一种烟气多级干燥褐煤发电系统的制作方法

本实用新型属于燃煤火力发电系统领域，涉及一种火力发电厂锅炉炉前褐煤或烟煤干燥脱水系统。

背景技术：

褐煤是一种低变质煤，是一种劣质煤，具有高水分、低热值的特点。目前，在大多数褐煤电站中，水分高达30％～50％的褐煤不经过预干燥，而是在磨煤机中直接与炉膛抽取的高温烟气接触以达到干燥的目的，干燥所用的烟气以及干燥产生的水蒸气与煤粉一起送入炉膛，导致炉膛温度降低，燃烧稳定性变差，烟气量增多，炉膛截面积和体积相应增大，锅炉的制造和安装费用升高。同时，排烟热损失增大，锅炉热效率降低，进而使得电厂的发电效率降低。常规褐煤电站具有投资较大、效率低的缺点。

在褐煤电站中，燃用预干燥的褐煤可以提高发电效率。但是高水分褐煤预干燥过程需要消耗大量热能，单独的褐煤预干燥系统往往需要燃烧部分褐煤为干燥过程提供能量，考虑到这部分褐煤消耗，褐煤发电整体效率依然较低。目前存在问题：1)锅炉烟气量大，锅炉体积庞大、造价昂贵；2)锅炉辅机出力大，厂用电率高；3)锅炉排烟水分含量高，排烟温度高，锅炉效率低(普遍低于91％)。因此，如何高效利用褐煤进行发电是当前和今后我国火力发电行业无法规避和必然面对的挑战。

技术实现要素：

为解决上述问题，本实用新型提出了一种烟气多级干燥褐煤发电系统，褐煤首先利用脱硫塔后热能经热泵升温后进行第一级干燥，而后利用锅炉抽烟气进行第二级干燥，从而实现采用燃煤发电过程对褐煤进行预干燥，进而大幅度提高褐煤发电效率。

为实现上述目的，本实用新型采取以下设计方案：

一种烟气多级干燥褐煤发电系统，燃煤锅炉经过管路和烟气处理系统与脱硫塔相连；脱硫塔后排出低温烟气；其特征在于，褐煤通过烟气多级干燥系统后送入锅炉；烟气多级干燥系统包括依次串联的第一级干燥机与第二级干燥机，其中，第一级干燥机煤出口与第二级干燥机煤入口相连，第二级干燥机煤出口与锅炉相连；脱硫塔烟气出口经过烟气管路与烟气冷却器的烟气入口相连，第一级干燥机与烟气冷却器相互连接构成闭式热循环回路，利用低温烟气余热对褐煤进行第一级干燥；第二级干燥机烟气入口与锅炉烟气抽口相连，抽取部分锅炉高温烟气对褐煤进行深度干燥。

进一步地，第一级干燥机热循环回路中设置热泵压缩机；烟气冷却器内的热泵工质出口通过管路与热泵压缩机入口相连，热泵压缩机热泵工质出口经过管路与第一级干燥机的热泵工质入口相连，第一级干燥机热泵工质出口经管路与烟气冷却器内的热泵工质入口相连从而构成闭式热循环回路。

进一步地，第一级干燥机热泵工质出口经管路还与节流阀相连，节流阀通过管路与烟气冷却器内的热泵工质入口相连。

进一步地，第二级干燥机烟气入口的锅炉尾部烟气从锅炉尾部过热器与省煤器交接处抽取，烟气温度为500℃～750℃，换热完后的烟气排向一级空气预热器里继续放热，放热完后的烟气在锅炉引风机负压的作用下排向烟气处理设备。

进一步地，第一级干燥机为热泵工质/干燥介质换热结构，为低温段加热器，采用列管式加热器，管内走干燥介质，管外走热泵工质；第二级干燥机为加热烟气/干燥介质换热结构，为高温段加热器，采用列管式加热器，管内走干燥介质，管外走加热烟气。

进一步地，第一级干燥机干燥乏汽出口与乏汽回收系统相连；第二级干燥机干燥乏汽出口与乏汽回收系统相连。

进一步地，褐煤在第一级干燥机中干燥至质量含水率15％～25％，在第二级干燥机中干燥至质量含水率5％～10％。

进一步地，乏汽回收系统进行余热回收和水回收；乏汽回收系统包括第一级乏汽冷却器、第二级乏汽冷却器、第三级乏汽冷却器，第一级乏汽冷却器、第二级乏汽冷却器、第三级乏汽冷却器依次顺序连接；乏汽依次进入三个乏汽冷却器；逐加热汽轮机回热系统凝结水、加热锅炉送风，还可以对外部热网供热。

进一步地，三个乏汽冷却器均设置有疏水管路，乏汽中水蒸气冷凝后的冷凝液经冷凝水泵回收至机组疏水系统，实现对褐煤含水量的回收利用。

进一步地，三个乏汽冷却器均设置有切换旁路，利用切换旁路实现在不同季节工况或设备故障维修时对每个乏汽冷却器进行投运或切除。

本实用新型一方面在干燥系统中褐煤水分含量下降，从而减少了锅炉烟气量、减小锅炉体积、降低锅炉造价并提高锅炉效率；另外锅炉干燥过程中可以利用部分废热，从而提高燃煤电站的整体能量利用效率；乏汽回收可以实现褐煤发电的热电联产，同时提高了锅炉效率。

附图说明

图1是本系统的结构示意图。

图中：1为锅炉、2为脱硫塔、3为烟气冷却器、4为热泵压缩机、5为第一级干燥机、6为节流阀、7为第二级干燥机

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

以下结合附图对本实用新型进行详细说明，应当理解，此处所描述的内容仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

电厂锅炉烟气具有各个温度等级的热能，同时在锅炉排烟中还存在大量废热，若合理选取不同温度等级的锅炉烟气热能对褐煤进行预干燥，可以取得显著的节能减排效益。

为实现褐煤干燥、乏汽回收、燃烧发电整个过程能量的梯级利用，本实用新型提出了一种烟气多级干燥褐煤发电系统。该系统利用热泵原理回收脱硫塔后部低温烟气热能为褐煤干燥提供一部分热源，同时抽取部分锅炉高温烟气实现褐煤的深度干燥。从而实现采用燃煤发电过程对褐煤进行预干燥，进而大幅度提高褐煤发电效率。

如图1所示，燃煤锅炉(1)经过管路和烟气处理系统与脱硫塔(2)相连；脱硫塔(2)后排出低温烟气。

褐煤首先通过烟气多级干燥系统而后送入锅炉。烟气多级干燥系统包括依次串联的第一级干燥机(5)与第二级干燥机(7)，其中，第一级干燥机(5)煤出口与第二级干燥机(7)煤入口相连，第二级干燥机(7)煤出口与锅炉相连。

脱硫塔(2)烟气出口经过烟气管路与烟气冷却器(3)的烟气入口相连，第一级干燥机(5)与烟气冷却器(3)相互连接构成闭式热循环回路，利用低温烟气余热对褐煤进行第一级干燥；脱硫塔(2)后的烟气温度较低，热循环回路中设置热泵压缩机(4)。烟气冷却器(3)内的热泵工质出口通过管路与热泵压缩机(4)入口相连，热泵压缩机(4)热泵工质出口经过管路与第一级干燥机(5)的热泵工质入口相连，第一级干燥机(5)热泵工质出口经管路还与节流阀(6)相连，节流阀(6)通过管路与烟气冷却器(3)内的热泵工质入口相连从而构成闭式热循环回路；

第一级干燥机(5)为热泵工质/干燥介质换热结构，为低温段加热器，采用列管式加热器，管内走干燥介质，管外走热泵工质。

第二级干燥机(7)烟气入口与锅炉(1)烟气抽口相连；为加热烟气/干燥介质换热结构，为高温段加热器，采用列管式加热器，管内走干燥介质，管外走加热烟气，加热烟气即锅炉尾部烟气，锅炉尾部烟气从锅炉尾部过热器与省煤器交接处抽取，烟气温度为500℃～750℃，换热完后的烟气排向一级空气预热器里继续放热，放热完后的烟气在锅炉引风机负压的作用下排向烟气处理设备。

褐煤在第一级干燥机(5)中干燥至质量含水率15％～25％，在第二级干燥机(7)中干燥至质量含水率5％～10％；

第一级干燥机(5)干燥乏汽出口与乏汽回收系统相连；

第二级干燥机(7)干燥乏汽出口与乏汽回收系统相连；

通过乏汽回收系统进行余热回收和水回收。乏汽回收系统包括第一级乏汽冷却器、第二级乏汽冷却器、第三级乏汽冷却器。第一级乏汽冷却器、第二级乏汽冷却器、第三级乏汽冷却器依次顺序连接。

第一级乏汽冷却器为汽水换热器，其汽侧接入干燥乏汽，其水侧接入发电机组凝结水系统，第一级乏汽冷却器具有冷凝水入口和冷却水出口，第一级乏汽冷却器冷却水出口与汽轮机排汽冷却及低压加热系统中低压加热器相连。在第一级乏汽冷却器中干燥乏汽与发电机组冷凝水进行换热，冷凝水加热后进入低压加热器。

第二级乏汽冷却器为汽水换热器，其汽侧接入干燥乏汽，其水侧依次与循环泵、空气加热器通过水管路相连并构成换热介质水循环回路；空气加热器空气入口与环境相连，空气出口与锅炉空气入口相连。在第二级乏汽冷却器中干燥乏汽与换热介质水进行换热，换热介质水加热后进入空气加热器，在空气加热器中用于加热进入锅炉的环境空气。

第三级乏汽冷却器为汽水换热器，其汽侧接入干燥乏汽，其水侧与热网水相连。在第三级乏汽冷却器中干燥乏汽与热网水进行换热，热网水加热后进入供热热网。

通过依次进入三个乏汽冷却器；逐加热汽轮机回热系统凝结水、加热锅炉送风，还可以对外部热网供热。

在三个乏汽冷却器中，冷却介质(发电机组凝结水、循环换热水和热网循环水)与水蒸汽和空气的混合气体冷凝换热，大量的水蒸气被冷却下来，空气等不凝结气体携带少量的蒸汽排入大气；换热后的发电机组凝结水进入低压加热器，循环换热水进入空气加热器，热网循环水进入热网供热输出，余热回收并循环利用。

三个乏汽冷却器均设置有疏水管路，乏汽中水蒸气冷凝后的冷凝液经冷凝水泵回收至机组疏水系统，实现对褐煤含水量的回收利用。

三个乏汽冷却器均设置有切换旁路，利用切换旁路实现在不同季节工况或设备故障维修时对每个乏汽冷却器进行投运或切除。

本实用新型的优点

1.本实用新型采用锅炉排烟废热和低品位烟气热量对褐煤进行预干燥，从而实现了能量梯级利用，大幅度降低发电煤耗量2～10g/kWh.

2.本实用新型褐煤干燥过程安全运行稳定。

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的解释，并不用于限制本实用新型，尽管对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。