CN104595919B - 一种利用火电厂废热的节能型烟气污染物处理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种利用火电厂废热的节能型烟气污染物处理系统，其包括烟气冷却器、烟气再热器，蒸汽辅助加热器，烟气冷却器和烟气再热器之间还设有利用火电厂废热的节能支路，节能支路上设有第一类吸收式热泵，第一类吸收式热泵包括：吸收器，冷凝器，蒸发器，发生器。本发明所提供的一种利用火电厂废热的节能型烟气污染物处理系统，能够大幅度节省补充蒸汽，且第一类吸收式热泵减少了循环水的损失，节约水资源，大大降低污染物处理系统运行的能耗和运营成本。
Description
技术领域
本发明涉及火电厂污染物处理系统，具体为一种利用火电厂废热的节能型烟气污染物处理系统。
背景技术
随着我国对火电厂大气污染物排放标准的提高，所有新建、在建和现役火电机组都需要采用先进的烟气清洁排放技术以实现大气污染物的超低排放。根据现有的技术水平，基于烟气冷却和再热技术的烟气污染物协同处理工艺被公认为能实现燃煤电厂超低排放的主要技术路线。
其工作原理是，烟气冷却和再热技术包括两个气-水换热器，一个是烟气冷却器，通常位于空预器与静电除尘器之间的烟道上，通过介质水吸收烟气热量以降低烟气温度，目的是降低烟气温度以减少烟气体积流量、降低风机能耗、提高电除尘器除尘效率和三氧化硫脱除率；另一个是烟气再热器也称为烟气加热器，通常位于湿法脱硫装置或湿式电除尘器与烟囱之间的烟道上，在这个换热器中，用烟气冷却器排出的高温介质水加热脱硫后或湿法除尘后的冷烟气，通过提高烟气温度以提高烟气抬升高度、减少烟囱腐蚀和“白烟”的产生，高温介质水放热后温度降低，再回到烟气冷却器吸收高温烟气中的热量，实现热媒体的内循环和烟气热量的传递。
基于烟气冷却和再热技术的烟气污染物协同处理工艺的具体流程是：进入烟气冷却器的烟气温度在130℃左右，被70℃左右的介质水在烟气冷却器中冷却至90℃左右，介质水温度上升至100℃左右，90℃左右的烟气进入静电除尘器、湿法脱硫装置、湿式电除尘器后温度进一步降至50℃左右后进入烟气再热器，在烟气再热器中，100℃左右的介质水放热后温度降至70℃左右并被增压泵送回至烟气冷却器，而50℃左右的烟气吸收介质水释放的热量升温至80℃左右后通过烟囱排放。
在火电机组满负荷运行时，由于从空气预热器流出的排烟温度较高在130℃，烟气冷却器吸收的热量能够满足烟气再热换热器所需的热量。当火电机组在满负荷运行时但在冬季等气候环境下从空气预热器流出排烟温度较低或火电机组在非满负荷运行而导致从空气预热器流出排烟温度较低和烟气量减少时，由于烟气冷却器和烟气再热器的烟气出口温度需要维持与满负荷时相近的状态，因此烟气冷却器获得的热量不能满足烟气再热器的需要，此时通常需要补充一定量、一定参数的蒸汽加热烟气冷却器流出的热媒水，以确保烟气再热器出口的烟气温度达到80℃左右。根据已投运火电机组的实际运行经验，当火电机组负荷越低，所需补充的蒸汽量越多，烟气超低排放处理系统的能耗较大。以600MW火电机组为例，当机组在75%、50%和35%负荷下运行时，需补充的热量分别为1800kW、9000kW和9800kW。蒸汽的消耗是基于烟气冷却和再热技术的烟气污染物协同处理工艺的主要能耗之一，因此如何降低基于烟气冷却和再热技术的火电厂烟气污染物处理系统的能耗是当前火电厂面临的主要技术难题之一。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种利用火电厂废热的节能型烟气污染物处理系统，用于降低火电厂烟气污染物处理系统的能耗。
本发明采用的技术方案是，构建一种利用火电厂废热的节能型烟气污染物处理系统，上述系统包括烟气冷却器和烟气再热器，上述烟气冷却器和烟气再热器之间的介质水循环系统管道上设有蒸汽辅助加热器，上述烟气冷却器和烟气再热器之间还设有利用火电厂废热的节能支路，上述节能支路上设有第一类吸收式热泵，第一类吸收式热泵包括：吸收器，其进口管与烟气冷却器的介质水出口相通；冷凝器，其出口管与烟气再热器的进口管相通；蒸发器，其进口管与火电厂开式循环冷却水系统或闭式循环水系统冷却前的管路相通，其出口管与火电厂开式循环冷却水系统或闭式循环水系统冷却后的管路相通；发生器，其进口管与火电厂辅助蒸汽系统相通，其出口管与火电厂的疏水系统相通。
进一步地，上述蒸发器的进口管上还设有水泵。
进一步地，上述吸收器的进口管上还设有吸收器进口阀。
进一步地，上述冷凝器的出口管上设有冷凝器出口阀。
进一步地，上述蒸汽辅助加热器通过设有疏水阀的管道与发生器的出口管相通。
进一步地，上述火电厂辅助蒸汽系统通过设有蒸汽辅助加热器切断阀的支管与蒸汽辅助加热器相连，上述支管与发生器的进口管并联设置。
进一步地，上述发生器的进口管上还设有发生器蒸汽切断阀。
进一步地，上述烟气冷却器和蒸汽辅助加热器之间的管路上还设有介质水旁通阀。
进一步地，上述介质水循环系统还包括：介质水增压泵、介质水循环系统放水阀、介质水水箱、介质水补充阀。
进一步地，上述系统还包括锅炉、SCR反应器、空气预热器、烟气冷却器、静电除尘器、引风机、脱硫塔、湿式静电除尘器、烟气再热器、烟囱。
与现有技术相比，本发明所提供的一种利用火电厂废热的节能型烟气污染物处理系统，在现有基于烟气冷却和再热技术的烟气污染物处理系统中增设节能支路，能够大幅度节省补充蒸汽，且第一类吸收式热泵减少了循环水的损失，节约水资源，大大降低污染物处理系统运行的能耗和运营成本。
附图说明
图1为本发明的连接示意图。
具体实施方式
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式做进一步的说明。
实施例1
在本实施例中，结合附图，对本发明的结构进行详细描述。
请参见附图，本发明提供的一种利用火电厂废热的节能型烟气污染物处理系统，所述系统包括烟气冷却器4和烟气再热器9，所述烟气冷却器4和烟气再热器9之间的介质水循环系统管道上设有蒸汽辅助加热器12，蒸汽辅助加热器12的作用是在锅炉低负荷运行时，需补充的蒸汽与介质水混合后送至烟气再热器9，所述烟气冷却器4和烟气再热器9之间还设有利用火电厂废热的节能支路。
所述节能支路上设有第一类吸收式热泵13，第一类吸收式热泵13包括：
吸收器13-1，其进口管与烟气冷却器4的介质水出口相通，系统中，所采用的介质水通常火电厂的除盐水；所述吸收器13-1的进口管上还设有吸收器进口阀17。
冷凝器13-3，其出口管与烟气再热器9的进口管相通；所述冷凝器13-3的出口管上设有冷凝器出口阀16。
蒸发器13-2，其进口管与火电厂开式循环冷却水系统或闭式循环水系统冷却前的管路相通，其出口管与火电厂开式循环冷却水系统或闭式循环水系统冷却后的管路相通；所述蒸发器13-2的进口管上还设有水泵14。
发生器13-4，其进口管与火电厂辅助蒸汽系统相通，所述发生器13-4的进口管上还设有发生器蒸汽切断阀19。其出口管与火电厂的疏水系统相通。
在本实施例中，所述蒸汽辅助加热器12通过设有疏水阀21的管道与发生器13-4的出口管相通。
在本实施例中，所述火电厂辅助蒸汽系统通过设有蒸汽辅助加热器切断阀18的支管与蒸汽辅助加热器12相连，所述支管与发生器13-4的进口管并联设置。
在本实施例中，所述烟气冷却器4和蒸汽辅助加热器12之间的管路上还设有介质水旁通阀15。在第一类吸收式热泵13的吸收器13-1和冷凝器13-3之间设置旁通阀15，用于第一类吸收式热泵13检修、故障时隔离。
在本实施例中，所述介质水循环系统还包括：介质水增压泵11，增压泵11的作用是为介质水增压以克服介质水的沿程阻力。介质水循环系统放水阀20、介质水水箱22、介质水补充阀23。，
在本实施例中，所述烟气污染物处理系统还包括锅炉1、SCR反应器2、空气预热器3、烟气冷却器4、静电除尘器5、引风机6、脱硫塔7、湿式静电除尘器8、烟气再热器9、烟囱10。
实施前，需要检测获取锅炉在不同负荷下烟气的流量、排温、流速和风压等参数，检测获取可用于废热回收的开式循环冷却水或闭式冷却水的流量、压力及其调节范围和冷却前水温等参数，检测获取补充蒸汽流量的调节范围，并根据具体的锅炉烟气参数、废热参数确定第一类吸收式热泵的制热能力，具体实施时，通过检测烟气冷却器4、烟气再热器9的烟气进出口温度、介质水进出口温度等参数，并将烟气温度、流量和介质水流量温度等信号输入到第一类吸收式热泵13的控制系统中，控制系统控制整个系统的运转，包括自动控制蒸汽辅助加热器的投运和停运，以及投运时所需的蒸汽量。
具体实施时，分为以下几种工作模式，下面结合实施例1详细阐述如下。
实施例2
热量平衡工作模式，如图1所示，烟气从锅炉1排出后，依次通过SCR脱硝反应器2、空气预热器3、烟气冷却器4、静电除尘器5、引风机6、FGD脱硫塔7、湿式电除尘器8（可能有，也可以不设置）、烟气再热器9，最后通过烟囱10排放。当锅炉在满负荷运行烟气冷却器4释放的热量满足烟气再热器9所需的热量时，第一类吸收式热泵13停运，阀门15开启，阀门17、16、18和19关闭，增压泵11运行，本发明提供的烟气污染物处理系统在热量自平衡状态运行。
实施例3
节能支路工作模式，烟气污染物的流动与实施例2中保持一致，结合实施例1和实施例2。
当锅炉在非满负荷运行烟气冷却器释放的热量不能满足烟气再热器所需的热量时，第一类吸收式热泵13控制器接收到烟气协同处理系统的控制系统发出的信号后启动，阀门15、18关闭，阀门17、16、19开启，引水泵14开启，增压泵11运行。根据烟气冷却器和烟气再热器的烟气进出口流量、温度和介质水进出口流量、温度、蒸汽参数、开式循环冷却水或闭式冷却水的温度自动调节进入发生器13-4的蒸汽流量和进入蒸发器13-2的开式循环冷却水或闭式冷却水流量，以使第一类吸收式热泵的制热量与烟气再热器所需的热量相适应，同时控制烟气再热器9的介质水入口温度（即第一类吸收式热泵冷凝器13-3的介质水出口温度）在95℃左右，确保进入烟囱10的烟气温度在80℃左右。
进入发生器13-4的蒸汽流量通过阀门19调节，进入蒸发器13-2的开式循环冷却水或闭式冷却水流量通过水泵14调节。
根据季节的变化，火电厂循环冷却水系统或闭式冷却水系统冷却前的水温在28-40℃左右，也就是水泵14引入第一类吸收式热泵蒸发器13-2的废热水源温度在28-40℃左右。在第一类吸收式热泵蒸发器13-2中温降控制在5-10℃，满足开式循环冷却水系统和闭式循环水系统的要求，所占流入第一类吸收式热泵蒸发器13-2的废热水量约占总循环水量的1%左右。
驱动用蒸汽参数为0.2MPa-0.8MPa饱和蒸汽，该蒸汽流入第一类吸收式热泵13的发生器13-4用以驱动热泵循环，所需的蒸汽量根据烟气再热器所需的热量、废热水的进口温度以及制热负荷进行调节。
在上述工况下，第一类吸收式热泵13的制热系数（COP）可达到1.6-1.8，采用本技术方案后，可节约在非满负荷下与未实施本技术方案相比，可节约蒸汽量37.5%-44.4%。
在本实施例中，当在锅炉低负荷运行时，节省补充蒸汽37.5%-44.4%。
在本实施例中，部分循环水通过第一类吸收式热泵13冷却，减少了循环水损失，以循环倍率为4的循环冷却水系统而言，所需补充的新鲜水量约为总循环水量的2.27%，可减少水损失量约为总循环水量的0.227%。600MW的总循环水量约为65000吨/小时，节约水量147吨/小时。
实施例4
节能支路故障工作模式，结合实施例1，普通情况下，蒸汽辅助加热器12处于备运状态，只有第一类吸收式热泵13出现故障或检修时蒸汽辅助加热器12才投入运行。此时，此时整个系统与普通的基于烟气冷却和烟气加热的烟气污染物处理系统一致。
本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本发明的保护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准。
Claims (9)
1.一种利用火电厂废热的节能型烟气污染物处理系统，所述系统包括烟气冷却器（4）和烟气再热器（9），所述烟气冷却器（4）和烟气再热器（9）之间的介质水循环系统管道上设有蒸汽辅助加热器（12），其特征在于，所述烟气冷却器（4）和烟气再热器（9）之间还设有利用火电厂废热的节能支路，所述节能支路上设有第一类吸收式热泵（13），第一类吸收式热泵（13）包括：吸收器（13-1），其进口管与烟气冷却器（4）的介质水出口相通；冷凝器（13-3），其出口管与烟气再热器（9）的进口管相通；蒸发器（13-2），其进口管与火电厂开式循环冷却水系统或闭式循环水系统冷却前的管路相通，其出口管与火电厂开式循环冷却水系统或闭式循环水系统冷却后的管路相通；发生器（13-4），其进口管与火电厂辅助蒸汽系统相通，其出口管与火电厂的疏水系统相通；
所述烟气冷却器（4）和蒸汽辅助加热器（12）之间的管路上还设有介质水旁通阀（15）。
2.根据权利要求1所述的一种利用火电厂废热的节能型烟气污染物处理系统，其特征在于，所述蒸发器（13-2）的进口管上还设有水泵（14）。
3.根据权利要求1所述的一种利用火电厂废热的节能型烟气污染物处理系统，其特征在于，所述吸收器（13-1）的进口管上还设有吸收器进口阀（17）。
4.根据权利要求1所述的一种利用火电厂废热的节能型烟气污染物处理系统，其特征在于，所述冷凝器（13-3）的出口管上设有冷凝器出口阀（16）。
5.根据权利要求1所述的一种利用火电厂废热的节能型烟气污染物处理系统，其特征在于，所述蒸汽辅助加热器（12）通过设有疏水阀（21）的管道与发生器（13-4）的出口管相通。
6.根据权利要求1所述的一种利用火电厂废热的节能型烟气污染物处理系统，其特征在于，所述火电厂辅助蒸汽系统通过设有蒸汽辅助加热器切断阀（18）的支管与蒸汽辅助加热器（12）相连，所述支管与发生器（13-4）的进口管并联设置。
7.根据权利要求1所述的一种利用火电厂废热的节能型烟气污染物处理系统，其特征在于，所述发生器（13-4）的进口管上还设有发生器蒸汽切断阀（19）。
8.根据权利要求1-7任一项所述的一种利用火电厂废热的节能型烟气污染物处理系统，其特征在于，所述介质水循环系统还包括：介质水增压泵（11）、介质水循环系统放水阀（20）、介质水水箱（22）、介质水补充阀（23）。
9.根据权利要求1-7任一项所述的一种利用火电厂废热的节能型烟气污染物处理系统，其特征在于，所述系统还包括锅炉（1）、SCR反应器（2）、空气预热器（3）、烟气冷却器（4）、静电除尘器（5）、引风机（6）、脱硫塔（7）、湿式静电除尘器（8）、烟气再热器（9）、烟囱（10）。
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