CN105546564A - 一种火电厂烟气污染物处理中的低品位热能回收节能系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种火电厂烟气污染物处理中的低品位热能回收节能系统，包括烟气冷却器、烟气再热器，烟气辅助加热器，烟气冷却器和烟气再热器之间还设有回收火电厂低品位热能的节能支路，节能支路上设有第一类吸收式热泵和水水换热器，其中，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火电厂烟气污染物处理中的低品位热能回收节能系统，能够在保证烟气污染物处理系统维持稳定运行的情况下，原烟气冷却器用于以加热锅炉凝结水，降低煤耗，并利用水水换热器配合第一类吸收式热泵，有效回收循环水中的低品位热能以加热烟气加热器出来的介质水，节约水资源，提高污染物处理系统运行的综合能量利用率。

Description

一种火电厂烟气污染物处理中的低品位热能回收节能系统

技术领域

本发明涉及火电厂污染物处理系统，具体为一种火电厂烟气污染物处理中的低品位热能回收节能系统。

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，本发明提供了一种火电厂烟气污染物处理中的低品位热能回收节能系统，用于降低火电厂烟气污染物处理系统的能耗和机组发电煤耗。

本发明采用的技术方案是，一种火电厂烟气污染物处理中的低品位热能回收节能系统，上述系统包括依次相连的空气预热器、烟气冷却器、静电除尘器、脱硫塔、湿式电除尘器、烟气再热器，烟囱。

上述烟气冷却器的进口和出口与锅炉低加系统相连。

上述烟气再热器的介质水循环系统管道上设有介质水增压泵、水水换热器、热泵、循环水增压泵、烟气辅助加热器。

上述热泵包括如下：

吸收器，其进口管路与烟气再热器的介质水出口相通，且其进口管路上还设有降低介质水温度的水水换热器；

冷凝器，其出口管与烟气辅助加热器的进口管相通；

蒸发器，其进口管与火电厂开式或闭式循环冷却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循环水增压泵。

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，上述烟气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烟气辅助加热器切断阀的支管与烟气辅助加热器相连，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，或上述吸收器的进口管路可直接与烟气再热器的介质水出口相通。

进一步地，上述介质水循环系统还包括补水排污设备。

进一步地，上述锅炉低加系统为使用汽轮机低压抽汽加热低温凝结水的换热系统。

与现有技术相比，本发明所提供的一种火电厂烟气污染物处理中的低品位热能回收节能系统，在现有烟气冷却和再热技术的烟气污染物处理系统的基础上，将中烟气冷却器和烟气再热器断开，烟气冷却器主要用于加热锅炉凝结水，减少低加抽汽量，降低发电煤耗，在烟气再热器侧增设节能支路，能够回收循环水中的低品位热能，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。

图中，1、空气预热器；2、烟气冷却器；3、静电除尘器；4、脱硫塔；5、介质水增压泵；6、湿式电除尘器；7、烟气再热器；8、烟囱；9、烟气辅助加热器；10、第一类溴化锂吸收式热泵；11、水水换热器；12、循环水增压泵。

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，一种火电厂烟气污染物处理中的低品位热能回收节能系统，系统包括依次相连的空气预热器1、烟气冷却器2、静电除尘器3、脱硫塔4、湿式电除尘器6、烟气再热器7，烟囱8。所述烟气冷却器2和烟气再热器7之间分别独立运行，所述的烟气再热器7出口还设有回收火电厂低品位热能的节能支路，在烟气再热器7进口还设有烟气辅助加热器9，烟气辅助加热器9的作用是在热泵加热系统出口的水温不能满足烟气再热器7进口的水温需求时或热泵节能支路检修维护时，补充蒸汽加热介质水。

烟气冷却器2的进口和出口与锅炉低加系统相连。

烟气再热器7的介质水循环系统管道上设有介质水增压泵5、水水换热器11、热泵10、循环水增压泵12、烟气辅助加热器9。

热泵包括如下：

吸收器10-1，其进口管路与烟气再热器7的介质水出口相通，系统中，所采用的介质水通常为火电厂的除盐水；且其进口管路上还设有降低介质水温度的水水换热器11；

冷凝器10-3，其出口管与烟气辅助加热器9的进口管相通；

蒸发器10-2，其进口管与火电厂开式或闭式循环冷却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10-4，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。

作为本发明的优选实施方式，蒸发器10-2的进口管上还设有循环水增压泵12。

作为本发明的优选实施方式，吸收器10-1的进口管上还设有吸收器进口阀。

作为本发明的优选实施方式，冷凝器10-3的出口管上设有冷凝器出口阀。

作为本发明的优选实施方式，烟气辅助加热器9通过设有疏水阀的管道与发生器10-4的出口管相通。

作为本发明的优选实施方式，火电厂辅助蒸汽系统通过设有烟气辅助加热器9切断阀的支管与烟气辅助加热器9相连，上述支管与发生器10-4的进口管并联设置。

作为本发明的优选实施方式，发生器10-4的进口管上还设有发生器蒸汽切断阀。

作为本发明的优选实施方式，或吸收器10-1的进口管路可直接与烟气再热器7的介质水出口相通。

作为本发明的优选实施方式，介质水循环系统还包括补水排污设备。

作为本发明的优选实施方式，锅炉低加系统为使用汽轮机低压抽汽加热低温凝结水的换热系统。

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，通过检测获取烟气冷却器2、烟气再热器7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10的控制系统中，控制系统控制整个系统的运转，包括自动控制烟气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

节能支路工作模式，烟气从锅炉排出后，依次通过1、烟气冷却器2、静电除尘器3、FGD脱硫塔4、湿式电除尘器6（可能有，也可以不设置）、烟气再热器7，最后通过烟囱8排放。

当锅炉正常运行时，烟气冷却器吸收烟气中的热量用于加热锅炉凝结水，降低发电煤耗，同时降低进入静电除尘器的烟温，提高除尘效率。第一类吸收式热泵10运行，关闭旁路通道阀，引水泵12、增压泵5运行。根据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10-4的蒸汽流量和进入蒸发器10-2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7的介质水入口温度（即第一类吸收式热泵冷凝器10-3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。

为了确保热泵10的正常安全运行，需要使用循环水通过水水换热器11调节进入吸收器10-1的介质水和进入蒸发器10-2的的循环水温度，保证热泵运行工况远离溴化锂的结晶温度。

当冷凝器10-3的出口温度不能满足烟气再热器7的消“白烟”温度需求时，需要启动辅助蒸汽加热器9用蒸汽进一步直接加热介质水。

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10的发生器10-4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。

实施例3

节能支路故障工作模式，结合实施例1，当第一类吸收式热泵10出现故障或检修时，关闭进出热泵10的阀门，打开旁路阀，介质水仅通过烟气辅助加热器12加热至烟气再热器所需的进口温度。

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 (10)

1.一种火电厂烟气污染物处理中的低品位热能回收节能系统，所述系统包括依次相连的空气预热器（1）、烟气冷却器（2）、静电除尘器（3）、脱硫塔（4）、湿式电除尘器（6）、烟气再热器（7），烟囱（8），其特征在于，

所述烟气冷却器（2）的进口和出口与锅炉低加系统相连；

所述烟气再热器（7）的介质水循环系统管道上设有介质水增压泵（5）、水水换热器（11）、热泵（10）、循环水增压泵（12）、烟气辅助加热器（9）；

所述热泵包括如下：

吸收器（10-1），其进口管路与烟气再热器（7）的介质水出口相通，且其进口管路上还设有降低介质水温度的水水换热器（11）；

冷凝器（10-3），其出口管与烟气辅助加热器9的进口管相通；

蒸发器（10-2），其进口管与火电厂开式或闭式循环冷却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（10-4），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。

2.根据权利要求1所述的一种火电厂烟气污染物处理中的低品位热能回收节能系统，其特征在于，所述蒸发器（10-2）的进口管上还设有循环水增压泵（12）。

3.根据权利要求1所述的一种火电厂烟气污染物处理中的低品位热能回收节能系统，其特征在于，所述吸收器（10-1）的进口管上还设有吸收器进口阀。

4.根据权利要求1所述的一种火电厂烟气污染物处理中的低品位热能回收节能系统，其特征在于，所述冷凝器（10-3）的出口管上设有冷凝器出口阀。

5.根据权利要求1所述的一种火电厂烟气污染物处理中的低品位热能回收节能系统，其特征在于，所述烟气辅助加热器（9）通过设有疏水阀的管道与发生器（10-4）的出口管相通。

6.根据权利要求1所述的一种火电厂烟气污染物处理中的低品位热能回收节能系统，其特征在于，所述火电厂辅助蒸汽系统通过设有烟气辅助加热器（9）切断阀的支管与烟气辅助加热器（9）相连，上述支管与发生器（10-4）的进口管并联设置。

7.根据权利要求1或6所述的一种火电厂烟气污染物处理中的低品位热能回收节能系统，其特征在于，所述发生器（10-4）的进口管上还设有发生器蒸汽切断阀。

8.根据权利要求1所述的一种火电厂烟气污染物处理中的低品位热能回收节能系统，其特征在于，所述吸收器（10-1）的进口管路可直接与烟气再热器（7）的介质水出口相通。

9.根据权利要求1-8任一项所述的一种火电厂烟气污染物处理中的低品位热能回收节能系统，其特征在于，所述介质水循环系统还包括补水排污设备。

10.根据权利要求1-8任一项所述的一种火电厂烟气污染物处理中的低品位热能回收节能系统，其特征在于，所述锅炉低加系统为使用汽轮机低压抽汽加热低温凝结水的换热系统。