一种集成两级流化床干燥器的预干燥褐煤发电系统及方法与流程

本发明属于燃煤火力发电领域，特别涉及一种集成两级流化床干燥器的预干燥褐煤发电系统及方法。

背景技术：
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褐煤是一种储量巨大的劣质煤，其含水量高、挥发分含量高、灰含量高，发热量低、易自燃，易开采，价格一般较低。褐煤的全水分一般在在30％～60％，挥发分一般大于40％。其高含水量对褐煤的运输，储存以及燃烧都带来了较大困难，极大制约了褐煤在火力发电领域的应用。直接燃烧褐煤进行发电会导致发电系统效率远低于燃用优质煤的电站，在燃烧前对褐煤进行预干燥处理，是提高褐煤发电厂发电效率的有效手段。已投运的利用汽轮机抽汽为干燥热源的褐煤预干燥电站，取得了良好的经济效益。但干燥是一种高耗能的过程，充分利用发电系统和干燥系统中的各种余热有助于进一步降低燃褐煤电站发电成本。

技术实现要素：
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本发明的目的在于提供一种集成两级流化床干燥器的预干燥褐煤发电系统及方法，其同时利用锅炉排烟余热和汽轮机抽汽的热量干燥褐煤，在减少干燥抽汽量的同时，可以产生适量易于利用的干燥尾气，在保证一定干燥速率和干燥过程安全性的前提下，提高了系统热经济性。

为达到上述目的，本发明采用如下的技术方案来实现：

一种集成两级流化床干燥器的预干燥褐煤发电系统，包括锅炉、汽轮机、发电机、凝汽器、凝结水泵、回热系统、外置给水加热器、小汽轮机、发电机以及两级流化床干燥系统，回热系统包括依次连接的第一至第三高压加热器、除氧器以及第一至第四低压加热器，小汽轮机入口连接汽轮机某级抽汽口，其出口连接凝汽器，两级流化床干燥系统包括碎煤机、烟气流化床干燥器、除尘器、带内置加热器的蒸汽流化床干燥器、除尘器、风机和磨煤机；其中，

锅炉过热器出口连接汽轮机主蒸汽入口，汽轮机驱动发电机发电，汽轮机排汽口连接凝汽器蒸汽入口，凝汽器凝结水出口连接回热系统给水侧进口，依次流过四个低压加热器、除氧器和三个高压加热器，且第一高压加热器给水出口连接锅炉给水入口；

汽轮机某级回热抽汽口连接带内置加热器的蒸汽流化床干燥器的内置加热器热源入口；

碎煤机煤粉出口连接烟气流化床干燥器煤粉入口，烟气流化床干燥器煤粉出口连接带内置加热器的蒸汽流化床干燥器煤粉入口，带内置加热器的蒸汽流化床干燥器煤粉出口连接磨煤机煤粉入口，磨煤机煤粉出口连接锅炉煤粉入口；烟气流化床干燥器尾气出口连接除尘器入口，除尘器出口分为两股，一股连接大气，一股连接磨煤机煤粉入口；带内置加热器的蒸汽流化床干燥器尾气出口连接除尘器入口，除尘器出口分为三股，一股连接磨煤机煤粉入口，一股连接风机入口，一股连接外置给水加热器热源入口。

本发明进一步的改进在于：锅炉烟气出口分为两股，一股连接大气，一股连接烟气流化床干燥器流化风入口。

本发明进一步的改进在于：带内置加热器的蒸汽流化床干燥器内置加热器热源出口连接相应的回热加热器疏水侧。

本发明进一步的改进在于：外置给水加热器凝结水出口连接外界环境。

本发明进一步的改进在于：还包括给水泵，给水泵进口、出口分别连接除氧器出口、第三高压加热器给水入口。

本发明进一步的改进在于：还包括冷却塔，冷却塔的出入口与凝汽器的冷却水出入口之间组成循环回路。

一种集成两级流化床干燥器的预干燥褐煤发电方法，该方法基于上述的一种集成两级流化床干燥器的预干燥褐煤发电系统，包括如下步骤：

磨煤机出口的煤粉进入锅炉炉膛燃烧，产生的高温烟气将工质水加热至过热蒸汽状态，通过主蒸汽管道送入汽轮机中膨胀做功，驱动汽轮机转动，汽轮机带动发电机发电；汽轮机低压缸出口蒸汽进入凝汽器冷凝，凝结水经过凝结水泵进入回热系统，在各级回热器中吸热，然后进入锅炉中吸热蒸发；

原煤经过碎煤机磨碎后进入烟气流化床干燥器中进行干燥，锅炉排烟进入烟气流化床干燥器中作为流化风，同时提供褐煤干燥所需的热量，褐煤在烟气流化床干燥器中脱除部分水分，干燥尾气经过除尘器除尘后排入大气，分离下来的煤粉颗粒进入磨煤机，经过烟气流化床干燥器初步干燥的褐煤进入带内置加热器的蒸汽流化床干燥器中继续干燥，带内置加热器的蒸汽流化床干燥器的热源为某级汽轮机抽汽，干燥抽汽在带内置加热器的蒸汽流化床干燥器的内置加热器中冷凝后进入对应的回热加热器疏水侧，褐煤在带内置加热器的蒸汽流化床干燥器干燥后进入磨煤机磨碎，然后进入锅炉炉膛燃烧，带内置加热器的蒸汽流化床干燥器的干燥尾气经过除尘器除尘后，一部分被风机送入带内置加热器的蒸汽流化床干燥器当做流化风，一部分进入外置给水加热器加热部分低压给水，除尘器分离下来的煤粉颗粒进入磨煤机磨碎。

相对于现有技术，本发明具有如下优点：

本发明一种集成两级流化床干燥器的预干燥褐煤发电系统，该系统中，烟气流化床干燥器和带内置加热器的蒸汽流化床干燥器串联布置，两个干燥器分别利用锅炉排烟和汽轮机抽汽作为干燥热源，此设计减少了单纯用汽轮机抽汽进行干燥对发电系统效率带来的不利影响，也避免了单纯用锅炉排烟干燥褐煤易导致的干燥能力不足和干燥过程不安全的问题，同时，可以根据褐煤收到基含水量不同和干燥程度设定的变化而调整两个干燥器的负荷。带内置加热器的蒸汽流化床干燥器尾气出口连接除尘器，除尘器气体出口连接外置给水加热器热源入口。如果只利用带内置加热器的蒸汽流化床干燥器进行单级干燥，在使用高含水量的褐煤时，易出现干燥尾气过剩，无法完全利用的情况，造成余热资源的浪费，本发明提出的干燥系统和方法可以有效解决此问题。在计算煤种和设计工况下，与只设置带内置加热器的蒸汽流化床干燥器的单级干燥褐煤预干燥发电系统相比，发电效率提高了1.35％，干燥抽汽量减少11.3t/h。

本发明一种集成两级流化床干燥器的预干燥褐煤发电方法，该方法以传统的燃煤发电方法为基础，集成了两级流化床干燥器，第一级为烟气流化床干燥器，第二级为带内置加热器的蒸汽流化床干燥器，两个干燥器分别以锅炉排烟和汽轮机抽汽为干燥热源。褐煤依次经过两个干燥器，被干燥到设定的干燥程度。第一级干燥器的干燥尾气不予利用，第二级干燥器的尾气用来加热锅炉低压给水。第一级干燥器的流化风为锅炉排烟，第二级干燥器的流化风为经过除尘的干燥尾气。

两级干燥的方法综合了两种干燥器的优点同时克服一些不足，具体来说，烟气流化床干燥器的热源是锅炉排烟，利用锅炉排烟的余热可以提高系统发电效率，但是锅炉排烟的能量密度较小，干燥能力低，且干燥器尾气的余热难以利用，带内置加热器的蒸汽流化床干燥器利用汽轮机抽汽为干燥热源，热源比 热大，干燥能力强，干燥过程安全，干燥尾气蒸汽含量高，易于利用，但是抽汽干燥降低了汽轮机出力，本发明提出的两级干燥方法综合了两种干燥方法的优点，在干燥能力、煤种适应能力、干燥程度适应能力和系统经济性上都有较大提高。

附图说明：

图1为本发明的结构原理图。

图中：1为锅炉，2为汽轮机，3为凝汽器，4为冷却塔，5为凝结水泵，6为外置给水加热器，7为小汽轮机，8为给水泵，9为碎煤机，10为烟气流化床干燥器，11为除尘器，12为带内置加热器的蒸汽流化床干燥器，13为除尘器，14为风机，15为磨煤机，16为发电机，17为第一高压加热器，18为第二高压加热器，19为第三高压加热器，20为除氧器，21为第一低压加热器，22为第二低压加热器，23为第三低压加热器，24为第四低压加热器。

具体实施方式：

以下结合附图对本发明做进一步的详细说明

如图1所示，本发明一种集成两级流化床干燥器的预干燥褐煤发电系统，包括锅炉1、汽轮机2、发电机15、凝汽器3、冷却塔4、凝结水泵5、回热系统、外置给水加热器6以及两级流化床干燥系统，回热系统包括依次连接的第一至第三高压加热器17-19、除氧器20以及第一至第四低压加热器21-24，两级流化床干燥系统包括碎煤机9、烟气流化床干燥器10、除尘器11、带内置加热器的蒸汽流化床干燥器12、除尘器13、风机14、磨煤机15。

其中，锅炉1过热器出口连接汽轮机2主蒸汽入口，汽轮机2驱动发电机16发电，汽轮机2排汽口连接凝汽器3蒸汽入口，凝汽器3凝结水出口连接回热系统给水侧进口，依次流过四个低压加热器、除氧器20和三个高压加热器，且第一高压加热器17给水出口连接锅炉给水入口。

汽轮机2某级回热抽汽口连接带内置加热器的蒸汽流化床干燥器12的内置加热器热源入口。

碎煤机9煤粉出口连接烟气流化床干燥器10煤粉入口，烟气流化床干燥器10煤粉出口连接带内置加热器的蒸汽流化床干燥器12煤粉入口，带内置加热器的蒸汽流化床干燥器12煤粉出口连接磨煤机15煤粉入口，磨煤机15煤粉出口连接锅炉1煤粉入口；烟气流化床干燥器10尾气出口连接除尘器11入口，除尘器11出口分为两股，一股连接大气，一股连接磨煤机15煤粉入口；带内置加热器的蒸汽流化床干燥器12尾气出口连接除尘器13入口，除尘器13出口分为三股，一股连接磨煤机15煤粉入口，一股连接风机14入口，一股连接外置给水加热器6热源入口。

进一步的，锅炉1烟气出口分为两股，一股连接大气，一股连接烟气流化床干燥器10流化风入口。

进一步的，带内置加热器的蒸汽流化床干燥器12内置加热器热源出口连接相应的回热加热器疏水侧。

进一步的，外置给水加热器6凝结水出口连接外界环境。

进一步的，给水泵(8)进口、出口分别连接除氧器20出口、第三高压加热器19给水入口。

进一步的，还包括冷却塔4，冷却塔4的出入口与凝汽器3的冷却水出入口之间组成循环回路。

本发明公布的发电系统，同时集成了干燥系统、余热回收系统，在尽量减少干燥能耗的同时，提高余热的回收量。在标准工况下，用于干燥的锅炉排烟流量为250.92t/h，减少干燥抽汽11.3t/h。

本发明一种集成两级流化床干燥器的预干燥褐煤发电方法，包括如下步骤：

磨煤机15出口的煤粉进入锅炉1炉膛燃烧，产生的高温烟气将工质水加热至过热蒸汽状态，通过主蒸汽管道送入汽轮机2中膨胀做功，驱动汽轮机2转动，汽轮机2带动发电机16发电；汽轮机2低压缸出口蒸汽进入凝汽器3冷凝，凝结水经过凝结水泵5进入回热系统，在各级回热器中吸热，然后进入锅炉1中吸热蒸发。

原煤经过碎煤机9磨碎后进入烟气流化床干燥器10中进行干燥，锅炉排烟进入烟气流化床干燥器10中作为流化风，同时提供褐煤干燥所需的热量，褐煤在烟气流化床干燥器10中脱除部分水分，干燥尾气经过除尘器11除尘后排入大气，分离下来的煤粉颗粒进入磨煤机15，经过烟气流化床干燥器10初步干燥的褐煤进入带内置加热器的蒸汽流化床干燥器12中继续干燥，带内置加热器的蒸汽流化床干燥器12的热源为某级汽轮机抽汽，干燥抽汽在带内置加热器的蒸汽流化床干燥器12的内置加热器中冷凝后进入对应的回热加热器疏水侧，褐煤在带内置加热器的蒸汽流化床干燥器12干燥后进入磨煤机15磨碎，然后进入锅炉炉膛燃烧，带内置加热器的蒸汽流化床干燥器12的干燥尾气经过除尘器13除尘后，一部分被风机14送入带内置加热器的蒸汽流化床干燥器12当做流化风，一部分进入外置给水加热器6加热部分低压给水，除尘器13分离下来的煤粉颗粒进入磨煤机15磨碎。

本发明公布的发电方法，可以根据褐煤收到基含水量、设定的干燥程度、外置给水加热器功率等的不同，合理分配第一级干燥器和第二级干燥器热源流 量，即用于干燥的锅炉排烟流量和汽轮机干燥抽汽量，减少干燥能耗对系统效率的不利影响。在标准工况下，可以使系统发电效率提高1.3％。

概括来说，褐煤经过两级干燥器干燥后进入锅炉炉膛燃烧，两级干燥器的布置克服了单级干燥的不足，干燥过程的安全性、经济性、干燥能力、煤种适应性、干燥程度适应范围等方面比单级干燥的系统具有较大优势。

应理解，该实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外，还应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域的技术人员可以对本发做出各种改动或修改，然而，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。