CN107313820A - 以高飞灰气体为热源的余热发电系统及方法 - Google Patents

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Abstract

一种以高飞灰气体为热源的余热发电系统及方法，属于节能减排领域。该系统主要通过热质同传罐（2），利用直接接触的方式实现热质同传，将高飞灰烟气（1）中的灰分传递给低温澄清液（8），同时实现除灰和废热回收的目的。然后利用并联的废热回收有机朗肯循环，对除灰后的高温烟气（6）及澄清液（8）中的废热进行回收发电。此外，由于该系统对澄清液（8）进行了循环回收利用，水的绝对消耗量也不大。该系统适合对工业窑炉产生的高飞灰、高温烟气进行飞灰捕集和废热回收利用。

Description

以高飞灰气体为热源的余热发电系统及方法
技术领域
本发明涉及一种以高飞灰气体为热源的余热发电系统及方法，属于节能领域。
技术背景
工业窑炉排烟温度较高，是一种品位较高的中温废热源。然而，由于工业窑炉烟气中含有大量飞灰，烟气本身的换热系数不高，而且飞灰沉积容易堵塞换热通道，或者增加换热污垢热阻，因此直接利用换热器通过间接回热的方式很难对高飞灰烟气中的废热进行有效回收。因此目前对含有飞灰的烟气在进行废热回收之前，均需要对其所含的飞灰进行有效分离，然后再对烟气废热进行回收利用。
目前对高飞灰烟气主要可采用旋风分离、静电除尘、布袋除尘、吸附脱附等方式进行除尘，然后对除尘后的洁净烟气废热进行回收利用。然而，旋风分离和吸附脱附等除尘方式存在设备尺寸大的不足；静电除尘方式存在经济成本高、且对飞灰中灰尘粒径有一定要求，而布袋除尘仅适合粒径较小的灰尘脱除。对于飞灰含量较高的烟气，为了有效除灰，常对上述除尘技术采用联合串联的方式。
水洗塔也是目前一种常用于高飞灰烟气除尘的技术设备，主要是通过热质同传的方法，将高飞灰烟气通过逆流接触水的方法，对烟气中的飞灰进行清除。该方法尽管除尘效果好，对灰尘颗粒粒径要求不高，但是烟气品位降低明显，而且净化后的烟气含湿量高，整体耗水量较高。
有必要发展一种新型的低成本、结构紧促、适应粒径范围宽，高飞灰烟气的除灰的方法，并且高效回收烟气废热的方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种以高飞灰气体为热源的高效余热发电系统。该系统的特征在于包括以下设备：
热质同传罐、旋风分离器、澄清液循环泵、浊液热源蒸发器、第1透平发电机、第1冷凝器、第1循环泵、第2循环泵、烟气热源蒸发器、第2透平发电机和第2冷凝器；
热质同传罐包括烟气入口、喷淋液入口和出口；
旋风分离器包括混合产物入口、洁净烟气出口、污泥出口和澄清液出口；
烟气热源蒸发器包括热侧入口、热侧出口、冷侧入口和冷侧出口；
浊液热源蒸发器包括热侧入口、热侧出口、冷侧入口和冷侧出口；
第1冷凝器包括热侧入口、热侧出口、冷侧入口和冷侧出口；
第2冷凝器包括热侧入口、热侧出口、冷侧入口和冷侧出口；
高飞灰烟气与热质同传罐的烟气入口相连，热质同传罐出口与旋风分离器的混合产物入口相连，旋风分离器出口物料分为三路：
旋风分离器的洁净烟气出口与烟气热源蒸发器的热侧入口相连，烟气热源蒸发器热侧出口与环境相连；
旋风分离器的澄清液出口通过澄清液循环泵与浊液热源蒸发器的热侧入口相连，浊液热源蒸发器热侧出口与补充水混合后与热质同传罐的喷淋液入口相连；
旋风分离器的污泥出口与环境相连；
第1有机工质通过第1循环泵与浊液热源蒸发器的冷侧入口相连，浊液热源蒸发器的冷侧出口通过第1透平发电机与第1冷凝器热侧入口相连，第1冷凝器热侧出口与第1循环泵入口相连；冷却水与第1冷凝器冷侧入口相连，第1冷凝器冷侧出口与环境相连；
第2有机工质通过第2循环泵与烟气热源蒸发器的冷侧入口相连，烟气热源蒸发器的冷侧出口通过第2透平发电机与第2冷凝器热侧入口相连，第2冷凝器热侧出口与第2循环泵入口相连；
冷却水与第2冷凝器冷侧入口相连，第2冷凝器冷侧出口与环境相连。
根据本发明所述的高飞灰烟气热源余热发电系统的工作方法，其特征在于包括以下过程：
高飞灰烟气热源首先进入热质同传罐的烟气入口，与从喷淋液入口进入的循环液混合，在热质同传罐内发生充分的热质交换作用，转变为混合产物并从热质同传罐出口排出；
然后，该混合产物进入旋风分离器被分为三路：
第一路为沉淀后的污泥，待其沉积至一定厚度，直接排至环境；
第二路为洁净烟气通过烟气热源蒸发器热侧，向其冷侧的第2有机工质释放出显热和潜热后，温度降低并排入环境；第2有机工质经过第2循环泵增压后进入烟气热源蒸发器冷侧，被加热蒸发后通过第2透平膨胀做功，并对外发电；第2透平出口的乏汽进入第2冷凝器热侧，被第2冷凝器冷侧的冷却水冷凝为液态后，再经过第2循环泵增压后，开始下一轮循环；
第三路为澄清液，澄清液通过澄清液循环泵进入浊液热源蒸发器的热侧，向其冷侧的第1有机工质释放热能后温度降低，然后与补充水混合后进入热质同传罐喷淋液入口；
浊液热源蒸发器冷侧的第1有机工质吸收热能后蒸发，然后进入第1透平发电机膨胀做功，第1透平发电机出口的乏汽进入第1冷凝器热侧，被第1冷凝器冷侧的冷却水冷凝为液态后，再经过第1循环泵增压后进入浊液热源蒸发器，开始下一轮循环。
相比常规烟气除尘废热回收方法，上述系统的优势主要体现在以下三个方面：
第一是整体耗水量不大；由于上述系统利用了热质同传罐，仅消耗了少量的水，实现了澄清液对高飞灰烟气灰分的捕集，因此再经过旋风分离器后，高飞灰烟气中的灰分可以被有效清除并进入淤泥中；此外，相比常规的水洗塔，该方法由于对澄清液进行了循环回收利用，整体耗水量不高；
第二是烟气废热品位降低有限，对废热进行了高效回收利用；该热质同传罐的水喷淋量不大，因此经过热质交换后，洁净烟气的温度仍较高，该系统采用了并联的有机工质朗肯循环对烟气废热澄清液的废热进行了有效回收，因此整体能量转换效率仍较高；
第三是由于热质同传罐内烟气与热水通过直接接触方式进行传热传质，通过填料结构可增加传热传质面积并有效提高传热传质效果，因此热质同传罐与旋风分离器相结合使用，相比其他单独除尘方式，能够有效降低烟气净化设备的尺寸。
附图说明
图1以高飞灰气体为热源的余热发电系统；
图中标号名称：1、高飞灰烟气，2、热质同传罐，3、补充水，4、混合产物，5、旋风分离器，6、洁净烟气，7、污泥，8、澄清液，9、冷却水，10、澄清液循环泵，11、浊液热源蒸发器，12、第1有机工质，13、第1透平发电机，14、第1冷凝器，15、第1循环泵，16、第2循环泵，17、第2有机工质，18、烟气热源蒸发器，19、第2透平发电机，20、第2冷凝器。
具体实施方法
下面参照附图1说明该高飞灰烟气为热源的余热发电系统的运行过程。
首先，高飞灰烟气1热源首先进入热质同传罐2的烟气入口，与从喷淋液入口进入的循环液混合，在热质同传罐2内发生充分的热质交换作用，转变为混合产物4并从热质同传罐2出口排出；
然后，该混合产物4进入旋风分离器5被分为三路：
第一路为沉淀后的污泥7，待其沉积至一定厚度，直接排至环境；
第二路为洁净烟气6通过烟气热源蒸发器18热侧，向其冷侧的第2有机工质17释放出显热和潜热后，温度降低并排入环境；第2有机工质17经过第2循环泵16增压后进入烟气热源蒸发器18冷侧，被加热蒸发后通过第2透平19膨胀做功，并对外发电；第2透平19出口的乏汽进入第2冷凝器20热侧，被第2冷凝器20冷侧的冷却水9冷凝为液态后，再经过第2循环泵16增压后，开始下一轮循环；
第三路为澄清液8，澄清液8通过澄清液循环泵10进入浊液热源蒸发器11的热侧，向其冷侧的第1有机工质12释放热能后温度降低，然后与补充水3混合后进入热质同传罐2喷淋液入口；
浊液热源蒸发器11冷侧的第1有机工质12吸收热能后蒸发，然后进入第1透平发电机13膨胀做功，第1透平发电机13出口的乏汽进入第1冷凝器14热侧，被第1冷凝器14冷侧的冷却水9冷凝为液态后，再经过第1循环泵15增压后进入浊液热源蒸发器11，开始下一轮循环。

Claims (2)

1.一种高飞灰气体为热源的余热发电系统，其特征在于：
该系统包括：热质同传罐（2）、旋风分离器（5）、澄清液循环泵（10）、浊液热源蒸发器（11）、第1透平发电机（13）、第1冷凝器（14）、第1循环泵（15）、第2循环泵（16）、烟气热源蒸发器（18）、第2透平发电机（19）和第2冷凝器（20）;
热质同传罐（2）包括烟气入口、喷淋液入口和出口；
旋风分离器（5）包括混合产物入口、洁净烟气出口、污泥出口和澄清液出口；
烟气热源蒸发器（18）包括热侧入口、热侧出口、冷侧入口和冷侧出口；
浊液热源蒸发器（11）包括热侧入口、热侧出口、冷侧入口和冷侧出口；
第1冷凝器（14）包括热侧入口、热侧出口、冷侧入口和冷侧出口；
第2冷凝器（20）包括热侧入口、热侧出口、冷侧入口和冷侧出口；
高飞灰烟气（1）与热质同传罐（2）的烟气入口相连，热质同传罐（2）出口与旋风分离器（5）的混合产物入口相连，旋风分离器（5）出口物料分为三路：
旋风分离器（5）的洁净烟气出口与烟气热源蒸发器（18）的热侧入口相连，烟气热源蒸发器（18）热侧出口与环境相连；
旋风分离器（5）的澄清液出口通过澄清液循环泵（10）与浊液热源蒸发器（11）的热侧入口相连，浊液热源蒸发器（11）热侧出口与补充水（3）混合后与热质同传罐（2）的喷淋液入口相连；
旋风分离器（5）的污泥出口与环境相连；
第1有机工质（12）通过第1循环泵（15）与浊液热源蒸发器（11）的冷侧入口相连，浊液热源蒸发器（11）的冷侧出口通过第1透平发电机（13）与第1冷凝器（14）热侧入口相连，第1冷凝器（14）热侧出口与第1循环泵（15）入口相连；冷却水（9）与第1冷凝器（14）冷侧入口相连，第1冷凝器（14）冷侧出口与环境相连；
第2有机工质（17）通过第2循环泵（16）与烟气热源蒸发器（18）的冷侧入口相连，烟气热源蒸发器（18）的冷侧出口通过第2透平发电机（19）与第2冷凝器（20）热侧入口相连，第2冷凝器（20）热侧出口与第2循环泵入口相连；
冷却水（9）与第2冷凝器（20）冷侧入口相连，第2冷凝器（20）冷侧出口与环境相连。
2.根据权利要求1所述的高飞灰烟气热源余热发电系统的方法，其特征在于包括以下过程：
高飞灰烟气（1）热源首先进入热质同传罐（2）的烟气入口，与从喷淋液入口进入的循环液混合，在热质同传罐（2）内发生充分的热质交换作用，转变为混合产物（4）并从热质同传罐（2）出口排出；
然后，该混合产物（4）进入旋风分离器（5）被分为三路：
第一路为沉淀后的污泥（7），待其沉积至一定厚度，直接排至环境；
第二路为洁净烟气（6）通过烟气热源蒸发器（18）热侧，向其冷侧的第2有机工质（17）释放出显热和潜热后，温度降低并排入环境；第2有机工质（17）经过第2循环泵（16）增压后进入烟气热源蒸发器（18）冷侧，被加热蒸发后通过第2透平（19）膨胀做功，并对外发电；第2透平（19）出口的乏汽进入第2冷凝器（20）热侧，被第2冷凝器（20）冷侧的冷却水（9）冷凝为液态后，再经过第2循环泵（16）增压后，开始下一轮循环；
第三路为澄清液（8），澄清液（8）通过澄清液循环泵（10）进入浊液热源蒸发器（11）的热侧，向其冷侧的第1有机工质（12）释放热能后温度降低，然后与补充水（3）混合后进入热质同传罐（2）喷淋液入口；
浊液热源蒸发器（11）冷侧的第1有机工质（12）吸收热能后蒸发，然后进入第1透平发电机（13）膨胀做功，第1透平发电机（13）出口的乏汽进入第1冷凝器（14）热侧，被第1冷凝器（14）冷侧的冷却水（9）冷凝为液态后，再经过第1循环泵（15）增压后进入浊液热源蒸发器（11），开始下一轮循环。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2346936A (en) * 1999-02-09 2000-08-23 Kvaerner Oil & Gas As Recovering energy from wellstreams
US20100122533A1 (en) * 2008-11-20 2010-05-20 Kalex, Llc Method and system for converting waste heat from cement plant into a usable form of energy
CN105275514A (zh) * 2015-11-23 2016-01-27 厦门东方富源环保科技有限公司 一种废气除尘及废热低温余热有机朗肯循环发电系统

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2346936A (en) * 1999-02-09 2000-08-23 Kvaerner Oil & Gas As Recovering energy from wellstreams
US20100122533A1 (en) * 2008-11-20 2010-05-20 Kalex, Llc Method and system for converting waste heat from cement plant into a usable form of energy
CN105275514A (zh) * 2015-11-23 2016-01-27 厦门东方富源环保科技有限公司 一种废气除尘及废热低温余热有机朗肯循环发电系统

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