本公開總地涉及帶或不帶CO₂捕集的煤功率裝置中的褐煤干燥過(guò)程的熱聯(lián)合，并且更具體地說(shuō)，涉及褐煤干燥蒸氣中的熱能的回收和返回干燥過(guò)程的重復(fù)使用。

背景技術(shù)：

在燃燒褐煤的裝置中的褐煤干燥的一般原理是眾所周知的，并且涉及利用來(lái)自水/蒸汽循環(huán)的熱煙道氣抽取和/或蒸汽抽取，以便將熱能供給褐煤干燥系統(tǒng)，褐煤干燥系統(tǒng)包括錘擊粉碎機(jī)、轉(zhuǎn)鼓式干燥器或流化床干燥器。

所謂的錘擊粉碎機(jī)技術(shù)使用了從爐頂部抽取的熱煙道氣，然后使這種抽取的熱煙道氣在粉碎機(jī)中再循環(huán)，從而使大量的褐煤水分蒸發(fā)，褐煤水分對(duì)于“B”級(jí)褐煤而言可能高達(dá)褐煤含量的60%。干燥是一個(gè)重要的步驟，因?yàn)槠淇墒购置悍鬯?，這對(duì)于燃燒是必須的。這種系統(tǒng)的一個(gè)問(wèn)題是其由于需要非常高的鍋爐焓熱用于干燥過(guò)程而造成了非常高的效率懲罰。這種高的熱需求由于來(lái)自大煙道氣流的殘余顯熱的損失和從褐煤移除的水分中的潛熱的零回收而造成了高的鍋爐損失。

為了至少減輕這個(gè)問(wèn)題，已經(jīng)研究出了褐煤預(yù)干燥技術(shù)，其在粉碎之前利用中等或低焓熱來(lái)實(shí)現(xiàn)部分或高水平的褐煤預(yù)干燥。這些技術(shù)在沒有褐煤水分的蒸發(fā)蒸氣的熱量回收的條件下可提供高達(dá)3%點(diǎn)的效率增益，或者在褐煤水分的蒸發(fā)蒸氣的熱量回收的條件下提供5%點(diǎn)的效率增益。

德國(guó)專利DE19518644C2提供了一種利用所謂廢熱利用(WTA) 1型I和2型的過(guò)程從而預(yù)干燥褐煤的方法。

WTA 1型過(guò)程包括帶有蒸氣壓縮機(jī)的直接熱泵環(huán)路，其利用水分蒸氣作為干燥熱量。在移除褐煤顆粒的除塵之后，蒸氣利用蒸氣壓縮機(jī)進(jìn)行壓縮，并發(fā)送到干燥器的熱交換器中。離開干燥器熱交換器的干燥蒸氣冷凝物的剩余熱量可合并在典型的蒸汽功率裝置的水蒸汽循環(huán)的低壓冷凝物加熱器中。該過(guò)程不需要抽取來(lái)自水/蒸汽循環(huán)的任何蒸汽，并可相對(duì)功率裝置獨(dú)立地操作。雖然其最大限度地增加了干燥蒸氣熱量的再循環(huán)以蒸發(fā)褐煤水分，但是該過(guò)程可能具有缺點(diǎn)，即因?yàn)椤芭K的”干燥蒸氣用于壓縮，所以需要的壓縮機(jī)可為大型的且昂貴的，并且如果事先沒有執(zhí)行臟蒸氣的清潔的話還可能結(jié)垢和/或被腐蝕和/或被侵蝕。

備選的WTA 2型過(guò)程包括從典型的蒸汽功率裝置的水/蒸汽循環(huán)中抽取蒸汽用于干燥熱源。這個(gè)過(guò)程比WTA 1型更簡(jiǎn)單且更廉價(jià)得多，然而，蒸汽抽取的位置的優(yōu)化隨著裝置負(fù)載而變化，并因而可能導(dǎo)致比1型系統(tǒng)更低的凈裝置效率，如果沒有進(jìn)行或進(jìn)行有限的干燥蒸氣的熱量回收的話。另一問(wèn)題可為，用于改善裝置性能的干燥蒸氣的熱量回收的最大化以及出于環(huán)境原因?qū)υ撜魵獾那鍧嵖赡苄枰ㄟ^(guò)冷凝清潔臟蒸氣，從而避免污染物的釋放，否則如果在蒸氣狀態(tài)下直接釋放至大氣中將發(fā)生污染物的釋放。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明公開了一種用于干燥用于在鍋爐中燃燒的褐煤的干燥器系統(tǒng)。該系統(tǒng)可提供用于干燥褐煤的熱能的熱回收。

其企圖通過(guò)獨(dú)立權(quán)利要求的宗旨來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。在從屬權(quán)利要求中給出了有利的實(shí)施例。

一方面提供了一種用于干燥在功率裝置中使用的褐煤的干燥系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括適合于干燥褐煤的干燥器以及閉合環(huán)路熱泵回路，閉合環(huán)路熱泵回路配置并設(shè)置為用于將熱能提供給干燥器。

干燥器具有用于將褐煤引導(dǎo)至干燥器中的入口線路、用于從干燥器中移除干燥的褐煤的第一出口線路，以及用于從干燥器中移除蒸氣的第二出口線路。

一個(gè)基本方面包括一種用于干燥在功率裝置中使用的褐煤的干燥器系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括適合于干燥褐煤的干燥器和閉合環(huán)路熱泵。干燥器包括用于將褐煤引導(dǎo)至干燥器中的入口線路、用于從干燥器中移除干燥的褐煤的第一出口線路，以及用于從干燥器中移除蒸氣的第二出口線路。閉合環(huán)路熱泵回路配置并設(shè)置為用于將熱能提供給干燥器，并且包括第一工作流體、位于干燥器中的干燥器熱交換器、流通地連接在熱交換器上并位于熱交換器下游的膨脹裝置、蒸發(fā)器熱交換器以及用于壓縮第一工作流體的壓縮機(jī)，蒸發(fā)器熱交換器流通地連接在膨脹裝置上并位于其下游，并且進(jìn)一步連接在第二出口線路上，從而可使熱能從第二出口線路的蒸氣傳遞給工作流體，并且壓縮機(jī)流通地連接蒸發(fā)器熱交換器上并位于其下游，并且連接在干燥器熱交換器的上游端。

間接熱泵過(guò)程設(shè)計(jì)用于將干燥熱量從離開干燥器的干燥蒸氣供給褐煤干燥器，從而避免熱泵壓縮機(jī)發(fā)生結(jié)垢、腐蝕或侵蝕的任何風(fēng)險(xiǎn)，它們可能發(fā)生在直接壓縮臟的干燥蒸氣的情況下。

其它方面可包括以下其中一個(gè)或多個(gè)特征。干燥器是一種流化床干燥器。干燥器系統(tǒng)是蒸汽加熱式旋轉(zhuǎn)管式干燥器。膨脹裝置是閥。膨脹裝置是渦輪。干燥器系統(tǒng)還包括分離罐，其流通地定位在膨脹裝置和壓縮機(jī)之間。分離罐具有從分離罐延伸至在流體方面在壓縮機(jī)上游的點(diǎn)，從而繞過(guò)蒸發(fā)器熱交換器的蒸氣線路以及從分離器延伸至蒸發(fā)器熱交換器的液體線路。在進(jìn)入干燥器之前，閉合環(huán)路褐煤預(yù)熱回路用于預(yù)熱褐煤。閉合環(huán)路褐煤預(yù)熱回路包括第二工作流體、熱量回收熱交換器以及預(yù)熱器，熱量回收熱交換器連接在第二出口線路上，從而可實(shí)現(xiàn)從來(lái)自干燥器的蒸氣至第二工作流體的熱能交換，并且預(yù)熱器連接在入口線路上，從而可實(shí)現(xiàn)在褐煤進(jìn)入干燥器之前的褐煤的預(yù)熱。預(yù)熱器連接在入口線路上，從而可在褐煤進(jìn)入干燥器之前利用來(lái)自第二工作流體的熱能使褐煤預(yù)熱。

從以下描述中，結(jié)合附圖將明晰本發(fā)明的其它方面和優(yōu)點(diǎn)，附圖作為示例顯示了本發(fā)明的示例性實(shí)施例。

附圖說(shuō)明

作為示例，后文中參照附圖更完整地描述了本公開的一個(gè)實(shí)施例，其中：

圖1是根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施例的褐煤干燥器及熱泵回路的示意圖；

圖2是圖1的褐煤干燥器的示意圖，其還包括輸送給干燥器的褐煤的預(yù)熱；

圖3是圖1的褐煤干燥器的示意圖，其還包括利用來(lái)自干燥器的蒸氣排氣的熱能預(yù)熱輸送給干燥器的褐煤；且

圖4是圖1的褐煤干燥器的示意圖，其還包括利用來(lái)自干燥器的蒸氣排氣的熱能以及通向壓縮機(jī)熱泵回路的進(jìn)給線路中的額外的能量輸入源而預(yù)熱輸送給干燥器的褐煤；且

圖5是圖1的褐煤干燥器的示意圖，其還包括利用來(lái)自干燥器的蒸氣排氣的熱能以及位于壓縮機(jī)和褐煤干燥器之間的額外的能量輸入源而預(yù)熱輸送給干燥器的褐煤。

部件列表

10干燥器

11入口線路

12固體顆粒出口線路

13干燥器熱交換器

15熱量回收熱交換器

16蒸氣出口線路

17膨脹裝置

18分離罐

19蒸發(fā)器熱交換器

21壓縮機(jī)

22減熱器

23預(yù)熱器

25a，25b加熱器。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在參照附圖描述本公開的示例性實(shí)施例，其中相似的標(biāo)號(hào)用于表示通篇相似的元件。在以下細(xì)節(jié)描述中，出于解釋的目的，闡述了許多特定的細(xì)節(jié)，從而提供對(duì)本公開的完整理解。然而，本公開可在沒有這些特定細(xì)節(jié)的條件下進(jìn)行實(shí)踐，并且不局限于這里公開的示例性實(shí)施例。

圖1顯示了干燥系統(tǒng)的一個(gè)示例性實(shí)施例，其利用間接的熱泵過(guò)程干燥粉碎的褐煤。在其最簡(jiǎn)單的形式中，該系統(tǒng)包括干燥器10和用于加熱干燥器10的閉合環(huán)路熱泵回路。

干燥器10包括用于將褐煤引導(dǎo)至干燥器10中的入口線路11、用于從干燥器中排出載有水分的氣體的蒸氣出口線路16，以及固體顆粒出口線路12，固體顆粒出口線路12用于排出干燥的褐煤，以便用于燃燒褐煤的鍋爐的燃燒器。干燥器10可為蒸汽流化床干燥器或蒸汽加熱式旋轉(zhuǎn)管式干燥器。

閉合環(huán)路熱泵回路包括工作流體，其在定位于干燥器10中的干燥器熱交換器13、膨脹裝置17、蒸發(fā)器熱交換器19和壓縮機(jī)21之間循環(huán)。

在圖1所示的一個(gè)示例性實(shí)施例中，干燥蒸氣中所產(chǎn)生的干燥的蒸氣在顆粒移除系統(tǒng)中進(jìn)行除塵，例如旋風(fēng)器、靜電濾塵器、織物過(guò)濾器或任何旋風(fēng)器、靜電濾塵器、織物過(guò)濾器循環(huán)的組合，其中褐煤顆粒被移除并返回干燥器10或固體顆粒出口線路12。

在適用大氣壓或低壓干燥器的一個(gè)示例性實(shí)施例中，閉合環(huán)路熱泵回路為干燥器熱交換器13提供了3-4巴(絕壓)的低壓低過(guò)熱蒸汽，以便在干燥器10中加熱和干燥濕的褐煤。蒸汽在干燥器10中的干燥器熱交換器13中進(jìn)行冷凝，造成濕的褐煤水分蒸發(fā)，因而產(chǎn)生干燥的蒸氣，其從干燥器10通過(guò)蒸氣出口線路16而被排出。閉合環(huán)路熱泵回路中的低壓冷凝物離開干燥器熱交換器13，并通過(guò)膨脹裝置17膨脹至非常低的壓力，例如0.5巴，造成冷凝物的部分蒸發(fā)。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，膨脹裝置17是節(jié)流閥。在另一示例性實(shí)施例中，膨脹裝置17是渦輪。

在一個(gè)示例性實(shí)施例中，來(lái)自膨脹裝置17的工作流體蒸氣和液體在分離罐18中進(jìn)行分離，其中液體成分被引導(dǎo)穿過(guò)蒸發(fā)器熱交換器19，而蒸氣成分繞過(guò)蒸發(fā)器熱交換器19，并在閉合環(huán)路熱泵回路的下一單元操作之前與來(lái)自蒸發(fā)器熱交換器19的工作流體蒸氣進(jìn)行混合。雖然蒸汽-水分離步驟從熱力學(xué)和過(guò)程觀點(diǎn)來(lái)看可為可選的，但是避免兩相流可為有利的，并且如果蒸發(fā)器熱交換器19只供有液相工作流體，那么還可提高蒸發(fā)器熱交換器19中的熱傳遞速率。

膨脹的工作流體然后在蒸發(fā)器熱交換器19中逆著蒸氣出口線路16進(jìn)行蒸發(fā)。這導(dǎo)致工作流體的液體成分的蒸發(fā)和蒸氣出口線路16中的蒸氣至少部分地冷凝。

工作流體蒸氣然后在壓縮機(jī)21中進(jìn)行進(jìn)一步的壓縮，并返回干燥器熱交換器13中。

在一個(gè)示例性實(shí)施例中，在返回干燥器熱交換器13中之前，工作流體的溫度通過(guò)減熱器22，例如噴水裝置進(jìn)行調(diào)整。

圖2-5中所示的一個(gè)示例性實(shí)施例還包括在進(jìn)入干燥器10之前預(yù)熱褐煤。

在圖2所示的一個(gè)示例性實(shí)施例中，預(yù)熱器23定位在干燥器入口線路11上。該能源是從水蒸汽功率循環(huán)的低壓蒸汽中抽取的蒸汽，例如從未顯示的蒸汽渦輪傳動(dòng)系統(tǒng)的低壓渦輪模塊中抽取的蒸汽，其中來(lái)自預(yù)熱器23的冷凝物返回至水/蒸汽功率循環(huán)的冷凝物預(yù)熱系統(tǒng)。

在圖3所示的一個(gè)示例性實(shí)施例中，預(yù)熱器23定位在干燥器入口線路11上。用于預(yù)熱器23的能源是定位在蒸氣出口線路16中，位于蒸發(fā)器熱交換器19下游的熱量回收交換器15。濕的褐煤在輸送到干燥器10中之前的預(yù)熱容許在熱泵循環(huán)中的工作流體蒸發(fā)之后進(jìn)一步利用蒸氣出口線路16中的低級(jí)熱能。這可導(dǎo)致來(lái)自蒸氣出口線路16的熱能額外10%的回收。

圖4中所示的一個(gè)示例性實(shí)施例包括工作流體的后加熱，其利用蒸汽，例如從水蒸汽功率循環(huán)的低壓蒸汽渦輪中所抽取的低壓蒸汽干燥壓縮機(jī)21上游的蒸汽。加熱是利用流通地定位在壓縮機(jī)21和蒸發(fā)器熱交換器19之間的加熱器25a來(lái)實(shí)現(xiàn)的。在具有分離罐的一個(gè)示例性實(shí)施例，加熱器25a流通地定位在來(lái)自分離罐18的蒸氣重新加入主工作流體流的點(diǎn)位和蒸發(fā)器熱交換器19之間。在一個(gè)未顯示的示例性實(shí)施例中，來(lái)自加熱器25a的冷凝物返回水蒸汽功率循環(huán)的冷凝物系統(tǒng)中。

圖5中所示的一個(gè)示例性實(shí)施例包括利用蒸汽，例如從水蒸汽功率循環(huán)的中等壓力蒸汽渦輪中抽取的中等壓力蒸汽對(duì)壓縮機(jī)21下游的工作流體進(jìn)行后加熱。加熱是利用流通地定位在壓縮機(jī)21和干燥器熱交換器13之間的加熱器25b來(lái)實(shí)現(xiàn)的。在具有減熱器22的一個(gè)示例性實(shí)施例中，加熱器25b流通地定位在減熱器22和壓縮機(jī)21之間。在一個(gè)未顯示的示例性實(shí)施例中，來(lái)自加熱器25b的冷凝物返回水蒸汽功率循環(huán)的冷凝物系統(tǒng)中。

雖然這里已經(jīng)在被認(rèn)為是最恰實(shí)際的示例性實(shí)施例中顯示并描述了本公開，但是本公開可以其它特殊的形式來(lái)體現(xiàn)。當(dāng)前公開的實(shí)施例因此在所有方面都被認(rèn)為是說(shuō)明性的而非限制性的。本公開的范圍是由附屬權(quán)利要求而非前面的描述來(lái)指出，并且所有屬于其涵義和范圍以及等效范圍內(nèi)的變化都意圖被包含進(jìn)來(lái)。