CN103968659B - 一种利用煤干燥排汽降低燃煤发电机组煤耗和水回收的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种利用煤干燥排汽降低燃煤发电机组煤耗和水回收的方法，在煤干燥系统和燃煤发电机组之间增设热量和水回收系统，该系统将干燥尾气携带的热量和水蒸汽转化为热水携带的热量和水，携带大量热量的热水用于预热进入煤干燥系统的载气、进入燃煤锅炉系统的空气和汽轮机凝汽后的凝结水，实现干燥尾气携带的热量向燃煤发电机组的高效传递，达到降低燃煤发电机组供电煤耗和水回收的目的。本发明的特点是充分回收利用干燥尾气携带的热量和水蒸气，显著降低电厂供电煤耗，符合国家节能减排的产业政策。

Description

一种利用煤干燥排汽降低燃煤发电机组煤耗和水回收的方法

技术领域

本发明提出一种利用煤干燥排汽降低燃煤发电机组煤耗和水回收的方法，涉及煤干燥尾气的热量回收、水回收和燃煤电厂节煤降耗的技术领域。

背景技术

对现有燃煤电厂增设以汽轮机抽汽为热源的原煤预干燥系统，可显著降低电厂煤耗，天华化工机械及自动化研究设计院/国家干燥技术及装备工程技术研究中心已将该技术成功应用在神华国华电力印尼穆印煤电项目2×150MW发电工程项目。目前，现有电厂煤干燥系统和燃煤发电机组独立运行，电厂煤干燥过程产生的干燥尾气经除尘（常用方法有布袋除尘、电除尘和湿法除尘）后直接排放进入大气，干燥尾气中含有的大量水蒸气和热量均未得到回收利用。

发明内容

为克服现有技术不足，合理优化系统，本发明提出一种利用煤干燥排汽降低燃煤发电机组煤耗和水回收的方法。

本发明的目的可以采取以下技术措施来实现：

一种利用煤干燥排汽降低燃煤发电机组煤耗和水回收的方法，其特征是来自煤干燥系统90～120℃的干燥尾气（含大量水蒸气、少量不凝气和微量煤粉尘）进入吸收塔中，同时，30～60℃的冷却水以直接换热方式对其进行降温冷凝。降温去湿后的尾气进入载气初热器中被预热后，经循环风机进入煤干燥系统内作为载气循环使用，换热后60～90℃的冷却水回水经塔底循环水泵增压后打出，分为四路分别进行热量和水回收利用。

第一路进入载气初热器中加热从吸收塔顶部排出的尾气；第二路进入一次风初热器和助燃风初热器中，用于预热由一次风鼓风机和助燃风鼓风机引入的新鲜空气，并将其送入空气加热器中再次加热后，分别送入磨煤机和燃煤锅炉的炉膛内；第三路进入凝结水初热器，与凝汽器来的凝结水间接换热，被预热的凝结水经1#低压加热器、2#低压加热器和3#低压加热器加热、除氧器除氧、增压泵增压，1#高压加热器、2#高压加热器和3#高压加热器加热后，进入燃煤锅炉的汽包内；第四路和自载气初热器、一次风初热器、助燃风初热器、凝结水初热器换热后的塔底循环冷却水均进入热量平衡器中进行负压闪蒸，以平衡系统热量。闪蒸得到的30～60℃的水蒸气被循环水冷凝得以回收，不凝气通过真空泵排放，闪蒸降温后30～60℃的冷凝水回流至吸收塔塔顶对煤干燥系统来的90～120℃的干燥尾气进行直接冷凝换热，并吸收热量升温至60～90℃，再次进行热量的循环利用。

下面将本专利的设备说明如下：

ⅰ吸收塔：吸收塔可以是填料塔，也可是板式塔或喷淋塔。吸收塔冷却吸收水蒸汽是干燥系统经典的水蒸汽冷凝回收技术，干燥尾气进入吸收塔底部入口，进入洗涤塔内的干燥尾气逆流而上与顺流而下的冷却水在塔填料区进行冷却，干燥尾气中的水蒸汽被冷凝，与冷却水一起顺流而下到达塔底，通过塔底溢流机构排出，成为回收水，干燥尾气经冷凝去湿后排出吸收塔，完成脱水过程。吸收塔一般由专业厂家设计，目前国内主要供应商有天津大学精馏国家中心和苏尔寿。

ⅱ载气初热器：为热水加热的翅片管加热器，为成熟产品，天津暖风机厂、无锡市雪浪制冷设备有限公司等均有此产品。

ⅲ循环风机：常规风机，国内厂家众多，如大通宝富、金通灵等。

ⅳ循环水泵：常规水泵，国内厂家众多，如大连化工耐腐蚀泵厂、双达泵业等。

ⅴ一次风初热器：为热水加热的翅片管加热器，可以选用为成熟产品，如天津暖风机厂、无锡市雪浪制冷设备有限公司等，大型化时需专门设计。

ⅵ助燃风初热器：为热水加热的翅片管加热器，可以选用为成熟产品，如天津暖风机厂、无锡市雪浪制冷设备有限公司等，大型化时需专门设计。

ⅶ凝结水初热器：为液液列管式换热器，按国家标准专业设计。

ⅷ热量平衡器：为一种闪蒸式凝汽器，由闪蒸罐和列管式换热器组合而成，热量平衡器运行时热量平衡器内的不凝气被抽出，热量平衡器器内处于低真空状态，当进入热量平衡器的水温高于平衡器真空下水的沸点时，进入热量平衡器的水温会迅速闪蒸，闪蒸排出的蒸汽由列管换热器冷却，凝结为水，达到迅速降低水温，确保进入吸收塔的循环冷却水温度满足吸收塔的工艺要求。

ⅸ真空泵：常规设备，国内厂家众多，如佛山水泵厂、淄博博山天体真空设备有限公司等。

本发明优点

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

（1）现有电厂煤干燥尾气不经回收，直接排放，导致其中大量的热量浪费。本发明将煤干燥系统回收的废热用于四个方面，分别是预热进入煤干燥系统的载气、预热进入燃煤锅炉系统的空气、预热进入燃煤锅炉系统的凝结水、平衡系统热量，使电厂一次风和助燃风温度提高30-60℃，凝结水温提高10-20℃，能使电厂供电煤耗降低2-6g/kwh。

（2）现有电厂煤干燥尾气不经回收，直接排放，也导致其中大量的水蒸汽浪费。本发明在热量回收的同时，回收干燥尾气中的水蒸汽。例如：对于湿含量＞30％（wt）的600MW的褐煤干燥的高效发电机组（空冷）而言，干燥尾气中水回收量可达100t/h以上，可满足整个电厂用补水，采用本发明的电厂不再是水老虎，而是可向外界提供洁净水的高效洁净电厂。

（3）采用该发明后，煤干燥系统可实现惰性气体循环干燥。吸收塔将干燥尾气中的热量和水蒸汽回收，排放的尾气经加热后返回煤干燥系统，成为干燥载气，使得煤干燥系统实现闭路循环，此时，干燥系统的氧含量完全可控，不再向大气排放干燥尾气，电厂煤干燥系统更安全、更环保。

（4）目前，国内有一些单位将干燥尾气直接引入电厂加热一次空气、助燃空气和凝结水，该方法存在的问题是：干燥尾气中含有大量不凝性气体，如将其用于直接加热一次空气、助燃空气和凝结水，是气-气和气-液换热，由于两种换热设备的加热侧是气相，换热系数很小，要求较大的的换热面积，因此造成设备投资巨大，不仅经济上不可行，而且存在干燥尾气中的煤尘堵塞换热设备及结露的风险，影响电厂正常运行。将干燥尾气携带的热量和水蒸汽通过吸收塔转换为热水，再通过热水携带的热量加热电厂一次空气、助燃空气和凝结水，是液-气、液-液的换热形式，两种换热设备的换热系数显著提高，换热面积大幅度减少，不仅设备投资和管道投资显著降低，而且避免了粉尘堵塞风险。

附图说明

图1：本发明的工艺流程图。

附图标记：

新增热量平衡系统：1-吸收塔2-载气初热器3-循环风机

4-循环水泵5-一次风初热器6-助燃风初热器

7-凝结水初热器8-热量平衡器9-真空泵

原有燃煤发电机组：10-料仓11-计量皮带机12-磨煤机13-空气加热器

14-燃煤锅炉15-汽轮机组16-发电机17-凝汽器18-凝结水泵19-1#低压加热器20-2#低压加热器21-3#低压加热器22-除氧器23-增压泵24-1#高压加热器25-2#高压加热器26-3#高压加热器27-一次风鼓风机28-助燃风鼓风机

具体实施方式

下面结合附图，对本发明技术方案再作进一步详述：

一种利用煤干燥排汽降低燃煤发电机组煤耗和水回收的方法，是在煤干燥系统和燃煤发电机组之间，增设热量和水蒸汽的回收系统。

来自煤干燥系统90～120℃的除尘后的干燥尾气（含大量水蒸气、少量不凝气和微量煤粉尘）进入吸收塔1（常规方法是直接排放大气），30～60℃循环冷却水由吸收塔1塔顶喷淋与干燥尾气进行逆流直接接触式换热，干燥尾气中含有的大量水蒸气通过吸收塔1由气体携带转化为热水，在重力作用下被冷凝为水，冷凝水和吸收塔1内循环冷却水混合后到达吸收塔1底成为塔底液，此时换热后塔底液的温度为60~90℃，利用循环水泵4增压后打出，将塔底液分四路进行热量和水回收利用。

第一路：塔底液进入载气初热器2中加热从吸收塔1顶部排出的尾气，经循环风机3进入煤干燥系统内作为载气循环使用；吸收塔可以是填料塔，也可是板式塔或喷淋塔。干燥尾气进入吸收塔1底部入口，进入洗涤塔内的干燥尾气逆流而上与顺流而下的冷却水在塔填料区进行冷却，干燥尾气中的水蒸汽被冷凝，与冷却水一起顺流而下到达塔底，通过塔底溢流机构排出，成为回收水，干燥尾气经冷凝去湿后排出吸收塔1，完成脱水过程。

第二路：塔底液进入一次风初热器5和助燃风初热器6中，用于预热由一次风鼓风机27和助燃风鼓风机28引入的新鲜空气，并将其送入空气加热器13中再次加热后，分别送入由料仓10底部下料口进入计量皮带机11，经计量皮带机11计量后进入磨煤机12和燃煤锅炉14的炉膛内；

第三路：塔底液进入凝结水初热器7，与凝汽器17来的凝结水间接换热，被预热的凝结水经1#低压加热器19、2#低压加热器20和3#低压加热器21加热、除氧器22除氧、增压泵23增压、1#高压加热器24、2#高压加热器25和3#高压加热器26加热后，进入燃煤锅炉14的汽包内，由燃煤锅炉14产生的过热蒸汽进入汽轮机组15内膨胀做功，使叶片转动而带动发电机16发电；

第四路：一次风初热器5增设在燃煤系统的一次风鼓风机27和空气加热器13之间，助燃风初热器6增设在燃煤系统的助燃风鼓风机28和空气加热器13之间，凝结水初热器7增设在燃煤系统的凝结水泵18与常规1#低压加热器19之间。塔底液和载气初热器2、一次风初热器5、助燃风初热器6、凝结水初热器7换热后的塔底循环液经过以上三路换热后分别送入热量平衡器8，进行负压闪蒸降温，使经过三路换热后的塔底循环液温度调节至30～60℃后返回吸收塔1顶部，作为吸收塔1冷却液循环使用，负压闪蒸排出的水蒸汽通过热量平衡器8中的换热器冷却后凝结为蒸馏水，成为水质良好的干燥尾气回收水，热量平衡器8中的不凝气通过真空泵9（或文丘里喷射泵）排出。由循环水泵4直接进入热量平衡器8的旁路，即第四路循环系统，旁路系统设有流量控制阀组，流量由吸收塔1尾气出口温度控制，通过旁路系统控制进入热量平衡器8的塔底循环液量的大小，以调节平衡干燥系统和电厂系统用热量的差异，如干燥尾气携带的热量小于载气初热器2、一次风初热器5、助燃风初热器6、凝结水初热器7需要热量总和，说明干燥尾气携带的热量可通过前三路平衡，此时，旁路系统控制阀组关闭。如干燥尾气携带的热量大于载气初热器2、一次风初热器5、助燃风初热器6、凝结水初热器7需要热量总和，说明干燥尾气中携带的热量过剩，需通过旁路系统将一定量的塔底循环液进行负压闪蒸冷凝，由热量平衡器8吸收干燥尾气中多余的热量，其作用是避免由于不足以消化干燥尾气携带的热量造成的干燥尾气温度过高。热量平衡器8和旁路系统对本发明至关重要，确保了干燥尾气排放热量和电厂用热的平衡，实现了干燥系统和电厂系统之间的两套系统运行的相对独立性和相互关联性。

本发明为干燥系统与燃煤发电机组集成耦合系统开发设计，需要说明的是本发明中干燥尾气中的热量交换是通过泵输送吸收塔1底的热水实现，热水的输送可以是长距离，因此，也可用于煤干燥系统和燃煤发电机组有一定距离相互独立的系统，这是其他单位将干燥尾气直接引入电厂加热一次空气、助燃空气和凝结水的热量回收技术不能实现的。

Claims (4)

1.一种利用煤干燥排汽降低燃煤发电机组煤耗和水回收的方法，其特征是来自煤干燥系统90～120℃的干燥尾气(含大量水蒸气、少量不凝气和微量煤粉尘)进入吸收塔(1)中，同时，30～60℃的冷却水以直接换热方式对其进行降温冷凝，降温去湿后的尾气进入载气初热器(2)中被预热后，经循环风机(3)进入煤干燥系统内作为载气循环使用，换热后60～90℃的冷却水回水经塔底循环水泵(4)增压后打出，分为四路分别进行热量和水回收利用：

第一路进入载气初热器(2)中加热从吸收塔(1)顶部排出的尾气；第二路进入一次风初热器(5)和助燃风初热器(6)中，用于预热由一次风鼓风机(27)和助燃风鼓风机(28)引入的新鲜空气，并将其送入空气加热器(13)中再次加热后，分别送入磨煤机(12)和燃煤锅炉(14)的炉膛内；第三路进入凝结水初热器(7)，与凝汽器(17)来的凝结水间接换热，被预热的凝结水经1#低压加热器(19)、2#低压加热器(20)和3#低压加热器(21)加热、除氧器(22)除氧、增压泵(23)增压，1#高压加热器(24)、2#高压加热器(25)和3#高压加热器(26)加热后，进入燃煤锅炉(14)的汽包内；第四路和载气初热器(2)、一次风初热器(5)、助燃风初热器(6)、凝结水初热器(7)换热后的塔底循环冷却水均进入热量平衡器(8)中进行负压闪蒸，以平衡系统热量，闪蒸得到的30～60℃的水蒸气被循环水冷凝得以回收，不凝气通过真空泵(9)排放，闪蒸降温后30～60℃的冷凝水回流至吸收塔(1)塔顶对煤干燥系统来的90～120℃的干燥尾气进行直接冷凝换热，并吸收热量升温至60～90℃，再次进行热量的循环利用。

2.如权利要求1所述的一种利用煤干燥排汽降低燃煤发电机组煤耗和水回收的方法，其特征是不仅回收了干燥尾气携带的热量，同时回收了干燥尾气中的水蒸汽，回收水质为两种，一种是干燥尾气在吸收塔(1)中冷凝回收的水，这种水与塔底循环水混合，通过控制塔底循环水液位排出，一种是热量平衡器(8)中闪蒸冷凝水，该水通过高位差或水泵排出。

3.如权利要求1所述的一种利用煤干燥排汽降低燃煤发电机组煤耗和水回收的方法，其特征是煤干燥尾气携带的热量和水通过吸收塔(1)由气体携带转化为热水携带，热水携带的热量和水便于利用回收，吸收塔(1)是填料塔或板式塔或喷淋塔。

4.如权利要求1所述的一种利用煤干燥排汽降低燃煤发电机组煤耗和水回收的方法，其特征是载气初热器(2)、一次风初热器(5)和助燃风初热器(6)为热水加热的液-气型翅片管加热器，或是列管换热器；凝结水初热器(7)为热水加热的液-液型列管换热器。