CN103983088A - 一种利用电站废热预干燥褐煤及水分回收的系统和方法 - Google Patents

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姚明宇
姜勇
范庆伟
张立欣
聂剑平
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Abstract

一种利用电站废热预干燥褐煤及水分回收的系统和方法，汽轮机排汽经蒸汽冷凝器换热后，蒸汽冷凝器出口循环水分成两部分：一部分送入空气换热器，对空气进行加热，加热后的空气作为流化床干燥器的流化介质，从流化床干燥器排出的空气－水蒸汽混合气经除尘器后，进入空气冷凝器，冷凝的水综合利用；另一部分循环水进入流化床干燥器的内置加热器中，为干燥过程提供热量；空气换热器和流化床干燥器内置加热器排出的水作为循环冷却水；本发明利用的热量完全来自冷却塔循环水和电站其它废热，可有效减少冷却塔中的热量散失和水分蒸发量，降低冷却塔负荷，作为燃煤电站褐煤预干燥工艺，可显著提高电站的发电效率。

Description

一种利用电站废热预干燥褐煤及水分回收的系统和方法
技术领域
本发明涉及电站废热利用及褐煤干燥技术领域，具体涉及一种利用电站废热预干燥褐煤及水分回收的系统和方法。
背景技术
褐煤外观呈褐色或黑褐色，含有较高的水分和挥发分。褐煤的全水分一般在30～60%之间，挥发分含量一般高于40%。褐煤含量丰富，价格低廉，具有较好的着火特性和燃尽特性，是一种良好的动力燃料和化工原料，主要分布在内蒙古东部地区和东北地区。由于褐煤水分含量高不利于长距离运输，同时直接燃烧褐煤，使得褐煤发电效率低，阻碍了褐煤在发电系统中的应用，因此，通常将褐煤先干燥后再运输或燃烧褐煤发电。
目前，常规的褐煤干燥工艺包括采用热烟气直接加热和利用蒸汽间接转筒干燥机干燥褐煤。前者由于褐煤挥发分高，受干燥烟气温度的影响，容易引起自燃，干燥器体积庞大，造价高，单位体积干燥处理能力低；干燥器运动部件多，动力消耗大，且易损坏。后者需要载温气体，干燥能耗高，单机产量小，对于大型电站需要多台设备并联。考虑安全因素，需增加氨气发生装置，防止干燥过程中褐煤燃烧，设备投资大。
电站的循环冷却水是用来冷凝汽轮机排汽，为锅炉提供给水。冷凝器出口的热水(通常50℃左右)被送入冷却塔，在冷却塔中通过与空气换热，一般温度降低11～12℃左右，这部分热量直接排放到大气中，是燃煤电站的一个废热源，如果能充分地利用这部分热量，可有效地减少冷却塔补充水量和蒸发量。
发明内容
为了解决上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种利用电站废热预干燥褐煤及水分回收的系统和方法，利用电站循环冷却水的废热和其它的废热对褐煤进行预干燥，同时回收褐煤中的水分综合利用，具有干燥出煤量大，无自燃风险的特点，并提高发电效率。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种利用电站废热预干燥褐煤及水分回收的系统，包括蒸汽冷凝器3，所述蒸汽冷凝器3的进气口和汽轮机2的排气口连接，所述蒸汽冷凝器3的出水口连接至流量控制器18，所述流量控制器18分别控制进入空气换热器5和流化床干燥器10内置的加热器的热水量，所述空气换热器5的出气口连接流化床干燥器10流化介质入口，所述流化床干燥器10的气体出口连接除尘器14和空气冷凝器15，所述流化床干燥器10的煤出口和磨煤机13的入口连接，所述空气换热器5和流化床干燥器10的出水口和冷却塔8的进水口连接。
在蒸汽冷凝器3的出水口和流化床干燥器10内置的加热器连接的管路上设置第一废热换热器12，在空气换热器5的出气口和流化床干燥器10流化介质入口连接的管路上设置第二废热换热器9，所述第一废热换热器12和第二废热换热器9用于利用电站其它废热源。
上述所述的系统利用电站废热预干燥褐煤及水分回收的方法，所述汽轮机2排汽经蒸汽冷凝器3换热后，蒸汽冷凝器3出口的循环水分成两部分：一部分流入空气换热器5，对空气7进行加热，加热后的空气作为流化床干燥器10的流化介质；另一部分循环水经第一废热换热器12二次加热后进入流化床干燥器10的内置加热器中，为褐煤原料11的干燥过程提供热量，干燥后的褐煤进入磨煤机13中，经空气换热器5和流化床干燥器10内置换热器排出的水进入冷却塔8作为循环冷却水；流化床干燥器10排放的空气与水蒸汽混合气经除尘器14去除大颗粒煤粉后，混合气进入空气冷凝器15，空气16从空气冷凝器15的上部排出，冷凝水17从空气冷凝器15下部排出后综合利用。
若电站内还有其它废热源，则分别通过第一废热换热器12和第二废热换热器9对水和空气进行再次加热。
本发明和现有技术相比，具有如下优点：
1、本发明利用的热量完全来自冷却水和电站废热，可有效地减少冷却塔中的热量散失和水分蒸发量，降低冷却塔负荷，作为燃煤电站褐煤预干燥工艺，可显著提高电站的发电效率。此外，本发明能够有效地回收褐煤中的水分，对富煤缺水地区具有重要的意义。
2、本发明集成了褐煤预干燥系统和水气分离及回收系统，能够回收褐煤中水分综合利用。
3、本发明利用电站废热作为流化空气和干燥褐煤的能量来源，其工作温度较低，褐煤无自燃风险，不需要保护气体。
4、利用第一废热换热器和第二废热换热器对进入流化床干燥器中的水和空气进行再次加热，提高褐煤脱水效率。
附图说明
附图为本发明利用电站废热预干燥褐煤及水分回收的系统示意图。
图中：1－锅炉  2－汽轮机  3－蒸汽冷凝器
4－锅炉给水泵  5－空气换热器  6－空气风机
7－空气  8－冷却塔  9－第二废热换热器
10－流化床干燥器  11－褐煤原料  12－第一废热换热器
13－磨煤机  14－除尘器  15－空气冷凝器
16－空气  17－冷凝水  18－流量控制器
具体实施方式
以下结合附图及具体实施例，对本发明作进一步的详细描述。
如附图所示，本发明一种利用电站废热预干燥褐煤及水分回收的系统，包括蒸汽冷凝器3，所述蒸汽冷凝器3的进气口和汽轮机2的排气口连接，所述蒸汽冷凝器3的出水口连接至流量控制器18，所述流量控制器18分别控制进入空气换热器5和流化床干燥器10内置的加热器的热水量，所述空气换热器5的出气口连接流化床干燥器10流化介质入口，所述流化床干燥器10的气体出口连接除尘器14和空气冷凝器15，所述流化床干燥器10的煤出口和磨煤机13的入口连接，所述空气换热器5和流化床干燥器10的出水口和冷却塔8的进水口连接。
作为本发明的优选实施方式，在蒸汽冷凝器3的出水口和流化床干燥器10内置的加热器连接的管路上设置第一废热换热器12，在空气换热器5的出气口和流化床干燥器10流化介质入口连接的管路上设置第二废热换热器9，所述第一废热换热器12和第二废热换热器9用于利用电站其它废热源。
如附图所示，锅炉1产生的过热蒸汽推动汽轮机2发电，汽轮机2排汽经蒸汽冷凝器3换热后，由锅炉给水泵4送入锅炉1系统产生蒸汽。蒸汽冷凝器3出口的循环水（约50℃）分成两部分，一部分经空气换热器5将空气7加热，加热后的空气（约42℃）作为流化床干燥器10的流化介质，若电站内还有其它废热源，可继续经第二废热换热器9将该空气再次加热，然后送入流化床干燥器10中作为褐煤干燥的流化介质；另一部分循环水（约50℃）送入流化床干燥器10内置的加热器中，若电站内还有其它废热源，可继续经第一废热换热器12将该循环水再次加热，然后送入流化床干燥器10内置的加热器中，为褐煤原料11的干燥过程提供热量，从空气换热器5和流化床干燥器10内置加热器排出的水直接排入冷却塔8中。
经流化床干燥器10干燥后，褐煤中的部分水分与流化空气以气－水混合物的形式从流化床干燥器10中排出，经除尘器14去除其中粒径较大的煤粒后，进入空气冷凝器15，经过气水分离后，空气16直接排入大气中，冷凝水17从空冷器下部排出后综合利用。
以600MW的燃烧电厂为例，原料褐煤收到基含水率(Mar)为38.5%，采用该系统和方法，建设原煤处理量250t·h-1的褐煤预干燥系统，褐煤的水分可由36.8%降至27.9%，除去煤中大约25%的水分。通过理论计算，燃用部分脱水后的褐煤，锅炉净效率提高了2.6%，净热流量提高2.8%，燃料量减少10.8%，烟气量降低4%。由于煤流量减少和可磨性提高，磨煤机功耗降低17%，风机功耗降低3.8%，全厂电耗降低了3.8%，同时，循环冷却水的温度降低约10℃，可以回收电厂20%的废热。

Claims (4)

1.一种利用电站废热预干燥褐煤及水分回收的系统，其特征在于：包括蒸汽冷凝器（3），所述蒸汽冷凝器（3）的进气口和汽轮机（2）的排气口连接，所述蒸汽冷凝器（3）的出水口连接至流量控制器（18），所述流量控制器（18）分别控制进入空气换热器（5）和流化床干燥器（10）内置的加热器的热水量，所述空气换热器（5）的出气口连接流化床干燥器（10）流化介质入口，所述流化床干燥器（10）的气体出口连接除尘器（14）和空气冷凝器（15），所述流化床干燥器（10）的煤出口和磨煤机（13）的入口连接，所述空气换热器（5）和流化床干燥器（10）的出水口和冷却塔（8）的进水口连接。
2.根据权利要求1所述的一种利用电站废热预干燥褐煤及水分回收的系统，其特征在于：在蒸汽冷凝器（3）的出水口和流化床干燥器（10）内置的加热器连接的管路上设置第一废热换热器（12），在空气换热器（5）的出气口和流化床干燥器（10）流化介质入口连接的管路上设置第二废热换热器（9），所述第一废热换热器（12）和第二废热换热器（9）用于利用电站其它废热源。
3.权利要求2所述的系统利用电站废热预干燥褐煤及水分回收的方法，其特征在于：所述汽轮机（2）排汽经蒸汽冷凝器（3）换热后，蒸汽冷凝器（3）出口的循环水分成两部分：一部分流入空气换热器（5），对空气（7）进行加热，加热后的空气作为流化床干燥器（10）的流化介质；另一部分循环水经第一废热换热器（12）二次加热后进入流化床干燥器（10）的内置加热器中，为褐煤原料（11）的干燥过程提供热量，干燥后的褐煤进入磨煤机（13）中，经空气换热器（5）和流化床干燥器（10）内置换热器排出的水进入冷却塔（8）作为循环冷却水；流化床干燥器（10）排放的空气与水蒸汽混合气经除尘器（14）去除大颗粒煤粉后，混合气进入空气冷凝器（15），空气（16）从空气冷凝器（15）的上部排出，冷凝水（17）从空气冷凝器（15）下部排出后综合利用。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：若电站内还有其它废热源，则分别通过第一废热换热器（12）和第二废热换热器（9）对水和空气进行再次加热。
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