一种利用烟气余热干燥生物质的系统

1.本发明涉及生物质发电技术领域，特别是涉及一种利用烟气余热干燥生物质的系统。


背景技术：

2.目前，使用生物质燃料的电厂由于生物质燃料含水量过高，使燃料着火和燃料燃尽困难，降低燃烧区温度，从而造成燃料在炉膛内的燃烧时间缩短，不完全燃烧损失增大。生物质燃烧过程中燃料中的水分变成水蒸气，由于水的热容及气化潜热大，水分高和过高的排烟温度造成了能源的浪费，同时高水蒸气增加了烟气量，提高了烟气的露点，易产生低温腐蚀，最有效的方法就是降低生物质燃料中水分的含量，从而降低烟气的水分。同时生物质电厂受排烟温度过高的困扰，不仅造成能源的浪费，还使布袋除尘器超温工作，存在安全隐患。利用烟气这种低品质热源干燥生物质，可实现能量的梯级利用，减少生物质燃烧中水分的含量，对经济性和安全性都有提高。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种利用烟气余热干燥生物质的系统，以解决上述生物质燃料含水量过高造成锅炉中的燃料着火困难、燃料燃尽困难、排烟温度过高的问题。
4.为实现上述目的，本发明提供了一种利用烟气余热干燥生物质的系统，包括物料燃烧装置、气驱压缩式热泵干燥装置和烟驱吸收式热泵干燥装置，所述气驱压缩式热泵干燥装置和所述烟驱吸收式热泵干燥装置并联进所述物料燃烧装置中，所述物料燃烧装置包括锅炉、大型汽轮机、凝汽器、凝结水泵、除氧器和给水泵，所述凝汽器包括第一循环进气管、第二循环进水管、第一循环出水管和第二循环出水管，所述大型汽轮机的出气口依次经所述第一循环进气管、所述第一循环出水管、所述凝结水泵、所述除氧器和所述给水泵与所述锅炉的进水口相连通，所述锅炉排出的蒸汽与所述大型汽轮机的进气口相连通，所述锅炉排出的烟气与所述烟驱吸收式热泵干燥装置相连通，所述气驱压缩式热泵干燥装置分别与所述第二循环进水管和所述第二循环出水管相连通，所述气驱压缩式热泵干燥装置和所述烟驱吸收式热泵干燥装置产生的干物料均通入所述锅炉中。
5.优选的，所述气驱压缩式热泵干燥装置包括干燥机一、冷凝器一、蒸发器一和压缩机，所述蒸发器一的低温出水端经循环水泵与所述第二循环进水管相连通，所述蒸发器一的高温进水端与所述第二循环出水管相连通；
6.所述蒸发器一的低温出气端经所述压缩机与所述冷凝器一的高温进气端相连通，所述冷凝器一的低温出水端经节流阀一与所述蒸发器一的低温进水端相连通，所述蒸发器一的低温出水端经工质泵一与所述蒸发器一的低温进水端相连通；
7.所述冷凝器一的高温出水端和低温进水端分别与所述干燥机一的高温进水口和低温出水口相连通。
8.优选的，所述压缩机经小型汽轮机与所述大型汽轮机的出气口相连通。
9.优选的，所述烟驱吸收式热泵干燥装置包括干燥机二、冷凝器二、蒸发器二、吸收器、发生器和溶液热交换器，所述发生器通过所述溶液交换器内的淡溶液管道与所述吸收器相连通，所述吸收器通过所述溶液热交换器的浓溶液管道与所述发生器相连通；
10.所述锅炉排出的烟气与所述发生器的热源蒸汽进口相连通，所述发生器的中压蒸汽出口依次经所述冷凝器二的高温进气端和低温出水端、节流阀二与所述蒸发器二的低温进水端相连通，所述蒸发器二的低温出气端与所述吸收器相连通；
11.所述干燥机二的低温出水口依次经所述吸收器、所述冷凝器二的低温进水端和所述冷凝器二的高温出水端与所述干燥机二的高温进水口相连通。
12.优选的，所述吸收器设有低压蒸汽进口，第一浓溶液进口、第一淡溶液出口、第一给水进口和第一给水出口，所述低压蒸汽进口与所述蒸发器二的低温出气端相连通，所述第一淡溶液出口经溶液泵与所述溶液热交换器的淡溶液管道相连通，所述第一浓溶液进口经溶液阀与所述溶液热交换器的浓溶液管道相连通，所述第一给水进口与所述干燥机二的低温出水口相连通，所述第一给水出口与所述冷凝器二的低温进水端相连通；
13.所述发生器设有第一淡溶液进口和第一浓溶液出口，所述第一浓溶液出口与所述溶液热交换器的浓溶液管道相连通，所述第一淡溶液进口与所述溶液热交换器的淡溶液管道相连通。
14.优选的，所述蒸发器二的低温出水端经工质泵二与所述蒸发器二的低温进水端相连通。
15.优选的，所述干燥机一上和所述干燥机二上均设置有湿物料进口和干物料出口，两个所述干物料出口均与所述锅炉的物料进口相连通。
16.优选的，所述干燥机一和所述干燥机二的结构相同，所述干燥机一包括用于盛放物料的干燥本体、水冷壁、蓄热体和保温材料，所述水冷壁、所述蓄热体和所述保温材料依次设置于所述干燥本体的外部。
17.因此，本发明采用上述结构的一种利用烟气余热干燥生物质的系统，具有以下有益效果：
18.1、将气驱压缩式热泵干燥装置和烟驱吸收式热泵干燥装置耦合使用，根据实际需求建立不同的温升和高温循环，干燥机一和干燥机二可以满足不同生物质原料在干燥脱水过程中的需要，达到同时干燥多种生物质燃料的目的；
19.2、利用大型汽轮机驱动气驱压缩式热泵干燥装置，烟气驱动烟驱吸收式热泵干燥装置，将烟气余热充分利用起来，降低了生物质燃料的含水率，加快锅炉的燃烧速度，降低排烟热温度，减少排烟热损失，提高燃烧效率，大大降低了生物质锅炉的排烟温度和预热损失，更安全高效的利用生物质发电。
20.下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
21.图1是本发明一种利用烟气余热干燥生物质的系统实施例的结构示意图；
22.图2是本发明一种利用烟气余热干燥生物质的系统实施例的气驱压缩式热泵干燥装置的结构示意图；
23.图3是本发明一种利用烟气余热干燥生物质的系统实施例的烟驱吸收式热泵干燥
装置的结构示意图。
24.图中：1、物料燃烧装置；101、锅炉；102、大型汽轮机；103、凝汽器；104、凝结水泵；105、除氧器；106、给水泵；2、气驱压缩式热泵干燥装置；201、干燥机一；202、冷凝器一；203、蒸发器一；204、压缩机；205、小型汽轮机；206、节流阀一；207、工质泵一；208、循环水泵；3、烟驱吸收式热泵干燥装置；301、干燥机二；302、冷凝器二；303、蒸发器二；304、吸收器；305、发生器；306、溶液热交换器；307、节流阀二；308、工质泵二；309、溶液阀；310、溶液泵。
具体实施方式
25.以下通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步说明。
26.除非另外定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
27.下面结合附图对本发明的实施方式做进一步的说明。如图所示，一种利用烟气余热干燥生物质的系统，包括物料燃烧装置1、气驱压缩式热泵干燥装置2和烟驱吸收式热泵干燥装置3，气驱压缩式热泵干燥装置2和烟驱吸收式热泵干燥装置3并联进物料燃烧装置1中，物料燃烧装置1包括锅炉101、大型汽轮机102、凝汽器103、凝结水泵104、除氧器105和给水泵106，凝汽器103包括第一循环进气管、第二循环进水管、第一循环出水管和第二循环出水管，大型汽轮机102的出气口依次经第一循环进气管、第一循环出水管、凝结水泵104、除氧器105和给水泵106与锅炉101的进水口相连通，锅炉101排出的蒸汽与大型汽轮机102的进气口相连通，锅炉101排出的烟气与烟驱吸收式热泵干燥装置3相连通，气驱压缩式热泵干燥装置2分别与第二循环进水管和第二循环出水管相连通，气驱压缩式热泵干燥装置2和烟驱吸收式热泵干燥装置3产生的干物料均通入锅炉101中。本发明在物料燃烧装置1中并联加入了气驱压缩式热泵干燥装置2和烟驱吸收式热泵干燥装置3两套生物质燃料干燥系统，将湿物料干燥后再通入物料燃烧装置1中，烟驱吸收式热泵干燥装置3的干燥温度低于气驱压缩式热泵干燥装置2的干燥温度，在考虑物料性质的基础上，可以根据电厂的实际需求安排不同的物料进入不同的热泵干燥装置，甚至在互不干扰的前提下，加装串联多个干燥机，协同干燥多种物料。
28.气驱压缩式热泵干燥装置2包括干燥机一201、冷凝器一202、蒸发器一203和压缩机204，蒸发器一203的低温出水端经循环水泵208与第二循环进水管相连通，蒸发器一203的高温进水端与第二循环出水管相连通；蒸发器一203的低温出气端经压缩机204与冷凝器一202的高温进气端相连通，冷凝器一202的低温出水端经节流阀一206与蒸发器一203的低温进水端相连通，蒸发器一203的低温出水端经工质泵一207与蒸发器一203的低温进水端相连通；冷凝器一202的高温出水端和低温进水端分别与干燥机一201的高温进水口和低温出水口相连通。压缩机204经小型汽轮机205与大型汽轮机102的出气口相连通，利用所述大
型汽轮机中压缸来气驱动小型汽轮机，用低品位的热能代替高品位的电能来驱动压缩机。气驱压缩式热泵干燥装置2中包括工质循环一、高温水循环一和低温水循环三个循环，低温水循环：低温热源水通过凝汽器103吸收热量，进入蒸发器一203被工质吸收热量，然后通过循环水泵208再次进入凝汽器103吸热；工质循环一：工质通过蒸发器一203吸收来自低温循环水的热量成为低温低压的蒸汽，经过压缩机204被压缩成高温高压蒸汽，通过冷凝器一202凝结为低温低压液体，流经节流阀一206变成冷液体，进入蒸发器一203开始下一个循环；高温水循环：高温水在冷凝器一202中吸收了来自高温高压蒸汽冷凝后放出的热量后进入干燥机一201，干燥机一201产生的低温水再回到冷凝器一202中进入下一个循环。
29.烟驱吸收式热泵干燥装置3包括干燥机二301、冷凝器二302、蒸发器二303、吸收器304、发生器305和溶液热交换器306，发生器305通过溶液交换器内的淡溶液管道与吸收器304相连通，吸收器304通过溶液热交换器306的浓溶液管道与发生器305相连通；锅炉101排出的烟气与发生器305的热源蒸汽进口相连通，发生器305的中压蒸汽出口依次经冷凝器二302的高温进气端和低温出水端、节流阀二307与蒸发器二303的低温进水端相连通，蒸发器二303的低温出气端与吸收器304相连通；干燥机二301的低温出水口依次经吸收器304、冷凝器二302的低温进水端和冷凝器二302的高温出水端与干燥机二301的高温进水口相连通。蒸发器二303的低温出水端经工质泵二308与蒸发器二303的低温进水端相连通。烟驱吸收式热泵干燥装置3包括工质循环二、高温水循环二和溶液循环三个循环，工质循环二：由发生器305产生的工质蒸汽进入冷凝器二302放热，加热高温循环水后，经节流阀二307变成冷液体，进入蒸发器二303吸收来自低温循环水的热量之后变成蒸汽进入吸收器304，未经蒸发的工质经工质泵二308重新喷淋到蒸发器二303中吸热，进入吸收器304的工质蒸汽会被稀溶液吸收，通过溶液循环进入发生器305，开始下一个循环；溶液循环：吸收器304中的稀溶液被溶液泵310升压变成过冷液体，进入溶液热交换器306吸收来自发生器305浓溶液的热量后进入发生器305，在发生器305中经烟气驱动热源加热后，工质蒸发进入冷凝器二302参与循环，浓溶液进入溶液热交换器306给稀溶液放热后流经溶液阀309进入吸收器304参与下一个循环；高温水循环二：高温水在冷凝器二302中吸收了来自工质冷凝产生的热量后进入干燥机二301，干燥机二301产生的低温水经过吸收器304后回到冷凝器二302中，进入下一个循环。
30.吸收器304设有低压蒸汽进口，第一浓溶液进口、第一淡溶液出口、第一给水进口和第一给水出口，低压蒸汽进口与蒸发器二303的低温出气端相连通，第一淡溶液出口经溶液泵310与溶液热交换器306的淡溶液管道相连通，第一浓溶液进口经溶液阀309与溶液热交换器306的浓溶液管道相连通，第一给水进口与干燥机二301的低温出水口相连通，第一给水出口与冷凝器二302的低温进水端相连通；发生器305设有第一淡溶液进口和第一浓溶液出口，第一浓溶液出口与溶液热交换器306的浓溶液管道相连通，第一淡溶液进口与溶液热交换器306的淡溶液管道相连通。
31.干燥机一201上和干燥机二301上均设置有湿物料进口和干物料出口，两个干物料出口均与锅炉101的物料进口相连通。干燥机一201和干燥机二301的结构相同，干燥机一201包括用于盛放物料的干燥本体、水冷壁、蓄热体和保温材料，水冷壁、蓄热体和保温材料依次设置于干燥本体的外部。干燥本体内部有生物质运输装置，出口接空气净化装置来处理干燥后产生的废气，干燥机一201的水冷壁与冷凝器一202相连通，用于吸收冷凝器一202
中的热量，干燥机二301的水冷壁与冷凝器二302相连通，用于吸收冷凝器二302中的热量，水冷壁通过导热、对流换热将从冷凝器一202和冷凝器二302中吸收的热量传递给蓄热体，维持干燥机一201和干燥机二301中温度的稳定。
32.因此，本发明采用上述结构的一种利用烟气余热干燥生物质的系统，生物质原料的干燥过程是由气驱压缩式热泵干燥装置和烟驱吸收式热泵干燥装置驱动的，热泵作为一种高效节能的装置，在有效利用余热的同时可以有效的降低生物质原料中的含水率，加快锅炉的燃烧速度，提高燃烧效率，大大降低了生物质锅炉的排烟温度和余热损失，更安全、高效的利用生物质能来发电。
33.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。