CN104676971A - 一种集成吸收式热泵的褐煤预干燥发电供热水回收系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种集成吸收式热泵的褐煤预干燥发电供热水回收系统，采用锅炉烟气对褐煤进行预干燥，干燥后的煤进入锅炉燃烧加热工质水，工质吸热变为高温高压蒸汽进入汽轮机膨胀做功，机械功通过发电机转化为电能；采用吸收式热泵分步梯级回收预干燥尾气中的热量实现对外供热，同时回收水分，形成了热电水多联产，实现了褐煤的高效利用。本发明采用溶液吸收、蒸发再冷凝的方法回收褐煤干燥尾气中的水分，极大提高了水回收率以及回收水品质。

Description

一种集成吸收式热泵的褐煤预干燥发电供热水回收系统
【技术领域】
本发明属于余热回收技术领域，特别涉及一种集成吸收式热泵的褐煤预干燥发电供热水回收系统。
【背景技术】
褐煤是煤化程度最低的矿产煤，在我国其探明褐煤储量约1300亿吨，占全国煤炭总储量的13％。在我国，褐煤主要分布在内蒙古东部与东北三省紧密相连的东三盟地区。此外，在我国北方地区，由于发展过快，不少城市出现供热不足的局面。随着我国动力煤供需矛盾的加剧，未来褐煤将逐渐成为我国火电厂的主要燃料。然而，褐煤水分含量高、热值低，直接燃褐煤发电系统锅炉排烟热损失大，辅机耗电量高，发电效率较烟煤发电系统低。对褐煤进行预干燥，降低褐煤中的水分，可有效解决这一问题。然而褐煤干燥需要消耗大量的能量，其干燥过程消耗的大部分能量被干燥尾气带走，因此设法回收干燥尾气的余热，可有效提高褐煤预干燥发电系统热效率；此外，干燥尾气中存在大量干燥出来的水蒸汽，设法回收这部分水蒸汽对电厂的节水工作大有好处。
然而，现有技术中还没有一种比较完善的系统，能够充分的回收干燥尾气的余热和水蒸汽。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种集成吸收式热泵的褐煤预干燥发电供热水回收系统，以褐煤为燃料，形成了热电水多联产，实现了褐煤的高效利用；以解决上述技术问题。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种集成吸收式热泵的褐煤预干燥发电供热水回收系统，其特征在于，包括燃煤发电系统、褐煤预干燥系统和吸收式热泵系统；所述燃煤发电系统包括锅炉、汽轮机、发电机、凝汽器、凝结水泵和回热系统；所述褐煤预干燥系统包括干燥机和除尘器；所述吸收式热泵系统包括发生器、除液器、冷凝器、吸收器和溶液泵；锅炉的蒸汽出口连接汽轮机的入口，汽轮机连接发电机，用于带动发电机发电；汽轮机的排汽口连接凝汽器的入口，凝汽器的凝结水出口经凝结水泵连接回热系统的入口，汽轮机抽汽口连接到回热系统，回热系统的出口连接锅炉的入口；锅炉的烟气抽气口与干燥机的干燥热源入口相连，干燥机的尾气出口与除尘器入口相连，除尘器出气口与发生器的换热管的入口相连，发生器的换热管的出口直接通入吸收器；吸收器的液体出口经稀溶液管路与内设有冷凝器的发生器连通，发生器的液体出口经浓溶液管路与吸收器的液体入口相连；冷凝器的液体出口与盛放回收水的容器相连；热网管路依次穿过吸收器和冷凝器。
本发明进一步的改进在于：所述吸收式热泵系统还包括溶液热交换器；浓溶液管路连通溶液热交换器的壳侧，稀溶液管路连通溶液热交换器的管侧。
本发明进一步的改进在于：吸收器上还安装有用于抽出吸收器中不凝结气体的真空泵。
本发明进一步的改进在于：所述一种集成吸收式热泵的褐煤预干燥发电供热水回收系统工作时，从锅炉中抽取部分烟气送入干燥机中干燥褐煤原煤，干燥后的煤送入锅炉燃烧，燃烧产生的烟气一部分被抽出用于干燥褐煤，一部分在锅炉中加热工质水；工质水吸热变成高温高压水蒸汽，送入汽轮机中膨胀做功，机械功通过发电机转化成电能输出；做过功的汽轮机排汽在凝汽器中凝结变成凝结水，凝结水经凝结水泵、回热系统除氧、加热、升压变为给水，送入锅炉，开始新的循环；干燥机中的尾气送入除尘器，尾气中携带的固体颗粒通过除尘器下端的除尘口再送入到干燥煤中送入锅炉燃烧，除尘后的尾气作为吸收式热泵的驱动热源，通入发生器中利用显热加热发生器中的稀溶液，释放显热后的尾气作为低温热源直接通入吸收器，尾气中的水蒸汽被吸收器中的浓溶液吸收，尾气中的不凝结气体通过真空泵抽出对外排放；吸收器中的浓溶液吸收水蒸汽变为稀溶液，同时放出热量加热热网水；稀溶液经过溶液泵、溶液热交换器送入发生器，在发生器中吸收干燥机尾气的显热，蒸发出水蒸汽变为浓溶液，浓溶液经过溶液热交换器回到吸收器中开始新的循环；蒸发出的水蒸汽进入冷凝器，二次加热热网水使其满足供热要求引出对外供热，放热后的水蒸汽凝结成液态水，通过管路引出。
本发明进一步的改进在于：所述干燥机为混合式干燥机。
本发明进一步的改进在于：吸收式热泵系统中采用CaCl2溶液作为工质。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
(1)、本发明所提出的系统采用烟气预干燥褐煤发电，并利用吸收式热泵分步回收干燥尾气余热对外供热，体现了能量的梯级利用，同时回收了褐煤中的水分，形成了热电水多联产，实现了褐煤的高效利用。
(2)、本发明采用溶液吸收、蒸发再冷凝的方法回收褐煤干燥尾气中的水分，极大提高了水回收率以及回收水品质。
【附图说明】
图1为本发明一种集成吸收式热泵的褐煤预干燥发电供热水回收系统的结构示意图。
【具体实施方式】
请参阅图1所示，本发明一种集成吸收式热泵的褐煤预干燥发电供热水回收系统，包括锅炉1、汽轮机2、发电机3、凝汽器5、凝结水泵6、回热系统7、干燥机8、除尘器9、发生器10、除液器11、冷凝器12、吸收器13、真空泵14、溶液泵15和溶液热交换器16。
锅炉1、汽轮机2、发电机3、凝汽器5、凝结水泵6、回热系统7构成燃煤发电系统；干燥机8和除尘器9构成预干燥系统；发生器10、除液器11、冷凝器12、吸收器13、真空泵14、溶液泵15和溶液热交换器16构成吸收式热泵系统。
锅炉1的蒸汽出口连接汽轮机2的入口，汽轮机2连接发电机3，用于带动发电机3发电。汽轮机2的排汽口连接凝汽器5的入口，凝汽器5的凝结水出口经凝结水泵6连接回热系统7的入口，汽轮机抽汽口4连接到回热系统(7)，回热系统7的出口连接锅炉1的入口。
锅炉1的烟气抽气口与干燥机8的干燥热源入口相连，干燥机8的尾气出口与除尘器9入口相连，除尘器9出气口与发生器10的换热管的入口相连，发生器10的换热管的出口直接通入吸收器13；吸收器13的液体出口经稀溶液管路与内设有冷凝器12的发生器10连通，发生器10的液体出口经浓溶液管路与吸收器13的液体入口相连；冷凝器12的液体出口与盛放回收水的容器相连。热网管路依次穿过吸收器13和冷凝器12换热后输出。
本发明中干燥机8采用混合式干燥机；吸收式热泵采用CaCl2溶液作为工质。吸收器13上还安装有用于抽出吸收器13中不凝结气体的真空泵14。
工作过程：
从锅炉1中抽取部分烟气送入干燥机8中干燥褐煤原煤，干燥后的煤送入锅炉1燃烧，燃烧产生的烟气一部分被抽出用于干燥褐煤，一部分在锅炉1中加热工质水；工质水吸热变成高温高压水蒸汽，送入汽轮机2中膨胀做功，机械功通过发电机3转化成电能输出；做过功的汽轮机排汽在凝汽器5中凝结变成凝结水，凝结水经凝结水泵6、回热系统7除氧、加热、升压变为给水，送入锅炉1，开始新的循环。干燥机8中的尾气送入除尘器9，尾气中携带的固体颗粒通过除尘器9下端的除尘口再送入到干燥煤中送入锅炉燃烧，除尘后的尾气作为吸收式热泵的驱动热源，通入发生器10中利用显热加热发生器10中的稀溶液，释放显热后的尾气作为低温热源直接通入吸收器13，尾气中的水蒸汽被吸收器13中的浓溶液吸收，尾气中的不凝结气体通过真空泵14抽出对外排放；吸收器13中的浓溶液吸收水蒸汽变为稀溶液，同时放出热量加热热网水；稀溶液经过溶液泵15、溶液热交换器16送入发生器10，在发生器10中吸收干燥机尾气的显热，蒸发出水蒸汽变为浓溶液，浓溶液经过溶液热交换器16回到吸收器13中开始新的循环；蒸发出的水蒸汽进入冷凝器12，二次加热热网水使其满足供热要求引出对外供热，放热后的水蒸汽凝结成液态水，通过管路引出，该部分水就是烟气尾气中所携带的水蒸汽，通过吸收式热泵实现了回收。
本发明采用锅炉烟气对褐煤进行预干燥，干燥后的煤进入锅炉燃烧加热工质水，工质吸热变为高温高压蒸汽进入汽轮机膨胀做功，机械功通过发电机转化为电能；采用吸收式热泵分步梯级回收预干燥尾气中的热量实现对外供热，同时回收水分，形成了热电水多联产，实现了褐煤的高效利用。

Claims (6)

1.一种集成吸收式热泵的褐煤预干燥发电供热水回收系统，其特征在于，包括燃煤发电系统、褐煤预干燥系统和吸收式热泵系统；
所述燃煤发电系统包括锅炉(1)、汽轮机(2)、发电机(3)、凝汽器(5)、凝结水泵(6)和回热系统(7)；锅炉(1)的蒸汽出口连接汽轮机(2)的入口，汽轮机(2)连接发电机(3)，用于带动发电机(3)发电；汽轮机(2)的排汽口连接凝汽器(5)的入口，凝汽器(5)的凝结水出口经凝结水泵(6)连接回热系统(7)的入口；汽轮机抽汽口(4)连接到回热系统(7)；回热系统(7)的出口连接锅炉(1)的入口；
所述褐煤预干燥系统包括干燥机(8)和除尘器(9)；
所述吸收式热泵系统包括发生器(10)、除液器(11)、冷凝器(12)、吸收器(13)和溶液泵(15)；
锅炉(1)的烟气抽气口与干燥机(8)的干燥热源入口相连，干燥机(8)的尾气出口与除尘器(9)入口相连，除尘器(9)出气口与发生器(10)的换热管的入口相连，发生器(10)的换热管的出口直接通入吸收器(13)；吸收器(13)的液体出口经稀溶液管路与内设有冷凝器(12)的发生器(10)连通，发生器(10)的液体出口经浓溶液管路与吸收器(13)的液体入口相连；冷凝器(12)的液体出口与盛放回收水的容器相连；热网管路依次穿过吸收器(13)和冷凝器(12)。
2.根据权利要求1所述的一种集成吸收式热泵的褐煤预干燥发电供热水回收系统，其特征在于，所述吸收式热泵系统还包括溶液热交换器(16)；浓溶液管路连通溶液热交换器(16)的壳侧，稀溶液管路连通溶液热交换器(16)的管侧。
3.根据权利要求1所述的一种集成吸收式热泵的褐煤预干燥发电供热水回收系统，其特征在于，吸收器(13)上还安装有用于抽出吸收器(13)中不凝结气体的真空泵(14)。
4.根据权利要求1所述的一种集成吸收式热泵的褐煤预干燥发电供热水回收系统，其特征在于，所述一种集成吸收式热泵的褐煤预干燥发电供热水回收系统工作时，从锅炉(1)中抽取部分烟气送入干燥机(8)中干燥褐煤原煤，干燥后的煤送入锅炉(1)燃烧，燃烧产生的烟气一部分被抽出用于干燥褐煤，一部分在锅炉(1)中加热工质水；工质水吸热变成高温高压水蒸汽，送入汽轮机(2)中膨胀做功，机械功通过发电机(3)转化成电能输出；做过功的汽轮机排汽在凝汽器(5)中凝结变成凝结水，凝结水经凝结水泵(6)、回热系统(7)除氧、加热、升压变为给水，送入锅炉(1)，开始新的循环；
干燥机(8)中的尾气送入除尘器(9)，尾气中携带的固体颗粒通过除尘器(9)下端的除尘口再送入到干燥煤中送入锅炉燃烧，除尘后的尾气作为吸收式热泵的驱动热源，通入发生器(10)中利用显热加热发生器(10)中的稀溶液，释放显热后的尾气作为低温热源直接通入吸收器(13)，尾气中的水蒸汽被吸收器(13)中的浓溶液吸收，尾气中的不凝结气体通过真空泵(14)抽出对外排放；吸收器(13)中的浓溶液吸收水蒸汽变为稀溶液，同时放出热量加热热网水；稀溶液经过溶液泵(15)、溶液热交换器(16)送入发生器(10)，在发生器(10)中吸收干燥机尾气的显热，蒸发出水蒸汽变为浓溶液，浓溶液经过溶液热交换器(16)回到吸收器(13)中开始新的循环；蒸发出的水蒸汽进入冷凝器(12)，二次加热热网水使其满足供热要求引出对外供热，放热后的水蒸汽凝结成液态水，通过管路引出。
5.根据权利要求1所述的一种集成吸收式热泵的褐煤预干燥发电供热水回收系统，其特征在于，所述干燥机(8)为混合式干燥机。
6.根据权利要求1所述的一种集成吸收式热泵的褐煤预干燥发电供热水回收系统，其特征在于，吸收式热泵系统中采用CaCl2溶液作为工质。
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