一种煤中水回收的褐煤干燥发电系统及其实施方法

摘要

本发明公开了一种煤中水回收的褐煤干燥发电系统及其实施方法，褐煤干燥发电系统包括锅炉、汽轮机、给水泵、凝汽器、磨煤机，以及褐煤干燥装置、煤中水回收装置、原煤仓、低压加热器、除氧器、高压加热器、冷凝液泵、汽水混合器，褐煤干燥装置与煤中水回收装置、原煤仓、低压加热器、除氧器、高压加热器、冷凝液泵、汽水混合器相连接，并与锅炉、汽轮机、给水泵、凝汽器、磨煤机相连接组成褐煤干燥发电系统。本发明通过将褐煤干燥装置与锅炉整体布置设计，煤中水回收装置与汽轮机回热系统相结合，实现大容量褐煤发电机组的运行。

说明书

技术领域

本发明涉及燃煤火力发电技术领域，具体涉及一种煤中水回收的褐煤干燥发电系统及其实施方法。

背景技术

我国褐煤储量较大，已探明的储存量约2100亿吨，占全国煤炭储量的13%，该煤种含水量高（35%～50%）、发热量低、挥发分高、易自燃，大规模开发利用和作为原料转化利用都受到较大限制。为了使褐煤高效利用，最经济的方法就是对其先进行干燥脱水。在电力工业，通过降低褐煤中的水分，提高发热量，可以减少后续系统设备（制粉、锅炉、脱硫、除尘等）的投资。

目前，国内电厂燃用褐煤采用与烟煤等高热值、低水分的煤混烧的方式，锅炉制粉系统同直接燃用其它优质煤的系统相同。煤在进入磨煤机前未干燥，由于水分高，导致锅炉排烟损失大，热效率低，经济性有限，而且温室气体的排放量也较大。另外褐煤热值较低，为达到相同装机容量使得锅炉本体体积变大，造价昂贵，锅炉辅机选型大，厂用电率高。

在褐煤发电技术方面，公开号为CN101881191A的中国实用新型专利公开了一种基于高水分褐煤预干燥提质及回收技术的火力发电系统，其提供的褐煤预干燥装置为传统的褐煤干燥机，换热效果差，占地面积大，运行时噪声高，能量浪费严重；另一公开号为CN102944024A的中国实用新型专利公开了一种褐煤火力发电系统，除同样具有上述缺点外，煤中蒸发出的水蒸汽是通过水和蒸汽直接换热回收的，导致回收水和冷却水混合到一块，蒸汽中携带的污染沉积到水中，水处理空难。此外，这两个专利最大的特点都是采用褐煤干燥后再输送到锅炉房发电，是简单的褐煤干燥和电厂发电的衔接，工程造价大；同时，干褐煤在输送过程中易自燃、危险较大，输送设备耗能大。

鉴于此，需要进一步改进和提高现有的褐煤干燥与电厂发电技术，改进后的发电系统及其实施方法既能够实现褐煤中水分的有效回收，又能简化干褐煤输送至电厂用于发电的流程；同时，工程造价降低，能量浪费减少，响应了国家节能减排的政策。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种煤中水回收的褐煤干燥发电系统及其实施方法，该技术方案涉及煤中水回收的褐煤干燥制粉系统和汽轮机回热系统的改进及相关装置连接的改进，将褐煤干燥同锅炉制粉系统整体布置，褐煤干燥脱水后再进行燃烧发电，同时对煤中蒸发出的水进行回收，从而实现电厂投资减少、能源利用提升、效益提高。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案。

一种煤中水回收的褐煤干燥发电系统，包括锅炉、汽轮机、给水泵、凝汽器、磨煤机，磨煤机与锅炉连接，锅炉通过管道连接汽轮机，汽轮机与凝汽器相连，凝汽器通过管道连接给水泵，其特征在于：该系统还包括褐煤干燥装置、煤中水回收装置，以及原煤仓、低压加热器、除氧器、高压加热器、冷凝液泵、汽水混合器；所述褐煤干燥装置与煤中水回收装置、原煤仓、低压加热器、除氧器、高压加热器、冷凝液泵、汽水混合器相连接，并与锅炉、汽轮机、给水泵、凝汽器、磨煤机相连接组成褐煤干燥发电系统；通过将褐煤干燥装置与锅炉整体布置设计，煤中水回收装置与汽轮机回热系统相结合，实现大容量褐煤发电机组的运行。

在上述任一技术方案中优选的是，所述给水泵包括低压给水泵和高压给水泵。

在上述任一技术方案中优选的是，所述褐煤干燥装置包括干燥机、给煤机、干煤仓、冷凝罐、除尘器，所述干燥机与给煤机、干煤仓、冷凝罐、除尘器相连接。

在上述任一技术方案中优选的是，所述原煤仓与干燥机通过给煤机连接，干燥机的出料口与干煤仓连接。

在上述任一技术方案中优选的是，所述干燥机的冷凝液出口与冷凝罐连接，干燥机的湿气出口与除尘器连接。

在上述任一技术方案中优选的是，所述除尘器的落煤口与干煤仓连接，干煤仓与磨煤机通过给煤机连接。

在上述任一技术方案中优选的是，所述磨煤机与锅炉连接，锅炉的蒸汽出口通过管道与汽轮机连接。

在上述任一技术方案中优选的是，所述汽轮机的排气口与凝汽器连接，凝汽器的出水口通过管道依次连接低压给水泵、低压加热器至除氧器。

在上述任一技术方案中优选的是，所述除氧器的出水口依次连接高压给水泵、高压加热器至锅炉给水入口。

在上述任一技术方案中优选的是，所述汽轮机的低压抽汽口连接至汽水混合器，低压抽汽和水混合进入褐煤干燥装置，冷凝罐中的凝结液通过冷凝液泵送入除氧器，通过除尘器过滤后的湿气进入煤中水回收装置，煤中回收水通过管道进入废水处理系统，乏气排放至大气，低压给水泵的出口连接至煤中水回收装置，锅炉给水经过煤中水回收装置再进入回热系统。

在上述任一技术方案中优选的是，所述干燥机为两台，两台干燥机相对布置，共用一个干煤仓，供应一台磨煤机；所述干燥机布置于磨煤机上面，褐煤干燥同锅炉制粉系统整体布置于锅炉房中。

在上述任一技术方案中优选的是，所述干燥机为管式干燥机，煤走管中，蒸汽走壳体中，煤和汽间接换热。

在上述任一技术方案中优选的是，所述干燥机所需的干燥热量来自水和汽轮机低压抽汽混合后的蒸汽，压力为0.4～0.65MPaA，温度为150～175℃。

在上述任一技术方案中优选的是，所述相对布置的两台干燥机的冷凝液回收共用一个冷凝罐，冷凝液通过冷凝液泵进入除氧器。

在上述任一技术方案中优选的是，所述除尘器为袋式除尘器，相对布置的两台干燥机共用一个除尘器。

在上述任一技术方案中优选的是，所述煤中水回收装置采用肋片换热器，煤中析出的水汽通过锅炉给水冷凝回收。

在上述任一技术方案中优选的是，所述干煤仓协调两台干燥机的出力，以保证磨煤机供煤稳定，所述干煤仓的容积配置为对应磨煤机四小时出力煤的体积。

本发明还公开了一种煤中水回收的褐煤干燥发电系统的实施方法，包括如上所述的煤中水回收的褐煤干燥发电系统，该褐煤干燥发电系统的实施过程包括如下工艺步骤：

S1，煤中水回收的褐煤干燥发电系统中的各部件通过合理连接，并形成煤中水回收的褐煤干燥制粉系统和汽轮机回热系统。

S2，含水量为35%～50%、粒度≤20mm的褐煤从原煤仓经给煤机进入干燥机的干燥管中，干燥机采用低压过热蒸汽作为干燥介质，对褐煤进行干燥，干燥后的褐煤进入干煤仓并送入磨煤机，褐煤中蒸发出的水蒸汽在空气载体的作用下经除尘器过滤进入煤中水回收装置回收。

在上述任一技术方案中优选的是，在步骤S1中，该系统采用两台干燥机、一个干煤仓和一台磨煤机，两干燥机相对布置在锅炉房干煤仓上面，干煤仓落煤口接磨煤机，将褐煤干燥系统、制粉系统集中整体布置。

在上述任一技术方案中优选的是，在步骤S2中，管式干燥机干煤出口加设旋转密封给料阀。

在上述任一技术方案中优选的是，在步骤S2中，管式干燥机冷凝液出口加设疏水器、多路共网器。

在上述任一技术方案中优选的是，在步骤S2中，干燥系统采用温湿度变送器、气体含量分析仪在线监测露点温度、CO浓度和O₂浓度。

在上述任一技术方案中优选的是，当露点温度过高时，增大除尘器抽风量；当CO、O₂超标时，向除尘器中喷入惰性气体；以保证干燥生产线安全稳定运行。

在上述任一技术方案中优选的是，露点温度控制在70～80℃，O₂体积含量控制在12Vol%以下，CO浓度控制在80ppm以下。

本发明的煤中水回收的褐煤干燥发电系统及其实施方法，褐煤干燥发电系统包括锅炉、汽轮机、给水泵、凝汽器、磨煤机，磨煤机与锅炉连接，锅炉通过管道连接汽轮机，汽轮机与凝汽器相连，凝汽器通过管道连接给水泵；褐煤干燥发电系统还包括褐煤干燥装置、煤中水回收装置，以及原煤仓、低压加热器、除氧器、高压加热器、冷凝液泵、汽水混合器；褐煤干燥装置与煤中水回收装置、原煤仓、低压加热器、除氧器、高压加热器、冷凝液泵、汽水混合器相连接，并与锅炉、汽轮机、给水泵、凝汽器、磨煤机相连接组成褐煤干燥发电系统；通过将褐煤干燥装置与锅炉整体布置设计，煤中水回收装置与汽轮机回热系统相结合，实现大容量褐煤发电机组的运行。

本发明的煤中水回收的褐煤干燥发电系统及其实施方法，给水泵包括低压给水泵和高压给水泵，原煤仓与干燥机通过给煤机连接，干燥机出料口与干煤仓连接，干燥机冷凝液出口与冷凝罐连接，干燥机湿气出口与除尘器连接，除尘器落煤口与干煤仓连接，干煤仓与磨煤机通过给煤机连接，磨煤机与锅炉连接，锅炉蒸汽出口通过管道与汽轮机连接，汽轮机排汽与凝汽器连接，凝汽器出水口通过管道依次连接低压给水泵、低压加热器至除氧器，除氧器出水口依次连接高压给水泵、高压加热器至锅炉给水入口，组成褐煤干燥发电系统；汽轮机低压抽汽口连接至汽水混合器，低压抽汽和水混合进入干燥装置，冷凝罐中凝结液通过冷凝液泵送入除氧器；通过除尘器过滤后的湿气进入煤中水回收装置，煤中回收水通过管道进入废水处理系统，乏气排放至大气；低压给水泵出口连接至煤中水回收装置，锅炉给水经过煤中水回收装置再进入回热系统。

其中，干燥机为两台，两台干燥机相对布置，共用一个干煤仓，供应一台磨煤机；干燥机布置于磨煤机上面，褐煤干燥同锅炉制粉系统整体布置于锅炉房中。干燥机为管式干燥机，煤走管中，蒸汽走壳体中，煤和汽间接换热。干燥机所需的干燥热量来自水和汽轮机低压抽汽混合后的蒸汽，压力为0.4～0.65MPaA，温度为150～175℃。相对布置的两台干燥机的冷凝液回收共用一个冷凝罐，冷凝液通过冷凝液泵进入除氧器。除尘器为袋式除尘器，相对布置的两台干燥机共用一个除尘器。煤中水回收装置采用肋片换热器，煤中析出的水汽通过锅炉给水冷凝回收。干煤仓协调两台干燥机的出力，以保证磨煤机供煤稳定，所述干煤仓的容积配置为对应磨煤机四小时出力煤的体积。

本发明的煤中水回收的褐煤干燥发电系统的实施方法，将含水量为35%～50%、粒度≤20mm的褐煤从原煤仓经给煤机进入干燥机的干燥管中，干燥机采用低压过热蒸汽作为干燥介质，对褐煤进行干燥，干燥后的褐煤进入干煤仓并送入磨煤机，褐煤中蒸发出的水蒸汽在空气载体的作用下经除尘器过滤进入煤中水回收装置回收。在褐煤干燥发电系统的处理过程中，管式干燥机干煤出口加设旋转密封给料阀，管式干燥机冷凝液出口加设疏水器、多路共网器，干燥系统采用温湿度变送器、气体含量分析仪在线监测露点温度、CO浓度和O₂浓度。当露点温度过高时，增大除尘器抽风量；当CO、O₂超标时，向除尘器中喷入惰性气体；以保证干燥生产线安全稳定运行。露点温度控制在70～80℃，O₂体积含量控制在12Vol%以下，CO浓度控制在80ppm以下。

与现有技术相比，采用本发明的煤中水回收的褐煤干燥发电系统及其实施方法，可提高锅炉热效率约2%，汽轮机抽汽干燥，减少冷端热损失约2.5%，厂用电率减少约0.8%，发电标准煤耗降低约8g/(kW·h)，一台1000MW机组回收水量约120t/h。

本发明的煤中水回收的褐煤干燥发电系统及其实施方法，干燥采用间接干燥方式，解决了直接干燥带来的不安全问题，煤分布在较多的干燥管中，干燥速率快，干燥适中；系统上摒弃了传统褐煤干燥发电独立厂房布置的方式，采用锅炉房整体布置，减少干煤输送流程，系统安全性提高，运行费用大大减低。

采用本发明的煤中水回收的褐煤干燥发电系统及其实施方法，能达到高效、节能、节水、减排的效果，符合国家发展低碳经济的政策。

附图说明

图1为按照本发明的煤中水回收的褐煤干燥发电系统及其实施方法的一优选实施例的系统结构及实施过程示意图；

附图标记：

1a、1b—原煤仓，2a、2b、2c—给煤机，3a、3b—干燥机，4—干煤仓，5—冷凝罐，6—除尘器，7—磨煤机，8—煤中水回收装置，9—锅炉，10—汽轮机，11—凝汽器，12—低压给水泵，13—低压加热器，14—除氧器，15—高压给水泵，16??—高压加热器，17—冷凝液泵，18—汽水混合器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细说明，以下描述仅作为示范和解释，并不对本发明作任何形式上的限制。

如图1所示，锅炉9与汽轮机10、低压给水泵12、高压给水泵15、凝汽器11、磨煤机7、褐煤干燥装置、煤中水回收装置8、原煤仓、低压加热器13、除氧器14、高压加热器16、冷凝液泵17、汽水混合器18构成褐煤干燥发电系统，其褐煤干燥装置又包括干燥机、给煤机、干煤仓4、冷凝罐5、除尘器6，通过将褐煤干燥装置、煤中水回收装置与锅炉整体布置设计，煤中水回收装置与汽轮机回热系统相结合，实现大容量褐煤发电机组的运行。

原煤仓1a、1b与干燥机3a、3b通过给煤机2a、2b连接，两干燥机出料口与干煤仓4连接；两干燥机凝结液出口与冷凝罐5连接，两干燥机湿气出口与除尘器6连接；除尘器落煤口与干煤仓连接，干煤仓与磨煤机7通过给煤机2c连接；磨煤机与锅炉9连接，锅炉蒸汽出口通过管道与汽轮机10连接；汽轮机排气口与凝汽器11连接，凝汽器出口通过管道依次连接低压给水泵12、低压加热器13至除氧器14；除氧器出口依次连接高压给水泵15、高压加热器16至锅炉给水入口，组成褐煤干燥发电系统；汽轮机低压抽汽口连接至汽水混合器18，低压抽汽和水混合进入干燥装置，冷凝罐中凝结液通过冷凝液泵17送入除氧器；通过除尘器过滤后的湿气进入煤中水回收装置8，煤中回收水通过管道进入废水处理系统，乏气排放至大气；低压给水泵出口连接至煤中水回收装置，锅炉给水经过煤中水回收装置再进入回热系统。

采用如上所述的褐煤干燥发电系统，其实施方法为：

采用两台干燥机3a、3b对应一个干煤仓4和一台磨煤机7，两干燥机相对布置在锅炉房干煤仓上面，干煤仓落煤口接磨煤机；干燥系统、制粉系统集中整体布置，简化褐煤干燥发电流程，同时减少干煤输送环节，安全性提高，运行费用降低。

将含水量为35%～50%、粒度为≤20mm的褐煤从原煤仓1a、1b通过给煤机2a、2b进入干燥机3a、3b干燥管中；干燥介质（低压过热蒸汽）进入干燥机筒体中进行换热，换热后的冷凝液进入冷凝罐5，通过冷凝液泵17进入除氧器14；干燥后的煤进入干煤仓4，通过给煤机2c进入磨煤机7，最后进入锅炉燃烧。

煤中蒸发出的水蒸汽在空气载体的作用下进入除尘器6进行过滤，过滤后进入煤中水回收装置8回收，乏气排入大气，过滤下的煤粉经落煤管进入干煤仓4。

干燥系统采用温湿度变送器、气体含量分析仪在线监测露点温度、CO浓度和O₂浓度；当露点温度过高时，增大除尘器抽风量；当CO、O₂超标时，向除尘器中喷入惰性气体（如：氮气）。

干燥系统出力通过调节给煤机2a、2b和干燥机3a、3b转速实现，为达到要求品质的干煤，同时也应调节蒸汽量。

煤中水回收装置8冷媒介质采用锅炉给水，锅炉给水先经过此装置，然后再进入低压加热系统。为了达到较好的换热效果，较好的实施方式为采用肋片换热器。肋片换热器采取气走壳程，水走管程；中间加折流板，迫使气流多次错流通过管束，其结构紧凑，传热效率高，间接换热不影响锅炉给水品质。

干燥介质是采用水和汽轮机低压抽汽混合后的压力0.4～0.65MPaA、温度150～175℃的蒸汽。常规设计的汽轮机抽汽参数难以满足干燥所要求的蒸汽状态，为此，抽汽通过汽水混合器18加水混合后可达要求。

这种煤中水回收的褐煤干燥发电系统，其原煤仓与干燥机通过给煤机连接，干燥机出料口、冷凝液出口、湿气出口分别与干煤仓、冷凝罐、除尘器连接，除尘器落煤口、湿气出口分别与干煤仓、煤中水回收装置连接，干煤仓与磨煤机通过给煤机连接，磨煤机与锅炉连接，锅炉蒸汽出口与汽轮机连接，汽轮机排气口与凝汽器连接，凝汽器出水口通过管道依次连接低压给水泵、低压加热器至除氧器，除氧器出水口依次连接高压给水泵、高压加热器至锅炉给水入口。该发明将褐煤干燥同火力发电系统有机结合，褐煤干燥整体布置于锅炉房中，汽轮机抽汽作为干燥介质，采用锅炉给水回收煤中水，为大容量褐煤发电机组的实现提供了一种方法。

该煤中水回收的褐煤干燥发电系统，包括的装置设备有：原煤仓、给煤机、干燥机、干煤仓、冷凝罐、除尘器、磨煤机、煤中水回收装置、锅炉、汽轮机、凝汽器、低压给水泵、低压加热器、除氧器、高压给水泵、高压加热器、冷凝液泵、汽水混合器；原煤仓与干燥机通过给煤机连接，干燥机出料口与干煤仓连接，干燥机冷凝液出口与冷凝罐连接，干燥机湿气出口与除尘器连接，除尘器落煤口与干煤仓连接，干煤仓与磨煤机通过给煤机连接，磨煤机与锅炉连接，锅炉蒸汽出口通过管道与汽轮机连接，汽轮机排气口与凝汽器连接，凝汽器出水口通过管道依次连接低压给水泵、低压加热器至除氧器，除氧器出水口依次连接高压给水泵、高压加热器至锅炉给水入口，组成褐煤干燥发电系统；汽轮机低压抽汽口连接至汽水混合器，低压抽汽和水混合进入干燥装置，冷凝罐中凝结液通过冷凝液泵送入除氧器；通过除尘器过滤后的湿气进入煤中水回收装置，煤中回收水通过管道进入废水处理系统，乏气排放至大气；低压给水泵出口连接至煤中水回收装置，锅炉给水经过煤中水回收装置再进入回热系统。该系统的干燥机为两台，两台干燥机相对布置，共用一个干煤仓，供应一台磨煤机，干燥机布置于磨煤机上面，褐煤干燥同锅炉制粉系统整体布置于锅炉房中。干燥机采用管式干燥机，煤走管中，蒸汽走壳体中，煤和汽间接换热。干燥机所需的干燥热量来自水和汽轮机低压抽汽混合后的蒸汽，压力0.4～0.65MPaA，温度150～175℃。相对布置的两台干燥机冷凝液回收共用一个冷凝罐，冷凝液通过冷凝液泵进入除氧器。除尘器采用袋式除尘器，相对布置的两台干燥机共用一个除尘器。煤中水回收装置采用肋片换热器，煤中析出的水汽通过锅炉给水冷凝回收。干煤仓能协调两台干燥机的出力，保证磨煤机供煤稳定，其容积为对应磨煤机四小时出力煤的体积。褐煤干燥工艺为：含水量为35%～50%、粒度≤20mm的褐煤从原煤仓经给煤机落入干燥机干燥管中，干燥机采用低压过热蒸汽作为干燥介质，对煤进行干燥，干燥后的煤进入干煤仓送入磨煤机；煤中蒸发出的水蒸汽在空气载体的作用下经除尘器过滤进入煤中水回收装置回收。管式干燥机干煤出口加设旋转密封给料阀，管式干燥机冷凝液出口加设疏水器、多路共网器，为保证干燥生产线安全稳定运行，干燥系统采用温湿度变送器、气体含量分析仪在线监测露点温度、CO浓度和O₂浓度；当露点温度过高时，增大除尘器抽风量；当CO、O₂超标时，向除尘器中喷入惰性气体（如：氮气）。露点温度控制在70～80℃，O₂体积含量控制在12Vol%以下，CO浓度控制在80ppm以下。

在上述具体实施方式中所述的各个技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为避免重复，本发明对各种可能的组合方式不在另行说明。

以上所述仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非是对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。