CN108826339A - 一种白色烟羽治理和能量回收系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种白色烟羽治理和能量回收系统及其方法，属于锅炉节能环保领域，系统包括汽机回热系统（1）、烟气冷凝器（4）、烟气再热器（3）、供暖回水加热器（6）、烟囱（2）、脱硫塔（5），增设第一吸收式热泵（12）和第二吸收式热泵（9），用第一吸收式热泵（12）分别向烟气冷凝器（4）和烟气再热器（3）提供冷源和热源，用第二吸收式热泵（9）向烟气冷凝器（4）提供冷源，向汽机回热系统（1）和供暖回水加热器提供加热汽机凝结水和供暖回水的热源。其优势在于，充分利用了烟气的冷凝热，在消除白色烟羽的同时降低了发电煤耗，达到了环保和节能的双重目的。

Description

一种白色烟羽治理和能量回收系统及其方法

技术领域

本发明属于锅炉节能环保领域，适用于电力、钢铁、焦化等行业烟气治理，涉一种白色烟羽治理和能量回收系统。

背景技术

目前烟气白色烟羽治理技术主要分为烟气再热和烟气降温后再热，然而烟气再热技术虽然可以减轻白色烟羽带来的视觉影响，但是环境温度低于5℃时，仍然会产生严重的白色烟羽现象，这主要是再热技术不能有效的去除脱硫后饱和烟气中的水蒸汽以及烟气中带走的气溶胶。因此烟气冷凝再热成为目前主要技术，烟气冷凝过程中可以回收水蒸汽，气溶胶在冷凝过程中发生凝并随着液态水滴被收集下来，随后再热提高烟气扩散能力。该技术虽然能够有效的治理白色烟羽，但是仍然存在两个问题：一、烟气冷却需要冷源，系统需要增加冷却塔投资；二、烟气加热需要能源输入，需要汽轮机抽汽来加热烟气。

现有技术中，烟气白色烟羽治理仅仅考虑水蒸汽的去除，而水蒸汽的凝结会带来大量的余热，现有技术没有考虑对这部分余热的回收利用。而这部分余热最终也会通过空冷塔或者冷水塔进入环境中，浪费了大量的能源。

发明内容

本发明目的在于为克服目前烟气脱白浪费能源，缺乏冷源这些缺点，从而提供一种白色烟羽治理和能源回收系统及其方法。该系统采用吸收式热泵作为能源回收及冷源提供设备，提供冷凝器所需冷却水的同时回收烟气余热，通过高温热源驱动能够提供品位更高的热量加热冷凝后的烟气，由于烟气回收的热量来自于饱和烟气中水蒸汽，热量要大于加热烟气所需热量，因此仍然有大量余热可以用来加热凝结水和采暖回水。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种白色烟羽治理和能量回收系统，包括：汽机回热系统、烟气冷凝器、烟气再热器、供暖回水加热器、烟囱、脱硫塔，汽机回热系统由抽汽管道、凝结水管道和凝结水加热器组成，其特征在于：增设第一吸收式热泵，使第一吸收式热泵吸热端经第一冷媒水管道与烟气冷凝器连接，使第一吸收式热泵放热端经第一热媒水管道与烟气再热器连接，增设第二吸收式热泵，使第二吸收式热泵吸热端通过第二冷媒水管道与烟气冷凝器连接，使第二吸收式热泵放热端经第二热媒水管道与汽机回热系统凝结水管道连接，使第二吸收式热泵放热端经第三热媒水管道与供暖回水加热器连接，且在第二热媒水管道和第三热媒水管道上分别增设凝结水阀门和供暖回水阀门，增设驱动蒸气管道，通过驱动蒸气管道使汽机回热系统抽汽管道与第一吸收式热泵驱动端和第二吸收式热泵驱动端连接。

所述的白色烟羽治理和能量回收系统，在第一吸收式热泵和第二吸收式热泵与汽机回热系统抽汽管道的连接中，第一吸收式热泵与第二吸收式热泵为并联连接，即经驱动蒸气管道同时向第一吸收式热泵和第二吸收式热泵提供驱动蒸气。

所述的白色烟羽治理和能量回收系统，在第二吸收式热泵放热端与供暖回水加热器和汽机回热系统凝结水管道连接中，供暖回水加热器与汽机回热系统凝结水管道为并联连接，即在第二吸收式热泵经第二热媒水管道向汽机回热系统的凝结水加热器提供热媒水时，打开第三热媒水管道上供暖回水阀门可同时向供暖回水加热器提供热媒水。

所述的抽汽管道共多条，每条对应不同的蒸气参数，与驱动蒸气管道所连接的抽汽管道是根据第一吸收式热泵和第二吸收式热泵的驱动蒸气要求进行选择的。

所述的加热器共多只，每只对应不同的进出凝结水参数，并由凝结水管道连接，与第二热媒水管道所连接的凝结水管道上的位置是根据第二吸收式热泵提供的热媒水参数和加热器进出凝结水参数进行匹配选择的。

一种基于以上任一所述的白色烟羽治理和能量回收系统的能量回收方法，包括如下步骤：在采暖季节，打开供暖回水阀门，使来自第二吸收式热泵放热端的部分或全部高温热媒水进入供暖回水加热器加热供暖回水，根据需要调节凝结水阀门开度，控制高温热媒水在供暖回水加热器与汽机回热系统的分配流量；在非采暖季节，关闭供暖回水阀门，使来自第二吸收式热泵放热端的高温热媒水全部进入汽机回热系统。

本发明优点是：

（1）与其他白色烟羽治理技术相比，本发明对脱硫后烟气余热进行了回收，提高了能源的利用率；

（2）本发明运用的吸收式热泵回收余热的同时，也为烟气冷凝器提供了所需的冷量，不需要再增加投资冷却塔投资。

（3）本发明提供的白色烟羽治理和能量回收系统，利用烟气冷凝产生的相变热来加热冷凝后的烟气，并且能够用来提高凝结水温度，降低发电煤耗。

（4）本发明提供的能量回收系统能够有效的利用吸收式热泵的优点，夏季、冬季都能有效的利用热泵产生的热量和冷量。

附图说明

图1 本发明实施例中白色烟羽治理和能量回收系统结构示意图。

图2 本发明所选用的第一吸收式热泵和第二吸收式热泵的外部连接端示意图。

其中：汽机回热系统 1、抽汽管道1-1、凝结水加热器1-2、凝结水管道1-3、烟囱 2、烟气再热器 3、烟气冷凝器 4、脱硫塔 5、供暖回水加热器 6、驱动蒸气管道 7、汽轮机 8、第二吸收式热泵 9、第二吸收式热泵吸热端9-1、第二吸收式热泵放热端9-2、第二吸收式热泵驱动端9-3、第二热媒水管道 10-1、第三热媒水管道10-2、第二冷媒水管道 11、第一吸收式热泵 12、第一吸收式热泵吸热端12-1、第一吸收式热泵放热端12-2、第一吸收式热泵驱动端12-3、第一冷媒水管道 13、第一热媒水管道 14、锅炉 15、凝结水阀门 16、供暖回水阀门 17。

具体实施方式

实施例

下面结合附图和实施例进一步说明本发明。

参照图1，一种白色烟羽治理和能量回收系统，包括汽机回热系统1、烟气冷凝器4、烟气再热器3、供暖回水加热器6、烟囱2、脱硫塔5，汽机回热系统由抽汽管道1-1、凝结水管道1-3和加热器1-2组成，增设第一吸收式热泵12，使第一吸收式热泵吸热端12-1经第一冷媒水管道13与烟气冷凝器4连接，使第一吸收式热泵放热端12-2经第一热媒水管道14与烟气再热器3连接，增设第二吸收式热泵9，使第二吸收式热泵吸热端9-1通过第二冷媒水管道11与烟气冷凝器4连接，使第二吸收式热泵放热端9-2经第二热媒水管道10汽机回热系统1凝结水管道1-3连接，使第二吸收式热泵放热端9-2经第三热媒水管道与供暖回水加热器6连接，使第二吸收式热泵放热端9-2经第三热媒水管道10-2与供暖回水加热器6连接，且在第二热媒水管道10-1和第三热媒水管道10-2上分别增设凝结水阀门16和供暖回水阀门17，增设驱动蒸气管道7，通过驱动蒸气管道7使汽机回热系统1抽汽管道1-1与第一吸收式热泵驱动端12-3和第二吸收式热泵驱动端9-3连接。

在第一吸收式热泵12和第二吸收式热泵9与汽机回热系统1抽汽管道1-1的连接中，第一吸收式热泵12与第二吸收式热泵9为并联连接，即经驱动蒸气管道7同时向第一吸收式热泵12和第二吸收式热泵9提供驱动蒸气。

在第二吸收式热泵放热端9-2与供暖回水加热器6和汽机回热系统1凝结水管道1-3连接中，供暖回水加热器6与汽机回热系统1凝结水管道1-3为并联连接，即第二吸收式热泵9经第二热媒水管道10同时向暖风机6和汽机回热系统1凝结水提供热能。

图1所示汽机回热系统1具有多条（图中显示5条，表示数量为2条以上）抽汽管道1-1，由于每条抽汽管道1-1在汽轮机上的抽汽位置不同，故每条对应不同的蒸气参数；在本发明实施中与驱动蒸气管道7所连接的抽汽管道1-1是根据第一吸收式热泵12和第二吸收式热泵9的驱动蒸气参数要求进行选择的。一般吸收式热泵的驱动压力0.2-0.8MPa，如果抽汽管道1-1中的某些管道内抽汽压力在该范围，就这些管道就可以通过驱动蒸气管道7连接第一吸收式热泵12和第二吸收式热泵9，向热泵提供驱动蒸气。

汽机回热系统1中的加热器1-2共多只（图1显示4只，表示数量为2只以上），每只对应不同的进出凝结水参数，并由凝结水管道1-2连接；与第二热媒水管道10所连接的凝结水管道1-2上的位置（图中显示的连接位置为第三个加热器1-2的进出口）是根据第二吸收式热泵9提供的热媒水参数和加热器1-2进出凝结水参数进行匹配选择的。吸收式热泵提供的热媒水温度不超过90℃，所以要求被加热的凝结水温度低于此温度。

一种基于以上任一所述的白色烟羽治理和能量回收系统的能量回收方法，其特征在于，包括如下步骤：在采暖季节，打开供暖回水阀门17，使来自第二吸收式热泵放热端9-2的部分或全部高温热媒水进入供暖回水加热器6加热供暖回水，根据需要调节凝结水阀门16开度，控制高温热媒水在供暖回水加热器6与汽机回热系统1上的分配流量，在非采暖季节，关闭供暖回水阀门17，使来自第二吸收式热泵放热端9-2的高温热媒水全部进入汽机回热系统1。

图2是第一吸收式热泵12和第二吸收式热泵9的外接端部示意图。第一吸收式热泵12吸热端、放热端和驱动端分别为12-1、12-2和12-3；第二吸收式热泵9的吸热端、放热端和驱动端分别为9-1、9-2和9-3。在本发明的实施中，所需要的第一吸收式热泵12和第一吸收式热泵9的各数量（台数）根据烟气冷凝热负荷和热力计算结果选取，可能不是各一台。

本实施例的工作原理：

（1）第一吸收式热泵吸热端12-1向烟气冷凝器4提供冷源（低温冷媒水），使经脱硫塔5处理后的净烟气降温，烟气中的部分水蒸气凝结，烟气含湿量下降；在烟气冷凝器4中冷媒水温度升高后成为高温冷媒水，返回第一吸收式热泵12，第一吸收式热泵12把第一吸收式热泵吸热端12-1获得的热量泵入第一吸收式热泵放热端12-2，加热热媒水使其成为高温热媒水，再用高温热媒水去加热被冷凝后低温烟气，使烟气温度再升高，烟气再热后进入烟囱2，最终排放到大气环境中。

第一吸收式热泵12从烟气冷凝中吸取低温热能，提高热的品位，变成高温热能输出后再加热烟气。

（2）第二吸收式热泵9的工作原理与第一吸收式热泵12相同，也从脱硫后的烟气中获得低温热能，但是，所输出的高温热能在采暖季节被部分或全部用于去加热供暖回水加热器6中的供暖回水，在非采暖季节全部用于加热来自汽轮机8返回到锅炉15的凝结水，同样把烟羽治理冷凝过程中的热能进行了利用。

Claims (6)

1.一种白色烟羽治理和能量回收系统，包括：汽机回热系统（1）、烟气冷凝器（4）、烟气再热器（3）、供暖回水加热器（6）、烟囱（2）、脱硫塔（5），汽机回热系统包括抽汽管道（1-1）、凝结水管道（1-3）和凝结水加热器（1-2），其特征在于：所述白色烟羽治理和能量回收系统还包括第一吸收式热泵（12）、第二吸收式热泵（9）和驱动蒸气管道（7）；所述第一吸收式热泵吸热端经第一冷媒水管道（13）与烟气冷凝器（4）连接，第一吸收式热泵放热端经第一热媒水管道（14）与烟气再热器（3）连接；第二吸收式热泵吸热端通过第二冷媒水管道（11）与烟气冷凝器（4）连接，第二吸收式热泵放热端经第二热媒水管道（10-1）与汽机回热系统（1）凝结水管道（1-3）连接，第二吸收式热泵放热端经第三热媒水管道（10-2）与供暖回水加热器（6）连接，且在第二热媒水管道（10-1）和第三热媒水管道（10-2）上分别设置凝结水阀门（16）和供暖回水阀门（17）；通过驱动蒸气管道（7）使汽机回热系统（1）抽汽管道（1-1）与第一吸收式热泵驱动端（12-3）和第二吸收式热泵驱动端连接。

2.根据权利要求1所述的白色烟羽治理和能量回收系统，其特征在于，在第一吸收式热泵（12）和第二吸收式热泵（9）与汽机回热系统（1）抽汽管道（1-1）的连接中，第一吸收式热泵（12）与第二吸收式热泵（9）为并联连接，即经驱动蒸气管道（7）同时向第一吸收式热泵（12）和第二吸收式热泵（9）提供驱动蒸气。

3.根据权利要求1所述的白色烟羽治理和能量回收系统，其特征在于，在第二吸收式热泵放热端（9-2）与供暖回水加热器（6）和汽机回热系统（1）凝结水管道（1-3）连接中，供暖回水加热器（6）与汽机回热系统（1）凝结水管道（1-3）为并联连接，即在第二吸收式热泵（9）经第二热媒水管道（10-1）向汽机回热系统（1）的凝结水加热器（1-2）提供热媒水时，打开第三热媒水管道（10-2）上供暖回水阀门（17）同时向供暖回水加热器（6）提供热媒水。

4.根据权利要求1所述的白色烟羽治理和能量回收系统，其特征在于，所述的抽汽管道（1-1）共多条，每条抽汽管道（1-1）对应不同的蒸气参数，与驱动蒸气管道（7）所连接的抽汽管道（1-1）是根据第一吸收式热泵（12）和第二吸收式热泵（9）的驱动蒸气要求进行选择的。

5.根据权利要求1所述的白色烟羽治理和能量回收系统，其特征在于，所述的加热器（1-2）共多只，每只加热器（1-2）对应不同的进出凝结水参数，并由凝结水管道（1-2）连接，与第二热媒水管道（10-1）所连接的凝结水管道（1-2）上的位置是根据第二吸收式热泵（9）提供的热媒水参数和加热器（1-2）进出凝结水参数进行匹配选择的。

6.一种基于权利要求1-5任一所述的白色烟羽治理和能量回收系统的能量回收方法，其特征在于，包括如下步骤：在采暖季节，打开供暖回水阀门（17），使来自第二吸收式热泵放热端（9-2）的部分或全部高温热媒水进入供暖回水加热器（6）加热供暖回水，根据需要调节凝结水阀门（16）开度，控制高温热媒水在供暖回水加热器（6）与汽机回热系统（1）的分配流量，在非采暖季节，关闭供暖回水阀门（17），使来自第二吸收式热泵放热端（9-2）的全部高温热媒水进入汽机回热系统（1）。