本實用新型屬于低階煤提質(zhì)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及準東煤燃前預(yù)處理技術(shù)，具體涉及一種高效回收水分的準東煤脫堿系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

準東煤田是中國乃至世界上最大的整裝煤田，預(yù)測煤炭儲量可達 3.9×10¹¹噸。同時，準東煤開采成本低，煤反應(yīng)性好，容易燃盡。在可預(yù)測的未來，準東煤將成為中國最重要的動力煤之一。然而，準東煤堿金屬鹽含量偏高，可造成爐膛的嚴重積灰、結(jié)焦。同時，準東煤也是一種水分偏高的褐煤，直接燃用將使鍋爐排煙溫度升高,從而降低鍋爐效率。

目前，解決上述問題的主要方法有對鍋爐等設(shè)備進行合理設(shè)計與運行、摻燒優(yōu)質(zhì)低堿煤和添加劑等。但是由于對準東煤燃燒研究不足，相應(yīng)的鍋爐等設(shè)備設(shè)計并未取得重大突破。摻燒其它優(yōu)質(zhì)煤就需要當(dāng)?shù)仉姀S從其他地方購買優(yōu)質(zhì)燃煤，這樣既增加了發(fā)電企業(yè)的發(fā)電成本，又對準東煤田的開發(fā)和電源基地的建設(shè)帶來了非常大的困難，使準東煤的優(yōu)勢難以得到充分的利用。而在高鈉煤燃燒過程中添加高嶺土等二氧化硅、氧化鋁含量高的添加劑，使添加劑與氣相中的鈉發(fā)生反應(yīng)，雖然可以減輕沾污，但這種方法用到的添加劑為固體，存在效率低、大幅增加灰量等缺點，因此也未得到大規(guī)模應(yīng)用。但這種控制方法只能減緩沾污，無法從根本上解決問題。

準東煤入爐前預(yù)處理是另一種解決該問題的思路。此類方法在電廠熱力系統(tǒng)中引入洗煤裝置，將原煤中的堿金屬鹽脫除、干燥再送入鍋爐燃燒。然而脫堿系統(tǒng)需要大量的水，有研究表明，欲達到最佳脫堿效果，水煤比（質(zhì)量）應(yīng)達到5:1左右。同時，大量的洗煤廢液也可能造成嚴重的水體污染。因此該方案在缺水地區(qū)將面臨巨大的經(jīng)濟壓力和環(huán)境壓力。

然而需要注意的是，準東煤是一種高含水量的褐煤，收到基全水分可達25%以上。如果能實現(xiàn)準東煤含水的充分采集，結(jié)合脫堿用水的回收，則可以大幅補償準東煤的脫堿水耗。同時，準東煤含水量的降低有助于提高其凈熱值，可提高鍋爐的有效吸熱量。結(jié)合脫堿帶來的受熱面良好傳熱狀態(tài)可以保證鍋爐較高的傳熱效率。從這幾方面出發(fā)進行系統(tǒng)設(shè)計，有望同時解決準東煤燃燒過程爐內(nèi)結(jié)焦、受熱面沾污問題和預(yù)處理過程高水耗問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型針對燃煤電站準東煤堿含量和水含量高的特點,提出了一種高效回收水分的準東煤脫堿系統(tǒng)，通過在脫堿系統(tǒng)中引入高效的水分采集系統(tǒng)和完善的水分處理裝置，實現(xiàn)了洗煤水的循環(huán)利用和水耗損的實時補償。既解決了燃準東煤發(fā)電機組出現(xiàn)的嚴重爐內(nèi)結(jié)焦與受熱面沾污問題，又有效改善了準東煤脫堿過程中的水耗情況，同時提高了準東煤的低位發(fā)熱量，提高了鍋爐內(nèi)有效吸熱量，有助于電站綜合效率的提升。

為了達到上述目的，本實用新型采用了以下技術(shù)方案：

一種高效回收水分的準東煤脫堿系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括準東煤燃前預(yù)處理子系統(tǒng)、干燥過程供能與水分回收子系統(tǒng)、廢液提質(zhì)與分級利用子系統(tǒng)、高品質(zhì)水集中再分配子系統(tǒng)四個主要部分。其特征在于，準東煤進入燃前預(yù)處理子系統(tǒng)后，先后經(jīng)過碎煤機、洗煤裝置進行脫堿處理，處理后的固液混合物進入煤液分離裝置，分離后的濕脫堿煤進入干燥室進行干燥處理，熱源為干燥過程供能與水分回收子系統(tǒng)輸出的干燥的熱風(fēng)，蒸發(fā)出的水蒸氣在熱風(fēng)的攜帶下再次進入該子系統(tǒng)中被凝結(jié)后收集，隨后輸入洗煤裝置進行再利用；煤液分離裝置分離出的廢液進入廢液提質(zhì)與分級利用子系統(tǒng)，通過廢液分級蒸餾裝置進行液態(tài)水回收，以發(fā)電機組汽輪機抽汽作為其加熱熱源；其中，蒸餾出的高品質(zhì)凈化水流入高品質(zhì)水貯存水箱備用，蒸餾出的低品質(zhì)凈化水送回洗煤裝置循環(huán)利用，下層通過蒸餾作用得到的高濃度廢液進入濃縮廢液回收裝置進行回收利用。提質(zhì)后的干燥低堿煤進入鍋爐燃燒。

所述的準東煤燃前預(yù)處理子系統(tǒng)中，洗煤過程的水源包括蒸餾裝置得到的低品質(zhì)凈化水、除濕蒸發(fā)器收集的干燥風(fēng)回收水和常規(guī)品質(zhì)補充水三個部分。在高度缺水的情況下可以用高品質(zhì)水貯存水箱中的高品質(zhì)凈化水通過應(yīng)急補水閥替代部分常規(guī)品質(zhì)補充水。在無需開啟應(yīng)急補水閥時，水箱中的高品質(zhì)凈化水可用作鍋爐補水等水質(zhì)要求較高的過程的水源，而這一部分高凈水的來源可以視為洗煤裝置投入的常規(guī)品質(zhì)補充水，成本遠低于高品質(zhì)補充水。從而降低了高品質(zhì)補充水的需求量，可以縮減電站的用水成本。

所述的干燥過程供能與水分回收子系統(tǒng)，由制冷循環(huán)和除濕循環(huán)組成。其中，制冷循環(huán)的制冷劑在除濕蒸發(fā)器中蒸發(fā)形成局部低溫，從而高效收集脫堿煤干燥室出口濕熱風(fēng)中的水分；此時制冷劑變?yōu)闅鈶B(tài)，再順序經(jīng)過壓縮機、制冷劑冷凝器和膨脹閥后回到除濕蒸發(fā)器進行循環(huán)利用。除濕循環(huán)中，脫堿煤干燥室出口的濕熱風(fēng)在除濕蒸發(fā)器中除濕、放熱，過程中被捕集的凝結(jié)水輸入洗煤裝置進行再利用，余下的干空氣在制冷劑冷凝器中吸熱升溫，隨后經(jīng)過干燥風(fēng)機進入脫堿煤干燥室作為煤干燥過程的熱源；在此過程中，當(dāng)干燥風(fēng)的溫度難以滿足干燥需求時，可以通過調(diào)節(jié)控制閥組，投入輔助電加熱器以進一步提高熱風(fēng)溫度。該子系統(tǒng)通過引入制冷循環(huán)，降低了除濕裝置的冷源溫度，可以大幅提高水的回收效率。

所述的廢液提質(zhì)與分級利用子系統(tǒng)由廢液蒸餾裝置和濃縮廢液回收裝置構(gòu)成；其中，廢液蒸餾裝置以汽輪機抽汽為加熱熱源，廢液來源為煤液分離裝置中分離出的洗煤廢液；廢液蒸餾裝置分級布置，上層蒸餾出的高品質(zhì)凈化水送入高品質(zhì)水貯存水箱，由高品質(zhì)水集中再分配子系統(tǒng)進一步分配，替代一部分高品質(zhì)補充水；中間層蒸餾出的低凈水直接送回洗煤裝置進行循環(huán)利用；下層通過蒸餾作用得到的高濃度廢液進入濃縮廢液回收裝置，經(jīng)處理后可作為化工原料進行回收利用。

所述的高品質(zhì)水集中再分配子系統(tǒng)由高品質(zhì)水貯存水箱、洗煤裝置應(yīng)急補水閥和高品質(zhì)水輸出閥組成；其中，廢液提質(zhì)與分級利用子系統(tǒng)輸出的高品質(zhì)凈化水送入水箱，可替代部分高品質(zhì)補充水，通過高品質(zhì)水輸出閥輸送至發(fā)電機組需要高品質(zhì)水的位置，從而減少高品質(zhì)補充水的實際輸入量。高品質(zhì)凈化水量與進入洗煤裝置的常規(guī)品質(zhì)補充水流量相近，即形成了以常規(guī)品質(zhì)補充水置換高品質(zhì)補充水的效果，可以降低電站采購高品質(zhì)補充水的成本。

在實際運行中，如果遇到系統(tǒng)外界高度缺水的特殊情況，可以考慮開啟洗煤裝置應(yīng)急補水閥，利用水箱中的高品質(zhì)水裕量維持洗煤裝置短期的穩(wěn)定運行。由于本系統(tǒng)的水分回收體系相對封閉，系統(tǒng)內(nèi)水分的實際損耗相對有限，且有從準東煤中提取出的水分作為補充，足以應(yīng)對短期的突發(fā)情況，可為發(fā)電機組的進一步調(diào)整爭取時間。

本實用新型具有以下優(yōu)點及有益效果：

1．通過對準東煤的脫堿及干燥，可有效改善鍋爐的爐內(nèi)結(jié)焦和受熱面沾污問題，可有效提高準東煤的低位發(fā)熱量，對鍋爐的綜合能量利用效率有著大幅的改善；

2. 針對洗煤、干燥過程中的多個環(huán)節(jié)進行水分回收，有效降低了水分損耗，可大幅降低洗煤裝置的補充水需求；

3. 與傳統(tǒng)應(yīng)用了脫堿過程的發(fā)電機組相比，本方案增加了常規(guī)品質(zhì)補充水的輸入量，同比減少了高品質(zhì)補充水的輸入量。從而有效降低了電站的用水成本。

附圖說明

圖1為一種高效回收水分的準東煤脫堿系統(tǒng)示意圖。

圖中：1-碎煤機，2-洗煤裝置，3-煤液分離裝置，4-廢液蒸餾裝置，5-濃縮廢液回收裝置，6-高品質(zhì)水貯存水箱，7-洗煤裝置應(yīng)急補水閥，8-高品質(zhì)水輸出閥，9-脫堿煤干燥室，10-除濕蒸發(fā)器，11-制冷劑冷凝器，12-輔助電加熱器，13-風(fēng)機，14-壓縮機，15-膨脹閥，16-輔助電加熱器控制閥組，17-常規(guī)品質(zhì)補充水控制閥。

具體實施方式

本實用新型提出了一種高效回收水分的準東煤脫堿系統(tǒng)，下面結(jié)合附圖和實例予以說明。

如圖1所示的一種高效回收水分的準東煤脫堿系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括準東煤燃前預(yù)處理子系統(tǒng)（Ⅰ）、干燥過程供能與水分回收子系統(tǒng)（Ⅱ）、廢液提質(zhì)與分級利用子系統(tǒng)（Ⅲ）、高品質(zhì)水集中再分配子系統(tǒng)（Ⅳ）四個主要部分。其特征在于，準東煤進入燃前預(yù)處理子系統(tǒng)（Ⅰ）后，先后經(jīng)過碎煤機1、洗煤裝置2進行脫堿處理，處理后的固液混合物進入煤液分離裝置3，分離后的濕脫堿煤進入干燥室9進行干燥處理，其熱源是干燥過程供能與水分回收子系統(tǒng)（Ⅱ）輸出的干燥的熱風(fēng)，蒸發(fā)出的水蒸氣在熱風(fēng)的攜帶下再次進入該子系統(tǒng)中被凝結(jié)后收集，隨后輸入洗煤裝置2進行再利用；煤液分離裝置3分離出的廢液進入廢液提質(zhì)與分級利用子系統(tǒng)（Ⅲ），通過廢液分級蒸餾裝置4進行液態(tài)水回收，以發(fā)電機組汽輪機抽汽作為加熱熱源；其中，蒸餾出的高品質(zhì)凈化水流入高品質(zhì)水貯存水箱6備用，蒸餾出的低品質(zhì)凈化水送回洗煤裝置2循環(huán)利用，下層通過蒸餾作用得到的高濃度廢液進入濃縮廢液回收裝置5進行回收利用。提質(zhì)后的干燥低堿煤進入鍋爐燃燒。

所述的準東煤燃前預(yù)處理子系統(tǒng)（Ⅰ）中，洗煤過程的水源包括蒸餾裝置4得到的低品質(zhì)凈化水、除濕蒸發(fā)器10收集的干燥風(fēng)回收水和常規(guī)品質(zhì)補充水17三個部分。在高度缺水的特殊情況下可以用高品質(zhì)水貯存水箱6中的高品質(zhì)凈化水通過應(yīng)急補水閥7替代部分常規(guī)品質(zhì)補充水17。在無需開啟應(yīng)急補水閥7時，水箱6中的高品質(zhì)凈化水可用作鍋爐補水等水質(zhì)要求較高的過程的水源，而這一部分高凈水的來源可以視為洗煤裝置2投入的常規(guī)品質(zhì)補充水17，成本遠低于高品質(zhì)補充水。從而降低了高品質(zhì)補充水的需求量，可以縮減電站的用水成本。

所述的干燥過程供能與水分回收子系統(tǒng)（Ⅱ），由制冷循環(huán)和除濕循環(huán)組成。其中，制冷循環(huán)的制冷劑在除濕蒸發(fā)器10中蒸發(fā)形成局部低溫，從而高效收集脫堿煤干燥室9出口濕熱風(fēng)中的水分；此時制冷劑變?yōu)闅鈶B(tài)，再順序經(jīng)過壓縮機14、制冷劑冷凝器11和膨脹閥15后回到除濕蒸發(fā)器10進行循環(huán)利用。除濕循環(huán)中，脫堿煤干燥室9出口的濕熱風(fēng)在除濕蒸發(fā)器10中除濕、放熱，過程中被捕集的凝結(jié)水輸入洗煤裝置2進行再利用，余下的干空氣經(jīng)制冷劑冷凝器11中吸熱升溫，隨后經(jīng)過干燥風(fēng)機13進入脫堿煤干燥室19作為煤干燥過程的熱源；在此過程中，當(dāng)干燥風(fēng)的溫度不能滿足干燥需求時，可以通過調(diào)節(jié)控制閥組16，投入輔助電加熱器以進一步提高熱風(fēng)溫度。該子系統(tǒng)通過引入制冷循環(huán)，降低了除濕裝置的冷源溫度，可以大幅提高水的回收效率。

所述的廢液提質(zhì)與分級利用子系統(tǒng)（Ⅲ）由廢液蒸餾裝置4和濃縮廢液回收裝置5構(gòu)成；其中，廢液蒸餾裝置4以汽輪機抽汽為加熱熱源，廢液來源為煤液分離裝置3中分離出的洗煤廢液；廢液蒸餾裝置5分級布置，上層蒸餾出的高品質(zhì)凈化水送入高品質(zhì)水貯存水箱6，由高品質(zhì)水集中再分配子系統(tǒng)（Ⅳ）進一步分配；中間層蒸餾出的低凈水直接送回洗煤裝置2循環(huán)利用；下層通過蒸餾作用得到的高濃度廢液進入濃縮廢液回收裝置5，經(jīng)處理后可作為化工原料進行回收利用。

所述的高品質(zhì)水集中再分配子系統(tǒng)（Ⅳ）由高品質(zhì)水貯存水箱6、洗煤裝置應(yīng)急補水閥7和高品質(zhì)水輸出閥8組成；其中，廢液提質(zhì)與分級利用子系統(tǒng)（Ⅲ）輸出的高品質(zhì)凈化水送入水箱，可替代部分高品質(zhì)補充水，通過高品質(zhì)水輸出閥輸送至發(fā)電機組需要高品質(zhì)水的位置，從而減少高品質(zhì)補充水的實際輸入量。高品質(zhì)凈化水的來源可以視為洗煤裝置2投入的常規(guī)品質(zhì)補充水17，即形成了以常規(guī)品質(zhì)補充水置換高品質(zhì)補充水的效果，可以降低電站采購高品質(zhì)補充水的成本。

在實際運行中，如果遇到系統(tǒng)外界高度缺水的特殊情況，可以考慮開啟洗煤裝置應(yīng)急補水閥7，利用水箱6中的高品質(zhì)水裕量維持洗煤裝置短期的穩(wěn)定運行。由于本系統(tǒng)的水分回收體系相對封閉，系統(tǒng)內(nèi)水分的實際損耗相對有限，且有從準東煤中提取出的水分作為補充，足以應(yīng)對短期的突發(fā)情況，可為發(fā)電機組的進一步調(diào)整爭取時間。