RU2039918C1

RU2039918C1 - Method of drying water-containing material at electric power station and device for its realization

Info

Publication number: RU2039918C1
Application number: SU904743387A
Authority: RU
Inventors: Райко Маркку; Эйяля Мартти; Хуттунен Илкка
Original assignee: Иматран Войма Ой
Priority date: 1988-06-30
Filing date: 1990-02-27
Publication date: 1995-07-20

Abstract

FIELD: drying technique. SUBSTANCE: water-containing material to be dried is introduced into drier 10 operating under pressure and thermal energy is delivered for drying the water-containing material. Steam generated in drying is directed at least partially through individual pipe line to burning device 13 of gas turbine 14 in form of blown steam. EFFECT: enhanced reliability. 9 cl, 10 dwg

Description

Изобретение относится к способу сушки в процессе, осуществляемом на электростанции, и к сушилке, используемой в способе. The invention relates to a drying method in a process carried out in a power plant, and to a dryer used in the method.

В настоящее время материал, который содержит воду, как правило, сушится не под давлением. Таким же образом топливо, которое содержит воду, сжигается не под давлением, например в топке с колосниковой решеткой с помощью сжигания в пылевидном состоянии или сжигании в псевдоожиженном слое. В известных видах оборудования процесс сушки и процесс, осуществляемый на электростанции, не взаимосвязаны оптимальным образом в смысле общей эффективности процесса. Связи процесса между сушилками и сжигающим оборудованием не осуществлялись наилучшим из возможных путем. Способы сушки, преобладающие в настоящее время, и сушилки, применяемые в этих способах, не могут применяться для осуществляемых под давлением способов сжигания или газификации. Currently, a material that contains water is usually not dried under pressure. In the same way, fuel that contains water is not burnt under pressure, for example in a firebox with a grate, by pulverization or fluidized bed combustion. In known types of equipment, the drying process and the process carried out at the power plant are not optimally interconnected in the sense of the overall efficiency of the process. Process connections between dryers and incinerators were not carried out in the best possible way. The drying methods currently prevailing and the dryers used in these methods cannot be used for pressurized combustion or gasification methods.

Существующие в настоящее время способы сушки неэкономичны главным образом из-за высокой стоимости предварительной сушки влажного топлива. Отсутствуют турбины и сушилки, которые могут быть экономичными в их сегодняшнем виде. Existing drying methods are uneconomical mainly due to the high cost of pre-drying wet fuel. There are no turbines or dryers that can be economical in their current form.

В настоящее время твердый материал, например торф, древесная щепа или уголь, сушатся не под давлением. Сжигание осуществляется в топке с колосниковой решеткой либо путем сжигания в пылевидном состоянии, либо сжиганием в псевдоожиженном слое. На наиболее передовых газотурбинных электростанциях водяной пар подводится в виде вдуваемого в газовую турбину пара. При этом массовый поток через газовую турбину и удельная теплоемкость газа становятся выше, и мощность, полученная с вала газовой турбины, и эффективность процесса увеличиваются. Однако существующие решения не обеспечивают оптимальную эффективность сушки и процесса в целом. Solid materials, such as peat, wood chips or coal, are not currently dried under pressure. The combustion is carried out in a furnace with a grate or by burning in a dusty state, or by burning in a fluidized bed. At the most advanced gas turbine power plants, water vapor is supplied in the form of steam blown into a gas turbine. In this case, the mass flow through the gas turbine and the specific heat of the gas become higher, and the power received from the shaft of the gas turbine, and the process efficiency increase. However, existing solutions do not provide optimal drying efficiency and the process as a whole.

Целью изобретения является усовершенствование сушки содержащего воду материала. В соответствии с изобретением сушилка представляет собой работающую под давлением сушилку, а пар, полученный в процессе сушки в сушилке, направляется в виде вдуваемого пара к газовой турбине. The aim of the invention is to improve the drying of water-containing material. According to the invention, the dryer is a pressurized dryer, and the steam obtained during the drying process in the dryer is sent as injected steam to a gas turbine.

Пар, полученный в работающей под давлением сушилке, направляется в камеру сгорания газовой турбины, где он заменяет часть воздуха, проходящего через компрессор. В то же время расход энергии в компрессоре снижается, и увеличенная часть мощности турбины превращается в мощность генератора. Чистая мощность, полученная от газовой турбины, увеличивается даже больше, чем примерно на 40% При этом эффективность газовой турбины увеличивается примерно на 25% в результате того, что конечная температура топочных газов снижается. The steam received in a pressure-operated dryer is sent to the combustion chamber of a gas turbine, where it replaces part of the air passing through the compressor. At the same time, the energy consumption in the compressor is reduced, and an increased part of the turbine power is converted into generator power. The net power received from the gas turbine increases even more than by about 40%. At the same time, the efficiency of the gas turbine increases by about 25% due to the fact that the final temperature of the flue gases decreases.

Избыток воздуха необходим из-за того, что с его помощью температура в камере сгорания поддерживается на требуемом уровне, т.е. на уровне, который выдерживает материалы. Когда воздух заменяется с целью охлаждения паром, мощность, необходимая для сжатия воздуха, становится меньше и большая мощность приходится на генератор. Генерирование пара требует затрат тепловой энергии, и некоторое количество энергии требуется для работы насоса, чтобы качать воду, поступающую в испаритель. Мощность, потребляемая насосом, однако, составляет только часть мощности, которая требуется для осуществления сжатия. Excess air is necessary due to the fact that with its help the temperature in the combustion chamber is maintained at the required level, i.e. at a level that can withstand materials. When air is replaced to cool with steam, the power required to compress the air becomes smaller and more power is generated by the generator. The generation of steam requires thermal energy, and a certain amount of energy is required for the pump to pump water into the evaporator. The power consumed by the pump, however, is only part of the power required to compress.

Согласно изобретению вдуваемый пар получается из воды, полученной из материала, высушенного в работающей под давлением сушилке, а тепловая энергия, необходимая для сушки, подводится предпочтительно от отходящего тепла, полученного где-нибудь в другом месте процесса, например от отходящего тепла продуктов сгорания газовой турбины. According to the invention, injected steam is obtained from water obtained from a material dried in a pressure-dried dryer, and the heat energy necessary for drying is preferably supplied from the waste heat obtained elsewhere in the process, for example from the waste heat of the products of combustion of a gas turbine .

Согласно изобретению твердый, илообразный или жидкий материал высушивается с помощью устройства путем циркуляции пара, полученного в процессе сушки, так что по крайней мере часть пара, полученного из топлива, возвращается обратно в сушилку, и с помощью упомянутого пара материал, подлежащий сушке, псевдосжижается или делается пузырящимся. В соответствии с изобретением подвод энергии к сушилке осуществляется по крайней мере частично через трубы, размещенные в слое, подлежащем сушке, заставляя газообразный материал, например топочные газы газовой турбины, течь в трубах. При течении газообразного материала отсутствуют фазовые изменения в упомянутой среде. According to the invention, the solid, sludge-like or liquid material is dried by means of the device by circulating the steam obtained during the drying process, so that at least part of the steam obtained from the fuel is returned back to the dryer, and using the said steam, the material to be dried is fluidized or becomes bubbling. According to the invention, energy is supplied to the dryer at least partially through pipes placed in the layer to be dried, causing gaseous material, such as flue gases of a gas turbine, to flow in the pipes. With the flow of gaseous material, there are no phase changes in the said medium.

По крайней мере часть пара, полученного в процессе сушки, направляется в виде вдуваемого пара к газовой турбине, в ее сжигающее устройство. At least part of the steam obtained during the drying process, is sent in the form of blown steam to a gas turbine, in its combustion device.

Способ, соответствующий изобретению, для сушки материала, который содержит воду, характерен главным образом тем, что содержащий воду материал, подлежащий сушке, вводится в работающую под давлением сушилку, и тепловая энергия подводится для сушки содержащего воду материала, в результате чего пар, полученный в процессе сушки, по крайней мере частично направляется по отдельному трубопроводу в виде вдуваемого пара в сжигающее устройство газовой турбины. The method of the invention for drying a material that contains water is characterized mainly by the fact that the water-containing material to be dried is introduced into a pressurized dryer and heat energy is supplied to dry the water-containing material, as a result of which the steam obtained in the drying process is at least partially sent through a separate pipeline in the form of injected steam into the combustion device of a gas turbine.

Сушилка, соответствующая изобретению, содержит внутреннее пространство в работающей под давлением сушилке, в которое подается содержащий воду материал, подлежащий сушке, и средства для передачи тепловой энергии, необходимой в процессе сушки, к материалу, подлежащему сушке, причем вне внутреннего пространства сушилки, в которое подводится для сушки содержащий воду материал, подлежащий сушке, имеется соединяющий трубопровод для подачи пара, полученного в процессе сушки, в газовую турбину в виде вдуваемого пара. The dryer according to the invention comprises an interior space in a pressurized dryer, into which water-containing material to be dried is supplied, and means for transferring the thermal energy necessary during the drying process to the material to be dried, and outside the interior of the dryer into which water containing material to be dried is supplied for drying; there is a connecting pipeline for supplying the steam obtained during the drying process to the gas turbine in the form of injected steam.

На фиг. 1 представлен в виде схемы промышленный процесс, который содержит работающую под давлением сушилку и газовую турбину, которая вырабатывает электроэнергию; на фиг. 2 представлено в виде схемы сочетание работающей под давлением сушилки и газовой турбины, где отходящее тепло топочных газов из газовой турбины используется в процессе сушки содержащего воду материала для индустриального процесса; на фиг. 3 представлена взаимосвязь между сушилкой и извлекающим тепло устройством, соединенным с трубопроводом топочного газа, причем упомянутая взаимосвязь может быть применена, например, в варианте, представленном на фиг. 2; на фиг. 4 представлен в виде схемы процесс, в котором используются сушилка, соответствующая изобретению, и способ, соответствующий изобретению, для сушки содержащего воду материала; на фиг. 5 представлена сушилка в разрезе; на фиг. 6 представлено сечение А-А на фиг. 5; на фиг. 7 представлен вариант изобретения, в котором используется перегреватель в паровом циркуляционном контуре; на фиг. 8-10 представлены приспособления для введения материала, подлежащего сушке, в сушилку. In FIG. 1 is a flowchart of an industrial process that includes a pressurized dryer and a gas turbine that generates electricity; in FIG. 2 is a schematic illustration of a combination of a pressurized dryer and a gas turbine, where the waste heat of flue gases from a gas turbine is used in the drying process of water-containing material for an industrial process; in FIG. 3 shows the relationship between the dryer and the heat-extracting device connected to the flue gas pipeline, said relationship being applicable, for example, to the embodiment of FIG. 2; in FIG. 4 is a flow diagram illustrating a process in which a dryer according to the invention and a method according to the invention are used for drying water-containing material; in FIG. 5 is a sectional view of a dryer; in FIG. 6 shows section AA in FIG. 5; in FIG. 7 shows an embodiment of the invention in which a superheater is used in the steam circulation circuit; in FIG. 8-10 show devices for introducing the material to be dried into the dryer.

Как показано на фиг. 1, содержащий воду материал А, подлежащий сушке, направляется по пути, обозначенному стрелкой L, в работающую под давлением сушилку 10. Создание давления означает, что положительное давление относительно атмосферного давления достигается в сушилке 10 путем генерирования пара. Положительное давление обычно находится в пределах 5-50 бар (0,5-5 МПа). Тепловая энергия направляется в теплообменник 12, и тепловая энергия передается к материалу, подлежащему сушке. В принципе можно использовать любой содержащий воду материал, подлежащий сушке. Процесс сушки осуществляется в сушилке 10 при давлении в камере сгорания газовой турбины. Влага, содержащаяся в материале А₁, подлежащем сушке, получается в виде рабочей среды в процессе путем направления ее по трубопроводу 11 в камеру 13а сгорания в сжигающем или газифицирующем устройстве 13. В работающей под давлением сушилке 10 влажный материал высушивается, например, до содержания влаги, равного 20% Сжигающее устройство 13 может быть снабжено чистым топливом или топливом, которое содержит золу, и может либо осуществляться непосредственное сжигание, либо использоваться решение, при котором непосредственное сжигание заменяется газификацией топлива со сжиганием полученного газа.As shown in FIG. 1, the water-containing material A to be dried is guided along the path indicated by the arrow L to a pressurized dryer 10. Pressurization means that a positive pressure relative to atmospheric pressure is achieved in the dryer 10 by generating steam. Positive pressure is usually in the range of 5-50 bar (0.5-5 MPa). Thermal energy is sent to the heat exchanger 12, and thermal energy is transferred to the material to be dried. In principle, any water-containing material to be dried can be used. The drying process is carried out in the dryer 10 at a pressure in the combustion chamber of a gas turbine. The moisture contained in the material A ₁ to be dried is obtained in the form of a working medium in the process by sending it through a pipe 11 to the combustion chamber 13a in a combustion or gasification device 13. In a pressure-drying dryer 10, the wet material is dried, for example, to moisture content equal to 20%. The combustion device 13 may be provided with clean fuel or fuel that contains ash, and either direct combustion may be carried out, or a solution may be used in which the direct combustion is replaced azifikatsiey fuel with combustion gas obtained.

Таким образом, пар, который направляется из сушилки 10 по трубопроводу 11, поступает в камеру 13а сгорания в сжигающем устройстве 13 газовой турбины 14. В камере 13а сгорания упомянутый пар заменяет часть воздуха, который подается через компрессор 15. В то же самое время мощность, расходуемая компрессором, уменьшается, и увеличенная часть мощности газовой турбины превращается в мощность генератора 16. Thus, the steam that is directed from the dryer 10 through the pipe 11 enters the combustion chamber 13a in the combustion device 13 of the gas turbine 14. In the combustion chamber 13a, said steam replaces part of the air that is supplied through the compressor 15. At the same time, the power consumed by the compressor is reduced, and the increased part of the power of the gas turbine is converted into the power of the generator 16.

Избыток воздуха необходим из-за того, что с его помощью температура в камере 13а сгорания поддерживается на необходимом уровне, т.е. на уровне, который выдерживают материалы. Когда воздух заменяется с целью охлаждения паром, мощность, расходуемая для сжатия воздуха, становится ниже, и большая мощность приходится на генератор. Генерирование пара требует затрат тепловой энергии. Excess air is necessary due to the fact that with its help the temperature in the combustion chamber 13a is maintained at the required level, i.e. at the level that the materials can withstand. When air is replaced to cool with steam, the power used to compress the air becomes lower, and more power comes from the generator. The generation of steam requires thermal energy.

Из сушилки 10 высушенный материал А₁ передается для использования в индустриальном процессе, например, в качестве сырого материала в виде частиц или непосредственно к какой-либо котельной топке промышленного процесса и/или к сжигающему устройству 13, показанному на фиг. 1 и предназначенному для газовой турбины 14, причем в этом случае материалом А₁ является материал А₂. Сушилка 10 может также работать в качестве сушилки для промежуточного или конечного продукта в каком-либо промышленном процессе.From the dryer 10, the dried material A ₁ is transferred for use in an industrial process, for example, as raw material in the form of particles or directly to any boiler furnace of an industrial process and / or to a combustion device 13 shown in FIG. 1 and intended for a gas turbine 14, in which case, material A ₁ is material A ₂ . The dryer 10 may also function as a dryer for an intermediate or final product in any industrial process.

Сжигающее устройство 13 содержит камеру 13а сгорания, поддерживаемую под давлением с помощью компрессора 15. Компрессор 15 подает необходимый для горения воздух, который поступает в сжигающее устройство 13 по системе труб 11 для сжатого воздуха. Компрессор 15 повышает давление, например, до величины около 12 бар (1,2 МПа), причем равное высокое давление также обеспечивается путем генерирования пара в сушилке 10, в ее внутреннем сушильном пространстве 10а. При упомянутом давлении воздух затем поступает в сжигающее устройство 13 в его камеру 13а сгорания. В результате сжигания топлива А₂ смесь воздуха и топочных газов, полученных в процессе горения топлива, нагревается до температуры, приблизительно 850-1200^оС. По крайней мере часть пара, которая отделена от влажного материала А₂, введенного в сушилку 10, подается в сжигающее устройство 13 в его камеру 13а сгорания по паропроводу 11. Цель подвода пара заключается в регулировании конечной температуры в камере сгорания благодаря тому, что он заменяет некоторое количество избыточного воздуха, который обычно требуется. Вследствие подвода пара мощность компрессора уменьшается, и чистая мощность процесса становится больше.The combustion device 13 comprises a combustion chamber 13a, which is maintained under pressure by the compressor 15. The compressor 15 supplies the combustion air that is supplied to the combustion device 13 through a system of pipes 11 for compressed air. The compressor 15 increases the pressure, for example, to about 12 bar (1.2 MPa), and an equal high pressure is also ensured by generating steam in the dryer 10, in its internal drying space 10a. At the aforementioned pressure, air then enters the combustion device 13 into its combustion chamber 13a. In the combustion of fuel ₂ A mixture of air and flue gases produced during combustion of the fuel is heated to a temperature of about 850-1200 ° ^C. At least part of the steam which is separated from the wet material A ₂ introduced into the dryer 10, fed into the combustion device 13 into its combustion chamber 13a via the steam line 11. The purpose of the steam supply is to control the final temperature in the combustion chamber due to the fact that it replaces a certain amount of excess air, which is usually required. Due to the steam supply, the compressor power decreases, and the net process power becomes larger.

Топочные газы направляются далее по системе труб 17 для топочного газа к газовой турбине 14, где газы расширяются и генерируют кинетическую энергию. С помощью кинетической энергии вращается компрессор 15, размещенный на том же валу, что и генератор 16, причем генератор вырабатывает электроэнергию. Мощность, полученная от газовой турбины 14, больше, чем мощность, расходуемая компрессором 15, причем превышающая часть мощности извлекается из генератора газовой турбины 14. После газовой турбины 14 топочные газы направляются по трубопроводу 18 к отдельному извлекающему отходящее тепло устройству 19, например к котлу-утилизатору. The flue gases are then routed through a flue gas pipe system 17 to a gas turbine 14, where the gases expand and generate kinetic energy. With the help of kinetic energy, the compressor 15 is rotated, placed on the same shaft as the generator 16, and the generator generates electricity. The power received from the gas turbine 14 is greater than the power consumed by the compressor 15, and the greater part of the power is extracted from the generator of the gas turbine 14. After the gas turbine 14, the flue gases are sent through a pipe 18 to a separate waste heat-extracting device 19, for example, to a boiler to the utilizer.

Изобретение может также быть применено для комбинированной электростанции, которая включает паровую турбину, вырабатывающую электроэнергию, в добавление к газовой турбине. В этом случае тепловая энергия, необходимая для сушки, может быть получена полностью или частично из отбора пара паровой турбины. The invention can also be applied to a combined power plant that includes a steam turbine that generates electricity in addition to a gas turbine. In this case, the thermal energy required for drying can be obtained in whole or in part from the extraction of steam from a steam turbine.

На фиг. 2 показан вариант изобретения, в котором устройство 19 для извлечения тепла из топочных газов после газовой турбины используется в качестве источника энергии, подводимой к работающей под давлением сушилке 10. Между работающей под давлением сушилкой 10 и извлекающим тепло устройством 19 имеется теплообменный контур 20. В теплообменном контуре возможна циркуляция, например, воды. Из топочных газов тепло передается в котел-утилизатор, в теплообменник 21, к воде в контуре 20, и вода циркулирует в сушилку 10 в ее теплообменник 22, благодаря чему тепловая энергия, полученная из топочных газов, передается в теплообменник 22 к материалу А₁, подлежащему сушке. Пар, полученный в сушилке 10, направляется далее по трубопроводу 11 в газовую турбину 14, в ее находящуюся под давлением часть, в сжигающее или газифицирующее устройство 13 в виде вдуваемого пара.In FIG. 2 shows an embodiment of the invention in which a device 19 for extracting heat from flue gases after a gas turbine is used as a source of energy supplied to a pressurized dryer 10. Between a pressurized dryer 10 and a heat-extracting device 19 there is a heat exchange circuit 20. In a heat exchange the circuit can circulate, for example, water. Heat is transferred from the flue gases to the recovery boiler, to the heat exchanger 21, to the water in the circuit 20, and the water circulates into the dryer 10 to its heat exchanger 22, due to which the heat energy obtained from the flue gases is transferred to the heat exchanger 22 to the material A ₁ , to be dried. The steam obtained in the dryer 10 is then sent through a pipe 11 to a gas turbine 14, to its pressurized part, to a combustion or gasification device 13 in the form of injected steam.

На фиг. 3 представлен третий предпочтительный вариант изобретения. Содержащий воду материал А₁ направляется в работающую под давлением сушилку 10, и материал псевдоожижается с помощью циркуляции пара в паровой атмосфере. Пар, полученный в процессе сушки, циркулирует в контуре 23 с помощью пароструйного вентилятора 24. Пар циркулирует через теплообменник 25, который располагается в извлекающем тепло устройстве 19, например в котле-утилизаторе для топочных газов. Высушенный материал А₁ извлекается из верхней части сушилки 10. Часть пара отбирается из контура 23 для циркуляции теплообменной среды через распределительную точку 26 в трубопроводе 11 и далее для другого использования, например в качестве вдуваемого пара для газовой турбины 14. В самой сушилке 10, в ее сушильном пространстве 10а нет необходимости в отделении теплообменных трубных систем.In FIG. 3 shows a third preferred embodiment of the invention. The water-containing material A _{1 is} sent to a pressurized dryer 10, and the material is fluidized by circulating steam in a steam atmosphere. The steam obtained during the drying process is circulated in the circuit 23 by means of a steam-jet fan 24. The steam is circulated through a heat exchanger 25, which is located in the heat-extracting device 19, for example, in a waste heat boiler. The dried material A ₁ is removed from the upper part of the dryer 10. A part of the steam is taken from the circuit 23 to circulate the heat exchange medium through the distribution point 26 in the pipe 11 and then for other uses, for example, as injected steam for a gas turbine 14. In the dryer 10 itself, in its drying space 10a, there is no need to separate the heat exchange tube systems.

На фиг. 4 схематически показан один из способов работы сушилки в соответствии с изобретением. По пути, показанному стрелкой L₁, содержащий воду материал А₁ подается в сушилку 10. Тепловая энергия подается по трубопроводу в теплообменник 12а, и тепловая энергия передается к материалу, подлежащему сушке. В качестве материала, подлежащего сушке, можно использовать, например, фрезерный торф с содержанием влаги 70% В принципе в сушилке, соответствующей изобретению, можно использовать любой содержащий воду материал, подлежащий сушке. Влага, содержащаяся в материале А₁, может быть включена в процесс в качестве рабочей среды путем направления ее по трубопроводу 11 в камеру 13а сгорания, в сжигающее или газофицирующее устройство 13. Когда материал А₁, подлежащий сушке, представляет собой топливо А₂, он может быть использован в качестве топлива для газовой турбины 14.In FIG. 4 schematically shows one way of operating a dryer in accordance with the invention. Along the path shown by arrow L ₁ , water-containing material A ₁ is supplied to the dryer 10. Thermal energy is piped to the heat exchanger 12a, and heat energy is transferred to the material to be dried. As the material to be dried, for example, milled peat with a moisture content of 70% can be used. In principle, in the dryer according to the invention, any water-containing material to be dried can be used. The moisture contained in material A ₁ can be included in the process as a working medium by sending it through a pipe 11 to the combustion chamber 13a, to a combustion or gasification device 13. When the material A ₁ to be dried is A ₂ fuel, it can be used as fuel for a gas turbine 14.

Вдуваемый пар направляется по трубопроводу 11 в работающую под давлением часть сжигающего или газифицирующего устройства 13, предпочтительно в камеру 13а сгорания. Пар заменяет часть воздуха, подаваемого через компрессор 15. В то же самое время мощность, потребляемая компрессором 15, становится меньше, и увеличенная часть мощности газовой турбины 14 превращается в мощность генератора 16. Компрессор 15 дает необходимый для горения воздух, который поступает в сжигающее устройство 13 через трубную систему 15а для сжатого воздуха. Компрессор 15 повышает давление воздуха, например, до 12 бар (1,2 МПа). При упомянутом давлении воздух затем подается в сжигающее устройство 13, в его камеру 13а сгорания. The injected steam is led through a pipe 11 to a pressurized portion of a combustion or gasification device 13, preferably to a combustion chamber 13a. The steam replaces part of the air supplied through the compressor 15. At the same time, the power consumed by the compressor 15 becomes less, and the increased part of the power of the gas turbine 14 is converted to the power of the generator 16. The compressor 15 gives the combustion air that enters the combustion device 13 through a compressed air pipe system 15a. The compressor 15 increases the air pressure, for example, up to 12 bar (1.2 MPa). At the aforementioned pressure, air is then supplied to the combustion device 13, into its combustion chamber 13a.

В результате сжигания топлива А температура смеси воздуха и топочных газов, полученных при сгорании топлива, возрастает до температуры примерно 850-1200^оС. В сжигающее устройство 13, в его камеру 13а сгорания по трубопроводу 11 вводится по крайней мере часть пара, который отделен в сушилке 10 от содержащего воду материала А₁.As a result, fuel A combustion mixture of air and the temperature of the flue gases produced by combustion of the fuel rises to a temperature of about 850-1200 ^C. The combustion device 13 into its combustion chamber 13a through conduit 11 is introduced at least part of the steam which is separated into dryer 10 from water-containing material A ₁ .

Одной из целей подвода пара является регулирование предельной температуры в камере сгорания благодаря тому, что пар заменяет избыток воздуха, который обычно необходим. Таким образом, температура в камере 13а сгорания поддерживается на уровне, который выдерживают материалы. В таких условиях, когда воздух заменяется паром с целью охлаждения, мощность, необходимая для сжатия воздуха, уменьшается, и большая мощность остается на долю генератора 16. Часть золы из топлива А удаляется из сжигающего устройства 13 по каналам, уходящим из системы. Часть топочных газов направляется к горячему очистителю 27 для топочных газов, из которого наиболее загрязненный газ и зола выводятся через выходной канал 28. Более чистый газ поступает по трубопроводу 17 далее в газовую турбину 14, где газы расширяются и генерируют кинетическую энергию. С помощью кинетической энергии вращаются компрессор 15, помещенный на том же валу, а также генератор 16, который вырабатывает электроэнергию. При выполнении работы, описанной выше, давление топочных газов снижается до уровня атмосферного давления. Мощность, полученная от газовой турбины 14, выше, чем мощность, потребляемая компрессором 15, благодаря чему избыточная мощность может быть извлечена из генератора 16 газовой турбины 14. One of the goals of the steam supply is to control the temperature limit in the combustion chamber due to the fact that the steam replaces the excess air that is usually needed. Thus, the temperature in the combustion chamber 13a is maintained at a level that the materials can withstand. Under such conditions, when the air is replaced by steam for cooling, the power required to compress the air decreases, and a large amount of power remains on the share of the generator 16. A part of the ash from the fuel A is removed from the combustion device 13 through channels leaving the system. Part of the flue gases is directed to a hot flue gas cleaner 27, from which the most polluted gas and ash are discharged through the outlet channel 28. The cleaner gas flows through a pipe 17 to a gas turbine 14, where the gases expand and generate kinetic energy. With the help of kinetic energy, the compressor 15 is rotated, placed on the same shaft, as well as the generator 16, which generates electricity. When performing the work described above, the pressure of the flue gases decreases to atmospheric pressure. The power received from the gas turbine 14 is higher than the power consumed by the compressor 15, so that excess power can be extracted from the generator 16 of the gas turbine 14.

Сушилка 10 предпочтительно работает под давлением, что означает, что сушка в сушильном пространстве сушилки осуществляется при положительном давлении по отношению к атмосферному давлению. Уровень давления обычно составляет 5-50 бар (0,5-5 МПа). The dryer 10 preferably operates under pressure, which means that drying in the drying space of the dryer is carried out at a positive pressure relative to atmospheric pressure. The pressure level is usually 5-50 bar (0.5-5 MPa).

На фиг. 5 представлена в разрезе сушилка, соответствующая изобретению, в качестве иллюстрации принципа работы. Сушилка 10 содержит наружный кожух 29, предпочтительно состоящий из цилиндрической части 29а кожуха и концевых частей 29b₁ и 29b₂. Продольная ось Х сушилки является вертикальной. Внутри кожуха 29 сушилки 10 располагаются теплообменные трубы 30. Теплообменные трубы 30 прикреплены своими концами в нижней части сушилки к перфорированной плите 31, а в верхней части сушилки к перфорированной плите 32. Между цилиндрической частью кожуха 29а сушилки 10, теплообменными трубами 30 и плитами 31 и 32 остается пространство 33 для материала А, подлежащего сушке. Теплообменная среда, предпочтительно топочные газы газовой турбины 14, направляются по трубопроводу 34 в пространстве С₁ между плитой 31 и концевой частью 29b₁ кожуха сушилки, и из этого пространства топочные газы направляются по прямым трубам 30 в пространство С₂ между другой плитой 32 и концевой частью 29b₂ и далее по трубопроводу 35 на выход из сушилки 10. Тепло передается от топочных газов к материалу А, подлежащему сушке. Пар, образующийся в процессе сушки материала А, содержащего воду, например топлива, направляется по трубопроводу 36 из верхней части пространства 33 и циркулирует с помощью пароструйного вентилятора 37 обратно в сушилку 10, в нижнюю часть пространства 33. С помощью упомянутого пара, полученного из материала, подлежащего сушке, материал А, подлежащий сушке, псевдоожижается или делается пузырящимся. Материал А подается в пространство 33 на сопловую плиту 38. Пар подается по трубопроводу 36 в пространство С₃ между плитой 31 и сопловой плитой 38, и из этого пространства он направляется через сопловые отверстия 39 в материал А, подлежащей сушке, находящейся в пространстве 33. Через сопловые отверстия 39 пар распределяется равномерно в материале, подлежащем сушке. Когда пар направляется снизу в слой материала, подлежащего сушке, материал А, подлежащий сушке, размещенный на плите 38, псевдоожижается или становится пузырящимся.In FIG. 5 is a sectional view of a dryer according to the invention, as an illustration of the principle of operation. The dryer 10 comprises an outer casing 29, preferably consisting of a cylindrical casing part 29a and end parts 29b ₁ and 29b ₂ . The longitudinal axis X of the dryer is vertical. Heat exchanger tubes 30 are located inside the casing 29 of the dryer 10. Heat exchanger tubes 30 are attached at their lower ends to the perforated plate 31, and in the upper part of the dryer to the perforated plate 32. Between the cylindrical part of the casing 29a of the dryer 10, heat exchanger tubes 30 and plates 31 and 32 there remains a space 33 for the material A to be dried. The heat exchange medium, preferably the flue gases of the gas turbine 14, are routed through a pipe 34 in the space C ₁ between the stove 31 and the end portion 29b _{1 of} the dryer casing, and from this space the flue gases are routed through straight pipes 30 into the space C ₂ between the other stove 32 and the end part 29b ₂ and further through the pipe 35 to the outlet of the dryer 10. Heat is transferred from the flue gases to the material A to be dried. The steam generated during the drying process of material A containing water, such as fuel, is sent through a pipe 36 from the upper part of the space 33 and circulated by the steam-jet fan 37 back to the dryer 10, to the lower part of the space 33. Using the above-mentioned steam obtained from the material to be dried, material A to be dried is fluidized or bubbled. Material A is fed into space 33 to a nozzle plate 38. Steam is supplied via line 36 to space C ₃ between the stove 31 and nozzle plate 38, and from this space it is directed through nozzle openings 39 into material A to be dried in space 33. Through nozzle openings 39, steam is evenly distributed in the material to be dried. When steam is sent from below into the layer of material to be dried, material A to be dried, placed on plate 38, is fluidized or becomes bubbly.

Контур 36 циркуляции пара снабжен точкой 40 разветвления для подачи пара по трубопроводу 11 по крайней мере частично для другого использования, например в процессе, показанном на фиг. 4, в газовой турбине 14, в работающей под давлением части газовой турбины, предпочтительно в ее сжигающем устройстве 13 или в газифицирующем устройстве в качестве вдуваемого пара. Пар и его энергия могут также использоваться в другом месте. Пар может направляться, например, в пароперегреватели в паровом контуре, в теплообменники и т.п. The steam circulation loop 36 is provided with a branch point 40 for supplying steam through the pipe 11 at least partially for other uses, for example, in the process shown in FIG. 4, in a gas turbine 14, in a pressurized part of a gas turbine, preferably in its combustion device 13 or in a gasification device, as injected steam. Steam and its energy can also be used elsewhere. Steam can be sent, for example, to superheaters in the steam circuit, to heat exchangers, etc.

На фиг. 6 представлено сечение А-А на фиг. 5. Содержащий воду материал, подлежащий сушке, вводится в пространство 33 между кожухом 29а сушилки и теплопередающими трубами 30. Теплопередающие трубы 30 предпочтительно являются прямыми трубами, благодаря чему потери потока сведены к минимуму. Пространство 33 предпочтительно находится под давлением, например при давлении 12 бар (1,2 МПа). В упомянутом пространстве материал, подлежащий сушке, находится, по существу, в паровой атмосфере. In FIG. 6 shows section AA in FIG. 5. The water-containing material to be dried is introduced into the space 33 between the dryer casing 29a and the heat transfer pipes 30. The heat transfer pipes 30 are preferably straight pipes, so that flow losses are minimized. Space 33 is preferably under pressure, for example at a pressure of 12 bar (1.2 MPa). In said space, the material to be dried is substantially in a vapor atmosphere.

На фиг. 7 представлен вариант изобретения, в котором пар в паровом циркуляционном контуре 36 перегревается в перегревателе 41. Энергия для перегрева может быть получена от отходящих газов газотурбинного процесса, от охладителя компрессора или откуда нибудь еще. In FIG. 7 illustrates an embodiment of the invention in which the steam in the steam circulation circuit 36 is superheated in the superheater 41. The energy for superheating can be obtained from the exhaust gases of a gas turbine process, from a compressor cooler, or from somewhere else.

На фигурах, описанных выше, возможны такие варианты, в которых трубы 30, проходящие через слой 33, подлежащий сушке, по крайней мере частично изолирован, с тем чтобы ограничить температуру поверхности в месте контакта между материалом, подлежащим сушке, и трубой 30. Предпочтительно изоляция осуществляется на участках труб, где температура топочных газов наибольшая. In the figures described above, such options are possible in which the pipes 30 passing through the layer 33 to be dried are at least partially insulated so as to limit the surface temperature at the point of contact between the material to be dried and the pipe 30. Preferably, insulation carried out in pipe sections where the temperature of the flue gases is highest.

На фиг. 8 представлено решение по вводу и выводу топлива в сушилке, которая содержит вертикально расположенный цилиндрический кожух и теплообменные трубы 30, проходящие через него. На фиг. 8 показан ввод твердого материала, подлежащего сушке, в работающую под давлением сушилку 10. Ввод осуществляется следующим образом. Твердый материал вводится в не находящийся под давлением питательный бункер 42. Из питательного бункера 42 материал, подлежащий сушке, направляется под действием силы тяжести в бункер 43, размещенный ниже, который работает не под давлением или под давлением, как это необходимо. Между бункерами имеется непроницаемое для давления закрывающее устройство 44. Из бункера 43 материал, подлежащий сушке, направляется далее в бункер 45, который всегда находится под давлением. Перед тем как начинается течение материала уровень давления в промежуточном бункере должен быть повышен до некоторого уровня, при котором имеется давление в сушилке. Между бункерами имеется непроницаемое для давления закрывающее устройство 46. После того как промежуточный бункер опорожняется закрывающий элемент, размещенный у его нижней стороны, закрывается, и давление в промежуточном бункере сбрасывается. Заслонка, размещенная над промежуточным бункером, открывается для заполнения промежуточного бункера. Извлечение сухого материала из устройства осуществляется с помощью средств, подобных тем, которые применяются при подводе, только последовательность производимых операций обратная. In FIG. 8 shows a solution for introducing and discharging fuel in a dryer, which contains a vertically arranged cylindrical casing and heat transfer pipes 30 passing through it. In FIG. Figure 8 shows the introduction of the solid material to be dried into a pressurized dryer 10. The input is as follows. Solid material is introduced into the non-pressurized feed hopper 42. From the feed hopper 42, the material to be dried is sent by gravity to a hopper 43 located below, which does not work under pressure or under pressure, as necessary. Between the hoppers there is a pressure-tight closing device 44. From the hopper 43, the material to be dried is then sent to the hopper 45, which is always under pressure. Before the flow of material begins, the pressure level in the intermediate hopper must be increased to a certain level at which there is pressure in the dryer. Between the hoppers there is a pressure-tight closing device 46. After the intermediate hopper is empty, the closure element located on its lower side is closed and the pressure in the intermediate hopper is released. A damper located above the intermediate hopper opens to fill the intermediate hopper. The extraction of dry material from the device is carried out using means similar to those used in the supply, only the reverse sequence of operations.

На фиг. 9 представлено решение для подвода и извлечения илоподобного материала в сушилку и из сушилки. Илоподобный материал вводится с помощью насоса 47 и извлекается с помощью отводящего насоса 48 по соответствующим трубопроводам. In FIG. Figure 9 shows a solution for supplying and recovering sludge-like material to and from the dryer. The sludge-like material is introduced by means of a pump 47 and is extracted by means of a discharge pump 48 through corresponding pipelines.

На фиг. 10 представлено решение для ввода материала, подлежащего сушке, который должен быть псевдоожижен в сушилке 10. Материал направляется с помощью шнекового конвейера 49 через кожух 29а сушилки, а высушенный материал извлекается из верхней части сушилки, из пространства, находящегося над псевдоожиженным слоем. Преимущество такого решения заключается в том, что при псевдоожижении любые тяжелые частицы примесей остаются внизу псевдоожиженного слоя и могут быть извлечены оттуда отдельно. In FIG. 10 shows a solution for introducing the material to be dried, which must be fluidized in the dryer 10. The material is conveyed by a screw conveyor 49 through the dryer casing 29a, and the dried material is removed from the top of the dryer from the space above the fluidized bed. The advantage of this solution is that during fluidization, any heavy impurity particles remain below the fluidized bed and can be extracted separately from there.

Claims

1. A method of drying a water-containing material, carried out at a power plant having a gas turbine with a combustion unit, comprising introducing said material into the dryer under pressure, drying the latter by exposure to thermal energy, and simultaneously discharging the steam generated in this process, characterized in that at least part of the generated during the drying process, the steam is diverted to the combustion block of a gas turbine for its subsequent use in a mixture with combustion products as a working fluid in this turbine.

2. The method according to claim 1, characterized in that the dryer maintain a positive pressure of 5 to 50 bar.

3. The method according to claim 2, characterized in that the positive pressure is maintained in the dryer by steam generated during the drying process.

4. The method according to claims 1 to 3, characterized in that the heat of the exhaust gases of a gas turbine is used as thermal energy for drying the material.

5. The method according to PP. 1 to 4, characterized in that the steam formed during the drying process is sent to overheat in a waste heat boiler heated by the exhaust gases of a gas turbine, with its subsequent return to the dryer for additional use of its heat as heat energy for drying.

6. A device for drying water-containing material carried out at a power plant, comprising a pressure dryer equipped with a means for transferring thermal energy, and also a pipe for removing steam generated during the drying process, and a gas turbine combustion unit, characterized in that the pipe for removing steam from the dryer is additionally connected to a combustion unit of a gas pipe having an exhaust gas line.

7. The device according to claim 6, characterized in that it further comprises a heat exchange circuit formed by a waste heat boiler connected at the inlet through steam-jet fans to the steam exhaust pipe from the dryer and the turbine exhaust gas line, respectively, and at the outlet by a superheated steam line to the dryer .

8. The device according to claim 7, characterized in that the said means for transferring thermal energy is made in the form of heat exchange tubes located in the inner cavity of the dryer and connected to the exhaust gas line of the turbine.

9. The device according to claim 8, characterized in that the heat exchange pipes are made straight and fixed by the ends in the tube plates, forming supply and discharge collectors with the end sections of the internal cavity of the dryer, through the first of which the pipes are connected to the exhaust gas line of the turbine, and through the second to the exhaust pipe.