CN104913295B - 热电厂烟气净化及余能利用装置以及利用该装置的方法 - Google Patents

Abstract

一种热电厂烟气净化及余能利用装置，包括锅炉、主省煤器、主空预器和尾部省煤器；汽轮机、冷凝器、低压加热器、除氧器、高压加热器；除尘器、脱硫塔、吸收式热泵，外置空预器和鼓风机；汽轮机抽汽管道与高压加热器、除氧器、低压加热器和吸收式热泵连；排汽管道与冷凝器连，冷凝器另一端与低压加热器连；高压加热器与主省煤器连接；外置预空器的一端设均与吸收式热泵连的进口和出口，另一端设与主预空器连的出风口和与鼓风机连的进风口；尾部省煤器设进风口、出风口、入水口和出水口，进风口与主空预器连、出风口与除尘器连，进水口与低压加热器连，出水口与除氧器或高压加热器连。具有直接节约的蒸汽温度更高，作为供热蒸汽输出的优点。

Description

热电厂烟气净化及余能利用装置以及利用该装置的方法

技术领域

本发明涉及“吸收式热泵”用于电厂余热利用技术领域，具体涉及一种热电厂烟气净化及余能利用装置以及利用该装置的方法。

背景技术

“吸收式热泵”用于电厂余热利用由来已久，其基本实施方案附图1所示，基本原理可以按吸收式热泵的工作原理和在电厂中节能的基本原理两大部分分别简述：

1、吸收式热泵的工作原理

利用吸收工质，如：溴化锂溶液的吸湿性，吸收蒸发器中蒸发出来的水蒸气，将气态蒸汽转变为溶液中的液态水，从而大幅降低蒸发器的压力，如附图1蒸发器压力降低至约3kPa，对应水的饱和温度(可理解为沸点)降至约25℃；因此在低温外热源，即：附图1中电厂循环冷却水30-40℃的加热下实现蒸发吸热，从低温热源中获得能量；蒸发器中产生的低压蒸汽，被吸收器中的溶液吸收，蒸汽中的潜热释放，溶液温度大幅上升，按附图1：吸收器中的高温溶液可将循环热水从60℃上升至约75℃，同时随着吸收过程的进行，溶液浓度逐渐降低，稀溶液被泵送至发生器中，在发生器中由高温外热源加热，将其中的水分蒸发，溶液浓度上升，蒸发出来的水分(称为二次蒸汽)，在冷凝器中冷凝，释放热量，用于进一步加热循环热水，使之上升至约90℃。根据以上过程，实现了：以消耗高温热源为代价，从低温热源(原本是废热)回收热量，将之提升温度转化为有用热量的目的。

2、在热电厂中的节能应用

上述吸收式热泵的原理，在热电厂节能领域的应用一般可以分为两大类。第一种是将回收热源(上述90℃热水)作为产品直接输出，如作为供暖管网的热源；第二种是将回收热源用于预热电厂自身的补水(除盐水)或凝结水，以减少回热系统负荷。但是现有上述常规装置存在问题：

对于第一类应用，可以实现很好的节能效益，是合理的应用，但受90℃左右热量的需求限制，对于有供暖等低温段负荷的电厂是可行的但在非供暖季，或无供暖需求的地区则无法采用；

对于第二类应用，其原本的目的是通过热泵回收回来的热量来加热给水或补水，从而替代回热抽气，增加发电量。被替代抽气的热量可以分为两部分，从原抽气状态到排气状态的焓差为第一部分，即做功能力；从排气状态到凝结水状态的焓差为第二部分，即汽化潜热；从数量上看，第一部分的量远小于第二部分，因此所节省的抽气除了少部分在汽轮机内继续转化为功外，绝大部分的潜热释放到了凝气器中，而最终通过循环冷却水排放出去。因此，整个过程是从“循环冷却水中回收热量，通过取代回热抽气，最终排放到循环冷却水中去”的过程。仅有节能收益仅来自“消耗的、驱动热泵所有的蒸汽做功量与被取代抽气的做功量之差”，驱动蒸汽量少、焓值高，而所取代的抽气蒸汽量大、焓值低，因此其差值即收益很小甚至有可能出现负收益的情况。

综上所述，吸收式热泵用于回收电厂循环冷却水余热的节能方案，仅当电厂存在“供暖等低温段负荷”时有节能效益，而对于不供暖或处于非供暖季的电厂而言，增设吸收式热泵的节能效益几乎为零；其应用领域受到极大限制。

发明内容

本发明针对现有技术的上述不足，提供一种不受低品位热量需求的限制，直接节约的蒸汽温度更高，可以作为供热蒸汽输出，效益显著提高的热电厂烟气净化及余能利用装置。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种热电厂烟气净化及余能利用装置，该装置包括：锅炉系统，包括锅炉，锅炉尾部的烟道内按烟气走向依次设置有主省煤器、主空预器和尾部省煤器；

热力系统，包括按工质走向依次设置的汽轮机、冷凝器、低压加热器、除氧器、高压加热器；

尾部设备，包括按烟气走向依次设置的除尘器、脱硫塔、吸收式热泵，以及外置空预器和鼓风机；

所述的汽轮机分别与高压加热器、除氧器、低压加热器和吸收式热泵通过抽汽管道相连；汽轮机的排汽管道与冷凝器连接，冷凝器的另一端与低压加热器连接；所述的高压加热器与主省煤器连接；

所述的外置预空器的一端设置有热载体进口和出口、均与吸收式热泵通过管道连接，另一端设置有与主预空器连接的出风口和与鼓风机连接的进风口；所述的尾部省煤器上设置有进风口、出风口、入水口和出水口，尾部省煤器的进风口与主空预器后的烟道相连接、出风口与除尘器相连接，所述尾部省煤器的进水口与低压加热器相连，尾部省煤器的出水口与除氧器或高压加热器相连。

本发明吸收式热的管道中走的是蒸汽，这股蒸汽来自汽轮机的抽汽，汽轮机出来的蒸汽分为三路，一路用于加热除氧器，一路到吸收式热泵作为热泵的驱动能量，另一路作为供热蒸汽输出是热电厂的主要产品。

本发明的吸收式热泵优选为开式吸收式热泵，因为“开式”是实现烟气净化的基本条件，所谓开式就是吸收剂和烟气直接接触，将烟气“洗”干净。

本发明的上述装置，创造性的加入了外置省煤器即尾部省煤器，吸收式热泵和外置空预器等装置，充分实现了热能有效利用的优点。

一种利用上述热电厂烟气净化及余能利用装置的方法，步骤包括：

(1)首先环境温度的空气由鼓风机5送至外置空预器4，在其中被来自于吸收式热泵9的热量预热，预热后的空气经主空预器3的再次加热后进入锅炉1的炉膛；

(2)汽轮机11的凝结水经低压加热器加热后先经外置省煤器6被来自锅炉烟道内的高温烟气加热后再进入除氧器13(给水经外置省煤器预热后再送至除氧器之前可由原来的83.6℃提高至99.7℃，从而大幅降低除氧负荷，使供热气量显著提高)，从而降低除氧器负荷节省除氧抽汽；

(3)由于高温烟气的部分热量被来自汽轮机11的凝结水吸收温度得到降低，然后依次经过除尘器7、脱硫塔8净化后进入吸收式热泵9，通过吸收式热泵9回收烟气中的热量(包括部分潜热)，吸收式热泵的驱动来自汽轮机的抽汽；

(4)吸收式热泵9所回收的热量用于加热一二次风(一二次风都是用于燃烧的空气，由进入炉膛的位置不同，分为了一二次风)即吸收式热泵回收的热量后产生的热水(或其他热载体)首先在外置预空器4中对一二次风加热，将风温由原来的环境温度提升至80-90℃；然后80-90℃的风进入到主空预器3再次加热提高，从而回收烟气中的热量(使得主空预器出来的烟气温度不高于典型运行工况下的排烟温度，如：约120-140℃)。

本发明的优点和有益效果：

1、与传统方法相比，不受低品位热量需求的限制。

2、与传统方法相比，直接节约的蒸汽温度更高，可以作为供热蒸汽输出，效益显著提高。

附图说明

图1典型吸收式热泵用于电厂节能的原理图。

图2本发明电厂烟气净化及余能利用装置。

具体实施方式

下面通过实施例进一步详细描述本发明，但本发明不仅仅局限于以下实施例。

本发明的一种热电厂烟气净化及余能利用装置，该装置包括：锅炉系统，包括锅炉1，锅炉尾部的烟道内按烟气走向依次设置有主省煤器2、主空预器3和尾部省煤器6；

热力系统，包括按工质走向依次设置的汽轮机11、冷凝器10、低压加热器12、除氧器13、高压加热器14；

尾部设备，包括按烟气走向依次设置的除尘器7、脱硫塔8、吸收式热泵9，以及外置空预器4和鼓风机5；

所述的汽轮机分别与高压加热器、除氧器、低压加热器和吸收式热泵通过抽汽管道相连；汽轮机的排汽管道与冷凝器连接，冷凝器的另一端与低压加热器连接；所述的高压加热器与主省煤器连接；

所述的外置预空器4的一端设置有热载体进口和出口、均与吸收式热泵通过管道连接，另一端设置有与主预空器3连接的出风口和与鼓风机连接的进风口；所述的尾部省煤器6上设置有进风口、出风口、入水口和出水口，尾部省煤器的进风口与主空预器3后的烟道相连接、出风口与除尘器7相连接，所述尾部省煤器6的进水口与低压加热器12相连，尾部省煤器6的出水口与除氧器13或高压加热器14相连。

本发明吸收式热泵9的管道中走的是蒸汽，这股蒸汽来自汽轮机11的抽汽，汽轮机11出来的蒸汽分为三路，一路用于加热除氧器，一路到吸收式热泵作为热泵的驱动能量，另一路作为供热蒸汽输出是热电厂的主要产品。

本发明的吸收式热泵优选为开式吸收式热泵，因为“开式”是实现烟气净化的基本条件，所谓开式就是吸收剂和烟气直接接触，将烟气“洗”干净。

一种利用上述热电厂烟气净化及余能利用装置的方法，步骤包括：

(1)首先环境温度的空气由鼓风机5送至外置空预器4，在其中被来自于吸收式热泵9的热量预热，预热后的空气经主空预器3的再次加热后进入锅炉1的炉膛；

(2)汽轮机11的凝结水经低压加热器加热后先经外置省煤器6被来自锅炉烟道内的高温烟气加热后再进入除氧器13(给水经外置省煤器预热后再送至除氧器之前可由原来的83.6℃提高至99.7℃，从而大幅降低除氧负荷，使供热气量显著提高)，从而降低除氧器负荷节省除氧抽汽；

(3)由于高温烟气的部分热量被来自汽轮机11的凝结水吸收温度得到降低，然后依次经过除尘器7、脱硫塔8净化后进入吸收式热泵9，通过吸收式热泵9回收烟气中的热量(包括部分潜热)，吸收式热泵的驱动来自汽轮机的抽汽；

(4)吸收式热泵9所回收的热量用于加热一二次风(一二次风都是用于燃烧的空气，由进入炉膛的位置不同，分为了一二次风)即吸收式热泵回收的热量后产生的热水(或其他热载体)首先在外置预空器4中对一二次风加热，将风温由原来的环境温度提升至80-90℃；然后80-90℃的风进入到主空预器3再次加热提高，从而回收烟气中的热量(使得主空预器出来的烟气温度不高于典型运行工况下的排烟温度，如：约120-140℃)。

以某热电厂的实际工况为例，原运行工况及改造后的工况如表1所示：

表1原传统装置运行工况及采用本发明改造后的工况

从上表可知，本发明的装置和方法能直接节约的蒸汽温度更高，可以作为供热蒸汽输出，效益显著提高。

本发明的创造性核心为：

1.吸收式热泵输出的热量通过增设外置空预器用于预热空气；

2.增设二级省煤器即尾部省煤器，不同于常见的低温省煤器，其出口烟气温度高于120℃，且其水侧入口与低压加热器或除氧器相连，出口与除氧器或高压加热器相连。

Claims (3)

1.一种热电厂烟气净化及余能利用装置，其特征在于，该装置包括：锅炉系统，包括锅炉(1)，锅炉尾部的烟道内按烟气走向依次设置有主省煤器(2)、主空预器(3)和尾部省煤器(6)；

热力系统，包括按工质走向依次设置的汽轮机(11)、冷凝器(10)、低压加热器(12)、除氧器(13)、高压加热器(14)；

尾部设备，包括按烟气走向依次设置的除尘器(7)、脱硫塔(8)、吸收式热泵(9)，以及外置空预器(4)和鼓风机(5)；

所述的汽轮机(11)分别与高压加热器(14)、除氧器(13)、低压加热器(12)和吸收式热泵(9)通过抽汽管道相连；汽轮机的排汽管道与冷凝器(10)连接，冷凝器的另一端与低压加热器(12)连接；所述的高压加热器(14)与主省煤器(2)连接；

所述的外置预空器(4)的一端设置有热载体进口和出口、均与吸收式热泵通过管道连接，另一端设置有与主预空器(3)连接的出风口和与鼓风机(5)连接的进风口；所述的尾部省煤器(6)上设置有进风口、出风口、入水口和出水口，尾部省煤器的进风口与主空预器(3)后的烟道相连接、出风口与除尘器(7)相连接，所述尾部省煤器(6)的进水口与低压加热器(12)相连，尾部省煤器(6)的出水口与除氧器(13)或高压加热器(14)相连。

2.根据权利要求1所述的热电厂烟气净化及余能利用装置，其特征在于，所述的吸收式热泵为开式吸收式热泵。

3.一种利用热电厂烟气净化及余能利用装置的方法，其特征在于，步骤包括：

(1)首先环境温度的空气由鼓风机送至外置空预器，在其中被来自于吸收式热泵的热量预热，预热后的空气经主空预器3的再次加热后进入锅炉的炉膛；

(2)汽轮机的凝结水经低压加热器加热后先经外置省煤器被来自锅炉烟道内的高温烟气加热后再进入除氧器，从而降低除氧器负荷节省除氧抽汽；

(3)由于高温烟气的部分热量被来自汽轮机的凝结水吸收温度得到降低，然后依次经过除尘器、脱硫塔净化后进入吸收式热泵，通过吸收式热泵回收烟气中的热量，吸收式热泵的驱动来自汽轮机的抽汽；

(4)吸收式热泵所回收的热量用于加热一二次风，即吸收式热泵回收热量后产生的热水首先在外置预空器中对一二次风加热，将风温由原来的环境温度提升至80-90℃；然后80-90℃的风进入到主空预器再次加热提高，从而回收烟气中的热量。