CN106287771B - 一种燃煤电站锅炉烟气余热与水分联合回收利用系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种燃煤电站锅炉烟气余热与水分联合回收利用系统，包括烟气输入管道、高温热管式空气预热器、脱硝反应器、烟气旁路调节挡板、省煤器、空气预热器、烟气处理系统、冷凝换热器、烟囱、低温热管式空气预热器、冷却塔、第一暖风器及第二暖风器，该系统能够实现燃煤电站锅炉烟气余热及水分联合回收利用，并且能够有效地解决干旱地区褐煤机组耗水量大和制粉系统干燥能力差、磨煤机制粉电耗高的问题。

Description

一种燃煤电站锅炉烟气余热与水分联合回收利用系统
技术领域
本发明属于火力发电设备领域，涉及一种烟气余热与水分联合回收系统，具体涉及一种燃煤电站锅炉烟气余热与水分联合回收利用系统。
背景技术
我国褐煤资源主要分布在内蒙古东部、东北和云南等地，褐煤预测资源量1900亿吨，已探明褐煤保有储量1300亿吨，占全国煤炭储量的13％。但是，褐煤的高含水率(达25％～50％左右)使现有褐煤发电机组的锅炉效率普遍偏低，且锅炉体积庞大、造价昂贵、磨煤机干燥出力低、辅机容量偏大，使得现有褐煤发电机组投资大、回报周期长。此外，我国褐煤产地多为干旱缺水地区，水源匮乏严重制约着当地能源基地建设和经济发展。因此，如何高效利用褐煤进行发电，实现褐煤发电技术的节能节水环保，是当前和今后我国火力发电行业无法规避和必然面对的挑战。
伴随着褐煤干燥以及提质分级利用技术的快速发展，实现褐煤机组大型化和褐煤高效清洁利用将成为可能。采用褐煤深度水回收高效发电技术，可有效实现燃煤发电过程能量的梯级利用，是火电厂提高褐煤利用效率的主动选择，具有显著的节能节水效果。
当烟气中的水分被冷凝后，大量的污染物如NH4 +、SOx以及Hg等有害物质一同被去除，甚至可以实现“零水耗”湿法烟气脱硫。将大量的冷凝水回收利用还能减少电厂用水量，这对我国西部“富煤少水”区域发展电力工业的意义更为重大。将锅炉烟气中的余热进行回收用于加热锅炉燃用空气，可以起到提高磨煤机干燥能力，降低锅炉制粉电耗的效果。由此可见，对锅炉烟气余热及水分的深度回收与梯级利用，不仅能对我国环境保护和节能降耗起到不可忽视的作用，还能带动我国节能减排产业的技术升级，具有非常重大的战略意义。虽然我国电力行业工作者做了诸多尝试，但目前仍未有一种有效的方式能够同时解决燃煤电站锅炉烟气余热及水分联合回收利用的问题。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提出了一种燃煤电站锅炉烟气余热与水分联合回收利用系统，该系统能够实现燃煤电站锅炉烟气余热及水分联合回收利用，并且能够有效地解决干旱地区褐煤机组耗水量大和制粉系统干燥能力差、磨煤机制粉电耗高的问题。
为达到上述目的，本发明所述的燃煤电站锅炉烟气余热与水分联合回收利用系统包括烟气输入管道、高温热管式空气预热器、脱硝反应器、烟气旁路调节挡板、省煤器、空气预热器、烟气处理系统、冷凝换热器、烟囱、低温热管式空气预热器、冷却塔、第一暖风器及第二暖风器；
烟气输入管道的烟气出口分为两路，其中，一路经烟气旁路调节挡板的入口与高温热管式空气预热器的蒸发段入口相连通，另一路与省煤器的入口相连通，高温热管式空气预热器的蒸发段出口及省煤器的出口与脱硝反应器的入口相连通，脱硝反应器的出口与空气预热器的烟气入口相连通；
空气预热器的烟气出口经烟气处理系统与冷凝换热器的烟气入口相连通，冷凝换热器的烟气出口与烟囱的入口相连通；
冷凝换热器的冷却水出口与低温热管式空气预热器的蒸发段入口和冷却塔的工质入口相连通，低温热管式空气预热器的蒸发段出口及冷却塔的工质出口经冷却水循环泵与冷凝换热器的冷却水入口相连通；
低温热管式空气预热器的冷凝段出口分别与第一暖风器的入口及第二暖风器的入口相连通，第一暖风器的出口与空气预热器的一次风入口相连通，空气预热器的一次风出口与锅炉的制粉系统相连通；第二暖风器的出口与空气预热器的二次风入口相连通，空气预热器的二次风出口与锅炉的二次风系统相连通。
烟气处理系统包括除尘器、引风机及脱硫塔，空气预热器的烟气出口经除尘器、引风机及脱硫塔与冷凝换热器的烟气入口相连通。
冷却塔的工质入口与冷凝换热器的冷却水出口通过第一冷却水阀门相连通；
低温热管式空气预热器的蒸发段入口与冷凝换热器的冷却水出口通过第二冷却水阀门相连通；
冷凝换热器的冷却水出口与冷凝换热器的冷却水入口之间通过第三冷却水阀门相连通。
低温热管式空气预热器的冷凝段出口与第一暖风器的入口通过一次风机相连通；
低温热管式空气预热器的冷凝段出口与第二暖风器的入口通过二次风机相连通。
空气预热器的一次风出口与高温热管式空气预热器的冷凝段入口相连通，高温热管式空气预热器的冷凝段出口与锅炉的制粉系统相连通。
冷凝换热器设有去除水雾装置及喷淋冲洗装置。
空气预热器与除尘器之间设有第一烟气热量回收装置；
除尘器与引风机之间设有第二烟气热量回收装置；
冷凝换热器与烟囱之间设有烟气加热装置。
冷凝换热器的冷凝水出口连通有冷凝水处理系统。
还包括用于驱动烟气旁路调节挡板的驱动装置。
本发明具有以下有益效果：
本发明所述的燃煤电站锅炉烟气余热与水分联合回收利用系统在工作时，脱硫塔出口的烟气经过冷凝换热器与冷却水交换热量，烟气中的水蒸气由于温度下降发生冷凝，烟气中的NH4 +、SO2、微细颗粒物及Hg等溶于水的有害物质被冷凝水脱除，冷凝水可用于脱硫塔用水或锅炉补水。冷却水吸收烟气释放的显热及潜热后温度升高，冷却水的部分热量通过低温热管式空气预热器被锅炉的冷一次风和冷二次风带走，部分省煤器入口高温烟气的热量通过高温热管式空气预热器交换给空气预热器出口的热一次风，从而提高热一次风的风温，进而提高制粉系统的干燥能力，降低制粉电耗，实现燃煤电站锅炉烟气余热及水分联合回收利用。通过烟气旁路调节挡板调节高温热管式空气预热器入口处的烟温，通过调节低温热管式空气预热器的冷却水流量来调节低温热管式空气预热器出口的风温，达到烟气中水分冷凝回收、烟气中污染物减排、制粉系统干燥出力的提高、以及降低制粉电耗的目的，具有良好的社会及经济效益。
附图说明
图1为本发明的系统示意图。
其中，1为烟气旁路调节挡板、2为高温热管式空气预热器、3为省煤器、4为脱硝反应器、5为空气预热器、6为除尘器、7为引风机、8为脱硫塔、9为冷凝换热器、10为烟囱、11为第一暖风器、12为第二暖风器、13为一次风机、14为二次风机、15为低温热管式空气预热器、16为冷却塔、17为第一冷却水阀门、18为第二冷却水阀门、19为冷却水循环泵、20为冷凝水处理系统、21为第三冷却水阀门。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参考图1，本发明所述的燃煤电站锅炉烟气余热与水分联合回收利用系统包括烟气输入管道、高温热管式空气预热器2、脱硝反应器4、烟气旁路调节挡板1、省煤器3、空气预热器5、烟气处理系统、冷凝换热器9、烟囱10、低温热管式空气预热器15、冷却塔16、第一暖风器11及第二暖风器12；烟气输入管道的烟气出口分为两路，其中，一路经烟气旁路调节挡板1的入口与高温热管式空气预热器2的蒸发段入口相连通，另一路与省煤器3的入口相连通，高温热管式空气预热器2的蒸发段出口及省煤器3的出口与脱硝反应器4的入口相连通，脱硝反应器4的出口与空气预热器5的烟气入口相连通；空气预热器5的烟气出口经烟气处理系统与冷凝换热器9的烟气入口相连通，冷凝换热器9的烟气出口与烟囱10的入口相连通；冷凝换热器9的冷却水出口与低温热管式空气预热器15的蒸发段入口和冷却塔16的工质入口相连通，低温热管式空气预热器15的蒸发段出口及冷却塔16的工质出口经冷却水循环泵19与冷凝换热器9的冷却水入口相连通；低温热管式空气预热器15的冷凝段出口分别与第一暖风器11的入口及第二暖风器12的入口相连通，第一暖风器11的出口与空气预热器5的一次风入口相连通，空气预热器5的一次风出口与锅炉的制粉系统相连通；第二暖风器12的出口与空气预热器5的二次风入口相连通，空气预热器5的二次风出口与锅炉的二次风系统相连通。
烟气处理系统包括除尘器6、引风机7及脱硫塔8，空气预热器5的烟气出口经除尘器6、引风机7及脱硫塔8与冷凝换热器9的烟气入口相连通。
冷却塔16的工质入口与冷凝换热器9的冷却水出口通过第一冷却水阀门17相连通；低温热管式空气预热器15的蒸发段入口与冷凝换热器9的冷却水出口通过第二冷却水阀门18相连通；冷凝换热器9的冷却水出口与冷凝换热器9的冷却水入口之间通过第三冷却水阀门21相连通。
低温热管式空气预热器15的冷凝段出口与第一暖风器11的入口通过一次风机13相连通；低温热管式空气预热器15的冷凝段出口与第二暖风器12的入口通过二次风机14相连通。
空气预热器5的一次风出口与高温热管式空气预热器2的冷凝段入口相连通，高温热管式空气预热器2的冷凝段出口与锅炉的制粉系统相连通；冷凝换热器9设有去除水雾装置及喷淋冲洗装置；空气预热器5与除尘器6之间设有第一烟气热量回收装置；除尘器6与引风机7之间设有第二烟气热量回收装置；冷凝换热器9与烟囱10之间设有烟气加热装置；冷凝换热器9的冷凝水出口连通有冷凝水处理系统20。本发明还包括用于驱动烟气旁路调节挡板1的驱动装置。
本发明的具体操作过程为：
锅炉出口的烟气经烟气输入管道分为两路，其中一路经烟气旁路调节挡板1及高温热管式空气预热器2进入到脱硝反应器4中，另一路经省煤器3进入到脱硝反应器4中，脱硝反应器4对烟气进行脱硝处理，然后送入到空气预热器5中，并在空气预热器5内放热后依次经除尘器6、引风机7及脱硫塔8进入到冷凝换热器9中，并在冷凝换热器9中与温度低于水露点的冷却水间接换热，烟气中的水蒸气在冷凝换热器9的表面发生冷凝，烟气中的NH4 +、SO2、微细颗粒物、Hg等溶于水的有害物质被冷凝水脱除，之后烟气再经烟囱10排出，冷凝水通过冷凝换热器9底部的排水口进入冷凝水处理系统20中，并经过冷凝水处理系统20处理后作为脱硫塔8的用水或锅炉的补水，达到降低锅炉机组水耗的目的。吸收了烟气释放的显热及潜热后冷却水温度升高，其中，第一部分冷却水经第二冷却水阀门18进入到低温热管式空气预热器15的蒸发段中，第二部分冷却水经第一冷却水阀门17进入到冷却塔16中降温，第三部分冷却水经第三冷却水阀门21直接回到冷凝换热器9的冷却水入口，用于调节冷却水入口水温，使冷却水入口水温在合理范围内；
低温热管式空气预热器15中的工质通过蒸发段吸收冷却水的热量汽化，并通过低温热管式空气预热器15的冷凝段将吸收的热量释放给进入一次风机13及二次风机14的冷空气，低温热管式空气预热器15中的工质在重力或毛细作用下回到蒸发段持续吸收冷却水热量；通过调节第一冷却水阀门17、第二冷却水阀门18和第三冷却水阀门21在实现回收烟气中水分的基础上，降低烟气中污染物的排放，同时将回收的热量用于预热进入一次风机13和二次风机14的冷空气，提高锅炉热效率；
一次风机13和二次风机14输出的一次风及二次风经过第一暖风器11及第二暖风器12加热后进入空气预热器5中进一步吸热，省煤器3的入口处设置烟气旁路，旁路烟气经高温热管式空气预热器2的蒸发段放热后进入脱硝反应器4中，空气预热器5输出的热一次风进入高温热管式空气预热器2的冷凝段中吸热后进入制粉系统；通过调节烟气旁路调节挡板1的开度控制进入到高温热管式空气预热器2蒸发段中的烟气量，从而提高高温热管式空气预热器2出口的一次风温，进而显著提高制粉系统的干燥能力以及磨煤机的出力，降低制粉电耗。

Claims (7)

1.一种燃煤电站锅炉烟气余热与水分联合回收利用系统，其特征在于，包括烟气输入管道、高温热管式空气预热器(2)、脱硝反应器(4)、烟气旁路调节挡板(1)、省煤器(3)、空气预热器(5)、烟气处理系统、冷凝换热器(9)、烟囱(10)、低温热管式空气预热器(15)、冷却塔(16)、第一暖风器(11)及第二暖风器(12)；
烟气输入管道的烟气出口分为两路，其中，一路经烟气旁路调节挡板(1)的入口与高温热管式空气预热器(2)的蒸发段入口相连通，另一路与省煤器(3)的入口相连通，高温热管式空气预热器(2)的蒸发段出口及省煤器(3)的出口与脱硝反应器(4)的入口相连通，脱硝反应器(4)的出口与空气预热器(5)的烟气入口相连通；
空气预热器(5)的烟气出口经烟气处理系统与冷凝换热器(9)的烟气入口相连通，冷凝换热器(9)的烟气出口与烟囱(10)的入口相连通；
冷凝换热器(9)的冷却水出口与低温热管式空气预热器(15)的蒸发段入口和冷却塔(16)的工质入口相连通，低温热管式空气预热器(15)的蒸发段出口及冷却塔(16)的工质出口经冷却水循环泵(19)与冷凝换热器(9)的冷却水入口相连通；
低温热管式空气预热器(15)的冷凝段出口分别与第一暖风器(11)的入口及第二暖风器(12)的入口相连通，第一暖风器(11)的出口与空气预热器(5)的一次风入口相连通，空气预热器(5)的一次风出口与锅炉的制粉系统相连通；第二暖风器(12)的出口与空气预热器(5)的二次风入口相连通，空气预热器(5)的二次风出口与锅炉的二次风系统相连通；
烟气处理系统包括除尘器(6)、引风机(7)及脱硫塔(8)，空气预热器(5)的烟气出口经除尘器(6)、引风机(7)及脱硫塔(8)与冷凝换热器(9)的烟气入口相连通；
空气预热器(5)的一次风出口与高温热管式空气预热器(2)的冷凝段入口相连通，高温热管式空气预热器(2)的冷凝段出口与锅炉的制粉系统相连通。
2.根据权利要求1所述的燃煤电站锅炉烟气余热与水分联合回收利用系统，其特征在于，
冷却塔(16)的工质入口与冷凝换热器(9)的冷却水出口通过第一冷却水阀门(17)相连通；
低温热管式空气预热器(15)的蒸发段入口与冷凝换热器(9)的冷却水出口通过第二冷却水阀门(18)相连通；
冷凝换热器(9)的冷却水出口与冷凝换热器(9)的冷却水入口之间通过第三冷却水阀门(21)相连通。
3.根据权利要求1所述的燃煤电站锅炉烟气余热与水分联合回收利用系统，其特征在于，
低温热管式空气预热器(15)的冷凝段出口与第一暖风器(11)的入口通过一次风机(13)相连通；
低温热管式空气预热器(15)的冷凝段出口与第二暖风器(12)的入口通过二次风机(14)相连通。
4.根据权利要求1所述的燃煤电站锅炉烟气余热与水分联合回收利用系统，其特征在于，冷凝换热器(9)设有去除水雾装置及喷淋冲洗装置。
5.根据权利要求1所述的燃煤电站锅炉烟气余热与水分联合回收利用系统，其特征在于，
空气预热器(5)与除尘器(6)之间设有第一烟气热量回收装置；
除尘器(6)与引风机(7)之间设有第二烟气热量回收装置；
冷凝换热器(9)与烟囱(10)之间设有烟气加热装置。
6.根据权利要求1所述的燃煤电站锅炉烟气余热与水分联合回收利用系统，其特征在于，冷凝换热器(9)的冷凝水出口连通有冷凝水处理系统(20)。
7.根据权利要求1所述的燃煤电站锅炉烟气余热与水分联合回收利用系统，其特征在于，还包括用于驱动烟气旁路调节挡板(1)的驱动装置。
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