在工业上存在提供更有效的方法来提供用于烟气处理的被磨制试剂的未解决需求。
发明内容
本发明的实施方式提供了一种用于发电系统的试剂干燥系统，其从烟气流中捕获额外热。简而言之，在结构上，该系统的其中一个实施例可以实施如下。用于蒸汽发生系统(25)的试剂干燥系统具有配置成从空气预热器(150)接收所述增量空气流(A2’)的干燥器(196)来干燥批量的试剂。空气预热器(150)优选是旋转再生空气预热器。
空气预热器(150)适于提供过量的被加热空气，该过量的被加热空气是超出所述蒸汽发生系统(25)能够使用的量的额外空气，该过量的被加热空气(A2’)和泄漏气体(360)成为提供给干燥器(196)的增量空气流(1A)的至少一部分。
然后，被干燥试剂被允许通过干磨设备磨制成粉，这与湿磨设备相比需要显著少的能量。
在查看了以下的附图和详细说明之后，本领域的技术人员将会清楚了解本发明的其它系统、方法、特点和优点。意图是该说明内所包括的全部的这些附加系统、方法、特点和优点均包涵于本发明的范围内，并受到所附权利要求的保护。
附图说明
通过参考以下附图，能够使本领域的技术人员更好地理解本发明并且清楚理解本发明众多的目的和优点：
图1显示了现有技术中使用湿磨设备的发电系统的示意框图。
图2显示了现有技术中使用干磨设备的发电系统的示意框图。
图3显示了按照本发明的一个实施例使用试剂干燥系统和干磨设备的发电系统的示意框图。
图4显示了按照本发明的另一实施例使用试剂干燥系统和干磨设备的发电系统的另一示意框图。
图5显示了从空气预热器捕获被加热的泄漏空气的示意图。
图6显示了按照本发明的另一实施例使用试剂干燥系统、干磨设备和再生热捕获和传递(RHCT)系统的发电系统的另一示意框图。
图7显示了图6的RHCT系统的一种实施例的放大示意图。
图8显示了按照本发明的另一实施例使用试剂干燥系统、干磨设备和干式洗涤器的发电系统的另一示意框图。
图9显示了按照本发明的另一实施例使用试剂干燥系统、干磨设备和干式洗涤器的发电系统的另一示意框图。
图10显示了按照本发明的另一实施列使用试剂干燥系统、干磨设备、干式洗涤器和RHCT的发电系统的另一示意框图。
具体实施方式
图3是显示了按照本发明的一个实施例使用试剂干燥系统和干磨设备的发电系统100的示意框图。
本发明旨在由空气预热器150为试剂干燥操作提供过量的热。过量的热通常定义为超出蒸汽发生系统25的热需求的热能。通过使用来自空气预热器的过量热进行试剂干燥操作，可能会减少，如果不能完全消除的话，在磨制操作之前用于干燥试剂的单独的燃气燃烧器(图2中的94)的需求(和由此的花费)。
在这实施例中，发电系统100包括蒸汽发生系统25，排气处理和热回收系统(EPHRS)115和排气烟囱90。在这实施例中，向试剂干燥器196提供增量空气流IA。在此增量空气IA是作为从空气预热器150排出的被加热空气流A2的一部分的被转向空气A2’。可以通过使用合适的风门型装置(未示出)或适用的管道(未示出)使得一部分的空气流A2转向来提供被转向空气流A2’。进而，来自增量空气流A2’的热能用在由干燥器196执行的干燥操作中。
被磨制试剂与附加水在存储、混合和喷射槽85内混合来产生浆液。储存混合浆液直到将其喷入湿式洗涤器80来中和并捕获SO2。
干磨机198用于将试剂磨制成具有所需粒子尺寸的被磨制试剂。来自增量空气流A2’的洁净空气被排放到大气中。需要被处理的空气被提供到颗粒去除系统60中进行清洁。
图4是显示了按照本发明的另一实施例使用试剂干燥系统和干磨设备的发电系统100的另一示意框图。正如在全部附图中那样，具有相同标记数字的部件以相同的方式工作。
提供到干燥器196的增量空气流IA可以由“泄漏”气体360或从空气预热器150转向的被转向空气A2’(以虚线表示)组成。通过仅使用来自空气预热器150的泄漏气体360，来自空气预热器的整个主要的被加热空气流A2可以传递到蒸汽发生系统25。
在一种替换实施例中，可能的是增量空气流IA包括泄漏气体360和被转向空气流A2’的至少部分，泄漏气体360和被转向空气流A2’两者作为增量空气IA被送到干燥器196。还应当理解不同数量的泄漏气体360和被转向空气流A2’也可以用在本申请所述的所有后续实施例的干燥器196中。
图5的示意图显示了从空气预热器150捕获被加热的泄漏气体360。空气预热器150配置成从空气预热器150内的内部高压间159通过排气管道361排出泄漏空气。在这实施例中，提供泄漏出口325。该出口可以实施作为壳体154上的一个开口，其允许出入高压间159。提供排气管道361用于排出可能积聚在内部高压间159中的气体/空气。提供风机装置367可使得泄漏气体360更容易地从内部高压间159中排出。
还可以提供另外的泄漏出口以使得积聚在内部高压间365中的泄漏气体360可以容易地通过另一个排气管道363排出。风机367也从排气管道363中抽取泄漏流。但是，如果非常期望或是其它必需的话，可以对每个排气管道使用独立的风机。
在替换实施例中，压力传感器401置于烟气出口内以测量烟气压力(FG2)。另一个压力传感器405置于排气管道361中以测量那里的气体压力。逻辑单元409连接到传感器401和405并确定压力差。
控制器413与逻辑单元409耦合，并且当压力差超过预定量时采取动作。控制器连接到开启或关闭阀421的致动器417从而允许或限制排气管道361中的泄漏气体流向风机367和干燥器196。
类似的，压力传感器403置于烟气出口以测量烟气压力(FG2)。另一个压力传感器407置于排气管道363中以测量那里的气体压力。逻辑单元411连接到传感器403和407并确定压力差。
控制器415与逻辑单元411耦合，并且当压力差超过预定量时采取动作。控制器415连接到开启或关闭阀423的执行器419从而允许或限制排气管道363中的泄漏气体流向风机367和干燥器196。
图6是显示了按照本发明的另一实施例使用试剂干燥系统、干磨设备和再生热捕获和传递(RHCT)系统的发电系统的另一示意框图。
空气预热器150优选地是高效空气预热器，其能够输出比蒸汽发生系统25中可以有效利用的更大体积的被加热空气。
RHCT300配置成接受增量空气流IA，其可以是来自空气预热器150的被转向空气A2’。RHCT300从增量空气流IA中提取热能。被转向空气流A2’是从空气预热器150排出的被加热空气流A2的一部分。被转向空气流A2’可以通过使用适合的风门或管道系统(未示出)来使空气流A2的一部分转向得到。进而，从增量空气流IA中提取的热能被传递给被加热空气流HA1并被引导至干燥器196。
可选择地，来自排气管道361、363的泄漏气体360也可以用作增量空气流IA。
RHCT300被配置成使得将来自增量空气流IA的热能传递给被加热空气流HA1而不会引入可能包含在空气流A2/A2’或泄漏气体360中的任何污染。
由于在RHCT300中没有使用烟气来加热该被加热空气流HA1，RHCT300不会受到烟气流中通常存在的颗粒物质的影响。
本发明可应用于具备带有泄漏气体360的空气预热器150的实施例。泄漏气体360可以被收集并通过排气管道361、363输送到风机367。尽管在一些实施例中并未特别地示出，但设想这一总体特点仍可以用于其他的实施例中。
图7的放大示意图显示了图6的RHCT系统的实施例。在这实施例中，RHCT300包括热交换器310。热交换器310优选配置成从空气预热器150接受被转向空气A2’。它还可以配置成从空气预热器150接受泄漏气体360。
由于RHCT300不会受到通常存在于烟气流中的颗粒物质的影响，因此有可能将热交换器310中使用的热交换元件布置得彼此之间更紧密并由此提供更多的能与增量空气流IA接触的表面积。这样，由于提供了更大的热交换元件表面积，对于给定的体积能够捕获更多的热，因此热交换器310的效率能够得到显著提高。进一步地，由于热交换元件没有受到更多的颗粒物质的影响，即便没有完全避免，也是极大地减少了因颗粒物质在热交换器310中聚集而导致的堵塞的威胁。这降低了需要的正常维护的工作量。
图8是显示了按照本发明的另一实施例使用试剂干燥系统和干磨设备的发电系统100的另一示意框图。
这实施例共用了图3中所示的实施例的许多部件。具有相同数字的部件完成同样的功能。但是，在这实施例中，使用干式洗涤器180代替图1-4中的湿式洗涤器80。由于不再象湿式洗涤器80中那样使用水溶液，因此消除了对储存、混合槽85的需求。
在干式洗涤器180内，干燥粉末试剂被喷到烟气FG2中。粉末被尽可能均匀地分散到烟气中与烟气FG1中的污染物气体反应。
由于干式洗涤器180使用喷入烟气中的粉末，在烟气排出之前收集这些粉末是非常重要的。因此，干式洗涤器180被置于颗粒去除系统70之前，后者收集颗粒物质并分离出气体通过烟囱90释放。
在替换实施例中，干式洗涤器可以是将粉末喂入管道的喷枪。
这些喷枪和/或干式洗涤器180也可以设置在蒸汽发生系统25和空气预热器150之间以处理烟气FG1。
图9是显示了按照本发明的另一实施例使用试剂干燥系统和干磨设备的发电系统100的另一示意框图。
这实施例共用了图4中所示的实施例的许多部件，这些部件在这里完成相同的功能。但是，使用干式洗涤器180代替图1-4中的湿式洗涤器80。如上所述，这实施例使用干燥的粉末试剂在干式洗涤器180中来处理烟气FG2。
干式洗涤器180被置于颗粒去除系统70之前，后者收集颗粒物质并分离出气体通过烟囱90释放。再一次地，在替换实施例中，干式洗涤器180可以定位成处理烟气FG1。
请注意在图3、4、6、8、9和10的实施例中干燥试剂的功能由干燥器196在磨制之前执行，可以替换地在干磨机198中执行。这将等同于将干燥器196和干磨机198的功能有效地合并到单个部件中。
请注意本发明还可以用于其他类型的空气预热器。例如，本发明的范围覆盖了使用工业上通常已知的三等分式和四等分式空气预热器。二等分式空气预热器具有用于接收热烟气的一个管道并将热传递到一个空气入口管道。
三等分式空气预热器具有用于接收热烟气的一个管道并将热传递到一个初级空气入口管道和一个二级空气入口管道。
四等分式空气预热器具有用于接收热烟气的一个管道并将热传递到一个初级空气入口管道和两个二级空气入口管道。初级空气入口管道通常夹在两个二级管道之间。
应当强调的是，本发明的上述实施例，特别是任何“优选”的实施例，仅为可能实施的实例，仅阐明用于清楚地理解本发明的原则。可以对本发明的上述实施例加以许多变化和改进而不会实质上背离发明的精神和原则。在此意图包括的所有这样的变化和改进包含在本发明公开的范围内并受到所附权利要求的保护。

Claims (20)

1.一种试剂干燥系统，其用于具有产生排出烟气的燃烧室的蒸汽发生系统中，该系统包括：
干燥器，其配置成接受所述增量空气流和批量试剂；
该干燥器进一步配置成通过来自增量空气流的热能来干燥所述批量试剂以生成被干燥的批量试剂。
2.如权利要求1所述的试剂干燥系统，进一步包括空气预热器，其配置成向干燥器提供所述增量空气流。
3.如权利要求2所述的试剂干燥系统，其中，空气预热器是旋转再生空气预热器。
4.如权利要求2所述的试剂干燥系统，其中，空气预热器是配置成加热输入空气流以生成被加热空气流和被转向空气流并将被加热空气流提供到所述蒸汽发生系统的所述燃烧室。
5.如权利要求2所述的试剂干燥系统，其中，空气预热器进一步配置成从蒸汽发生系统的燃烧室接受排出烟气并从排出烟气传递热量到所述输入空气流以生成提供到所述燃烧室的被加热空气流。
6.如权利要求2所述的试剂干燥系统，其中，空气预热器配置成接受输入空气流和来自蒸汽发生系统的排出烟气并从排出烟气传递热量到输入空气流以生成提供到所述蒸汽发生系统的所述燃烧室的被加热空气流和提供到干燥器的被转向空气流。
7.如权利要求5所述的试剂干燥系统，其中，所述干燥器包括：
具有热交换器的再生热捕获和传递系统(RHCT)。
8.如权利要求1所述的试剂干燥系统，进一步包括：
干磨机，其用于接受批量的被干燥试剂并将其磨制成所需粒径的被磨制试剂。
9.如权利要求6所述的试剂干燥系统，进一步包括：
混合槽，其用于将被磨制试剂与水混合以制备含水浆液；以及，湿式洗涤器，其用于向烟气中喷射含水浆液来生成具有减少污染物的烟气。
10.如权利要求3所述的试剂干燥系统，其中，增量空气流包括：
泄漏气体，其来自排气管道被提供给干燥器，是增量空气的部分。
11.如权利要求3所述的试剂干燥系统，其中，空气预热器适于提供过量空气，该过量空气是超出所述蒸汽发生系统能够使用的量的额外空气，该过量空气是提供给干燥器的增量空气流的至少一部分。
12.如权利要求10所述的试剂干燥系统，其中，空气预热器适于提供过量被加热空气，该过量被加热空气是超出所述蒸汽发生系统能够使用的量的额外空气，该过量被加热空气和泄漏气体是提供给干燥器的增量空气流的至少一部分。
13.如权利要求6所述的试剂干燥系统，进一步包括：
干式洗涤器，其适于将被磨制试剂散布在排出烟气中。
14.如权利要求6所述的试剂干燥系统，进一步包括：
用于从排出烟气中去除颗粒物质的颗粒去除系统。
15.一种处理排出烟气的方法，该排出烟气来自具有燃烧燃料并产生该排出烟气的燃烧室的蒸汽发生系统，该方法包括以下步骤：
使用空气预热器接受排出烟气和输入空气流；
从排出烟气中传递热到输入空气流以生成被加热空气流和被转向空气流；
将被加热空气流提供到所述燃烧室；
将批量试剂和作为增量空气流的被转向空气提供到干燥器以生成被干燥的批量试剂；
将被干燥的批量试剂干磨以产生被磨制试剂；
将被磨制试剂提供到排出烟气中以生成被处理烟气。
16.如权利要求15所述的方法，进一步包括以下步骤：
通过颗粒去除系统去除排出烟气中的粒子。
17.如权利要求2所述的试剂干燥系统，其中，空气预热器是二等分式空气预热器。
18.如权利要求2所述的试剂干燥系统，其中，空气预热器是三等分式空气预热器。
19.如权利要求2所述的试剂干燥系统，其中，空气预热器是四等分式空气预热器。
20.如权利要求10所述的试剂干燥系统，进一步包括：
系统，其用于在至少一个排气管道中自动传感泄漏气体的压力并基于所传感到的压力控制泄漏气体的流量。
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