一種利用煤干燥排汽降低燃煤發(fā)電機組煤耗和水回收的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種利用煤干燥排汽降低燃煤發(fā)電機組煤耗和水回收的方法，在煤干燥系統(tǒng)和燃煤發(fā)電機組之間增設(shè)熱量和水回收系統(tǒng)，該系統(tǒng)將干燥尾氣攜帶的熱量和水蒸汽轉(zhuǎn)化為熱水攜帶的熱量和水，攜帶大量熱量的熱水用于預(yù)熱進入煤干燥系統(tǒng)的載氣、進入燃煤鍋爐系統(tǒng)的空氣和汽輪機凝汽后的凝結(jié)水，實現(xiàn)干燥尾氣攜帶的熱量向燃煤發(fā)電機組的高效傳遞，達到降低燃煤發(fā)電機組供電煤耗和水回收的目的。本發(fā)明的特點是充分回收利用干燥尾氣攜帶的熱量和水蒸氣，顯著降低電廠供電煤耗，符合國家節(jié)能減排的產(chǎn)業(yè)政策。
【專利說明】一種利用煤干燥排汽降低燃煤發(fā)電機組煤耗和水回收的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明提出一種利用煤干燥排汽降低燃煤發(fā)電機組煤耗和水回收的方法，涉及煤干燥尾氣的熱量回收、水回收和燃煤電廠節(jié)煤降耗的【技術(shù)領(lǐng)域】。
[0002]
【背景技術(shù)】
[0003]對現(xiàn)有燃煤電廠增設(shè)以汽輪機抽汽為熱源的原煤預(yù)干燥系統(tǒng)，可顯著降低電廠煤耗，天華化工機械及自動化研究設(shè)計院/國家干燥技術(shù)及裝備工程技術(shù)研究中心已將該技術(shù)成功應(yīng)用在神華國華電力印尼穆印煤電項目2X150MW發(fā)電工程項目。目前，現(xiàn)有電廠煤干燥系統(tǒng)和燃煤發(fā)電機組獨立運行，電廠煤干燥過程產(chǎn)生的干燥尾氣經(jīng)除塵(常用方法有布袋除塵、電除塵和濕法除塵)后直接排放進入大氣，干燥尾氣中含有的大量水蒸氣和熱量均未得到回收利用。
[0004]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為克服現(xiàn)有技術(shù)不足，合理優(yōu)化系統(tǒng)，本發(fā)明提出一種利用煤干燥排汽降低燃煤發(fā)電機組煤耗和水回收的方法。
[0006]本發(fā)明的目的可以采取以下技術(shù)措施來實現(xiàn):
一種利用煤干燥排汽降低燃煤發(fā)電機組煤耗和水回收的方法，其特征是來自煤干燥系統(tǒng)90?120°C的干燥尾氣(含大量水蒸氣、少量不凝氣和微量煤粉塵)進入吸收塔中，同時，30?60°C的冷卻水以直接換熱方式對其進行降溫冷凝。降溫去濕后的尾氣進入載氣初熱器中被預(yù)熱后，經(jīng)循環(huán)風(fēng)機進入煤干燥系統(tǒng)內(nèi)作為載氣循環(huán)使用，換熱后60?90°C的冷卻水回水經(jīng)塔底循環(huán)水泵增壓后打出，分為四路分別進行熱量和水回收利用。
[0007]第一路進入載氣初熱器中加熱從吸收塔頂部排出的尾氣；第二路進入一次風(fēng)初熱器和助燃風(fēng)初熱器中，用于預(yù)熱由一次風(fēng)鼓風(fēng)機和助燃風(fēng)鼓風(fēng)機引入的新鮮空氣，并將其送入空氣加熱器中再次加熱后，分別送入磨煤機和燃煤鍋爐的爐膛內(nèi)；第三路進入凝結(jié)水初熱器，與凝汽器來的凝結(jié)水間接換熱，被預(yù)熱的凝結(jié)水經(jīng)1#低壓加熱器、2#低壓加熱器和3#低壓加熱器加熱、除氧器除氧、增壓泵增壓，1#高壓加熱器、2#高壓加熱器和3#高壓加熱器加熱后，進入燃煤鍋爐的汽包內(nèi)；第四路和自載氣初熱器、一次風(fēng)初熱器、助燃風(fēng)初熱器、凝結(jié)水初熱器換熱后的塔底循環(huán)冷卻水均進入熱量平衡器中進行負壓閃蒸，以平衡系統(tǒng)熱量。閃蒸得到的30?60°C的水蒸氣被循環(huán)水冷凝得以回收，不凝氣通過真空泵排放，閃蒸降溫后30?60°C的冷凝水回流至吸收塔塔頂對煤干燥系統(tǒng)來的90?120°C的干燥尾氣進行直接冷凝換熱，并吸收熱量升溫至60?90°C，再次進行熱量的循環(huán)利用。
[0008]下面將本專利的設(shè)備說明如下:
i吸收塔:吸收塔可以是填料塔，也可是板式塔或噴淋塔。吸收塔冷卻吸收水蒸汽是干燥系統(tǒng)經(jīng)典的水蒸汽冷凝回收技術(shù)，干燥尾氣進入吸收塔底部入口，進入洗滌塔內(nèi)的干燥尾氣逆流而上與順流而下的冷卻水在塔填料區(qū)進行冷卻，干燥尾氣中的水蒸汽被冷凝，與冷卻水一起順流而下到達塔底，通過塔底溢流機構(gòu)排出，成為回收水，干燥尾氣經(jīng)冷凝去濕后排出吸收塔，完成脫水過程。吸收塔一般由專業(yè)廠家設(shè)計，目前國內(nèi)主要供應(yīng)商有天津大學(xué)精餾國家中心和蘇爾壽。
[0009]?載氣初熱器:為熱水加熱的翅片管加熱器，為成熟產(chǎn)品，天津暖風(fēng)機廠、無錫市雪浪制冷設(shè)備有限公司等均有此產(chǎn)品。
Iii循環(huán)風(fēng)機:常規(guī)風(fēng)機，國內(nèi)廠家眾多，如大通寶富、金通靈等。
[0010]iv循環(huán)水泵:常規(guī)水泵，國內(nèi)廠家眾多，如大連化工耐腐蝕泵廠、雙達泵業(yè)等。
[0011]V 一次風(fēng)初熱器:為熱水加熱的翅片管加熱器，可以選用為成熟產(chǎn)品，如天津暖風(fēng)機廠、無錫市雪浪制冷設(shè)備有限公司等，大型化時需專門設(shè)計。
[0012]Vi助燃風(fēng)初熱器:為熱水加熱的翅片管加熱器，可以選用為成熟產(chǎn)品，如天津暖風(fēng)機廠、無錫市雪浪制冷設(shè)備有限公司等，大型化時需專門設(shè)計。
[0013]Vii凝結(jié)水初熱器:為液液列管式換熱器，按國家標準專業(yè)設(shè)計。
[0014]Viii熱量平衡器:為一種閃蒸式凝汽器，由閃蒸罐和列管式換熱器組合而成，熱量平衡器運行時熱量平衡器內(nèi)的不凝氣被抽出，熱量平衡器器內(nèi)處于低真空狀態(tài)，當進入熱量平衡器的水溫高于平衡器真空下水的沸點時，進入熱量平衡器的水溫會迅速閃蒸，閃蒸排出的蒸汽由列管換熱器冷卻，凝結(jié)為水，達到迅速降低水溫，確保進入吸收塔的循環(huán)冷卻水溫度滿足吸收塔的工藝要求。
[0015]ix真空泵:常規(guī)設(shè)備，國內(nèi)廠家眾多，如佛山水泵廠、淄博博山天體真空設(shè)備有限公司等。
[0016]本發(fā)明優(yōu)點
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點:
(I)現(xiàn)有電廠煤干燥尾氣不經(jīng)回收，直接排放，導(dǎo)致其中大量的熱量浪費。本發(fā)明將煤干燥系統(tǒng)回收的廢熱用于四個方面，分別是預(yù)熱進入煤干燥系統(tǒng)的載氣、預(yù)熱進入燃煤鍋爐系統(tǒng)的空氣、預(yù)熱進入燃煤鍋爐系統(tǒng)的凝結(jié)水、平衡系統(tǒng)熱量，使電廠一次風(fēng)和助燃風(fēng)溫度提高30-60°C，凝結(jié)水溫提高10-20°c，能使電廠供電煤耗降低2-6g/kwh。
[0017](2)現(xiàn)有電廠煤干燥尾氣不經(jīng)回收，直接排放，也導(dǎo)致其中大量的水蒸汽浪費。本發(fā)明在熱量回收的同時，回收干燥尾氣中的水蒸汽。例如:對于濕含量> 30%(wt)的600MW的褐煤干燥的高效發(fā)電機組(空冷)而言，干燥尾氣中水回收量可達100t/h以上，可滿足整個電廠用補水，采用本發(fā)明的電廠不再是水老虎，而是可向外界提供潔凈水的高效潔凈電廠。
[0018](3)采用該發(fā)明后，煤干燥系統(tǒng)可實現(xiàn)惰性氣體循環(huán)干燥。吸收塔將干燥尾氣中的熱量和水蒸汽回收，排放的尾氣經(jīng)加熱后返回煤干燥系統(tǒng)，成為干燥載氣，使得煤干燥系統(tǒng)實現(xiàn)閉路循環(huán)，此時，干燥系統(tǒng)的氧含量完全可控，不再向大氣排放干燥尾氣，電廠煤干燥系統(tǒng)更安全、更環(huán)保。
[0019](4)目前 ，國內(nèi)有一些單位將干燥尾氣直接引入電廠加熱一次空氣、助燃空氣和凝結(jié)水，該方法存在的問題是:干燥尾氣中含有大量不凝性氣體，如將其用于直接加熱一次空氣、助燃空氣和凝結(jié)水，是氣-氣和氣-液換熱，由于兩種換熱設(shè)備的加熱側(cè)是氣相，換熱系數(shù)很小，要求較大的的換熱面積，因此造成設(shè)備投資巨大，不僅經(jīng)濟上不可行，而且存在干燥尾氣中的煤塵堵塞換熱設(shè)備及結(jié)露的風(fēng)險，影響電廠正常運行。將干燥尾氣攜帶的熱量和水蒸汽通過吸收塔轉(zhuǎn)換為熱水，再通過熱水攜帶的熱量加熱電廠一次空氣、助燃空氣和凝結(jié)水，是液-氣、液-液的換熱形式，兩種換熱設(shè)備的換熱系數(shù)顯著提高，換熱面積大幅度減少，不僅設(shè)備投資和管道投資顯著降低，而且避免了粉塵堵塞風(fēng)險。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1:本發(fā)明的工藝流程圖。
[0021]附圖標記:
新增熱量平衡系統(tǒng):1-吸收塔 2-載氣初熱器 3-循環(huán)風(fēng)機 4-循環(huán)水泵5-—次風(fēng)初熱器6-助燃風(fēng)初熱器 7-凝結(jié)水初熱器 8-熱量平衡器 9-真空泵
原有燃煤發(fā)電機組:10_料倉11-計量皮帶機12-磨煤機13-空氣加熱器14-燃煤鍋爐 15-汽輪機組 16-發(fā)電機 17-凝汽器 18-凝結(jié)水泵19-1#低壓加熱器20-2#低壓加熱器21-3#低壓加熱器22-除氧器23-增壓泵24-1#高壓加熱器25-2#高壓加熱器26-3#高壓加熱器27- —次風(fēng)鼓風(fēng)機28-助燃風(fēng)鼓風(fēng)機
【具體實施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明技術(shù)方案再作進一步詳述:
一種利用煤干燥排汽降低燃煤發(fā)電機組煤耗和水回收的方法，是在煤干燥系統(tǒng)和燃煤發(fā)電機組之間，增設(shè)熱量和水蒸汽的回收系統(tǒng)。
[0023]來自煤干燥系統(tǒng)90?120°C的除塵后的干燥尾氣(含大量水蒸氣、少量不凝氣和微量煤粉塵)進入吸收塔I (常規(guī)方法是直接排放大氣)，30?60°C循環(huán)冷卻水由吸收塔I塔頂噴淋與干燥尾氣進行逆流直接接觸式換熱，干燥尾氣中含有的大量水蒸氣通過吸收塔I由氣體攜帶轉(zhuǎn)化為熱水，在重力作用下被冷凝為水，冷凝水和吸收塔I內(nèi)循環(huán)冷卻水混合后到達吸收塔I底成為塔底液，此時換熱后塔底液的溫度為6(T90°C，利用循環(huán)水泵4增壓后打出，將塔底液分四路進行熱量和水回收利用。
[0024]第一路:塔底液進入載氣初熱器2中加熱從吸收塔I頂部排出的尾氣，經(jīng)循環(huán)風(fēng)機3進入煤干燥系統(tǒng)內(nèi)作為載氣循環(huán)使用；吸收塔可以是填料塔，也可是板式塔或噴淋塔。干燥尾氣進入吸收塔I底部入口，進入洗滌塔內(nèi)的干燥尾氣逆流而上與順流而下的冷卻水在塔填料區(qū)進行冷卻，干燥尾氣中的水蒸汽被冷凝，與冷卻水一起順流而下到達塔底，通過塔底溢流機構(gòu)排出，成為回收水，干燥尾氣經(jīng)冷凝去濕后排出吸收塔I，完成脫水過程。
[0025]第二路:塔底液進入一次風(fēng)初熱器5和助燃風(fēng)初熱器6中，用于預(yù)熱由一次風(fēng)鼓風(fēng)機27和助燃風(fēng)鼓風(fēng)機28引入的新鮮空氣，并將其送入空氣加熱器13中再次加熱后，分別送入由料倉10底部下料口進入計量皮帶機11，經(jīng)計量皮帶機11計量后進入磨煤機12和燃煤鍋爐14的爐膛內(nèi)；
第三路:塔底液進入凝結(jié)水初熱器7，與凝汽器17來的凝結(jié)水間接換熱，被預(yù)熱的凝結(jié)水經(jīng)1#低壓加熱器W、2#低壓加熱器20和3#低壓加熱器21加熱、除氧器22除氧、增壓泵23增壓、1#高壓加熱器24、2#高壓加熱器25和3#高壓加熱器26加熱后，進入燃煤鍋爐14的汽包內(nèi)，由燃煤鍋爐14產(chǎn)生的過熱蒸汽進入汽輪機組15內(nèi)膨脹做功，使葉片轉(zhuǎn)動而帶動發(fā)電機16發(fā)電；
第四路:一次風(fēng)初熱器5增設(shè)在燃煤系統(tǒng)的一次風(fēng)鼓風(fēng)機27和空氣加熱器13之間，助燃風(fēng)初熱器6增設(shè)在燃煤系統(tǒng)的助燃風(fēng)鼓風(fēng)機28和空氣加熱器13之間，凝結(jié)水初熱器7增設(shè)在燃煤系統(tǒng)的凝結(jié)水泵18與常規(guī)1#低壓加熱器19之間。塔底液和載氣初熱器2、一次風(fēng)初熱器5、助燃風(fēng)初熱器6、凝結(jié)水初熱器7換熱后的塔底循環(huán)液經(jīng)過以上三路換熱后分別送入熱量平衡器8，進行負壓閃蒸降溫，使經(jīng)過三路換熱后的塔底循環(huán)液溫度調(diào)節(jié)至30?60°C后返回吸收塔I頂部，作為吸收塔I冷卻液循環(huán)使用，負壓閃蒸排出的水蒸汽通過熱量平衡器8中的換熱器冷卻后凝結(jié)為蒸餾水，成為水質(zhì)良好的干燥尾氣回收水，熱量平衡器8中的不凝氣通過真空泵9 (或文丘里噴射泵)排出。由循環(huán)水泵4直接進入熱量平衡器8的旁路，即第四路循環(huán)系統(tǒng)，旁路系統(tǒng)設(shè)有流量控制閥組，流量由吸收塔I尾氣出口溫度控制，通過旁路系統(tǒng)控制進入熱量平衡器8的塔底循環(huán)液量的大小，以調(diào)節(jié)平衡干燥系統(tǒng)和電廠系統(tǒng)用熱量的差異，如干燥尾氣攜帶的熱量小于載氣初熱器2、一次風(fēng)初熱器
5、助燃風(fēng)初熱器6、凝結(jié)水初熱器7需要熱量總和，說明干燥尾氣攜帶的熱量可通過前三路平衡，此時，旁路系統(tǒng)控制閥組關(guān)閉。如干燥尾氣攜帶的熱量大于載氣初熱器2、一次風(fēng)初熱器5、助燃風(fēng)初熱器6、凝結(jié)水初熱器7需要熱量總和，說明干燥尾氣中攜帶的熱量過剩，需通過旁路系統(tǒng)將一定量的塔底循環(huán)液進行負壓閃蒸冷凝，由熱量平衡器8吸收干燥尾氣中多余的熱量，其作用是避免由于不足以消化干燥尾氣攜帶的熱量造成的干燥尾氣溫度過高。熱量平衡器8和旁路系統(tǒng)對本發(fā)明至關(guān)重要，確保了干燥尾氣排放熱量和電廠用熱的平衡，實現(xiàn)了干燥系統(tǒng)和電廠系統(tǒng)之間的兩套系統(tǒng)運行的相對獨立性和相互關(guān)聯(lián)性。
[0026]本發(fā)明為干燥系統(tǒng)與燃煤發(fā)電機組集成耦合系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計，需要說明的是本發(fā)明中干燥尾氣中的熱量交換是通過泵輸送吸收塔I底的熱水實現(xiàn)，熱水的輸送可以是長距離，因此，也可用于煤干燥系統(tǒng)和燃煤發(fā)電機組有一定距離相互獨立的系統(tǒng)，這是其他單位將干燥尾氣直接引入電廠加熱一次空氣、助燃空氣和凝結(jié)水的熱量回收技術(shù)不能實現(xiàn)的。
【權(quán)利要求】
1.一種利用煤干燥排汽降低燃煤發(fā)電機組煤耗和水回收的方法，其特征是來自煤干燥系統(tǒng)90?120°C的干燥尾氣(含大量水蒸氣、少量不凝氣和微量煤粉塵)進入吸收塔(I)中，同時，30?60°C的冷卻水以直接換熱方式對其進行降溫冷凝，降溫去濕后的尾氣進入載氣初熱器(2 )中被預(yù)熱后，經(jīng)循環(huán)風(fēng)機(3 )進入煤干燥系統(tǒng)內(nèi)作為載氣循環(huán)使用，換熱后60?90°C的冷卻水回水經(jīng)塔底循環(huán)水泵(4)增壓后打出，分為四路分別進行熱量和水回收利用: 第一路進入載氣初熱器(2)中加熱從吸收塔(I)頂部排出的尾氣；第二路進入一次風(fēng)初熱器(5 )和助燃風(fēng)初熱器(6 )中，用于預(yù)熱由一次風(fēng)鼓風(fēng)機(27 )和助燃風(fēng)鼓風(fēng)機(28 )引入的新鮮空氣，并將其送入空氣加熱器(13)中再次加熱后，分別送入磨煤機(12)和燃煤鍋爐(14)的爐膛內(nèi)；第三路進入凝結(jié)水初熱器(7)，與凝汽器(8)來的凝結(jié)水間接換熱，被預(yù)熱的凝結(jié)水經(jīng)1#低壓加熱器(19)、2#低壓加熱器(20)和3#低壓加熱器(21)加熱、除氧器(22)除氧、增壓泵(23)增壓，1#高壓加熱器(24)、2#高壓加熱器(25)和3#高壓加熱器(26 )加熱后，進入燃煤鍋爐(14 )的汽包內(nèi)；第四路和自載氣初熱器(2 )、一次風(fēng)初熱器(5 )、助燃風(fēng)初熱器(6 )、凝結(jié)水初熱器(7 )換熱后的塔底循環(huán)冷卻水均進入熱量平衡器(8 )中進行負壓閃蒸，以平衡系統(tǒng)熱量，閃蒸得到的30?60°C的水蒸氣被循環(huán)水冷凝得以回收，不凝氣通過真空泵(9)排放，閃蒸降溫后30?60°C的冷凝水回流至吸收塔(I)塔頂對煤干燥系統(tǒng)來的90?120°C的干燥尾氣進行直接冷凝換熱，并吸收熱量升溫至60?90°C，再次進行熱量的循環(huán)利用。
2.如權(quán)利要求1所述的一種利用煤干燥排汽降低燃煤發(fā)電機組煤耗和水回收的方法，其特征是不僅回收了干燥尾氣攜帶的熱量，同時回收了干燥尾氣中的水蒸汽，回收水質(zhì)為兩種，一種是干燥尾氣在吸收塔(I)中冷凝回收的水，這種水與塔底循環(huán)水混合，通過控制塔底循環(huán)水液位排出，一種是熱量平衡器(8)中閃蒸冷凝水，該水通過高位差或水泵排出。
3.如權(quán)利要求1所述的一種利用煤干燥排汽降低燃煤發(fā)電機組煤耗和水回收的方法，其特征是煤干燥尾氣攜帶的熱量和水通過吸收塔(I)由氣體攜帶轉(zhuǎn)化為熱水攜帶，熱水攜帶的熱量和水便于利用回收，吸收塔(I)可以是填料塔，也可是板式塔或噴淋塔。
4.如權(quán)利要求1所述的一種利用煤干燥排汽降低燃煤發(fā)電機組煤耗和水回收的方法，其特征是載氣初熱器(2 )、一次風(fēng)初熱器(5 )和助燃風(fēng)初熱器(6 )為熱水加熱的液-氣型翅片管加熱器，也可以是列管換熱器；凝結(jié)水初熱器(7)為熱水加熱的液-液型列管換熱器。
【文檔編號】F26B25/00GK103968659SQ201310026509
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2013年1月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年1月24日
【發(fā)明者】趙旭, 申濤, 竇巖, 張麥奎, 令永功, 賈敏, 張巖, 謝曉玲 申請人:天華化工機械及自動化研究設(shè)計院有限公司