СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ИЗБЫТОЧНОГО ТЕПЛА ОТ ТОПОЧНОГО ГАЗА ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ ДЛЯ ВЫСУШИВАНИЯ ТОПЛИВА ИЗ БИОМАССЫ Российский патент 2018 года по МПК F26B3/06 F26B15/18 F26B21/04 

Область техники, к которой относится изобретение

[0001] Настоящее изобретение относится технологии высушивания и более конкретно, к способу и устройству для высушивания топливо из биомассы с использованием отходящего тепла топочного газа от электростанции.

Уровень техники, к которому относится изобретение

[0002] Будучи ограниченным условиями высушивания в распределительных центрах, влагосодержание необработанного топлива из биомассы зачастую составляет от 40 до 45%, что значительно превышает требуемый для бойлера уровень, который ниже чем 25%. Таким образом, после первичного высушивания в распределительных центрах топливо из биомассы должно подвергаться вторичному высушиванию на электростанции. В настоящее время вторичное высушивание топлива из биомассы на электростанции осуществляется посредством сочетания высушивания на открытом воздухе и в сушильных устройствах. В частности, топливо из биомассы сначала подвергается высушиванию на воздухе для снижения влагосодержания до определенного уровня, а затем высушивается с использованием сушильного оборудования. По существу, влагосодержание топлива из биомассы снижается до уровня, составляющего приблизительно 25%. Однако данный способ высушивания имеет следующие недостатки.

[0003] 1) Поскольку влагосодержание топлива из биомассы на электростанции ниже чем половина влагосодержания топлива из биомассы обработанного посредством первичного высушивания, дополнительное обезвоживание топлива из биомассы становится весьма затруднительным. Кроме того, существующее сушильное оборудование является неэффективным для высушивания и не может удовлетворять требованиям для снабжения топливом.

[0004] 2) Электростанции имеют высокое потребление топлива, например, использующая биомассу электростанция мощностью 30 МВт расходует от 800 до 1000 тонн топлива в час, что означает высокий расход энергии для высушивания топлива из биомассы, который приводит к высокой себестоимости производства электроэнергии.

[0005] 3) Высушивание на открытом воздухе занимает очень большое количество площади, создает большой объем работы, а также вызывает проблемы для окружающей среды.

Сущность изобретения

[0006] С учетом описанных выше проблем, одна задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить способ и устройство для высушивания топлива из биомассы с использованием отходящего тепла топочного газа от электростанции, которые характеризуются относительно высокой эффективностью высушивания и относительно низким энергопотреблением.

[0007] Для решения вышеупомянутой задачи, в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, предлагается способ высушивания топлива из биомассы с использованием отходящего тепла топочного газа от электростанции, причем данный способ включает:

[0008] 1) постепенное нагревание воздуха с использованием отходящего тепла топочного газа: постепенная утилизация, посредством многоступенчатой конденсации, теплосодержания топочного газа; постепенное нагревание воздуха с использованием теплосодержания с получением сухого воздуха первой ступени и сухого воздуха второй ступени, причем температура сухого воздуха первой ступени выше чем температура сухого воздуха второй ступени; утилизация скрытого тепла топочного газа в качестве источника тепла для теплообмена с трубами воздухоохладителя с получением сухого воздуха третьей ступени, или сбор атмосферного холодного воздуха в качестве сухого воздуха третьей ступени, причем температура сухого воздуха третьей ступени ниже чем температура воздуха второй ступени;

[0009] 2) высушивание топлива из биомассы с использованием сухого воздуха первой ступени: конвективное высушивание и обезвоживание топлива из биомассы с использованием сухого воздуха первой ступени, имеющего температуру от 150 до 180°C, причем влагосодержание топлива из биомассы уменьшается до уровня от 30 до 50%;

[0010] 3) высушивание топлива из биомассы с использованием сухого воздуха второй ступени: дополнительное конвективное высушивание и обезвоживание топлива из биомассы с использованием сухого воздуха второй ступени, имеющего температуру от 80 до 100°C, причем влагосодержание топлива из биомассы уменьшается до уровня от 25 до 30%; и

[0011] 4) высушивание топлива из биомассы с использованием сухого воздуха третьей ступени: высушивание и обезвоживание топлива из биомассы с использованием сухого воздуха третьей ступени, имеющего температуру, составляющую менее чем или равную 25°C, причем влагосодержание топлива из биомассы уменьшается до уровня менее чем 25%.

[0012] Согласно классу данного варианта осуществления, на стадии (4) топливо из биомассы высушивается при температуре, составляющей от 20 до 25°C. Относительная влажность сухого воздуха третьей ступени ниже чем или равняется 15%, и скорость сухого воздуха третьей ступени составляет от 3 до 4 м/с.

[0013] Согласно классу данного варианта осуществления, на стадии (2) топливо из биомассы высушивается при температуре, составляющей от 150 до 160°C, и скорость сухого воздуха первой ступени составляет от 3 до 4 м/с. На стадии (3) топливо из биомассы высушивается при температуре, составляющей от 80 до 90°C, и скорость сухого воздуха второй ступени составляет от 3 до 4 м/с.

[0014] Согласно классу данного варианта осуществления, на стадии (2) первоначальное влагосодержание топлива из биомассы составляет от 35 до 45%.

[0015] Согласно классу данного варианта осуществления, влажный воздух, получаемый в результате высушивания на стадиях (2) и (3) подвергается сбору, нагреванию, осушению и рециркуляции.

[0016] Кроме того, настоящее изобретение предлагает устройство для высушивания топлива из биомассы с использованием отходящего тепла топочного газа от электростанции, включающее многослойную сушилку. Многослойная сушилка включает сушильную камеру, включающую многослойные конвейерные ленты. Многослойные конвейерные ленты располагаются в поперечном направлении. Сушильная камера включает, по меньшей мере, две поперечные отражательные плиты. По меньшей мере, поперечные отражательные плиты выполнены с возможностью разделения многослойных конвейерных лент в сушильной камере с образованием первой сушильной зоны, второй сушильной зоны и третьей сушильной зоны, расположенных в такой последовательности сверху вниз. Первая сушильная зона, вторая сушильная зона и третья сушильная зона являются независимо герметизированными. Температура во второй сушильной зоне выше чем температура в третьей сушильной зоне и ниже чем температура в первой сушильной зоне. Впуск сухого воздуха первой ступени располагается на переднем конце первой сушильной зоны, и первый выпуск влажного воздуха располагается на заднем конце первой сушильной зоны. Впуск сухого воздуха второй ступени располагается на переднем конце второй сушильной зоны, и второй выпуск влажного воздуха располагается на заднем конце второй сушильной зоны. Впуск сухого воздуха третьей ступени располагается на переднем конце третьей сушильной зоны, и третий выпуск влажного воздуха располагается на заднем конце третьей сушильной зоны. Выпускной желоб располагается между двумя концами соседних конвейерных лент, и топливо из биомассы перемещается сверху вниз посредством выпускного желоба. Многослойная сушилка присоединяется к конденсатору топочного газа первой ступени, включающему первый выпуск воды и первый выпуск топочного газа. Первый выпуск воды присоединяется к газожидкостному теплообменнику первой ступени. Газожидкостный теплообменник первой ступени включает первый выпуск воздуха, и первый выпуск воздуха присоединяется к впуску сухого воздуха первой ступени. Первый выпуск топочного газа присоединяется к конденсатору топочного газа второй ступени. Конденсатор топочного газа второй ступени включает второй выпуск воды и второй выпуск топочного газа. Второй выпуск воды присоединяется к газожидкостному теплообменнику второй ступени, включающему второй выпуск воздуха. Второй выпуск воздуха присоединяется к впуску сухого воздуха второй ступени. Второй выпуск топочного газа присоединяется к блоку утилизации скрытого тепла. Блок утилизации скрытого тепла включает третий выпуск воздуха. Третий выпуск воздуха присоединяется к трубам воздухоохладителя. Трубы воздухоохладителя включают четвертый выпуск воздуха. Четвертый выпуск воздуха присоединяется к впуску сухого воздуха третьей ступени.

[0017] Согласно классу данного варианта осуществления, устройство дополнительно включает третий конденсатор топочного газа и третий газожидкостный теплообменник. Второй выпуск топочного газа присоединяется к третьему конденсатору топочного газа. Третий конденсатор топочного газа включает третий выпуск топочного газа и третий выпуск воды. Третий выпуск топочного газа присоединяется к блоку утилизации скрытого тепла. Третий выпуск воды присоединяется к третьему газожидкостному теплообменнику. Третий газожидкостный теплообменник включает пятый выпуск воздуха, и пятый выпуск воздуха присоединяется к впуску сухого воздуха второй ступени.

[0018] Согласно классу данного варианта осуществления, многослойные конвейерные ленты представляют собой сетчатые ленты или цепные ленты из дощатых звеньев, включающие вентиляционные отверстия, имеющие площадь от 45 до 65%.

[0019] Согласно классу данного варианта осуществления, многослойные конвейерные ленты располагаются параллельно с равными интервалами; и многослойные конвейерные ленты и, по меньшей мере, поперечные отражательные плиты располагаются параллельно с равными интервалами.

[0020] Согласно классу данного варианта осуществления, первый выпуск влажного воздуха присоединяется к первому теплоутилизационному блоку. Второй выпуск влажного воздуха присоединяется ко второму теплоутилизационному блоку.

[0021] Согласно вариантам осуществления настоящего изобретения, принцип высушивания заключается в следующем: топливо из биомассы высушивается на трех ступенях, включая высокотемпературное быстрое высушивание, среднетемпературное высушивание, и низкотемпературное высушивание. На начальной ступени температура сухого воздуха производит огромное воздействие на скорость высушивания, таким образом, сухой воздух первой ступени, имеющий температуру от 150 до 180°C, используется для высушивания топлива из биомассы в течение ступени высокотемпературного быстрого высушивания. Поскольку сухой воздух первой ступени находится в условиях высокой температуры, вода на поверхности топлива быстро испаряется, таким образом, в процессе высокотемпературного быстрого высушивания топливо из биомассы высушивается в течение относительно короткого периода времени. После этого количество воды на поверхности топлива уменьшается, и скорость высушивания снижается; таким образом, на ступени среднетемпературного высушивания, поскольку воздействие температуры сухого воздуха на скорость высушивания, соответственно, уменьшается, сухой воздух не обязательно должен иметь высокую температуру, и сухой воздух присутствует при температуре, составляющей от 80 до 100°C. Вода на поверхности топлива продолжает испаряться, и температура на поверхности топлива уменьшается вследствие скорости воздуха. Образуется градиент температуры в направлении изнутри наружу топлива из биомассы, и внутренняя вода перемещается на поверхность топлива из биомассы. В процессе среднетемпературного высушивания, поскольку градиент температуры и градиент влажности являются достаточно малыми, образование горячей поверхности, насыщенной водой, занимает продолжительное время, и скорость высушивания является почти постоянной. После обмена теплом и влагой в процессе среднетемпературного высушивания уменьшается давление разности градиента температуры и градиента влажности, и скорость высушивания резко снижается; таким образом, на ступени низкотемпературного высушивания высокотемпературный сухой воздух заменяется низкотемпературным сухим воздухом для высушивания топлива из биомассы в целях повышения скорости высушивания. Зимой непосредственно используется атмосферный воздух. Летом или в межсезонье температура воздуха регулируется на уровне, составляющем менее чем 25°C, или предпочтительно на уровне, составляющем от 20 до 25°C, и предпочтительной является еще меньшая температура воздуха. Вследствие введения низкотемпературного сухого воздуха увеличиваются разности давления градиента температуры и градиента влажности между топливом из биомассы и низкотемпературным сухим воздухом. Топливо из биомассы высвобождает тепло в воздух, и вода на поверхности топлива также распространяется в воздухе. Направление градиента температуры и направление градиента влажности являются одинаковыми, и, таким образом, ускоряется высушивание топлива из биомассы на ступени низкотемпературного высушивания.

[0022] Преимущества способа и устройства для высушивания топливо из биомассы согласно вариантам осуществления настоящего изобретения кратко представляются следующим образом:

[0023] 1. Традиционное применение топочного газа для работающей на биомассе электростанции представляет собой предварительное нагревание воздуха с использованием предварительного нагревателя воздуха в целях содействия сгоранию. Конечная температура топочного газа устанавливается на уровне, составляющем приблизительно 150°C, и термический коэффициент полезного действия составляет приблизительно 48%. Согласно вариантам осуществления настоящего изобретения, отходящее тепло топочного газа постепенно утилизируется в целях высушивания топлива из биомассы, и полный термический коэффициент полезного действия достигает 86,5%. Кроме того, полностью утилизируется скрытое тепло, которое высвобождается в процессе конденсации пара в составе топочного газа. Поскольку температура скрытого тепла является относительно низкой, применяется технология холодных труб, и полностью утилизируется низкосортное тепло, источником которого является скрытое тепло. Высушивание топлива расширяет применение отходящего тепла топочного газа, и термический коэффициент полезного действия бойлера составляет более 100%. Согласно оценкам, которые учитывают утилизацию скрытого тепла, термический коэффициент полезного действия бойлера является высоким, составляя вплоть до 136%.

[0024] 2. Утилизация отходящего тепла топочного газа от электростанции связана с высокотемпературным, среднетемпературным и низкотемпературным высушиванием топлива из биомассы, и топливо из биомассы высушивается на нескольких ступенях посредством высокотемпературного и низкотемпературного сухого воздуха, и, таким образом, производится основная часть энергии, улучшается эффективность высушивания, сберегается энергия, и уменьшаются выбросы. В значительной степени уменьшается стоимость потребляемой энергии. В то же время уменьшаются занимаемые площади, объемы выполняемых работ и проблемы для окружающей среды, которые связаны с высушиванием топлива из биомассы на открытом воздухе.

[0025] 3. Поскольку отходящее тепло топочного газа утилизируется постепенно, его теплосодержание эффективно используется, а также в полной мере утилизируется скрытое тепло, которое высвобождается в процессе конденсации пара, таким образом, повышается эффективность утилизации отходящего тепла топочного газа, снижаются выбросы диоксида углерода и тепла, а также уменьшаются проблемы загрязнения, вызываемые топочным газом и отходящим теплом.

[0026] 4. Многослойные конвейерные ленты и трубы воздухоохладителя используются для достижения непрерывного высушивания на трех ступенях, включая высокотемпературное высушивание при высокой скорости, среднетемпературное высушивание при постоянной скорости и низкотемпературное высушивание при повышенной скорости, и, таким образом, повышается эффективность высушивания, и удовлетворяется потребность в снабжении топливом. Топливо из биомассы осуществляет обмен теплом и влагой с высокотемпературным воздухом и низкотемпературным воздухом на многослойных конвейерных лентах. Поперечные отражательные плиты выполнены с возможностью разделения лент в сушильной камере с образованием первой сушильной зоны, второй сушильной зоны и третьей сушильной зоны, таким образом, что эффективно предотвращается перекрестный поток воздуха при различных температурах, и дополнительно повышается эффективность высушивания.

[0027] 5. Конструктивным является применение труб воздухоохладителя, включая утилизацию тепла, обезвоживание и охлаждение. Трубы воздухоохладителя представляют собой сочетание адсорбера, конденсатора и испарителя, обеспечивают хороший эффект теплопереноса и массопереноса и требуют меньше передаточного оборудования, и, таким образом, трубы воздухоохладителя имеют низкую стоимость и отличаются простотой изготовления и применения.

Краткое описание чертежей

[0028] Далее настоящее изобретение будет описано со ссылками на сопровождающие чертежи, в числе которых:

[0029] фиг. 1 представляет схематическую диаграмму устройства для высушивания топлива из биомассы с использованием отходящего тепла топочного газа от электростанции в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения;

[0030] фиг. 2 представляет схематическую диаграмму многослойных конвейерных лент устройства для высушивания топлива из биомассы с использованием отходящего тепла топочного газа от электростанции в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения;

[0031] фиг. 3 представляет увеличенное изображение части на фиг. 2; и

[0032] фиг. 4 представляет схематическую диаграмму трубы воздухоохладителя устройства для высушивания топлива из биомассы с использованием отходящего тепла топочного газа от электростанции в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения.

Подробное описание вариантов осуществления

[0033] В целях дополнительной иллюстрации настоящего изобретения далее представлены эксперименты, подробно описывающие способ и устройство для высушивания топлива из биомассы с использованием отходящего тепла топочного газа от электростанции. Следует отметить, что представленные ниже примеры предназначаются для описания, а не для ограничения настоящего изобретения.

[0034] Как представлено на фиг. 1-4, устройство для высушивания топлива из биомассы с использованием отходящего тепла топочного газа от электростанции включает многослойную сушилку 1. Многослойная сушилка 1 включает сушильную камеру, включающую многослойные конвейерные ленты 1-1. Многослойные конвейерные ленты располагаются в поперечном направлении согласно масштабу высушивания. Многослойные конвейерные ленты 1-1 представляют собой сетчатые ленты или цепные ленты из дощатых звеньев, которые проходят по замкнутому пути. Многослойные конвейерные ленты представляют собой сетчатые ленты или цепные ленты из дощатых звеньев, включающие вентиляционные отверстия, имеющие площадь от 45 до 65%. Сушильная камера включает множество из двух поперечных отражательных плит 1-2, которые проходят параллельно по отношению к многослойным конвейерным лентам 1-1. Многослойные конвейерные ленты 1-1 располагаются параллельно с равными интервалами. Многослойные конвейерные ленты 1-1 и, по меньшей мере, поперечные отражательные плиты 1-2 располагаются параллельно с равными интервалами. По меньшей мере, поперечные отражательные плиты 1-2 выполнены с возможностью разделения многослойных конвейерных лент 1-1 в сушильной камере с образованием первой сушильной зоны 2, двух вторых сушильных зон 3 и третьей сушильной зоны 4, расположенных в такой последовательности сверху вниз. Первая сушильная зона, вторая сушильная зона и третья сушильная зона являются независимо герметизированными. Температура во второй сушильной зоне выше чем температура в третьей сушильной зоне, и ниже чем температура в первой сушильной зоне. Передний конец первой сушильной зоны 2 оборудован впуском сухого воздуха первой ступени 5, и первый выпуск влажного воздуха 6 располагается на заднем конце первой сушильной зоны. Передний конец второй сушильной зоны 3 оборудован впуском сухого воздуха второй ступени 7, и второй выпуск влажного воздуха 8 располагается на заднем конце второй сушильной зоны. Передний конец третьей сушильной зоны 4 оборудован впуском 9 сухого воздуха третьей ступени, и третий выпуск 10 влажного воздуха располагается на заднем конце третьей сушильной зоны. Выпускные желоба 1-3 располагаются между двумя концами соседних конвейерных лент 1-1, соответственно, как представлено на фиг. 3, и, таким образом, топливо из биомассы перемещается сверху вниз через выпускные желоба по змееобразному пути. Многослойная сушилка 1 включает конденсатор 11 топочного газа первой ступени, включающий первый выпуск воды и первый выпуск топочного газа. Первый выпуск воды конденсатора 11 топочного газа первой ступени присоединяется к газожидкостному теплообменнику 12 первой ступени. Газожидкостный теплообменник 12 первой ступени включает первый выпуск воздуха, и первый выпуск воздуха присоединяется к впуску 5 сухого воздуха первой ступени. Первый выпуск 6 влажного воздуха присоединяется к первому теплоутилизационному блоку 19. Первый выпуск топочного газа конденсатора 11 топочного газа первой ступени присоединяется к конденсатору 13 топочного газа второй ступени. Конденсатор 13 топочного газа второй ступени включает второй выпуск воды и второй выпуск топочного газа. Второй выпуск воды присоединяется к газожидкостному теплообменнику 14 второй ступени, включающему второй выпуск воздуха. Второй выпуск воздуха газожидкостного теплообменника 14 второй ступени присоединяется к впуску 7 сухого воздуха второй ступени. Второй выпуск топочного газа конденсатора 13 топочного газа второй ступени присоединяется к третьему конденсатору 17 топочного газа включающий третий выпуск топочного газа и третий выпуск воды. Третий выпуск воды третьего конденсатора 17 топочного газа присоединяется к третьему газожидкостному теплообменнику 18 включающий пятый выпуск воздуха. Пятый выпуск воздуха присоединяется к впуску 7 сухого воздуха второй ступени. Каждый из двух вторых выпусков 8 влажного воздуха присоединяется ко второму теплоутилизационному блоку 20. Третий выпуск топочного газа третьего конденсатора 17 топочного газа присоединяется к блоку 15 утилизации скрытого тепла, включающему третий выпуск воздуха. Третий выпуск воздуха блока 15 утилизации скрытого тепла присоединяется к трубам 16 воздухоохладителя. Трубы 16 воздухоохладителя включают четвертый выпуск воздуха. Четвертый выпуск воздуха присоединяется к впуску 9 сухого воздуха третьей ступени третьей сушильной зоны 4.

[0035] Как представлено на фиг. 4, трубы 16 воздухоохладителя представляют собой энергосберегающее устройство для охлаждения воздуха. Верхний сегмент труб 16 воздухоохладителя представляет собой адсорбционный сегмент 22. Адсорбционный сегмент 22 заполняется адсорбентом 23. Нижний сегмент труб 16 воздухоохладителя представляет собой конденсационный сегмент 27. Теплоизоляционный слой 25 располагается между адсорбционным сегментом 22 и конденсационным сегментом 27. Внутренний слой 26 стальной сетки и канал 24 адсорбата располагаются в трубах 16 воздухоохладителя. В течение процесса десорбции воздух охлаждается и увлажняется, когда он проходит через адсорбционный сегмент, и изоэнтальпическое нагревание воздуха осуществляется, когда воздух пропускается через конденсационный сегмент. В течение процесса адсорбции воздух нагревается и высушивается, когда он проходит через адсорбционный сегмент, и изоэнтальпическое охлаждение воздуха осуществляется, когда воздух пропускается через конденсационный сегмент. Таким образом, для практической эксплуатации требуются, по меньшей мере, две группы труб воздухоохладителя: одна группа труб воздухоохладителя используется для десорбции, и другая группа труб воздухоохладителя используется для адсорбции. Отходящее тепло топочного газа используется в качестве источника тепла труб воздухоохладителя для процесса десорбции одной группы труб воздухоохладителя, а затем охлажденный газ поступает в другую группу труб воздухоохладителя для осуществления процесса адсорбции. Охлажденный воздух, который производится в конденсационном сегменте, предназначается для низкотемпературного высушивания топлива из биомассы.

[0036] Способ высушивания топлива из биомассы с использованием отходящего тепла топочного газа от электростанции посредством данного устройства осуществляется следующим образом.

[0037] 1) Постепенное нагревание воздуха использование отходящего тепла топочного газа: как представлено на фиг. 1, после удаления пыли небольшая часть топочного газа от электростанции выпускается из дымовой трубы 21, таким образом, чтобы обеспечивался нормальный выпуск топочного газа. Основная часть топочного газа (оптимально 75% топочного газа) подвергается утилизации на тепла четырех ступенях. Топочный газ проходит через конденсатор 11 топочного газа первой ступени, конденсатор 13 топочного газа второй ступени, третий конденсатор 17 топочного газа и блок 15 утилизации скрытого тепла в целях утилизации тепла. Температура топочного газа на впуске конденсатора 11 топочного газа первой ступени составляет 290°C, и температура топочного газа на первом выпуске топочного газа составляет 190°C. Термический коэффициент полезного действия составляет 35%. Температура топочного газа на впуске конденсатора 13 топочного газа второй ступени составляет 190°C, и температура топочного газа на втором выпуске топочного газа составляет 150°C. Термический коэффициент полезного действия составляет 13,5%. Температура топочного газа на впуске третьего конденсатора 17 топочного газа составляет 150°C, и температура топочного газа на третьем выпуске топочного газа составляет 100°C. Термический коэффициент полезного действия составляет 17%. Термический коэффициент полезного действия составляет 13,5%. температура топочного газа на впуске блока 15 утилизации скрытого тепла составляет 100°C, и температура топочного газа на четвертом выпуске топочного газа составляет 40°C. Термический коэффициент полезного действия составляет 21%. Высокотемпературная вода из первого выпуска воды конденсатора 11 топочного газа первой ступени обменивается теплом с воздухом в газожидкостном теплообменнике 12 первой ступени с образованием сухого воздуха первой ступени, имеющего температуру от 150 до 180°C, причем предпочтительной является температура от 150 до 160°C. Высокотемпературная вода из второго выпуска воды конденсатора 13 топочного газа второй ступени обменивается теплом с воздухом в газожидкостном теплообменнике 14 второй ступени с образованием сухого воздуха второй ступени, имеющего температуру от 80 до 100°C, причем предпочтительной является температура от 80 до 90°C. Высокотемпературная вода из третьего выпуска воды третьего конденсатора 17 топочного газа обменивается теплом с воздухом в воздухом в третьем газожидкостном теплообменнике 18 с образованием сухого воздуха второй ступени, имеющего температуру от 80 до 100°C, причем предпочтительной является температура от 80 до 90°C. Блок 15 утилизации скрытого тепла выполнен с возможностью извлечения теплосодержания, а также части скрытого тепла. Горячий воздух, который производится блоком 15 утилизации скрытого тепла, обрабатывается трубами воздухоохладителя с образованием сухого воздуха третьей ступени, имеющего температуру, составляющую менее чем или равную 25°C, и источника тепла. Источник тепла используется для нагревания или снабжения горячей водой. Выпускаемый топочный газ из блока утилизации скрытого тепла 15 выводится посредством дымовой трубы 21.

[0038] 2) Многоступенчатое высушивание с использованием горячего воздуха и холодного воздуха: как представлено на фиг. 3, в герметизированной сушильной камере многослойной сушилки 1 соседние конвейерные ленты 1-1 проходят в противоположных направлениях. Топливо из биомассы направляется на верхнюю ленту 1-1 и капает сверху вниз. Топливо из биомассы перемещается посредством S-образной конструкции и выпускается из выпуска нижней ленты 1-1. Когда топливо из биомассы находится на лентах, воздух выпускается из мощного сопла на расстояние, составляющее не менее чем 15 м. Сухой воздух первой ступени, который производится посредством теплообмена с водой из конденсатора топочного газа первой ступени, вводится из впуска сухого воздуха первой ступени 5 в первую сушильную зону 2 в многослойной сушилке 1 при скорости, составляющей от 3 до 4 м/с. Топливо из биомассы, имеющее влагосодержание от 35 до 40%, на лентах 1-1 быстро высушивается сухим воздухом первой ступени, и влагосодержание снижается до уровня, составляющего от 30 до 35%. В то же самое время, сухой воздух второй ступени, который производится посредством теплообмена с водой из конденсатора топочного газа второй ступени и третьего конденсатора топочного газа, вводится из впуска сухого воздуха второй ступени 7 во вторую сушильную зону 3 в многослойной сушилке 1 при скорости, составляющей от 3 до 4 м/с. Топливо из биомассы на лентах 1-1 высушивается сухим воздухом второй ступени, и влагосодержание снижается до уровня от 25 до 30%. Низкотемпературный и влажный воздух, который производится в процессе высушивания сухим воздухом первой ступени и сухим воздухом второй ступени, нагревается и высушивается посредством первого теплоутилизационного блока 19 и второго теплоутилизационного блока 20, а затем возвращается в систему. Сухой воздух третьей ступени вводится из впуска сухого воздуха третьей ступени 9 в третью сушильную зону 4 в многослойной сушилке 1 для холодного высушивания топлива из биомассы при температуре, составляющей от 10 до 15°C, и при скорости, составляющей от 3 до 4 м/с. Относительная влажность сухого воздуха третьей ступени ниже чем или равняется 15%. Влагосодержание топлива из биомассы снижается до уровня, составляющего менее чем 25%. Холодный воздух, который поглощает влагу из топлива, может подвергаться рециркуляции через трубы 16 воздухоохладителя. Таким образом, горячий воздух в первой сушильной зоне 2 и второй сушильной зоне 3 многослойной сушилки 1 постепенно нагревается с использованием отходящего тепла топочного газа. В качестве холодного воздуха в третьей сушильной зоне 4 зимой может использоваться атмосферный воздух, или холодный воздух изготавливается посредством труб 16 воздухоохладителя с использованием скрытого тепла топочного газа в качестве источника тепла летом или в межсезонье. Зимой холодный источник может содержаться в качестве вспомогательного источника холода.

[0039] Эксперименты показывают, что полный термический коэффициент полезного действия отходящего тепла топочного газа превышает 85%; таким образом, эффективно снижается энергопотребление для высушивания топлива из биомассы, и значительно уменьшается стоимость предварительной обработки топлива из биомассы.

Изобретение относится к способу и устройству для использования избыточного тепла от топочного газа электростанции для высушивания топлива из биомассы. Способ включает следующие стадии: 1) постепенное использование избыточного тепла от топочного газа; 2) высокотемпературное быстрое высушивание горячим воздухом первой ступени; 3) среднетемпературное высушивание при постоянной скорости горячим воздухом второй ступени; 4) низкотемпературное ускоренное высушивание третьей ступени. Устройство включает многослойную ленточную сушилку (1) и систему постепенной утилизации тепла и теплообмена для избыточного тепла от топочного газа. Способ и устройство обеспечивают утилизацию избыточного тепла топочного газа, повышение эффективности высушивания, сбережения энергии и сокращения выбросов. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ высушивания топлива из биомассы с использованием отходящего тепла топочного газа от электростанции, причем данный способ включает этапы, на которых:

1) постепенно нагревают воздух с использованием отходящего тепла топочного газа: постепенно утилизируют, посредством многоступенчатой конденсации, теплосодержания топочного газа; постепенно нагревают воздух с использованием теплосодержания с получением сухого воздуха первой ступени и сухого воздуха второй ступени, причем температура сухого воздуха первой ступени выше, чем температура сухого воздуха второй ступени; утилизируют скрытое тепло топочного газа в качестве источника тепла для теплообмена с трубами воздухоохладителя с получением сухого воздуха третьей ступени, или собирают атмосферный холодный воздух в качестве сухого воздуха третьей ступени, причем температура сухого воздуха третьей ступени ниже, чем температура воздуха второй ступени;

2) высушивают топлива из биомассы с использованием сухого воздуха первой ступени: конвективно высушивают и обезвоживают топливо из биомассы с использованием сухого воздуха первой ступени, имеющего температуру от 150 до 180°C, причем влагосодержание топлива из биомассы уменьшают до уровня от 30 до 50%;

3) высушивают топливо из биомассы с использованием сухого воздуха второй ступени: дополнительно конвективно высушивают и обезвоживают топливо из биомассы с использованием сухого воздуха второй ступени, имеющего температуру от 80 до 100°C, причем влагосодержание топлива из биомассы уменьшают до уровня от 25 до 30%; и

4) высушивают топливо из биомассы с использованием сухого воздуха третьей ступени: высушивают и обезвоживают топливо из биомассы с использованием сухого воздуха третьей ступени, имеющего температуру, составляющую менее чем или равную 25°C, причем влагосодержание топлива из биомассы уменьшают до уровня менее чем 25%.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что на стадии (4) топливо из биомассы высушивается при температуре, составляющей от 20 до 25°C; относительная влажность сухого воздуха третьей ступени ниже чем или равняется 15%; и скорость сухого воздуха третьей ступени составляет от 3 до 4 м/с.

3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что на стадии (2) топливо из биомассы высушивается при температуре, составляющей от 150 до 160°C, и скорость сухого воздуха первой ступени составляет от 3 до 4 м/с; и на стадии (3) топливо из биомассы высушивается при температуре, составляющей от 80 до 90°C, и скорость сухого воздуха второй ступени составляет от 3 до 4 м/с.

4. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что на стадии (2), первоначальное влагосодержание топлива из биомассы составляет от 35 до 45%.

5. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что влажный воздух, получаемый в результате высушивания на стадиях (2) и (3), подвергается сбору, нагреванию, осушению и рециркуляции.

6. Устройство для высушивания топлива из биомассы с использованием отходящего тепла топочного газа от электростанции, причем данное устройство содержит:

многослойную сушилку (1), причем многослойная сушилка (1) содержит сушильную камеру, включающую многослойные поперечно расположенные конвейерные ленты (1-1), по меньшей мере, две поперечные отражательные плиты (1-2) и выпускные желоба (1-3), соединяющие соседние конвейерные ленты (1-1);

конденсатор (11) топочного газа первой ступени, содержащий первый выпуск воды и первый выпуск топочного газа;

газожидкостный теплообменник (12) первой ступени, содержащий первый выпуск воздуха;

конденсатор (13) топочного газа второй ступени, содержащий второй выпуск воды и второй выпуск топочного газа;

газожидкостный теплообменник (14) второй ступени содержащий второй выпуск воздуха;

блок (15) утилизации скрытого тепла, содержащий третий выпуск воздуха; и

трубы (16) воздухоохладителя, содержащие четвертый выпуск воздуха;

причем

по меньшей мере, поперечные отражательные плиты (1-2) выполнены с возможностью разделения многослойных конвейерных лент (1-1) в сушильной камере с образованием первой сушильной зоны (2), второй сушильной зоны (3) и третьей сушильной зоны (4), расположенных в такой последовательности сверху вниз; причем первая сушильная зона, вторая сушильная зона и третья сушильная зона являются независимо герметизированными; температура во второй сушильной зоне выше, чем температура в третьей сушильной зоне, и ниже, чем температура в первой сушильной зоне;

впуск (5) сухого воздуха первой ступени расположен на переднем конце первой сушильной зоны (2), и первый выпуск (6) влажного воздуха расположен на заднем конце первой сушильной зоны; впуск (7) сухого воздуха второй ступени расположен на переднем конце второй сушильной зоны (3), и второй выпуск (8) влажного воздуха располагается на заднем конце второй сушильной зоны; впуск (9) сухого воздуха третьей ступени расположен на переднем конце третьей сушильной зоны (4), и третий выпуск влажного воздуха (10) расположен на заднем конце третьей сушильной зоны;

выпускные желоба (1-3) расположены между двумя концами соседних конвейерных лент (1-1), соответственно, и топливо из биомассы перемещается сверху вниз через выпускные желоба по змееобразному пути;

многослойная сушилка (1) присоединена к конденсатору топочного газа первой ступени; первый выпуск воды конденсатора (11) топочного газа первой ступени присоединяется к газожидкостному теплообменнику первой ступени; первый выпуск воздуха газожидкостного теплообменника (12) первой ступени присоединен к впуску (5) сухого воздуха первой ступени; первый выпуск топочного газа конденсатора (11) топочного газа первой ступени присоединен к конденсатору топочного газа второй ступени;

второй выпуск воды конденсатора (13) топочного газа второй ступени присоединен к газожидкостному теплообменнику второй ступени; второй выпуск воздуха газожидкостного теплообменника (14) второй ступени присоединен к впуску (7) сухого воздуха второй ступени; второй выпуск топочного газа конденсатора (13) топочного газа второй ступени присоединен к блоку утилизации скрытого тепла; и

третий выпуск воздуха блока (15) утилизации скрытого тепла присоединен к трубам воздухоохладителя; и четвертый выпуск воздуха труб (16) воздухоохладителя присоединен к впуску (9) сухого воздуха третьей ступени.

7. Устройство по п. 6, отличающееся тем, что устройство дополнительно включает третий конденсатор (17) топочного газа и третий газожидкостный теплообменник (18); второй выпуск топочного газа конденсатора (13) топочного газа второй ступени присоединен к третьему конденсатору (17) топочного газа; третий конденсатор топочного газа включает третий выпуск топочного газа и третий выпуск воды; третий выпуск топочного газа третьего конденсатора (17) топочного газа присоединен к блоку (15) утилизации скрытого тепла; третий выпуск воды третьего конденсатора (17) топочного газа присоединяется к третьему газожидкостному теплообменнику (18); третий газожидкостный теплообменник (18) включает пятый выпуск воздуха, и пятый выпуск воздуха присоединен к впуску(7) сухого воздуха второй ступени.

8. Устройство по п. 6 или 7, отличающееся тем, что многослойные конвейерные ленты (1-1) представляют собой сетчатые ленты или цепные ленты из дощатых звеньев, включающие вентиляционные отверстия, имеющие площадь от 45 до 65%.

9. Устройство по п. 6 или 7, отличающееся тем, что многослойные конвейерные ленты (1-1) располагаются параллельно с равными интервалами; и многослойные конвейерные ленты (1-1) и, по меньшей мере, поперечные отражательные плиты (1-2) располагаются параллельно с равными интервалами.

10. Устройство по п. 6 или 7, отличающееся тем, что первый выпуск (6) влажного воздуха присоединяется к первому теплоутилизационному блоку (19); и второй выпуск (8) влажного воздуха присоединяется ко второму теплоутилизационному блоку (20).