利用电厂余热进行褐煤干燥和水回收的系统

摘要

本发明涉及一种利用电厂余热进行褐煤干燥和水回收的系统，其燃煤及磨煤系统中的锅炉省煤器与空气预热器之间设置有烟气-水换热器；乏汽余热回收系统设置有空冷冷凝器；褐煤干燥系统设置有空气-水换热器；水回收系统的喷水室与热泵机组中的蒸发器构成气体-冷水热湿交换循环系统。本发明以燃煤电厂余热作为干燥热源，从省煤器出口烟气中提取部分热量用于干燥，从冷凝器乏汽中提取部分热量用于空气预热，用于补充空气预热器的热量损失，基本保证了燃煤电厂热量平衡，不影响电厂出力；以热水和空气作为干燥介质，属于低温干燥，保证了煤中的挥发分不会析出；利用热泵机组对干燥尾气中的水分和热量进行回收，使得水回收和干燥均具有较高的效率。

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用电厂余热进行褐煤干燥和水回收的系统，属于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

褐煤在我国和世界范围储量巨大，由于含水量在30%以上，直接参与燃烧，水分蒸发过程会带走大量热能，使得燃烧排烟热损失大，发电效率低，温室气体大量排放，因此，高水分褐煤的使用面临着特殊的挑战。

我国褐煤主要分布在内蒙古东部、云南东部、东北和华南地区，其中内蒙古东部地区赋存最多，该地区气候干旱，水资源匮乏，而干燥尾气中含有大量的水蒸气和气化潜热，因此，利用褐煤本身水分高的特点，从煤中取水，用于发电厂，开发利用电厂余热进行褐煤干燥和水回收的技术和方法，对于我国内蒙地区清洁节水型煤电基地的建设具有重要意义。

目前，利用电厂余热进行褐煤干燥和水回收的公开文献有：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（申请公布号CN103968659A）；电厂燃煤干燥蒸发水汽的热量和水回收方法（申请公布号CN102466414A）；利用电厂余热干燥褐煤提水回收系统（申请公布号CN103673534A）。

申请公布号为CN103968659A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，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气转化为热水系统带的热量和水，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结后的凝结水，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，但是该申请中未采用电厂余热进行干燥，而且采用环境温度冷却水进行水回收，回收率较低。

申请公布号为CN102466414A的电厂燃煤干燥蒸发水汽的热量和水回收方法，在现有燃煤发电机组和煤干燥蒸发水汽湿法除尘系统的基础上，在燃煤发电机组的凝汽器和加热器之间增设换热器，进行能量交换利用，回收煤蒸发水汽，但该申请利用换热器回收干燥尾气中的热量和水分，回收效率低。

申请公布号为CN103673534A的利用电厂余热干燥褐煤提水回收系统，包括褐煤干燥提水系统和冷凝回收系统，利用电厂蒸汽余热做干燥热源，并回收干燥尾气中的热量和水分，使发电机组总的热损失有所降低。但该申请利用电厂蒸汽做干燥热源，在一定程度上降低了电厂发电效率。

发明内容

针对上述现有技术的缺点和不足，本发明旨在提供一种利用电厂余热进行褐煤干燥和水回收的系统。本发明以燃煤锅炉排烟余热作干燥热源，以空气作干燥介质，以热泵机组作水回收的冷源，热泵机组产生的热量用来预热干燥介质，同时利用汽轮器排汽预热燃煤锅炉所需空气。将燃煤发电系统、褐煤干燥系统和热泵水回收系统有机集成在一起，在褐煤干燥的同时，回收了煤中的水分，实现了燃煤电厂节煤降耗及水资源回收利用。

本发明解决所述问题采用的技术方案是：

一种利用电厂余热进行褐煤干燥和水回收的系统，包括：锅炉及磨煤系统；褐煤干燥系统；水回收系统；乏汽余热回收系统；

燃煤及磨煤系统中的空气预热器与锅炉本体为分体式布置结构，锅炉省煤器与空气预热器之间设置有烟气-水换热器，烟气-水换热器的烟气进口连接锅炉省煤器，烟气-水换热器的烟气出口连接空气预热器，空气预热器的烟气出口连接至电厂除尘系统；

乏汽余热回收系统设置有空冷冷凝器，空冷冷凝器的乏汽进口与汽轮机的乏汽出口连接，空冷冷凝器的预热空气出口连接燃煤及磨煤系统中的空气预热器，空气预热器的热空气出口连接磨煤机及锅炉；

褐煤干燥系统设置有空气-水换热器，空气-水换热器与燃煤及磨煤系统中的烟气-水换热器连接，空气-水换热器的水出口连接流化床干燥器内的换热盘管，换热盘管的水出口连接换热器，换热器的水出口连接烟气-水换热器的回水口；流化床干燥器的气体出口连接布袋式除尘器，布袋式除尘器的混合气体出口连接至水回收系统的喷水室；

水回收系统包括热泵机组，水回收系统的喷水室与热泵机组中的蒸发器构成气体-冷水热湿交换循环系统，喷水室的烟气出口经由风机连接烟囱；热泵机组中的冷凝器的预热空气出口连接至褐煤干燥系统中的空气-水换热器。

采用上述技术方案的本发明，与现有技术相比，具有如下优点：

（1）以燃煤电厂余热作为干燥热源，从省煤器出口烟气中提取部分热量用于干燥，从冷凝器乏汽中提取部分热量用于空气预热，用于补充空气预热器的热量损失，基本保证了燃煤电厂热量平衡，不影响电厂出力。

（2）以160℃以下的热水和空气作为干燥介质，属于低温干燥，保证了煤中的挥发分不会析出，而干燥器出口混合气体中除含有少量煤粉外，无其它化学气体成分，使回收的水更加清洁。

（3）利用热泵机组对干燥尾气中的水分和热量进行回收，使得水回收和干燥均具有较高的效率。

作为优选，本发明更进一步的技术方案是：

所述烟气-水换热器将来自换热器的水加热至160℃。

所述空气-水换热器将来自冷凝器的预热空气加热至120℃。

附图说明

图1 是本发明实施例的系统结构示意图；

图中：锅炉及磨煤系统1；锅炉本体1-1；烟气-水换热器1-2；储煤仓1-3；给煤机1-4；磨煤机1-5；空气预热器1-6；褐煤干燥系统2；干燥系统给煤机2-1；干燥系统储煤仓2-2；换热器2-3；流化床干燥器2-4；换热盘管2-5；布袋式除尘器2-6；干燥系统输煤机2-7；空气-水换热器2-8；干燥系统风机2-9；水回收系统3；挡水板3-1；喷嘴3-2；过滤器3-3；溢流管3-4；排污管3-5；水泵3-6；蒸发器3-7；压缩机3-8；冷凝器3-9；膨胀阀3-10；乏汽余热回收系统4；空冷岛4-1；空冷冷凝器4-2；空冷风机4-3；排烟风机5；烟囱6。

具体实施方式

以下结合实施例详述本发明，目的仅在于更好的理解本发明内容，所举之例并非限制本发明内容。

参见图1，本实施例给出的利用电厂余热进行褐煤干燥和水回收的系统，由锅炉及磨煤系统1、褐煤干燥系统2、水回收系统3、乏汽余热回收系统4及连接管路组成。

燃煤及磨煤系统1由锅炉本体1-1、烟气-水换热器1-2、储煤仓1-3、给煤机1-4、磨煤机1-5、空气预热器1-6组成，空气预热器1-6与锅炉本体1-1为分体式布置结构，在锅炉省煤器与空气预热器1-6之间设置烟气-水换热器1-2，烟气-水换热器1-2的烟气进口连接锅炉省煤器，烟气-水换热器1-2的烟气出口连接空气预热器1-6，空气预热器1-6的烟气出口连接至电厂除尘系统。

锅炉省煤器出口排烟温度因锅炉负荷而异，一般在380～420℃之间，该部分烟气进入烟气-水换热器1-2，可以将水加热至160℃左右，之后再进入空气预热器1-6，完成热交换后再进入电厂除尘系统。

乏汽余热回收系统4由空冷岛4-1、空冷冷凝器4-2、空冷风机4-3组成，空冷岛4-1、空冷冷凝器4-2分别设置乏汽进口，汽轮机的乏汽排出口分别与空冷岛4-1和空冷冷凝器4-2的乏汽出口连接，空冷冷凝器4-2的预热空气出口连接燃煤及磨煤系统1中的空气预热器1-6，空气预热器1-6的热空气出口分别连接锅炉本体1-1和磨煤机1-5；从汽轮机排出的乏汽分成两路进行冷凝，一路进入空冷岛4-1，另一路进入空冷冷凝器4-2，空冷冷凝器4-2在将乏汽进行冷凝的同时，将锅炉所需空气预热，预热后的空气进入空气预热器1-6，进一步预热后再分别进入锅炉本体1-1和磨煤机1-5。

褐煤干燥系统2由干燥系统给煤机2-1、干燥系统储煤仓2-2、换热器2-3、流化床干燥器2-4、换热盘管2-5、布袋式除尘器2-6、干燥系统输煤机2-7、空气-水换热器2-8、干燥系统风机2-9组成，空气-水换热器2-8与燃煤及磨煤系统1中的烟气-水换热器1-2连接，空气-水换热器2-8的水出口连接流化床干燥器2-4内的换热盘管2-5，换热盘管2-5的水出口连接换热器2-3，换热器2-3的水出口连接烟气-水换热器1-2的回水口；流化床干燥器2-4的气体出口连接布袋式除尘器2-6，布袋式除尘器2-6的混合气体出口连接至水回收系统3的喷水室.

来自烟气-水换热器1-2的热水首先进入空气-水换热器2-8，将空气加热至120℃左右后进入流化床干燥器2-4内的换热盘管2-5，通过间壁式换热对煤进行加热，之后进入换热器2-3对干燥系统储煤仓2-2内的煤进行预热，之后再返回烟气-水换热器1-2。高含水褐煤经干燥系统给煤机2-1进入干燥系统储煤仓2-2，首先被换热,2-3预热后进入流化床干燥器2-4，煤在流化床干燥器2-4内除了与换热盘管2-5进行间壁式换热以外，还与流化空气进行直接接触式换热，这种复合传热方式使得干燥系统具有较高的干燥效率；干燥器出口气体经布袋式除尘器2-6除尘后进入水回收系统3，布袋式除尘器2-6收集的煤粉与干燥后的煤合并后经干燥系统输煤机2-7送至燃煤及磨煤系统1中的储煤仓1-3。

水回收系统3由挡水板3-1、喷嘴3-2、过滤器3-3、溢流管3-4、排污管3-5、水泵3-6、蒸发器3-7、压缩机3-8、冷凝器3-9、膨胀阀3-10组成，其中，挡水板3-1、喷嘴3-2、过滤器3-3、溢流管3-4、排污管3-5、水泵3-6构成喷水室；蒸发器3-7、压缩机3-8、冷凝器3-9、膨胀阀3-10构成热泵机组。喷水室与热泵机组中的蒸发器3-7构成气体-冷水热湿交换循环系统，喷水室的烟气出口经由排烟风机5连接烟囱6；热泵机组中的冷凝器3-9的预热空气出口连接至褐煤干燥系统2中的空气-水换热器2-8。

来自布袋式除尘器2-6的混合气体经由喷水室前部的挡水板3-1进入喷水空间，喷水室前后均设置挡水板3-1，可防止气流将液滴带出，在排管上设置有喷嘴3-2，由喷嘴3-2喷射出来的水滴与空气进行热湿交换后，在重力的作用下落入底池。回收的水经由溢流管3-4排出，喷水室底部的排污管3-5用于清洗时排出杂物，热泵机组的冷凝器3-9将冷空气预热后送入褐煤干燥系统2中的空气-水换热器2-8。

以上所述仅为本发明较佳可行的实施例而已，并非因此局限本发明的权利范围，凡运用本发明说明书内容所作的等效变化，均包含于本发明的权利范围之内。