CN105457440B - 一种烟气发电同时清除烟气有害物质的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种烟气发电同时清除烟气有害物质的装置，包括烟气处理系统、换能系统和发电机；所述的烟气处理系统由外壳、蒸发冷凝器、烟气入口、烟气出口组成；换能系统包括依次连接的工质蒸发器、工质汽轮机、冷凝器、工质压缩机；工质压缩机的输出端和工质蒸发器的输入端分别连接换热器的工质出口和工质进入口；工质汽轮机驱动发电机。本发明利用烟气中的热量加热使有机工质蒸发推动工质汽轮机发电，热能利用率高，能同时对烟气中的有害物质进行清除。

Description

一种烟气发电同时清除烟气有害物质的装置
技术领域
本发明涉及一种烟气发电同时清除烟气有害物质的装置，属于气体污染治理技术领域。
背景技术
工业炉产生的烟气温度高，含有大量水蒸气，具有较高的能值。已有的技术采用在烟气通道中设置换热装置，利用烟气中的热量加热水形成热水循环，热水进一步加热有机工质，使有机工质蒸发推动汽轮机发电，由于烟气中固形物和有害气体是空气污染的主要污染物，造成雾霾、酸雨等重要的大气污染现象。在已有技术中，无法清除烟气有害物质，烟气温度需控制在烟气的露点以上，烟气中的热量和水蒸气中大量的蒸发热不能利用。
2014年09月17日，中国发明专利申请公开号CN104047647A公开了一种利用发电机组的烟气低温余热来发电的系统，包括第一蒸汽发电系统、冷凝水管道、以及设于冷凝水管道上的低压加热器和凝汽器，第一蒸汽发电系统包括低压缸，低压加热器与低压缸相连，还包括烟气余热回收利用装置以及第二蒸汽发电系统，烟气余热回收利用装置包括吸热段和放热段，吸热段设于锅炉烟道内，放热段置于从冷凝水管道上并联分支出来的冷凝水支路上；第二蒸汽发电系统包括相连的第二汽轮机和第二发电机，第二汽轮机通过乏汽管与凝汽器相连。该系统虽然回收低温烟气的余热，但没有对烟气中的有害物质进行净化处理。
与此类似的还有，2014年9月24日中国发明专利申请公开号CN104061030A公开了一种垃圾焚烧发电厂低温气余热发电系统。包括烟气换热系统、有机朗肯循环发电系统和冷却系统，其牲在于：烟气换热系统包括烟气热水换热器和热水泵；有机朗肯循环发电系统包括有机工质蒸发器、有机工质汽轮机、回收器和冷却器；冷却系统包括冷凝器和冷却水循环泵；锅炉烟气通过风机进入烟气热水换热器，锅炉烟气与循环水热交换，被加热的循环水通过热水泵进入有机工质蒸发器，热循环水对有机工质加热，使有机工质蒸发气化，有机工质蒸气推动汽轮机做功，有机工质汽轮机连接透平发电机运转发电，冷却系统的冷凝器将有机工质冷却液化。本发明具有节能环保零排放、转化效率高和设备先进合理等优点。这一系统虽然实现了低温烟气余热发电，同样也没有对烟气中的有害物质进行清除。
2015年7月22日中国实用新型专利申请公开号CN204494352U公开了一种低温烟气余热回收发电系统，包括一排烟管道，在排烟管道的进气端设有第一风阀，一脱硫除尘装置的进气口通过管道经第二风阀与第一风阀前方的排烟管道相连，脱硫除尘装置的出气口与一换热器的气体进口相连，换热器的气体口通过管理经第三风阀与第一风阀后方的排烟管道的出气端相连，换热器的介质出口与一发电机组的进气口相连，发电机组的排气口与一冷却器的介质入口相连，冷却器的介质出口与一存储罐的顶部入口相连，存储罐底部出口通过管道经一循环泵与换热器的介质入口相连。该系统同样没有对烟气中的有害物质进行清除。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种烟气发电同时清除烟气有害物质的装置，该装置热能利用率高，能同时对烟气中的有害物质进行清除。
本发明的设计思路，是利用烟气中的热量加热使有机工质蒸发推动工质汽轮机发电，同时对烟气处理系统制冷，使烟气中的水蒸气在露点以下冷凝，形成水膜，烟气在运动过程中与水膜接触，烟气中固形物和有害气体被水膜截留，对含有烟气中固形物和有害气体的冷凝水进行收集处理。
本发明的技术方案是：一种烟气发电同时清除烟气有害物质的装置，包括烟气处理系统、换能系统和发电机；所述的烟气处理系统由外壳、换热器、烟气入口、烟气出口组成；换热器安置在外壳内，由表面布满翅片的盘管盘绕构成；外壳的内表面和换热器外表之间所包围的空间为烟气通道；烟气入口在外壳下方，烟气出口在外壳的上方；在外壳下部内表面与烟气入口的接口处，形成环形的冷凝水收集槽，冷凝水收集槽的最低位置有排污口；排污口接冷凝水处理装置对排除固形物和有害气体进行处理；所述的换能系统包括依次连接的工质蒸发器、工质汽轮机、冷凝器、工质压缩机；工质压缩机的输出端和工质蒸发器的输入端分别连接换热器的工质出口和工质进入口；所述的工质汽轮机驱动发电机，发电机所发出的电能经输电屏，一部分送工质压缩机提供电能，另一部分送电网。
上述换能系统的工质采用五氟丙烷R245fa，其沸点为15.3℃，临界温度为256.9℃，临界压力为461.1kPa。
与已有的技术比较，本发明的有益效果是：本发明中换热器上的多片翅片布满整个外壳空间；一方面可以使烟气通过翅片散开均匀；烟气通过换热器上的多片翅片迂回上升或曲线前进；可以使烟气迅速减速，达到重力滞留烟尘效果。同时，高温烟气与多片翅片接触，与盘管内的低温工质热交换冷到露点以下，使高温烟气迅速降温，翅片表面冷凝形成水膜，水膜再与滞留烟尘中的固形物接触，将滞留烟尘中的硫、砷、汞、烟尘等有害成分截留，经外壳底部的排污口排走；对含有烟气中固形物和有害气体的冷凝水进行收集处理。从而除去烟气中的有害成分，保护了环境。本发明利用工质蒸气推动汽轮机做功发电，工质在换能系统中闭式循环，真正实现零排放。本发明发电系统的工质采用五氟丙烷R245fa，其沸点为15.3℃，临界温度为256.9℃，临界压力为461.1kPa，五氟丙烷为无色透明易流动液体，化学性质稳定，无毒、不燃、无闪点，破坏臭氧层潜值(ODP)为0。
附图说明
图1为本发明装置的结构示意图。
图2为图1中环形的冷凝水收集槽结构示意图。
图中的标记为：1发电机；2外壳；3换热器；4烟气入口；5烟气出口；6烟气通道；7环形的冷凝水收集槽；8排污口；；9工质蒸发器；10工质汽轮机；11冷凝器；12工质压缩机；13工质出口；14工质进入口。
具体实施方式
下面结合附图和实施方式对本发明做进一步说明。
附图1-2表示一种烟气发电同时清除烟气有害物质的装置，包括烟气处理系统、换能系统和发电机1；所述的烟气处理系统由外壳2、换热器3、烟气入口4、烟气出口5组成；换热器3安置在外壳2内，由表面布满翅片的盘管盘绕构成；外壳2的内表面和换热器3外表之间所包围的空间为烟气通道6；烟气入口4在外壳2下方，烟气出口5在外壳2的上方；在外壳2下部内表面与烟气入口4的接口处，形成环形的冷凝水收集槽7，冷凝水收集槽7的最低位置有排污口8；排污口8接冷凝水处理装置对排除固形物和有害气体进行处理；所述的换能系统包括依次连接的工质蒸发器9、工质汽轮机10、冷凝器11、工质压缩机12；工质压缩机12的输出端和工质蒸发器9的输入端分别连接换热器3的工质出口13和工质进入口14；所述的工质汽轮机10驱动发电机1，发电机1所发出的电能经输电屏，一部分送工质压缩机12提供电能，另一部分送电网。
上述冷凝水处理装置包括依次连通的对含有烟气中固形物和有害气体的冷凝水进行收集的收集池、沉淀池、和碱液中和池；在收集池和沉淀池的上方有集气罩；集气罩通过引风管、引风机送脱硫塔后排空。
上述换能系统的工质采用五氟丙烷R245fa，其沸点为15.3℃，临界温度为256.9℃，临界压力为461.1kPa。
上述烟气处理系统中的换热器3使烟气中的水蒸气冷凝，形成水膜，烟气在运动过程中与水膜接触，烟气中固形物和有害气体被水膜截留流入环形的冷凝水收集槽7中。

Claims (2)

1.一种烟气发电同时清除烟气有害物质的装置，包括烟气处理系统、换能系统和发电机（1）；其特征在于：所述的烟气处理系统由外壳（2）、换热器（3）、烟气入口（4）、烟气出口（5）组成；换热器（3）安置在外壳（2）内，由表面布满翅片的盘管盘绕构成；外壳（2）的内表面和换热器（3）外表之间所包围的空间为烟气通道（6）；烟气入口（4）在外壳（2）下方，烟气出口（5）在外壳（2）的上方；在外壳（2）下部内表面与烟气入口（4）的接口处，形成环形的冷凝水收集槽（7），冷凝水收集槽（7）的最低位置有排污口（8）；排污口（8）接冷凝水处理装置对排除固形物和有害气体进行处理；所述的换能系统包括依次连接的工质蒸发器（9）、工质汽轮机（10）、冷凝器（11）、工质压缩机（12）；工质压缩机（12）的输出端和工质蒸发器（9）的输入端分别连接换热器（3）的工质出口（13）和工质进入口（14）；所述的工质汽轮机（10）驱动发电机（1），发电机（1）所发出的电能经输电屏，一部分送工质压缩机（12）提供电能，另一部分送电网；
所述换能系统的工质采用五氟丙烷R245fa，其沸点为15.3℃，临界温度为256.9℃，临界压力为461.1kPa；
所述烟气处理系统中的换热器（3）使烟气中的水蒸气冷凝，形成水膜，烟气在运动过程中与水膜接触，烟气中固形物和有害气体被水膜截留流入环形的冷凝水收集槽（7）中。
2.根据权利要求1所述的一种烟气发电同时清除烟气有害物质的装置，其特征在于：所述冷凝水处理装置包括依次连通的对含有烟气中固形物和有害气体的冷凝水进行收集的收集池、沉淀池、和碱液中和池；在收集池和沉淀池的上方有集气罩；集气罩通过引风管、引风机送脱硫塔后排空。
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