利用热回收回路的褐煤干燥的制作方法

本公开大体涉及褐煤干燥过程在具有水/蒸汽功率循环的煤功率装置内的热集成。这种功率装置可包括CO₂捕捉单元。

背景技术：

燃烧褐煤式装置中的褐煤干燥的大体原理是众所周知的且涉及使用从水/蒸汽循环的热烟道气抽取和/或蒸汽抽取，以供应热能给褐煤干燥系统，褐煤干燥系统包括冲击式碾磨机、转鼓式干燥器或流化床干燥器。

所谓的冲击式碾磨机技术使用从燃炉的顶部抽取的热烟道气且然后使这个抽取物在研磨机中再循环，以便蒸发大量褐煤水分，对于“B”级褐煤而言，这可为褐煤含量的高达60%。干燥是重要的步骤，因为其使得能够粉碎燃烧所需要的褐煤。这种系统的问题在于其导致非常高的效率惩罚，因为需要来自锅炉的非常高的焓热，以用于干燥过程。高热需求导致高锅炉损失，因为损失来自大烟道气流的残余的显热，并且从褐煤移除的水分的潜热的回收为零。

为了至少缓解这个问题，开发了褐煤预干燥技术，其使用中等焓热或低焓热，以在粉碎之前实现部分或高水平的褐煤预干燥。在没有褐煤水分的蒸发蒸气的热回收的情况下，该技术可提供高达3%的效率收益，或在具有褐煤水分的蒸发蒸气的热回收的情况下，提供高达5%的效率收益。

德国专利DE 195 18 644 C2提供一种解决方案，其使用所谓的废热使用(WTA)1型和2型过程，以便预干燥褐煤。

WTA 1型过程包括直接热泵环路，其具有蒸气压缩机，蒸气压缩机使用水分蒸气作为干燥热。在除尘以移除褐煤颗粒之后，蒸气被蒸气压缩机压缩且发送到干燥器的热交换器中。离开干燥器热交换器的干燥蒸气冷凝物的余热可结合到典型的蒸汽功率装置的水蒸汽循环的低压冷凝物加热器中。该过程不需要从水/蒸汽抽取任何蒸汽且可独立于功率装置而运行。虽然其最大程度地增大干燥蒸气热的再循环，以蒸发褐煤水分，但是该过程能具有的缺点在于，在“脏”干燥蒸气用于压缩时，需要的压缩机可较大且昂贵，并且如果不进行高级的脏蒸气清洁，另外可结垢和/或被腐蚀和/或侵蚀。

备选WTA 2型过程包括从典型的蒸汽功率装置的水/蒸汽循环抽取蒸汽，以用于干燥热源。这个过程比WTA 1型更简单且更便宜，但是，蒸汽抽取的位置的优化随装置负载而改变，并且因而如果没有进行或进行有限的来自干燥蒸气的热回收的话，可导致比1型系统更低的净装置效率。进一步问题可在于，最大程度地增加来自干燥蒸气的热回收以用于装置性能改进以及为了环境原因而清洁这个蒸气可能需要通过冷凝而清洁脏蒸气，以便避免释放污染物，如果脏蒸气以蒸气状态中直接释放在大气中的话，会释放污染物。

技术实现要素：

公开一种燃烧褐煤式蒸汽功率装置，其可提供改进或至少备选的手段来将褐煤干燥系统在热方面集成到功率装置中。

该系统使得避免一些现有技术系统的热泵压缩机的结垢、侵蚀或腐蚀的风险。

在一方面，燃烧褐煤式蒸汽功率装置包括水/蒸汽功率循环、用于干燥褐煤的干燥器系统和用于从干燥器系统的蒸气出口线路回收热能的热回收系统。

水/蒸汽功率循环包括：一系列压力的蒸汽涡轮；在一系列压力的蒸汽涡轮的低压端处的冷凝器，其构造和布置成冷凝从一系列压力的蒸汽涡轮的低压端排出的蒸汽；第一冷凝物线路，其连接到冷凝器；和在第一冷凝物线路中的低压冷凝物预热系统，其适于预热来自冷凝器的冷凝物。

干燥器系统包括干燥器和用于从干燥器移除蒸气的蒸气出口线路。

热回收系统包括：第二冷凝物线路，其流通地跨越在冷凝器和第一冷凝物线路之间，以便至少部分地绕过低压冷凝物预热系统；第三冷凝物线路，其从冷凝器延伸到低压冷凝物预热系统，以便绕过低压冷凝物预热系统和第二冷凝物线路的至少一部分；冷凝物蒸发器，其流通地连接到蒸气出口线路和第三冷凝物线路，以便使得能够蒸发第三冷凝物线路中的冷凝物，而冷凝蒸气出口线路中的蒸气；第一压缩机，其在第三冷凝物线路中位于冷凝物蒸发器下游且适于压缩来自冷凝物蒸发器的蒸发的冷凝物；以及第一加热器，其连接到第一压缩机且在第一压缩机下游，以使来自第一压缩机的蒸气降低过热和冷凝。

在另一个方面，第二冷凝物线路另外传送通过第一加热器，以便使得能够逆着第二冷凝物线路的冷凝物而冷凝第三冷凝物线路的蒸发的冷凝物。

在又一个方面，进一步包括在第二冷凝物线路中的第二加热器，其连接到蒸气出口线路的在冷凝物蒸发器上游从蒸气出口线路分支的第一分支，以便使得能够逆着第二冷凝物线路中的冷凝物而冷凝第一分支的蒸气。

在另一个方面，第二加热器在第二冷凝物线路中位于第一加热器上游。

在另一个方面，包括：第三加热器，其在第二冷凝物线路中位于第一加热器下游；以及第二压缩机，其在第一压缩机和第一加热器之间流通地连接到第三冷凝物线路且进一步连接到第三加热器，以便使得能够用来自第二压缩机的排气加热来自第二冷凝物线路的冷凝物。

在另一个方面，包括：第二分支，其在冷凝物蒸发器上游从蒸气出口线路分支；以及第一燃烧空气热交换器，其在第二分支中，以便使得能够在第一燃烧空气热交换器中用第二分支的蒸气加热燃烧空气。

在另一个方面，进一步包括第一燃烧空气热交换器，其连接到第二加热器，以便使得能够用离开第二加热器的第一分支的流体加热燃烧空气。

在另一个方面，进一步包括连接到第一压缩机且在第一压缩机下游并且进一步位于第一燃烧空气热交换器下游的第二燃烧空气热交换器，其构造和布置成进一步加热褐煤蒸汽功率装置的燃烧空气。

在另一个方面，第三冷凝物线路通过加入到第二冷凝物线路而延伸到低压冷凝物预热系统。

根据结合附图得到的以下描述，本公开的其它方面和优点将变得显而易见，附图以示例的方式示出本发明的示例性实施例。

附图说明

作为示例，在下面参照附图来更完整地描述本公开的实施例，其中：

图1为具有热回收系统的燃烧褐煤式功率装置的示意图，热回收系统集成褐煤干燥系统与水/蒸汽功率循环；

图2为图1的燃烧褐煤式功率装置的示意图，其具有在热回收系统中的额外压缩机。

图3a-c为具有热回收系统的燃烧褐煤式功率装置的示意图，热回收系统集成褐煤干燥系统与水/蒸汽功率循环，并且进一步包括通过燃烧空气预热的热回收。

部件列表：

10干燥器

11入口线路

12固体出口线路

13干燥器热交换器

16蒸气出口线路

31第一分支

32第二分支

35一系列压力的蒸汽涡轮

36第一燃烧空气热交换器

37第二燃烧空气热交换器

38低压冷凝器

40低压冷凝物预热系统

59第一冷凝物线路

70第二冷凝物线路

72第二加热器

71第一加热器

72第二加热器

73第三加热器

79第三冷凝物线路

83冷凝物蒸发器

85第一压缩机

95第二压缩机。

具体实施方式

现在参照附图来描述本公开的示例性实施例，其中相同参考标号在所有图中用来表示相同元件。在以下描述中，为了解释，阐述许多具体细节，以提供对本公开的完整理解。但是，本公开可在没有这些具体细节的情况下实践，并且不限于本文公开的示例性实施例。

图1显示燃烧褐煤式蒸汽功率装置的示例性实施例，其用于利用间接热泵过程来干燥粉碎的褐煤。在其最简单的形式中，该系统包括干燥器系统、用于从蒸气排气干燥器10的回收热能的热回收系统和水/蒸汽功率循环，水/蒸汽功率循环用于至少部分地接收来自热回收系统的回收的热能。水/蒸汽功率循环可另外提供成抽取蒸汽的形式的热能，作为干燥器10的能量源。

在图1-3中显示的示例性实施例中，干燥系统包括将褐煤引导到干燥器10中的入口线路11、用于褐煤的蒸发器干燥的干燥器热交换器13、用于将带水分的气体排出干燥器10的蒸气出口线路16和用于排出干燥的褐煤以用于燃烧器中的固体出口线路12。干燥器10可为蒸汽流化床干燥器或蒸汽加热式旋转管式干燥器且可典型地在大气压力下或接近大气压力的压力下运行。

在示例性实施例中，当从颗粒移除系统移除的褐煤颗粒返回到干燥器10或固体出口线路12时，在蒸气出口线路16中的蒸气首先在颗粒移除系统中除尘，诸如旋风收尘器、静电滤尘器、织物过滤器或旋风收尘器、静电滤尘器、织物过滤器循环的任何组合。

在图1-3中显示的示例性实施例中，水/蒸汽功率循环包括一系列压力的蒸汽涡轮35。构造和布置成冷凝一系列压力的蒸汽涡轮35排出的蒸汽的冷凝器38位于一系列压力的蒸汽涡轮35的低压端处。来自冷凝器38的冷凝的蒸汽然后被引导通过第一冷凝物线路59，第一冷凝物线路59包括具有一个或多个预热器的低压冷凝物预热系统40。

在可适用于大气压或低压干燥器的示例性实施例中，水/蒸汽功率循环通过在大约3-4绝对巴下提供的抽取蒸汽或通过冷凝物返回装置连接到干燥器热交换器13，冷凝物返回装置使冷凝物返回到低压冷凝物预热系统40。在这个布置中，蒸汽在干燥器热交换器13中的干燥器10内冷凝，使湿的褐煤水分蒸发，因而产生蒸气，蒸气从干燥器10通过蒸气出口线路16排出。如所需要的那样，抽取蒸汽可在进入干燥器热交换器13之前降低过热。

在图1中显示的示例性实施例中，用于回收的热回收系统包括第三冷凝物线路79、冷凝物蒸发器83、第一压缩机85、第一加热器71和第二冷凝物线路70。

第二冷凝物线路70从冷凝器38延伸到低压冷凝物预热系统40以便绕过低压冷凝物预热系统40的至少一部分。

冷凝物蒸发器83流通地连接到蒸气出口线路16和第三冷凝物线路79，以便使得能够蒸发第三冷凝物线路79中的冷凝物，而冷凝蒸气出口线路16中的蒸气。在第三冷凝物线路79中在冷凝物蒸发器83下游为第一压缩机85，其适于将来自冷凝物蒸发器83的蒸发的冷凝物压缩到典型地3-4绝对巴之间。在压缩蒸发的冷凝物之后，蒸发的冷凝物在第一加热器71降低过热和冷凝，第一加热器71位于第三冷凝物线路79中在第一压缩机85下游。

在图1中显示的示例性实施例中，第一加热器71位于第三冷凝物线路79中，并且在第三冷凝物线路79中的现在冷凝的蒸发冷凝物直接或通过第二冷凝物线路70重新加入到第一冷凝物线路59。

在图1中显示的示例性实施例中，第二冷凝物线路70典型地包括：在上游端处的冷凝物泵，其用以从冷凝器38抽取冷凝物和增加冷凝物压力；以及控制阀，其用以调节通过第二冷凝物线路70的流率。

第三冷凝物线路79包括：在上游端处的冷凝物泵，其用以抽取冷凝物流，使冷凝物流增压且/或控制冷凝物流；以及在线路的液体流动部分中的控制阀，其用以调节通过第三冷凝物线路79的流率和控制压力。因为第一冷凝物线路59和第二冷凝物线路70的压力要求可不同于第三冷凝物线路79的压力要求，所以第三冷凝物线路79的冷凝物泵可不同于第二冷凝物线路70的冷凝物泵。

在图1中显示的示例性实施例中，燃烧褐煤式蒸汽功率装置进一步包括第二加热器72，其位于第二冷凝物线路70中，在第一加热器71上游，且连接到蒸气出口线路16的第一分支31，其中第一分支在冷凝物蒸发器83上游的点处从蒸气出口线路16分支，以便使得能量能够在第二加热器72中从第一分支传递到第二冷凝物线路70。

在图2中显示的示例性实施例中，作为第二加热器72和第一加热器71的补充，第二冷凝物线路70包括在第二冷凝物线路70中在第一加热器71下游的第三加热器73，以及第二压缩机95。第二压缩机95位于热回收系统中且在上游端处在第一压缩机85和第一加热器71之间流通地连接到第三冷凝物线路79，并且在下游端处连接到第三加热器73，以便使得能够用来自第二压缩机95的排气加热第二冷凝物线路70中的冷凝物。

在图3a中的示例性实施例中，用于回收的热回收系统包括第三冷凝物线路79、冷凝物蒸发器83和第一压缩机85、第一加热器71、第二加热器72和第二冷凝物线路70。

第二冷凝物线路70从冷凝器38延伸到低压冷凝物预热系统40，以便绕过低压冷凝物预热系统40的至少一部分。

冷凝物蒸发器83流通地连接到蒸气出口线路16和第三冷凝物线路79，以便使得能够蒸发第三冷凝物线路79中的冷凝物，而冷凝蒸气出口线路16中的蒸气。在第三冷凝物线路79中在冷凝物蒸发器83下游为第一压缩机85，其适于将来自冷凝物蒸发器83的蒸发的冷凝物压缩到典型地3-4绝对巴之间。在压缩蒸发冷凝物之后，蒸发冷凝物在第一加热器71中降低过热和冷凝，第一加热器71位于第三冷凝物线路79中在第一压缩机85下游。

第一加热器71位于第三冷凝物线路79中，且第三冷凝物线路79中的现在冷凝的蒸发冷凝物直接或通过第二冷凝物线路70重新加入到第一冷凝物线路59。

第二加热器72位于第二冷凝物线路70中，在第一加热器71上游，并且连接到蒸气出口线路16的第一分支31，其中第一分支在冷凝物蒸发器83的上游的点处从蒸气出口线路16分支，以便使得能够能量在第二加热器72中从第一分支传递到第二冷凝物线路70。

在图3a中显示的示例性实施例进一步包括：蒸气出口线路16的第二分支32，其在冷凝物蒸发器83上游从蒸气出口线路16分支；以及第一燃烧空气热交换器36，第一燃烧空气热交换器36连接到第二分支32，以便使得能够使用第二分支32的蒸气加热位于第一燃烧空气热交换器36中的燃烧空气，燃烧空气用于燃烧褐煤。

图3b中显示的备选示例性实施例进一步包括第二燃烧空气热交换器37，其在第一压缩机85和第一加热器71之间的点处连接到第三冷凝物线路79，以便使得能够使用来自第一压缩机85的蒸发的冷凝物加热第二燃烧空气热交换器37中的燃烧空气。在这个备选示例性实施例中，来自第二燃烧空气热交换器37的冷凝的蒸发器冷凝物返回到第二冷凝物线路70。另外，第一燃烧空气热交换器36在第二燃烧空气热交换器37之前使用来自第二加热器72的蒸气出口线路16的冷凝蒸气来预热燃烧空气。

在图3b中显示的示例性实施例的进一步备选方案中，图3c显示一示例性实施例，其不包括第一加热器71，而是来自第一压缩机85的所有压缩蒸发冷凝物流过第二燃烧空气热交换器37，而蒸气出口线路16的在冷凝物蒸发器83上游从蒸气出口线路16分支的第二分支32提供热能给第一燃烧空气热交换器36，第一燃烧空气热交换器36在第二燃烧空气热交换器37上游预热燃烧空气。

虽然本文在设想为最实际的示例性实施例中显示和描述了本公开，但是本公开可以其它具体形式实现。例如，虽然示例性实施例包括连接到冷凝物或蒸气线路的燃烧空气热交换器(36，37)，但是连接可通过物理连接实现，其中冷凝物或蒸气线路传送通过燃烧空气热交换器(36，37)，或连接可通过热器件实现，例如通过中间热环路。当前公开的实施例因此在所有方面看作为说明性的且不受限制。本公开的范围由所附权利要求规定，而非前述描述，并且在含义和范围和其等效方案内的所有变化意图包含在其中。