用于利用过热蒸汽干燥煤的系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于利用过热蒸汽除去含在用于热电厂的燃料的煤中的水分的煤干燥系统。本系统通过移除热电厂的煤燃料内部和外部水分防止煤的不完全燃烧，从而提高煤的热值，使得污染物的排放最小化，阻止系统腐蚀并提高了耐久性，并且增加低需求的低质煤的使用，从而提高了煤的稳定供应。
【专利说明】用于利用过热蒸汽干燥煤的系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于利用过热蒸汽干燥煤的系统，更具体地涉及一种利用过热蒸汽除去包含在用作热电厂的燃料的煤中的水份的煤干燥系统。
【背景技术】
[0002]通常，用煤作为燃料以产生能量的热电厂大约燃烧180ton/hr的煤来产生500MW的电量，并且磨煤机向锅炉供应约37吨煤。六个容量大约为500吨的储煤室安装于500MW的热电厂中，且其中的五个储藏室定时供应煤，并且一个储藏室用作在预定时间中储藏预留煤的储煤室。
[0003]进一步地，需要指出，利用煤作为燃料产生电能的热电厂使用6080Kcal/Kg低水分烟煤，10%或更低于煤的标准能量设计基础。一些热电厂使用进口煤，其中一些进口煤中的次烟煤含水量17%或更多，因此锅炉的燃烧率降低。当标准能量燃烧极限为5400Kcal/Kg的所用煤的热值较低的，由于燃烧效率的降低，所以预期会降低电能产生量并增加煤消耗量。当使用高水分低卡的次烟煤时，含水量高于设计基础，因此运输煤的传送系统不平滑，磨煤机的磨煤效率降低，由于部分不完全燃烧导致燃烧效率降低，锅炉中会产生热量分布漂移并产生锅炉的异常操作。然而，次烟煤的使用逐渐提高至41-60%，从而减少热电厂的燃料成本。
[0004]进一步地，依据国际经济复苏的期望并面对日本核电厂由于地震所产生的进一步的破坏的事实，对热电厂的优先选择性增加，因此期望煤的需求和价格持续增加。由于国际煤市场环境由买方市场转变为卖方市场，所以很难稳定供应煤，并且期待高卡煤的输出维持在现有水平，从而预期会出现供需不平衡。
[0005]低卡煤在总的国际煤炭储量中的比率大约为47%，意味着低卡煤的储量较高，但是低卡煤的卡路里低且水分高会导致在燃烧过程中的燃烧困难。相应地，由于其的不完全燃烧高水分低卡煤在煤炭市场中受到漠视。国际性地，发电趋于依赖于稳定的油价和目前核能发电的低成本，但是现在油价的急剧上涨并且对于核能的焦虑导致会增大利用煤的热电厂建设计划。
[0006]传统的煤干燥(热干燥)技术主要采用旋转干燥法，当旋转含有煤的圆壳体时利用高温空气干燥壳体内的煤颗粒；急骤(气动)干燥法，通过将高温干燥空气从低侧升至高侦牝同时从高侧向低侧供煤；和流化床干燥法，通过在向上的方向上将高温干燥空气和细颗粒一起升高来干燥煤。
[0007]煤分为附接于煤颗粒间间隙的表面授粉(surface pollinat1n)和限制到煤内部孔隙的边界授粉(bound pollinat1n)。多数表面授粉是在生产区、运输中、储藏中的清洁过程中喷洒出来的水，表面授粉的量取决于表面面积和吸附性能，表面授粉的表面面积随颗粒尺寸的减小而增加，且颗粒间形成毛细管以容纳水分因此含水量增加。边界授粉形成于煤的产生时间，且边界授粉按照褐煤、烟媒(烟煤、次烟煤)，和无烟煤依次减少。如果煤含有更多的水，煤的热值减少且运输成本增加，因此有必要在煤的混合、粉碎和分离过程中除去水分。
【发明内容】
[0008](一)技术问题
[0009]相应地，本发明用于解决现有技术中存在的上述问题，而且本发明的一个目的是提高热电厂锅炉的燃烧效率从而减少煤的使用量，通过在将煤从储煤处供应到筒仓(silo)之前利用过热蒸汽和高温热风干燥煤来提高煤的热值，并维持煤的合适含水量减少煤的使用量。
[0010]本发明的另一目的是提供一种通过控制煤中含水量从而防止由于煤的不完全燃烧引起的环境问题产生的煤干燥技术，以及一种适用于热电厂的技术。
[0011](二)技术方案
[0012]依据本发明的一个方面，提供一种用于利用过热蒸汽进行煤干燥的系统，该系统包括:过热蒸汽锅炉，用于通过利用气体罐提供的燃料的燃烧加热水箱提供的水来产生过热蒸汽；高温空气供应装置，用于通过燃烧由气体罐提供的燃料来产生高温空气，并吹动空气；过热蒸汽干燥设备，用于在通过蒸汽传送带运输煤的同时利用过热蒸汽锅炉提供的过热蒸汽锅炉移除煤表面的水分，煤通过凹陷的传送带由储煤处传输并由排列设备排列；一个或多个高温空气干燥设备，用于将通过干燥传送带输送煤通过过热蒸汽干燥设备时利用高温空气供应装置提供的高温空气移除煤中的水分；以及自然干燥设备，用于通过平板传送带传输煤时干燥通过高温空气干燥设备的煤从而煤的水分在室温下自然蒸发来降低煤的温度。
[0013]进一步地，依据本发明，过热蒸汽干燥设备包括用于移动蒸汽传送带的电机，安装于蒸汽传送带中以形成用于干燥空间的导管，以及过热蒸汽喷管，用于通过过热蒸汽供应管将由过热蒸汽锅炉供应的过热蒸汽喷射到导管内部。
[0014]进一步地，依据本发明，一个或多个高温空气干燥设备包括用于移动干燥传送带的电机，安装于干燥传送带中以形成干燥空间的导管，以及高温空气喷管，用于利用高温空气供应管将高温空气供应装置提供的高温空气喷射到导管内部，以及一个或多个高温空气干燥设备，包括多个结构上堆叠的高温空气干燥设备。
[0015]进一步地，依据本发明，自然干燥设备包括用于移动平板传送带的电机以及安装于平板传送带中用于形成干燥空间的导管。
[0016]进一步地，依据本发明，导管通过废热收集管连接于热交换器。
[0017]进一步地，依据本发明，热交换器将从废热收集管中收集的热量和污染物分离出去，将分离中的热量通过废热供应管提供给高温空气供应装置，并将分离中的污染物通过污染物供应线提供给清洁设备。
[0018]进一步地，依据本发明，过热蒸汽锅炉产生压力0.5-5kg/cm2、温度400-600°C的过热蒸汽，并将通过过热蒸汽的蒸汽传送带传输的煤温度增加到90-110°C。
[0019](三)有益效果
[0020]相应地，依据本发明的用于干燥热电厂中用作燃料的煤的方法，可以通过移除存在于煤内部和外部的水分防止煤的不完全燃烧，因此煤的热值提高，污染物的排放减少，系统的抗腐蚀性能和耐久性增强，由于水的减少自然燃烧率降低，在煤的燃烧中煤粉碎器的粉碎效率和发电锅炉的热扩散提高，在煤的传输中传输路径阻塞问题得到解决，且增加需求较少的低质量煤的使用，煤的供应量稳步提高。进一步地，依据本发明的用于干燥煤的方法可以使用价格低于高卡煤的低卡煤，通过减少进口煤减少燃料成本和生产成本，相对减少煤消耗量，从而减少了燃烧气体产生的废物和污染物的排放，以及二氧化碳的排放，而且，能够预期取代外国技术、产生设备的海外出口市场。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1是说明了依据本发明利用过热蒸汽的煤干燥系统的框图；
[0022]图2是说明了依据本发明利用过热蒸汽的煤干燥系统的结构图；
[0023]图3是说明了依据本发明的煤干燥装置的前表面图；
[0024]图4是说明了依据本发明的煤干燥装置的侧表面图。
【具体实施方式】
[0025]因此，依据本发明的利用过热蒸汽的煤干燥装置的【具体实施方式】将结合附图详细描述。
[0026]图1，储煤处10是热电厂的锅炉中用于储备和储藏燃料煤的地方。煤包括表面授粉和内部授粉。进一步地，周期性地往储煤处10中所储藏的煤上喷水从而防止煤粉扩散。储煤处10中储藏的煤通过传输装置，例如传送系统，传输至煤干燥系统。在这种情况下，储藏在储煤处10中水分未移除的煤可以移动至与煤干燥系统连接的储藏箱并储藏。储煤处10中的煤通过平板传送带11和凹陷传送带传输至排列设备20。
[0027]排列设备20均匀地将包含在过热蒸汽干燥设备110中的蒸汽传送带112上的储煤处10传输来的煤扩散和排列在一个固定的高度。排列设备20这样排列，使得当储煤处10中传输的煤供应到蒸汽传送带112时，煤可以容易地用过热蒸汽干燥设备110中的过热空气干燥。
[0028]在图2中，过热蒸汽干燥设备110，多个高温空气干燥设备120，以及自然干燥设备140，用作用于干燥煤的煤干燥装置110，由上至下垂直安装。煤干燥装置100安装于具有多个框架的结构101内部。
[0029]在图3中，在通过蒸汽传送带112传输由排列设备20排列在固定高度的煤(C)的同时，过热蒸汽干燥设备110利用由过热蒸汽锅炉70供应的过热蒸汽移除煤表面的水分。用于驱动蒸汽传送带112的多个电机113安装在过热蒸汽干燥设备110中，固定在结构101上并由其支撑的传输煤。电机112产生用于以预设的速度旋转蒸汽传送带112的电能。用于形成利用过热蒸汽干燥煤的空间的导管112安装在蒸汽传送带112中。导管112可以安装于蒸汽传送带112上部或者这样安装，使得导管111穿过蒸汽传送带112。安装于导管111内的过热蒸汽喷管72与过热蒸汽供应管71连接，用于由过热蒸汽锅炉71供应过热蒸汽。过热蒸汽喷管72这样安装，使得通过过热蒸汽供应管71供应的过热蒸汽均匀喷射到由蒸汽传送带112传输的煤的表面。
[0030]高温空气干燥设备120利用由高温空气供应装置60供应的高温空气干燥和移除在利用过热蒸汽干燥设备110中的过热蒸汽干燥后降落下来的煤(C)中的水分。安装一个或多个高温空气干燥设备120。本发明的高温空气干燥设备120在三个阶段安装在过热蒸汽干燥设备110下部，使得充分蒸发和移除分别通过干燥传送带123，127和132传输的煤中的水分。高温空气干燥设备120包括第一高温空气干燥设备121，第二高温空气干燥设备125，以及第三高温空气干燥设备130。
[0031]第一高温空气干燥设备121固定于过热蒸汽干燥设备110下部的结构101上并由其支撑。用于接收并传输由蒸汽传送带112上降落下来的煤的干燥传送带123，以及用于移动干燥传送带123的电机124安装于第一高温空气干燥设备121上。电机124产生用于以预定速度旋转干燥传送带123的电能。用于形成由高温空气干燥煤的空间的导管122安装于干燥传送带123中。导管122可以安装于干燥传送带123上侧或者这样安装，使得导管122穿过干燥传送带123。安装在导管122内部的高温空气喷管62与高温空气供应管61连接，用于供应来自高温空气供应装置60的高温空气。高温空气喷管这样安装使得由高温空气供应装置60提供的高温空气均匀地喷射到通过干燥传送带123传输的煤上。
[0032]第二高温空气干燥设备125固定于第一高温空气干燥设备121下部的结构101上并由其支撑。用于接收并传输由蒸汽传送带123上降落下来的煤的干燥传送带127，以及用于移动干燥传送带127的电机128安装于第二高温空气干燥设备125上。电机128产生用于以预定速度旋转干燥传送带127的电能。用于形成由高温空气干燥煤的空间的导管126安装于干燥传送带127中。导管126可以安装于干燥传送带127的上侧或者这样安装，使得干燥传送带127穿过导管126。安装在导管126内部的高温空气喷管63与高温空气供应管61连接，用于供应来自高温空气供应装置60的高温空气。高温空气喷管63这样安装使得由高温空气供应装置60提供的高温空气均匀地喷射到通过干燥传送带127传输的煤上。
[0033]第三高温空气干燥设备130固定于第二高温空气干燥设备125下部的结构101上并由其支撑。用于接收并传输由干燥传送带127上降落下来的煤的干燥传送带132，以及用于移动干燥传送带132的电机133安装于第三高温空气干燥设备130上。电机133产生用于以预定速度旋转干燥传送带132的电能。用于形成由高温空气干燥煤的空间的导管131安装于干燥传送带132中。导管131可以安装于干燥传送带132的上侧或者这样安装，使得干燥传送带132穿过导管131。安装在导管131内部的高温空气喷管64与高温空气供应管61连接，用于供应来自高温空气供应装置60的高温空气。高温空气喷管64这样安装使得由高温空气供应装置60提供的高温空气均匀地喷射到通过干燥传送带132传输的煤上。
[0034]自然干燥设备140在室温下干燥煤使得煤中的水分自然蒸发，而且当将煤输送通过多阶段高温空气干燥设备120利用高温空气干燥煤、并降落到平板传送带142时降低了煤的温度。自然干燥设备140被固定在第三高温空气干燥设备130下部的结构101上并由其支撑。用于接收并传输由干燥传送带132上降落下来的煤的平板传送带142，以及用于移动平板传送带142的电机143安装于自然干燥设备140上。电机143产生用于以预定速度旋转平板传送带142的电能。用于形成在室温或更低温度下自然干燥煤的空间的导管141安装于平板传送带142中。导管141可以安装于平板传送带142的上侧或者这样安装，使得平板传送带142穿过导管141。
[0035]需要有鼓风机使得室温下的空气供应到导管141内部。导管141的安装可以忽略，但是导管可以安装为防止干燥的煤产生的灰尘向外扩散。
[0036]通过自然干燥设备140的自然蒸汽干燥的煤通过凹陷传送带51供应到筒仓50 (silo)并储存到筒仓50中，而且储存在筒仓50中的干煤通过凹陷传送带52供应到热电厂中。
[0037]过热蒸汽干燥设备110的导管111、122、126、131和141，高温空气干燥设备120，
以及自然干燥设备140连接到废热收集管31使得导管内产生的高温废热可以收集在热交换器30中。热交换器30分离出废热收集管31收集的废热以及包含灰尘的污染物。由热交换器30分离出来的热量可以通过废热供应管32供应给高温空气供应装置60，并与高温空气供应装置60中产生的高温空气结合。高温空气供应装置60可以减少用于再加热热交换器30中收集到的热量到高温空气所需的燃料。热交换器30分离出的污染物可以通过污染物供应线33提供给清洁设备40，清洁设备中的水处理，然后作为废水排掉。清洁设备40清洁了由热交换器30中引入的污染物，使得灰尘作为废水随着水排掉，且清洁的空气向外排出。
[0038]过热蒸汽锅炉70用气体罐4供应的燃料加热水箱3供应的水，并产生过热蒸汽。过热蒸汽锅炉70产生低压0.5-5kg/cm2、高温400-600°C的过热蒸汽。过热蒸汽锅炉70每小时产生300KG过热蒸汽。过热蒸汽锅炉70可以将通过过热蒸汽干燥设备的蒸汽传送带112的煤温升高至90-110°C。煤的自发燃烧温度大约93-95°C，但是400-600°C的过热蒸汽含有稀薄的氧气，因此不能使得煤燃烧。过热蒸汽是透明的气体，其中汽化热的蒸发潜伏热与冷凝热结合通过加热显热转变为辐射热和传导热。通过利用加热器加热锅炉中产生的饱和蒸汽产生过热蒸汽。锅炉中产生的用于发电的过热蒸汽是高压高温的，但是过热蒸汽锅炉中产生的过热蒸汽是低温低压的。通过加热室温水产生过热蒸汽，因此水中溶解的氧气是几个ppm。相应地，如果过热蒸汽不与空气混合，过热蒸汽可以在无氧状态下加热处理，而且其传热性能及其干燥性能由于其潜在的高卡性质非常优异。过热蒸汽的热处理性能大约强于热风10倍，例如高温空气。相应地，过热蒸汽吸收煤中的潜伏热很有效。
[0039]高温空气供应装置60利用气体罐4中的燃料加热空气到高温然后将其提供给加热的空气。高温空气供应装置60每小时大约产生仅1Kcal。
[0040]引入到蒸汽传送带112上的煤被传输至导管111内。在导管111中，由过热蒸汽供应管71提供的来自过热蒸汽锅炉70的低压高温过热蒸汽通过过热蒸汽喷管72被喷射到煤上，从而煤表面的水分被移除。
[0041]传输到过热蒸汽干燥设备110的蒸汽传送带112—端的煤由于重力降落到第一高温空气干燥设备121的干燥传送带123上。降落到第一高温空气干燥设备121的干燥传送带123上的煤被转移到导管122的内部。通过高温空气供应管61提供的来自高温空气供应装置60的高温热风喷射到导管122内的高温空气喷管中的煤上，因此煤中的水被移除。进一步地，传输至第一高温空气干燥设备121的干燥传送带123 —端的煤由于重力降落至第二高温空气干燥设备125的干燥传送带127，因此当煤通过第二高温空气干燥设备125的导管126时高温热风再次移除煤中水分。进一步地，传输至第二高温空气干燥设备125的干燥传送带127—端的煤由于重力降落至第三高温空气干燥设备130的干燥传送带132，因此当煤通过第三高温空气干燥设备130的导管131时高温热风第三次移除煤中水分。
[0042]进一步地，传输至第三高温空气干燥设备130的干燥传送带132 —端的煤由于重力降落至自然干燥设备140的平板传送带142上。降落至自然干燥设备140的平板传送带142上的煤被传输至导管141内，而且导管141内煤中的水分在室温下自然蒸发，因此降低了煤温。
[0043]过热蒸汽干燥设备110的蒸汽传动带112，多个高温空气干燥设备121、125和130各自的干燥传送带123、127和132，以及自然干燥设备140的平板传送带142均水平安装，而且传送带以预定间隔上下定位。进一步地，第一高温空气干燥设备121的干燥传送带123的入口伸出超过过热蒸汽干燥设备110的蒸汽传动带112的出口，第二高温空气干燥设备125的干燥传送带127的入口伸出超过第一高温空气干燥设备121的干燥传送带123的出口，第三高温空气干燥设备130的干燥传送带132的入口伸出超过第二高温空气干燥设备125的干燥传送带127的出口。进一步地，连接到筒仓50的凹陷传送带51的入口伸出在自然干燥设备140的平板传送带142的出口的较低一侧。也就是说，安装在自然干燥设备140和筒仓50之间的凹陷传送带51的入口和出口分别定位在自然干燥设备140的较低一侧和筒仓50的较高一侧。进一步地，凹陷传送带52连接到筒仓50的出口和热电厂的锅炉之间。
[0044]过热蒸汽干燥设备110的导管111内煤表面的水分移除之后的过热蒸汽，多个高温空气干燥设备122、125和130的导管122、126和131内的煤的水分移除之后的高温气体，以及在自然干燥设备140的导管141中自然蒸发过程中煤产生的热量，通过废热收集管31收集在热交换器30中。热交换器30使得热交换了收集到的废热，而且热交换后的废热通过废热供应管32重新循环到高温空气供应装置60。通过热交换器30交换过的废热和煤中分离出来的包含灰尘的污染物通过污染物供应线33传输至清洁设备40。清洁设备40用水清洁和吸收污染物使得污染物再次被处理为废水，并排出气体，污染物由此被排出至空气中。
[0045]尽管处于示例的目的阐述了本发明的示例性实施方式，本领域的普通技术人员将明白，只要不脱离所附权利要求披露的本发明的范围和实质，各种变形、增加以及替代都是可以的。
【权利要求】
1.一种用于利用过热蒸汽干燥煤的系统，所述系统包括: 过热蒸汽锅炉，其用于通过利用气体罐供应的燃料的燃烧加热从水箱供应的水而产生过热蒸汽； 高温空气供应装置，其用于通过燃烧从所述气体罐供应的燃料产生高温空气，并随后吹送所述空气； 过热蒸汽干燥设备，其用于当通过蒸汽传送带传输所述煤时利用由所述过热蒸汽锅炉供应的过热蒸汽移除所述煤的表面的水分，所述煤通过凹陷传送带从储煤处传输并由排列设备进行排列； 一个或更多高温空气干燥设备，其用于当通过干燥传送带传输所述煤经过所述过热蒸汽干燥设备时，利用从所述高温空气供应装置供应的高温空气移除所述煤中的水分；以及 自然干燥设备，其用于当通过平板传送带传输所述煤时，干燥通过所述高温空气干燥设备的煤，使得所述煤中的水分在室温下自然蒸发，以降低所述煤的温度。
2.如权利要求1所述的系统，其中所述过热蒸汽干燥设备包括用于移动所述蒸汽传送带的电机，安装在所述蒸汽传送带中以形成干燥空间的导管，以及过热蒸汽喷管，所述过热蒸汽喷管用于通过过热蒸汽供应管将从所述过热蒸汽锅炉供应的所述过热蒸汽喷射到所述导管的内部。
3.如权利要求1所述的系统，其中所述一个或多个高温空气干燥设备包括用于移动所述干燥传送带的电机；安装于所述干燥传送带内以形成干燥空间的导管；以及高温空气喷管，所述高温空气喷管用于通过高温空气供应管将从所述高温空气供应装置供应的高温空气喷射到所述导管的内部，并且所述一个或多个高温空气干燥设备包括在一结构内堆叠的多个高温空气干燥设备。
4.如权利要求1所述的系统，其中所述自然干燥设备包括用于移动所述干燥传送带的电机，和安装于所述平板传送带中以形成干燥空间的导管。
5.如权利要求2-4中任一项所述的系统，其中所述导管通过废热收集管连接到热交换器。
6.如权利要求5所述的系统，其中所述热交换器分离从所述废热收集管收集的热量和污染物，通过废热供应管将分离后的热量提供到所述高温空气供应装置，以及通过污染物供应线将分离后的污染物提供到清洁设备。
7.如权利要求1所述的系统，其中所述过热蒸汽锅炉产生压力为0.5-5kg/cm2且温度为400-600°C的过热蒸汽，并将通过所述过热蒸汽干燥设备的所述蒸汽传送带传输的所述煤的温度提高至90-110°C。
【文档编号】F26B21/02GK104081143SQ201280062200
【公开日】2014年10月1日 申请日期:2012年4月10日 优先权日:2011年12月15日
【发明者】金成坤 申请人:韩国技术有限公司