CN106440465A - 一种节能型火电厂烟气水分回收系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种节能型火电厂烟气水分回收系统，包括湿式脱硫塔、烟气冷凝系统、吸收式热泵、烟气再热器、烟囱，其中，烟气冷凝系统包括：内部换热管排、喷淋装置、冷凝水箱及循环泵；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节能型火电厂烟气水分回收系统，能够在回收烟气中的水分同时，配合吸收式热泵回收烟气中的低品位余热，获得的中品位热能可用于干烟气排放的烟气再热等系统，减少能耗，减少用水成本，提高污染物处理能力，提高火电厂综合能量利用率。
Description
技术领域
本发明涉及火电厂资源再利用系统，具体为一种节能型火电厂烟气水分回收系统。
背景技术
随着我国经济发展水平的提高以及人类生活水平的提升，水资源短缺势必成为未来需要重点关注的热点问题之一。作为我国电力行业发电主要方式的火电厂则可能因为水资源短缺问题发展而受到限制，亦或者是用水成本过高降低火电厂的经济效益。
火电燃料煤炭中含有大量水分，一台600MW级燃煤机组通过烟囱排水约为200t/h，年排水量上百万吨。回收部分锅炉尾部烟气中的水分并进行资源化利用，对解决富煤缺水这一资源分布困局或者沿海地区火电机组降低用水成本、减少对海水淡化的依赖具有重要的经济意义。同时，采用冷凝法回收烟气水分时，若充分利用烟气显热和水蒸气潜热，用于加热锅炉补水、空气等，能有效提高热能利用率。此外，在冷凝过程中，烟气中的粉尘和其他有害物质被冷凝水吸附、吸收或反应，降低燃煤机组的排放。因此，若在回收烟气中水分的同时，对烟气中的余热进一步加以利用，形成一种节能型火电厂烟气水分回收系统，是建立高效节能环保节水型燃煤发电机组的关键技术之一，对我国建设环境友好型、资源节约型社会意义重大。
燃煤发电机组烟气中的水分主要分别来自于燃烧所需的空气中的水分和煤中的水分，其中煤中的水分包括其外水和内水以及煤中氢元素燃烧生成的水。对于600MW级燃煤机组，若燃用发热量在5000 kcal/kg左右，含水量12%，满负荷时的煤耗约为250 t/h，经计算，其烟气中由空气和燃煤携带的水量约为132 t/h。
若采用湿法脱硫技术，由于烟气在脱硫塔内放热，蒸发了大量的脱硫浆液，增加了烟气中的水分含量，使脱硫塔出口的烟气中的水分为饱和状态。对于600MW级燃煤机组，其湿法脱硫塔内的蒸发水量约60 t/h，使脱硫塔出口的烟气水分含量达到192 t/h。
由于脱硫塔出口的烟气为饱和状态，若直接进入烟囱，随着温度的降低，烟气在烟囱中结露，会对干烟囱造成腐蚀，且烟囱出口含有大量雾状水蒸气形成“白烟”，造成一定的视觉污染。因此，需要采用回转式GGH或管式MGGH提高脱硫出口的烟气温度，防止烟气结露，保护烟囱。但是烟气再热装置的能耗较高，特别是冬季和低负荷状态时，影响机组运行的经济性能。
对于常规的冷凝式烟气水分回收系统，通常直接采用冷却管排直接使用循环冷却水冷却烟气，达到烟气中水分冷凝，且由于烟气出口通常为过饱和烟气，需要使用除雾器等装置，增大了烟道的阻力，且从烟气的放热均被循环水带走排放至环境中，不仅造成了能量的浪费，而且对周边环境造成热污染。因此如何在回收燃煤发电机组烟气水分的同时对余热加以利用，增加能源利用率是烟气水回收技术的发展方向。但由于锅炉尾部烟道的温度较低，对其冷却的循环水温也就更低，如何利用这部分超低品位的热能，是降低烟气水回收技术能耗的难题之一。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种节能型火电厂烟气水分回收系统，用于回收烟气水分回收系统产生的余热。
本发明采用的技术方案是，一种节能型火电厂烟气水分回收系统，上述系统包括依次相连的湿法脱硫塔、烟气冷凝系统、烟气再热器，烟囱。
上述烟气冷凝系统包括如下：
烟气冷凝器，包括内部换热管束、冷却水喷淋装置，其得到的冷凝水在烟气冷凝器下部回收进入循环水箱，烟气冷凝器的烟道进口与脱硫塔出口相连，烟道出口与烟气再热器相连或直接与烟囱相连。
冷凝器循环水箱，进口与冷凝器下部回水管相连，出口连接冷凝器循环水泵，将回收得到的冷凝水送至后续处理系统，冷却循环喷淋水进入热泵蒸发器冷却后继续喷淋进入烟气冷凝器。
上述烟气冷凝器的冷却管排出口与冷却介质循环泵相连，经过增压后进入热泵蒸发器冷却，而后继续进入烟气冷凝器冷却管排入口。
上述热泵为回收烟气低温余热的核心设备，包括如下：
蒸发器，内部包括两套换热管路，一套管路的进口与烟气冷凝器循环水箱出口相连，出口与烟气冷凝器喷淋口相连，；另一套管路的进口与烟气冷凝器内部的换热管排出口相连，出口与烟气冷凝器内部换热管排入口相连。
发生器，其进口与火电厂辅助蒸汽相连，出口与火电厂疏水系统相连。
吸收器和冷凝器，进口与烟气再热器出口热媒水管道相连，出口与烟气再热器进口热媒水管道相连。
上述烟气再热器内部包括换热管排，管排的进口与热泵冷凝器出口相连，出口经过循环增压泵后进入热泵吸收器。烟道侧的进口与烟气冷凝器出口相连，出口与烟囱进口相连。
有益效果
与传统烟气水回收系统相比，本发明所提供的一种节能型火电厂烟气水分回收系统，该系统利用吸收式热泵回收烟气冷凝器中的闭式循环冷却水和开式喷淋循环冷却水中的低品位余热，经过辅助蒸汽的驱动，用于烟气再热，实现干烟气排放。本发明能减少原烟气再热器的能耗，提高热电厂的能量利用率。该系统不仅可以基于目前主流的烟气冷却和再热技术的烟气污染物处理系统，也可为供暖机组回水预热、背压供热机组补水预热等系统提供对应的节能方案。
附图说明
图1为本发明的连接示意图。
图中，1、烟气（静电除尘器出口）；2、脱硫塔；3、烟气冷凝器冷却介质循环泵；4、辅助蒸汽及疏水；5、吸收式热泵；6、烟气再热器热媒水循环泵；7、烟囱；8、烟气再热器；9、烟气冷凝器喷淋装置；10、烟气冷凝器；11、烟气冷凝水箱；12、烟气冷凝水；13、烟气冷凝水出口（至后处理设备）。
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
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，一种节能型火电厂烟气水分回收系统，系统包括依次相连的包括依次相连的湿法脱硫塔2、烟气冷凝系统10、烟气再热器8，烟囱7。烟气冷凝器在冷凝烟气中的水分同时，通过热泵5将烟气中的余热通过冷却管排和喷淋水转移到烟气再热器8的热媒水中，用于烟气再热器热媒水的加热，进而提高烟气温度，实现干烟气排放。
烟气冷凝系统包括如下：
烟气冷凝器10，用于烟气降温冷凝的装置，包括内部换热管束（可采用金属、非金属或包塑管等复合材料）、冷却水喷淋装置9，烟气冷凝器10得到的冷凝水在烟气冷凝器10下部回收进入循环水箱11，烟气冷凝器10的烟道进口与脱硫塔2出口相连，烟道出口与烟气再热器8进口相连。
冷凝器循环水箱11，用于收集烟气冷凝器10产生的冷凝水和在有喷淋装置9时回收喷淋水，进口与烟气冷凝器10下部回水管相连，出口连接冷凝器循环水泵12，将回收得到的冷凝水送至后续处理系统，冷却循环喷淋水进入热泵蒸发器5-4冷却后继续喷淋进入烟气冷凝器10。
烟气冷凝器10的冷却管排出口与冷却介质循环泵3相连，经过增压后进入热泵蒸发器5-4冷却，而后继续进入烟气冷凝器10冷却管排入口。冷却管排内的冷却介质可使用水、导热油或低沸点有机溶剂等。
热泵为回收烟气低温余热的核心设备，包括如下：
蒸发器5-4，内部包括两套换热管路。一套管路的进口与烟气冷凝器循环水箱11出口相连，出口与烟气冷凝器喷淋装置9相连，主要为冷凝水进行冷却，内部循环介质为烟气冷凝水；另一套管路的进口与烟气冷凝器10内部的换热管排出口相连，出口与烟气冷凝器内部换热管排入口相连，用于冷却烟气冷凝器10内换热管排的循环介质。
发生器5-1，其进口与火电厂辅助蒸汽相连，出口与火电厂疏水系统相连，为热泵提供驱动源。
吸收器5-3和冷凝器5-2，进口与烟气再热器8出口热媒水管道相连，出口与烟气再热器8进口热媒水管道相连，用于加热烟气再热器8的热媒水。
烟气再热器8内部包括换热管排，管排的进口与热泵5冷凝器出口相连，出口经过循环增压泵6后进入热泵5吸收器。烟道侧的进口与烟气冷凝器10出口相连，出口与烟囱7进口相连，烟气经过烟气再热器8后温度升高，以干烟气的形式排放。
作为本发明的优选实施方式，烟气冷凝器10中采用间壁式换热管排和喷淋装置两种烟气冷却方式，但不限于这两种方式。
作为本发明的优选实施方式，从烟气冷凝器10中回收得到的冷凝水可进一步通过后处理13后，用于湿式脱硫塔的补水、锅炉补水，但不限于这两种用途。
作为本发明的优选实施方式，通过热泵5回收的烟气冷凝器10中的低品位烟气余热，在驱动蒸汽4的驱动下，获得的中品位热能可用于烟气再热器8总对排放烟气进行加热，但不限于这种应用方式，获得的热能同样可以用于背压供热机组锅炉补水预热、供暖机组回水预热等。
实施前，需要检测获取锅炉在不同符合下的烟气流量。排温、流速、成分等参数，检测获取脱硫后烟气中的水分含量、冷凝水析出规律、冷凝水质等。根据获得的参数，设计烟气冷凝器包括内部烟气冷却采用换热管排的面积、形式、材料，喷淋装置的布置、选型等，冷凝水箱的布置和容量等，烟气冷凝水的处理工艺和利用去处，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等。具体实施时，将烟气温度、流量，烟气冷凝器冷凝水流量温度和烟气再热器水流量温度等信号输入到热泵的控制系统中，控制系统控制整个系统的运转，包括投运时所需的蒸汽量、喷淋水量等。
Claims (4)
1.一种节能型火电厂烟气水分回收系统，所述系统包括依次相连的湿法脱硫塔（2）、烟气冷凝器（10）、烟气再热器（8），烟囱（7），其特征在于，所述的烟气冷凝器（10）的烟气侧进口与脱硫塔（2）出口相连，出口与烟气再热器（8）进口相连； 所述的烟气再热器（8）的烟气侧进口与烟气冷凝器（10）出口相连，出口与烟囱（7）进口相连，内部热媒水换热管的进出口与吸收式热泵（5）相连。
2.根据权利要求1所述的一种节能型火电厂烟气水分回收系统，其特征在于， 所述烟气冷凝器（10）包括内部换热管束、冷却水喷淋装置（9），其得到的冷凝水在烟气冷凝器（10）下部回收进入循环水箱（11），烟气冷凝器（10）的烟道进口与脱硫塔（2）出口相连，烟道出口与烟气再热器（8）相连或直接与烟囱（7）相连；冷凝器循环水箱（11），进口与烟气冷凝器（10）下部回水管相连，出口连接冷凝器循环水泵（12），将回收得到的冷凝水送至后续处理系统，冷却循环喷淋水进入热泵蒸发器（5-4）冷却后继续喷淋进入烟气冷凝器（10）；所述烟气冷凝器（10）的冷却管排出口与冷却介质循环泵（3）相连，经过增压后进入热泵蒸发器（5-4）冷却，而后继续进入烟气冷凝器（10）冷却管排入口。
3.根据权利要求1所述的一种节能型火电厂烟气水分回收系统，其特征在于，所述吸收式热泵（5）和蒸发器（5-4）的内部包括两套换热管路，一套管路的进口与烟气冷凝器循环水箱（11）出口相连，出口与烟气冷凝器喷淋口（9）相连，；另一套管路的进口与烟气冷凝器内部的换热管排出口相连，出口与烟气冷凝器内部换热管排入口相连；发生器（5-1），其进口与火电厂辅助蒸汽相连，出口与火电厂疏水系统相连；吸收器（5-3）和冷凝器（5-2），进口与烟气再热器（8）出口热媒水管道相连，出口与烟气再热器（8）进口热媒水管道相连。
4.根据权利要求1或3所述的一种节能型火电厂烟气水分回收系统，其特征在于，烟气再热器内部包括换热管排，管排的进口与热泵冷凝器出口相连，出口经过循环增压泵后进入热泵吸收器；烟道侧的进口与烟气冷凝器出口相连，出口与烟囱进口相连。
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