CN103375976B

CN103375976B - 汽电干燥煤***

Info

Publication number: CN103375976B
Application number: CN201210113443.2A
Authority: CN
Inventors: 沈文澜
Original assignee: PENGFA CO Ltd
Current assignee: PENGFA CO Ltd
Priority date: 2012-04-17
Filing date: 2012-04-17
Publication date: 2015-05-13
Anticipated expiration: 2032-04-17
Also published as: CN103375976A

Abstract

一种汽电干燥煤***，用以干燥一含水量大于35％的湿煤，其包含一锅炉、一透平机、一发电机、一干燥塔、一冷却装置以及一冷却塔。锅炉用以提供一蒸气与一含氧量小于6％的高温废气；透平机连通于锅炉，以藉由蒸气推动运作；发电机连动于透平机，以经由透平机带动发电；冷却装置连通于透平机，藉由透平机的中压段所抽出的蒸气经由热交换产生一冷却气体；干燥塔连通于锅炉，以利用高温废气对输入干燥塔的褐煤加以干燥化而转变为一总含水量小于25％的高温干煤；冷却塔连通于冷却装置，以利用冷却气体对输入冷却塔的高温干煤加以冷却而转变为一常温的冷却干煤。本发明避免在干燥过程中产生***及在运送途中发生自燃闷烧的情形，大大提高了安全性。

Description

汽电干燥煤***

技术领域

本发明关于一种汽电干燥煤***，特别是指一种应用于利用蒸气发电的汽电干燥煤***。

背景技术

远古时代所残留下来的微生物或动植物残骸，经过千百万年地壳的变动而逐渐被埋藏在地底下，并经过细菌的分解及长期处在高压与高温的环境下，逐渐形成了构造复杂的碳氢化合物，也就是能提供高能源的石化燃料。其中，石化燃料包含有煤炭、石油、天然气、油页岩以及沥青砂等。

自工业革命以来，石化燃料的使用量随着工业的发展而大量增加，也因此使全球的石化资源日渐枯竭，各国的科学家皆极力发展可以替代石化资源的替代能源。然而，现阶段人类赖以维生的能源仍然是以石化燃料为主，不管是在日常生活、工业发展、交通运输或原物料等等，都需要使用到大量的石化燃料。

在各种石化燃料中，由于煤可以产生高热值，使煤广泛的运用在发电、炼钢、水泥以及工业等方面。其中，依据固定碳的含量多寡可以将煤分类为无烟煤、烟煤、次烟煤、褐煤以及泥煤等。其中以无烟煤的固定碳含量较高，燃烧后主要的废气为二氧化碳，其造成的环境污染较小，而褐煤与泥煤是含水量较高的煤，其燃烧热值较低。

然而，由于世界各地的煤矿资源不一，在盛产褐煤或泥煤等湿煤的地区，主要的石化燃料自然是以湿煤为主要燃料，也因此在开采湿煤时，往往需要将湿煤经由干燥来脱除水分，以提高热值。

在现有的工业技术中，主要是利用高温的烟道气来对湿煤加热，使湿煤所含有的水分可挥发脱除，藉以增加湿煤的热值，提高经济效率。然而，采用高温烟气与湿煤直接接触的干燥技术，仍存在有***的危险性，且干燥后的高温煤在运送的过程中，也有可能因余热产生自燃闷烧的情形。

有鉴于此，本案发明人认为实有必要开发出一种汽电干燥煤***，以利用锅炉燃烧时所产生的高温、含氧量低的废气来对含水量较高的湿煤干燥化，并将干燥后的湿煤冷却，藉以提高湿煤干燥化及运输时的安全性。

发明内容

本发明所欲解决的技术问题与目的：

综观以上所述，在公知技术中，利用高温的烟道气来直接对湿煤干燥化时，往往存在有***的危险性，而干燥后的湿煤在运送途中，容易因为温度过高而产生自燃闷烧的情形，甚至在运送中燃烧***。

为了解决上述问题，本发明提供一种汽电干燥煤***，其利用低含氧量的高温废气来对湿煤进行干燥化形成高温干煤，并将高温干煤冷却为冷却干煤，藉以避免湿煤在干燥过程中产生***的疑虑，以及在运送途中发生自燃闷烧的情形，大大的提高安全性。

本发明解决问题的技术手段：

本发明为解决公知技术的问题所采用的技术手段是提供一种汽电干燥煤***，用以对一总含水量大于35％的湿煤加以干燥化，而汽电干燥煤***包含一锅炉、一透平机(turbine engine)、一发电机、一干燥塔、一冷却装置以及一冷却塔。

锅炉用以提供一蒸气与一高温废气，且高温废气的含氧量小于6％；透平机连通于锅炉来接收蒸气，并藉由蒸气的推动而运作；发电机连动于透平机，以经由透平机的带动而发电；冷却装置连通于透平机的中压段，以透平机的中压段所抽出的蒸汽经由热交换产生一冷却气体，该冷却装置包含一冷冻机，将该蒸汽冷却产生一冷水，并藉由该冷水将空气冷却产生该冷却气体；干燥塔连通于锅炉来接收高温废气，并利用高温废气对输入干燥塔的湿煤加以干燥化，使湿煤转变为一总含水量小于25％的高温干煤；冷却塔连通于冷却装置来接收冷却气体，并利用冷却气体对输入冷却塔的高温干煤加以冷却，使高温干煤转变为一冷却干煤。

承以上的技术手段所延伸出的附属技术手段包含：干燥后的高温干煤的温度介于50～100℃；冷却干煤的温度小于35℃；冷却干煤的总含水量小于23％；利用温度介于160～300℃的高温废气干燥湿煤；冷却装置包含一冷冻机，将蒸气热量转换成冷量以产生一冷水，并藉由冷水将空气冷却产生冷却气体；冷却装置包含一鼓风机，用以将冷却气体输送至冷却塔；冷却气体的温度小于常温。

本发明对照先前技术的功效：

从以上述可知，由于本发明所提供的一种汽电干燥煤***是应用于利用锅炉产生蒸气的发电***中，主要是将锅炉燃烧时所产生的高温废气的含氧量控制在6％以内，藉以避免湿煤在干燥化的过程中发生***的情形；以及，将推动透平机运作中的蒸气经冷却装置能量转换产生冷却气体，使冷却气体可将湿煤干燥后的高温干煤冷却为冷却干煤，藉以避免湿煤在运送途中发生自燃闷烧的情形。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1显示本发明较佳实施例的汽电干燥煤***示意图；以及

图2显示湿煤经过不同干燥化处理的热值比较图。

其中，附图标记

100 汽电干燥煤***

200 湿煤

300 高温干煤

400 冷却干煤

1 锅炉

2 透平机

3 发电机

4 冷却装置

41 冷冻机

42 鼓风机

5 干燥塔

6 冷却塔

S 蒸气

FG 高温废气

CA 冷却气体

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明技术方案进行详细的描述，以更进一步了解本发明的目的、方案及功效，但并非作为本发明所附权利要求保护范围的限制。

本发明所提供的汽电干燥煤***，可广泛运用于利用燃烧燃料来产生蒸气的发电厂。由于汽电干燥煤***的组合方式不胜枚举，故在此不再一一赘述，仅列举其中一较佳实施例来加以具体说明。

请参阅图1，图1显示本发明较佳实施例的汽电干燥煤***示意图。如图所示，一种汽电干燥煤***100，用以对一总含水量大于35％的湿煤200加以干燥化，而汽电干燥***100包含一锅炉1、一透平机(turbine engine)2、一发电机3、一冷却装置4、一干燥塔5以及一冷却塔6。

锅炉1用以提供一蒸气S与一高温废气FG，且高温废气FG的含氧量小于6％；其中，高温废气FG经由含氧量的检测来控制，若含氧量高于6％时，由锅炉燃烧***来调整，使高温废气的含氧量降低，藉以控制高温废气FG的含氧量。此外，高温废气FG的温度亦可经过检测与旁通***来控制。

透平机2连通于锅炉1，以接收锅炉1所产生的蒸气S，且透平机2藉由蒸气S的推动而运作。

发电机3连动于透平机2，透平机2藉由蒸气S的推动而运作时，带动发电机3转动产生电力供给内部及外部运作。

冷却装置4连通于透平机2，以接收透平机2中压段所抽出的蒸汽，且冷却装置4包含一冷冻机41与一鼓风机42，冷冻机41将蒸汽经由热交换冷却产生一冷水，并藉由冷水将空气冷却产生一冷却气体CA；其中，冷却气体CA的温度小于常温。鼓风机42用以将冷却气体CA输送出。

干燥塔5以风道连通于锅炉1，以接收锅炉燃烧燃料所产生的高温废气FG，以利用高温废气FG对输入干燥塔5的湿煤200加以干燥化，使湿煤200转变为一总含水量小于25％的高温干煤300；其中，高温干煤300的温度介于50～100℃。

冷却塔6以风道连通于冷却装置4，以接收鼓风机42所传送出的冷却气体CA，并利用冷却气体CA对输入冷却塔6的高温干煤300加以冷却，使高温干煤300冷却而转变为一冷却干煤400；其中，冷却气体CA将冷却干煤400冷却至35℃以下，且冷却干煤400的总含水量小于23％。

请参阅图2，图2显示湿煤经过不同干燥化处理的热值比较图。如图所示，未经处理的湿煤热值(High Heating Value,HHV)约不到3,600KCal/kg；而湿煤经过风干后的热值(HHV)约不到5,000KCal/kg。

接着，分别以含氧量4％的高温废气4％O₂、含氧量6％的高温废气6％O₂以及含氧量8％的高温废气8％O₂，在不同温度下对湿煤进行干燥化测试。

以250℃且含氧量4％的高温废气对湿煤进行干燥后，其热值(HHV)可提升至约6,260KCal/kg；以300℃且含氧量4％的高温废气对湿煤进行干燥后，其热值(HHV)可提升至约6,630KCal/kg；以350℃且含氧量4％的高温废气对湿煤进行干燥后，其热值(HHV)可提升至约6,600KCal/kg。

以250℃且含氧量6％的高温废气对湿煤进行干燥后，其热值(HHV)可提升至约6,470KCal/kg；以300℃且含氧量6％的高温废气对湿煤进行干燥后，其热值(HHV)可提升至约6,550KCal/kg；以350℃且含氧量6％的高温废气对湿煤进行干燥后，其热值(HHV)可提升至约6,671KCal/kg。

以250℃且含氧量8％的高温废气对湿煤进行干燥后，其热值(HHV)可提升至约6,300KCal/kg；以300℃且含氧量8％的高温废气对湿煤进行干燥后，其热值(HHV)可提升至约6,500KCal/kg；以350℃且含氧量8％的高温废气对湿煤进行干燥后，其热值(HHV)可提升至约6,610KCal/kg。

基于上述，以含氧量4％以及含氧量6％的高温废气对湿煤进行干燥化，干燥后的煤炭热值(HHV)是随着温度提高而增加。比对含氧量6％、及含氧量4％的高温废气，利用不同温度的高温废气对湿煤进行干燥化后，煤炭热值(HHV)提升的效果显示：以250℃为例，含氧量6％的高温废气干燥湿煤后的煤炭热值(HHV)上升幅度比以含氧量4％的高温废气干燥湿煤后的煤炭热值(HHV)为高；而以300℃为例，含氧量6％的高温废气干燥湿煤后的煤炭热值(HHV)上升幅度，比以含氧量4％的高温废气干燥湿煤后的煤炭热值(HHV)来的低。

以含氧量8％的高温废气对湿煤进行干燥化，干燥后的热值是随着温度提高而增加，但在250～350℃的温度下，含氧量8％的高温废气相较于含氧量4％与6％的高温废气，湿煤干燥后的热值仅有在250℃时比含氧量4％的高温废气略高，其余的效果皆较差。

藉由以上叙述应可理解，由于高温气体可以有效的使湿煤干燥化，然而若高温气体的含氧量过高时，有可能会在湿煤干燥时产生***，因此需降低高温气体的含氧量。而本发明是利用锅炉所产生的高温废气来使湿煤干燥化，将温度控制在160～300℃，并对高温废气的含氧量控制在6％以下时，既可有效使湿煤干燥化，也可以有效防止湿煤干燥时产生***的危险。

举凡在所属技术领域中具有通常知识者，在阅读本发明所揭露的技术后，应该都能理解，本发明是利用锅炉所产生的高温废气来对湿煤进行干燥化，而高温废气的含氧量控制在6％以下的干燥效率最佳，且低含氧量可避免湿煤在干燥过程中发生***；而高温废气的温度控制在160～300℃时较佳，过高的温度对湿煤的热值提升有限，会造成成本的浪费，而过低的温度会不容易使湿煤干燥化；在对湿煤干燥化使其转变为高温干煤时，高温干煤干燥后的温度会介于50～100℃，因此需要进一步将高温干煤冷却，以避免高温干煤产生闷烧现象；本发明更将推动透平机的蒸气冷却产生冷却气体，以利用冷却气体将高温干煤冷却为35℃以下的冷却干煤，以避免产生闷烧现象，且在冷却过程中更可使高温干煤的含水量减少，使冷却干煤的总含水量小于23％。

因此，本发明所提供的汽电干燥煤***，藉由控制高温废气的含氧量与温度，可有效的提升干燥效率并能供电，节省成本，且能有效的避免湿煤在干燥过程中***。透过冷却装置，更能避免湿煤干燥后发生自燃闷烧现象。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims

1.一种汽电干燥煤***，用以对一湿煤加以干燥化，该湿煤的总含水量大于35％，其特征在于，该汽电煤干燥***包含：

一锅炉，用以提供一蒸气与一高温废气，该高温废气的含氧量小于6％；

一透平机，连通于该锅炉，以接收该蒸气，并藉由该蒸气的推动而运作；

一发电机，连动于该透平机，以经由该透平机带动发电；

一冷却装置，连通于该透平机，藉由该透平机的中压段所抽出的蒸汽经由热交换产生一冷却气体，该冷却装置包含一冷冻机，将该蒸汽冷却产生一冷水，并藉由该冷水将空气冷却产生该冷却气体；

一干燥塔，连通于该锅炉，以接收该高温废气，并利用该高温废气对输入该干燥塔的该湿煤加以干燥化，使该湿煤转变为一总含水量小于25％的高温干煤；以及

一冷却塔，连通于该冷却装置，以接收该冷却气体，并利用该冷却气体对输入该冷却塔的该高温干煤加以冷却，使该高温干煤转变为一冷却干煤。

2.如权利要求1所述的汽电干燥煤***，其特征在于，该高温干煤的温度介于50～100℃。

3.如权利要求1所述的汽电干燥煤***，其特征在于，该冷却干煤的温度小于35℃。

4.如权利要求1所述的汽电干燥煤***，其特征在于，该冷却干煤的总含水量小于23％。

5.如权利要求1所述的汽电干燥煤***，其特征在于，该高温废气的温度介于160～300℃。

6.如权利要求1所述的汽电干燥煤***，其特征在于，该冷却装置包含一鼓风机，用以将该冷却气体输送至该冷却塔。

7.如权利要求1所述的汽电干燥煤***，其特征在于，该冷却气体的温度小于常温。