CN107084384A - 一种火电厂锅炉排烟余热与水分双回收利用系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了属于火电厂锅炉节能技术领域的一种火电厂锅炉排烟余热与水分双回收利用系统。该系统有两级热、水回收装置分别布置在脱硫塔两侧，第一级热、水回收装置布置在脱硫塔前，第二级热、水回收装置布置在脱硫塔后；第一级热、水回收装置由烟气冷却器和烟气余热及水分回收装置组成，第二级热、水回收装置由烟气细微颗粒物与水分协同脱除装置和烟气余热及水分回收装置组成，整个系统通过凝结水管道、阀门连接组成；烟气流过本系统，实现烟气显热、潜热及水分的回收，回收的显热与潜热全部用来加热凝结水，回收的水分用于凝结水补水及脱硫塔补水。本发明具有良好的自发性，且能够回收和利用烟气中80％以上的排烟余热及40％以上的排烟水分。

Description

一种火电厂锅炉排烟余热与水分双回收利用系统
技术领域
本发明涉及火电厂锅炉节能技术领域，具体涉及一种火电厂锅炉排烟余热与水分双回收利用系统。
背景技术
火电厂既是电力生产大户，也是耗能、耗水和污染物排放大户，它提供了我国近80%电能，同时也消耗了全国50%以上的燃煤和20%以上的工业水，排放出的SO2、NOx和CO2分别约占全国总量的45%、50%和48%。随着国家对火电厂能耗、环保要求的进一步提高，火电机组新一轮的节能减排改造势在必行，然而常规节能技术已经被广泛应用，进一步提升的空间并不宽裕，火电厂的深度节能减排需要从新技术方面和系统层面来深入挖掘。
火电厂锅炉排烟拥有丰富的低温余热资源（烟气显热与水蒸气潜热）和数量可观的水蒸气，高效利用烟气余热，深度回收烟气中的水蒸气，对提高机组热效率、降低机组运行能耗起着至关重要的作用。然而由于低温腐蚀等原因，目前对烟气余热的利用只局限于少部分烟气显热，烟气水分及其汽化潜热的利用受限于材料性能、换热器性能等，还未见商业化的应用案例。
近年来，中空陶瓷膜捕集烟气中水蒸气技术经过一系列的试验，验证了其具有广泛的应用前景。本课题组大量研究表明，采用复合膜技术可以捕集烟气中20%以上的水分，且捕集水的品质良好，可实现机组的补水自足。同时，捕集烟气水分能够在很大程度上降低烟气中水蒸气的体积含量和水蒸气的分压力，从而在一定程度上降低了烟气的酸露点温度，这为实现烟气显热和水蒸气潜热的深度利用创造了有利条件。
发明内容
本发明的目的是提供一种火电厂锅炉排烟余热与水分双回收利用系统，其特征在于：该系统有两级热、水回收装置分别布置在脱硫塔两侧，第一级热、水回收装置布置在脱硫塔前，第二级热、水回收装置布置在脱硫塔后；第一级热、水回收装置由烟气冷却器和中空陶瓷复合膜烟气余热及水分回收装置组成，第二级热、水回收装置由烟气细微颗粒物与水分协同脱除装置和中空陶瓷复合膜烟气余热及水分回收装置组成，整个系统通过凝结水管道、阀门、法兰等连接组成；中空陶瓷复合膜烟气余热及水分回收装置和烟气细微颗粒物与水分协同脱除装置由中空陶瓷膜管束构成；中空陶瓷膜管束垂直于烟气流动方向布置，管束两端分别与进出口联箱连接。其中所使用的中空陶瓷复合膜沿径向方向由内到外，孔径依次减小，位于最外层的孔径基本达到纳米级别，多为0.005~2μm，内、外径为8、12mm，长为1~2m。一、二级中的中空陶瓷复合膜烟气余热及水分回收装置与烟气细微颗粒物与水分协同脱除装置中使用的中空陶瓷复合膜数量为30~500根。该系统操作方法的特征在于：烟气在烟道内与烟气冷却器、中空陶瓷膜管束接触；烟气冷却器用于回收烟气显热，中空陶瓷膜管束用于回收烟气潜热及水分；在中空陶瓷膜管束外，烟气中的水蒸气通过输运过滤层，被管内温度较低的凝结水冷凝并渗透至管内，实现烟气潜热及水分的回收；回收的显热与潜热全部用来加热凝结水；回收的水分用于凝结水补水。烟气细微颗粒物与水分协同脱除装置渗出水膜可实现颗粒物脱除，水膜落下后被回收用于脱硫塔补水。
本发明的有益效果为本发明可以回收利用火电厂锅炉排烟中80%以上的排烟余热及40%以上的排烟水分，为电厂的节能减排提供一个新方向，且不需要操作人员的管理，节省人力资源。
附图说明
图1为火电厂锅炉排烟余热与水分双回收利用系统的结构示意图；
图2为中空陶瓷复合膜烟气余热及水分回收装置的结构示意图；
图3为烟气细微颗粒物与水分协同脱除装置的剖面结构示意图；
图4为烟气细微颗粒物与水分协同脱除装置A-A向剖视结构示意图。
具体实施方式
本发明提供了一种火电厂锅炉排烟余热与水分双回收利用系统，下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。
图1所示为火电厂锅炉排烟余热与水分双回收利用系统结构示意图。该系统有两级热、水回收装置分别布置在脱硫塔5两侧，第一级热、水回收装置布置在脱硫塔5前，第二级热、水回收装置布置在脱硫塔5后。锅炉排烟经除尘器除尘后经风机3增压，进入第一级热、水回收装置1中，烟气首先经一级烟气冷却器10，将锅炉排烟温度降低到酸露点温度之上；之后烟气进入一级中空陶瓷复合膜烟气余热及水分回收装置9的壳侧，其外掠烟气中水蒸气被管内凝结水冷凝，实现排烟水分及其汽化潜热的回收；从中空陶瓷复合膜烟气余热及水分回收装置9出来的烟气进入二级烟气冷却器4，将烟气温度进一步降低到80℃左右；从二级烟气冷却器4出来的烟气进入脱硫塔5脱硫后进入第二级热、水回收装置2中，随后烟气依次经过中空陶瓷复合膜烟气细微颗粒物与水分协同脱除装置8和二级中空陶瓷复合膜烟气余热及水分回收装置6，再次实现烟气水分及其汽化潜热的回收，同时可有效解决脱硫后“石膏雨”等细微颗粒物对膜表面的污染。而这一过程中作为冷却水存在的电厂凝结水或热网水，经中空陶瓷复合膜烟气细微颗粒物与水分协同脱除装置8的膜管后进入二级中空陶瓷复合膜烟气余热及水分回收装置6膜管内进行烟气余热及水分的双回收；随后依次经过二级烟气冷却器4、一级中空陶瓷复合膜烟气余热及水分回收装置9、一级烟气冷却器10与烟气进行换热并同时回收烟气中热量及水分，携带了回收水分与烟气余热的凝结水或热网水返回热力系统或供热。这一完整的过程可实现深度回收火电厂锅炉排烟余热及水分。

Claims (6)

1.一种火电厂锅炉排烟余热与水分双回收利用系统，其特征在于：该系统有两级热、水回收装置分别布置在脱硫塔两侧，第一级热、水回收装置布置在脱硫塔前，第二级热、水回收装置布置在脱硫塔后；第一级热、水回收装置由烟气冷却器和中空陶瓷复合膜烟气余热及水分回收装置组成，第二级热、水回收装置由烟气细微颗粒物与水分协同脱除装置和中空陶瓷复合膜烟气余热及水分回收装置组成，整个系统通过凝结水管道、阀门连接组成；中空陶瓷复合膜烟气余热及水分回收装置和烟气细微颗粒物与水分协同脱除装置由中空陶瓷膜管装配成的中空陶瓷膜管束构成；中空陶瓷膜管束垂直于烟气流动方向布置，管束两端分别与进出口联箱连接。
2.根据权利要求1中所述的一种火电厂锅炉排烟余热与水分双回收利用系统，其操作方法的特征在于：烟气在烟道内与烟气冷却器、中空陶瓷膜管束接触；烟气冷却器用于回收烟气显热，中空陶瓷膜管束用于回收烟气潜热及水分；在中空陶瓷膜管束外，烟气中的水蒸气通过输运过滤层，被管内温度较低的凝结水冷凝并渗透至管内，实现烟气潜热及水分的回收；回收的显热与潜热全部用来加热凝结水；回收的水分用于凝结水补水；烟气细微颗粒物与水分协同脱除装置渗出水膜可实现颗粒物脱除，水膜落下后被回收用于脱硫塔补水。
3.根据权利要求1中所述的一种火电厂锅炉排烟余热与水分双回收利用系统，其特性在于：所述的中空陶瓷膜管的内径为6~15mm。
4.根据权利要求1中所述的一种火电厂锅炉排烟余热与水分双回收利用系统，其特性在于：所述的中空陶瓷膜管的外径为12~25mm。
5.根据权利要求1中所述的一种火电厂锅炉排烟余热与水分双回收利用系统，其特性在于：所述的中空陶瓷膜管的长度为0.8~2m。
6.根据权利要求1中所述的一种火电厂锅炉排烟余热与水分双回收利用系统，其特性在于：所述的中空陶瓷膜管束由数量为30~500根中空陶瓷膜管构成。
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