CN109681281B - 一种可同时回收乏汽和烟气余热的生物质热电联产系统 - Google Patents

一种可同时回收乏汽和烟气余热的生物质热电联产系统 Download PDF

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Abstract

本发明提出了一种可同时回收乏汽和烟气余热的生物质热电联产系统，属于生物质能源利用技术领域。该系统包括生物质锅炉、汽轮机、乏汽换热器、凝汽器、冷却塔、锅炉给水加热器、烟气减排余热回收一体式机组、烟气喷淋水换热器、烟囱、电网、末端电热泵、用户换热器以及连接管路和阀门；烟气减排余热回收一体式机组包括脱硫塔和余热回收塔。本发明通过在用户侧采用电动热泵混水供热的形式降低热网回水温度，从而通过直接换热，梯级回收电厂内的烟气冷凝潜热和乏汽余热，增加生物质电厂的供热能力，获得最佳的生物质能源综合利用效率。

Description

一种可同时回收乏汽和烟气余热的生物质热电联产系统
技术领域
本发明提出一种可同时回收乏汽和烟气余热的生物质热电联产系统，属于生物质能源利用技术领域。
背景技术
生物质作为可再生能源的重要组成部分，对于保障能源安全、减少温室气体碳排放等具有重要意义。我国2017年生物质发电项目共有747个，累计装机容量达1476.2万kW，发电替代燃煤约2200万吨，而根据统计，我国生物质发电可替代燃煤的潜力每年4.6亿吨标煤，所以生物质发电具有广阔的发展前景。
但目前生物质电厂由于受生物质资源分布不均匀和原料收集半径的制约，发电成本较高，往往只能依靠补贴维持运行。而常规的生物质热电联产在发电的同时进行集中供热，牺牲了抽汽做功发电的能力，虽然经济性优于单纯的生物质发电厂，但由于热电比较低，经济性依然较差。
与此同时，生物质电厂内大量的余热尚未被合理利用，散失到环境中造成能源的浪费。如生物质锅炉燃烧产生的烟气，经过处理后仍在50℃以上直接排放至大气中，烟气中的冷凝潜热未被充分利用；还有汽轮机的乏汽，通过空冷或水冷换热器冷却为凝结水后再返回生物质锅炉，这部分热量也白白损失掉了。对于纯凝发电的生物质电厂，这两部分余热约占燃料输入热量的70％以上。
根据文献调研结果，目前生物质热电联产领域尚无同时回收乏汽余热和烟气冷凝潜热的系统。例如发明专利201310554417.8提出的一种生物质高效能热电联产系统，直接将烟气排放至大气中，产生的乏汽通过冷却水塔冷凝为凝结水；例如实用新型专利201720980001.6提出的一种生物质热气机热电联产系统，采用烟气和水换热器回收部分烟气余热，但由于是热网水与烟气直接换热，很难将烟气冷凝热充分回收。例如实用新型专利201721534445.3提出的一种分布式生物质直燃热电联产系统，回收了部分乏汽余热用于ORC(Organic Rankine Cycle，有机工质朗肯循环)发电，但仍有大部分乏汽热量通过蒸发式冷凝器排放至大气中，同时烟气余热也未进行利用。
对于乏汽余热和烟气冷凝潜热，在传统的燃煤热电联产或燃气蒸汽联合循环应用场景下，已有部分专利提出了回收的方法。例如发明专利201110407567.7提出的一种基于多效复叠喷射式换热的乏汽余热回收热电联产系统，在燃煤热电联产机组中直接采用抽汽驱动喷射式热泵回收乏汽余热用于供热；发明专利201110271116.5提出的一种零能源损耗热电厂的燃蒸循环热电冷三联系统与方法，在燃气蒸汽联合循环电厂中采用抽汽驱动吸收式热泵回收乏汽余热和烟气冷凝潜热，并在热力站增设吸收式换热机组增大供回水温差强化余热回收的效果等。但上述回收乏汽余热和烟气冷凝潜热的方法无法直接应用于生物质热电联产系统中，原因有二：一是装机规模的不同。上述专利对应的机组装机规模较大，对应热用户距离也较远，在末端热力站设置吸收式换热机组来增加输送温差，而生物质热电联产受燃料收集因素的限制，装机规模较小，对应热用户的负荷和距离也较小，往往以村镇为供热对象，甚至可以采用一级系统，热源与用户直接通过热网连接，规模的不同使得整个系统的构成有所区别；第二是热网参数的不同，已有技术中都采用热网加热器将热网水温加热到110℃以上，同时热网水温差也达到90℃以上，而对于分布式的生物质热电联产系统，热网水直接供应热用户并且输送距离短，所以热网供水温度较低，无法直接利用已有燃煤热电联产或燃气蒸汽联合循环的方法进行系统设计。
为了突破生物质热电联产领域尚无乏汽余热和烟气冷凝潜热全回收系统研究的现状，克服生物质热电联产小型化、分布式所带来余热全回收的应用难题，本发明提出了一种可回收乏汽和烟气余热的生物质热电联产系统。
发明内容
本发明的目的是为了克服已有生物质热电联产技术余热浪费的问题，提出了一种可同时回收乏汽和烟气余热的生物质热电联产系统。通过在用户侧采用电动热泵混水供热的形式降低热网回水温度，从而通过直接换热，梯级回收电厂内的烟气冷凝潜热和乏汽余热，增加生物质电厂的供热能力，获得最佳的生物质能源综合利用效率。
为了实现上述目的，本发明提出了三种不同的技术方案，分别如下：
本发明提出的一种可同时回收乏汽和烟气余热的生物质热电联产系统，其特征在于，该系统包括生物质锅炉、汽轮机、乏汽换热器、凝汽器、冷却塔、锅炉给水加热器、烟气减排余热回收一体式机组、烟气喷淋水换热器、烟囱、电网、末端电热泵、用户换热器以及连接管路和阀门；所述烟气减排余热回收一体式机组包括脱硫塔和余热回收塔；各设备的连接关系为：
所述生物质锅炉的高温蒸汽出口与汽轮机的蒸汽入口相连，汽轮机的乏汽出口分别通过带有阀门的管道与乏汽换热器和凝汽器的高温侧乏汽入口相连，乏汽换热器和凝汽器的高温侧出水口汇合后依次通过锅炉给水加压泵、锅炉给水加热器与生物质锅炉的上水入口相连，汽轮机的抽汽出口与锅炉给水加热器的进汽口相连；冷却塔与凝汽器的低温侧通过带有冷却水循环泵的管道连通并形成环路；生物质锅炉的烟气出口依次通过脱硫塔和余热回收塔与烟囱连通，脱硫塔塔底的浆液池通过浆液循环泵与脱硫塔塔顶喷淋管相连，余热回收塔塔底的喷淋水池的第一喷淋水出口通过喷淋水循环泵与烟气喷淋水换热器高温侧的入水口相连，烟气喷淋水换热器高温侧的出水口与余热回收塔塔顶的喷淋管相连，余热回收塔塔底的喷淋水池的第二喷淋水出口通过设有烟气凝水泵的管道，与补水管道汇合后接入脱硫塔塔底的浆液池；
所述末端电热泵的冷凝器出水口与乏汽换热器低温侧的出水口汇合后与用户换热器的入水口相连；用户换热器的出水口分为两个支路，第一支路通过混水泵与末端电热泵的冷凝器入水口相连，第二支路与末端电热泵的蒸发器入水口相连；末端电热泵的蒸发器出水口通过热网循环泵与烟气喷淋水换热器低温侧的入水口相连，烟气喷淋水换热器低温侧的出水口与乏汽换热器低温侧的进水口相连；
所述汽轮机发电送入电网，同时末端的末端电热泵从电网接电作为驱动能源。
本发明提出的第二种可同时回收乏汽和烟气余热的生物质热电联产系统，其特征在于，该系统包括生物质锅炉、汽轮机、乏汽换热器、凝汽器、冷却塔、锅炉给水加热器、烟气减排余热回收一体式机组、烟囱、电网、电厂电热泵、用户换热器以及连接管路和阀门；所述烟气减排余热回收一体式机组包括脱硫塔和余热回收塔；各设备的连接关系为：
所述生物质锅炉的高温蒸汽出口与汽轮机的蒸汽入口相连，汽轮机的乏汽出口分别通过带有阀门的管道与乏汽换热器和凝汽器的高温侧乏汽入口相连，乏汽换热器和凝汽器的高温侧出水口汇合后依次通过锅炉给水加压泵、锅炉给水加热器与生物质锅炉的上水入口相连，汽轮机的抽汽出口与锅炉给水加热器的进汽口相连；冷却塔与凝汽器的低温侧通过带有冷却水循环泵的管道连通并形成环路；生物质锅炉的烟气出口依次通过脱硫塔、余热回收塔与烟囱连通，脱硫塔塔底的浆液池通过浆液循环泵与脱硫塔塔顶喷淋管相连，余热回收塔塔底的喷淋水池的第一喷淋水出口通过喷淋水循环泵与电厂电热泵的蒸发器入水口相连，电厂电热泵的蒸发器出水口与余热回收塔塔顶的喷淋管相连，余热回收塔塔底的喷淋水池的第二喷淋水出口通过设有烟气凝水泵的管道，与补水管道汇合后接入脱硫塔塔底的浆液池；
所述电厂电热泵的冷凝器、用户换热器、热网循环泵和乏汽换热器低温侧依次连接形成环路；
所述汽轮机发电送入电网，同时电厂电热泵从汽轮机接电作为驱动能源。
本发明提出的第三种可同时回收乏汽和烟气余热的生物质热电联产系统，其特征在于，该系统包括生物质锅炉、汽轮机、乏汽换热器、凝汽器、冷却塔、锅炉给水加热器、烟气减排余热回收一体式机组、烟气喷淋水换热器、烟囱、电网、抽汽加热器、吸收式换热机组、用户换热器以及连接管路和阀门；所述烟气减排余热回收一体式机组包括脱硫塔和余热回收塔；各设备的连接关系为：
所述生物质锅炉的高温蒸汽出口与汽轮机的蒸汽入口相连，汽轮机的乏汽出口分别通过带有阀门的管道与乏汽换热器和凝汽器的高温侧乏汽入口相连，乏汽换热器和凝汽器的高温侧出水口与抽汽加热器的高温侧出水口汇合后依次通过锅炉给水加压泵、锅炉给水加热器与生物质锅炉的上水入口相连，汽轮机的第一抽汽出口与锅炉给水加热器的进汽口相连，汽轮机的第二抽汽出口与抽汽加热器的高温侧抽汽入口相连，汽轮机发电送入电网；冷却塔与凝汽器的低温侧通过带有冷却水循环泵的管道连通并形成环路；生物质锅炉的烟气出口依次通过脱硫塔、余热回收塔与烟囱连通，脱硫塔塔底的浆液池通过浆液循环泵与脱硫塔塔顶喷淋管相连，余热回收塔塔底的喷淋水池的第一喷淋水出口通过喷淋水循环泵与烟气喷淋水换热器高温侧的入水口相连，烟气喷淋水换热器高温侧的出水口与余热回收塔塔顶的喷淋管相连，余热回收塔塔底的喷淋水池的第二喷淋水出口通过设有烟气凝水泵的管道，与补水管道汇合后接入脱硫塔塔底的浆液池；
所述烟气喷淋水换热器低温侧、乏汽换热器低温侧、抽汽加热器低温侧、吸收式换热机组一次网和热网循环泵依次连接形成一次热网水环路；吸收式换热机组的二次网出水口与用户换热器入水口相连，用户换热器出水口通过二次网循环泵与吸收式换热机组的二次网入水口相连。
本发明的特点及有益效果：
本发明为了克服常规生物质电厂余热浪费的缺点，提出了一种可同时回收乏汽和烟气余热的生物质热电联产系统。该系统具有以下几个特点：
1、生物质热电联产的余热全回收，目前大多数生物质热电厂内的烟气余热和乏汽余热都直接排放到环境中，不仅造成了热量的浪费，对于水冷机组也会造成水资源的浪费和热污染等问题，本发明将生物质电厂内的余热全部回收用于供热，实现电厂内的余热资源优化利用。
2、将烟气余热减排和余热回收进行一体化设计，同时利用余热回收后多余的冷凝水作为减排系统的补水，能够降低整个系统的耗水量。
3、注重余热的梯级利用，根据余热的温度品位，利用低温热网回水依次串联回收烟气余热和乏汽余热，能够减少换热过程的损失，虽然适当提升了乏汽压力会影响发电量，但和传统的抽汽供热方式相比，电厂整体发电量也会增加。
4、末端放热系统采用电热泵冷凝器出水和热网水进行混水供应的形式，能够降低热网回水温度，为回收电厂内的余热创造了有利条件，同时加大输送温差，减少输配能耗。
5、本发明所提出的系统回收了大量余热，因此其热电比相较于常规的生物质电厂更高，在消耗同样燃料、发电量近似的条件下能够提供更多供热，使得增加电厂经济效益显著增强，能够大规模的推广应用。
附图说明
图1为本发明提出的厂内采用烟气喷淋水换热器和乏汽换热器梯级加热热网水，末端采用电热泵降低回水温度，混水后供应热用户的基本流程示意图。
图2为本发明提出的厂内采用乏汽换热器和厂内电热泵梯级加热热网水，直接供给末端热用户的流程示意图。
图3为本发明提出的厂内采用烟气喷淋水换热器、乏汽换热器和抽汽加热器梯级加热热网水，末端热力站采用吸收式换热机组经二次网供应热用户的流程示意图。
图中符号：
1—生物质锅炉，2—汽轮机，3—乏汽换热器，4—凝汽器，5—冷却塔，6—锅炉给水加热器，7—烟气减排余热回收一体式机组，7a—脱硫塔，7b—余热回收塔，8—烟气喷淋水换热器，9—烟囱，10—末端电热泵，11—用户换热器，12—混水泵，13—热网循环泵，14—冷却水循环泵，15—锅炉给水加压泵，16—喷淋水循环泵，17—烟气凝水泵，18—浆液循环泵，19—电网，20—电厂电热泵，21—抽汽加热器，22—吸收式换热机组，23—二次网循环泵。
具体实施方式
本发明提出的一种可同时回收乏汽和烟气余热的生物质热电联产系统，按照应用场景和系统参数的不同，列举出三个实施例，结合附图及实施例详细说明如下：
实施例1：厂内采用烟气喷淋水换热器和乏汽换热器梯级加热热网水，末端采用电热泵降低回水温度，混水后供应热用户的基本流程
本发明实施例1的一种可同时回收乏汽和烟气余热的生物质热电联产系统，如图1所示，该系统包括生物质锅炉1、汽轮机2、乏汽换热器3、凝汽器4、冷却塔5、锅炉给水加热器6、烟气减排余热回收一体式机组7、烟气喷淋水换热器8、烟囱9、电网19、末端电热泵10、用户换热器11以及连接管路和阀门；烟气减排余热回收一体式机组7包括脱硫塔7a和余热回收塔7b；各设备的连接关系为：
生物质锅炉1的高温蒸汽出口通过带阀门的管道与汽轮机2的蒸汽入口相连，汽轮机2的乏汽出口分别通过带有阀门的管道与乏汽换热器3和凝汽器4的高温侧乏汽入口相连，乏汽换热器3和凝汽器4的高温侧出水口经由带阀门的管道汇合后依次通过锅炉给水加压泵15、锅炉给水加热器6与生物质锅炉1的上水入口相连，汽轮机2的抽汽出口与锅炉给水加热器6的进汽口相连；冷却塔5与凝汽器4的低温侧通过带有冷却水循环泵14的管道连通并形成环路，具体地，冷却塔5的冷却水出口通过带阀门和冷却水循环泵14的管道与凝汽器4的低温侧进水口相连，凝汽器4的低温侧出水口通过带有阀门的管道与冷却塔5的冷却水入口相连；生物质锅炉1的烟气出口与脱硫塔7a的烟气入口相连，脱硫塔7a的烟气出口与余热回收塔7b的烟气入口相连，余热回收塔7b的烟气出口与顶部的烟囱9相连，脱硫塔7a塔底的浆液池通过带有浆液循环泵18的管道与脱硫塔7a塔顶喷淋管相连，余热回收塔7b塔底的喷淋水池的第一喷淋水出口通过设有喷淋水循环泵16和阀门的管道与烟气喷淋水换热器8高温侧的入水口相连，烟气喷淋水换热器8高温侧的出水口通过带有阀门的管道与余热回收塔7b塔顶的喷淋管相连，余热回收塔7b塔底的喷淋水池的第二喷淋水出口通过设有烟气凝水泵17和阀门的管道，并与带有阀门的补水管道汇合后接入脱硫塔7a塔底的浆液池；
末端电热泵10的冷凝器出水口通过带阀门的管道与乏汽换热器3低温侧的出水口汇合后与用户换热器11的入水口相连；用户换热器11的出水口分为两个支路，第一支路通过带阀门和混水泵12的管道与末端电热泵10的冷凝器入水口相连，第二支路通过带阀门的管道与末端电热泵10的蒸发器入水口相连；末端电热泵10的蒸发器出水口通过带阀门和热网循环泵13的管道与烟气喷淋水换热器8低温侧的入水口相连，烟气喷淋水换热器8低温侧的出水口通过带阀门的管道与乏汽换热器3低温侧的进水口相连；
汽轮机2发电送入电网19，同时末端的末端电热泵10从电网19接电作为驱动能源。本实施例末端采用电热泵10降低热网回水温度用于电厂内余热回收，同时电热泵10从电网19消耗部分热电联产所发出的电，用以回收这部分热量用于加热部分热网回水，并采用混水的形式供给热用户。
进一步地，本实施例中，末端电热泵10的蒸发器出水口、入水口之间还通过带阀门的管道连通，烟气喷淋水换热器8低温侧的出水口、入水口之间还通过带阀门的管道连通，用于在电热泵事故状态下直接将用户换热器11的出水口和乏汽换热器3的低温侧的进水口通过带阀门和热网循环泵13的管道相连，保障基础供热需求。
本实施例的工作流程如下：
如图1所示(图中直线所示线路为水路，虚线所示线路为气路，点画线所示线路为电路，余同)，生物质燃料进入生物质锅炉1燃烧产生高温蒸汽进入汽轮机2蒸汽入口，发电后变为乏汽从汽轮机2的乏汽出口引出，乏汽在冬季热电联产时进入乏汽换热器3的高温侧乏汽入口，在夏季工况进入凝汽器4的高温侧乏汽入口，在乏汽换热器3或凝汽器4的高温侧出水口冷凝为凝结水经锅炉给水加压泵15升压后进入锅炉给水加热器6入水口，锅炉给水加热器6出水口与生物质锅炉1上水入口相连；夏季工况，冷却塔5产生的循环冷却水经冷却水循环泵14进入凝汽器4用于冷却乏汽。对于烟气侧，生物质锅炉1产生的烟气进入烟气减排余热回收一体式机组7中脱硫塔7a的烟气入口，脱硫塔7a的烟气出口与余热回收塔7b烟气入口相连，余热回收塔7b烟气出口与烟囱9相连；脱硫塔7a塔底浆液经浆液循环泵18送至塔顶喷淋，不断与烟气进行反应，余热回收塔7b塔底喷淋水经喷淋水循环泵16送入烟气喷淋水换热器8的高温侧入水口与热网水换热，喷淋水换热器8的高温侧出水口与余热回收塔7b塔顶的喷淋管相连；余热回收塔7b塔底多余的喷淋水经烟气凝水泵17送入脱硫塔7a补水管道，最终作为补水送至脱硫塔7a塔底。对于末端的热网水侧，电热泵10的蒸发器出水口的热网水经热网循环泵13加压后送入烟气喷淋水换热器8的低温侧入水口，烟气喷淋水换热器8的低温侧出水口与乏汽换热器3的低温侧入水口相连，乏汽换热器3的低温侧出水口的热网水和来自末端电热泵10的冷凝器出水口的热网水混合后与用户换热器11进口相连，用户换热器11出口的热网水分为两部分，一路进入末端电热泵10蒸发器入水口，另一路经混水泵12加压后进入末端电热泵10冷凝器入水口，进入末端电热泵10冷凝器入水口的热网水经加热后，从末端电热泵10冷凝器出水口与来自乏汽换热器3低温侧出水口的热网水混合，而进入末端电热泵10蒸发器入水口的热网水经降温后，从末端电热泵10蒸发器出水口经热网循环泵13送回烟气喷淋水换热器8低温侧进水口，完成热网水循环。汽轮机2发电送入电网19，同时末端电热泵10从电网19接电作为驱动能源。
实施例2：厂内采用乏汽换热器和厂内电热泵梯级加热热网水，直接供给末端热用户的流程
本发明实施例2的一种可同时回收乏汽和烟气余热的生物质热电联产系统，如图2所示，该系统包括生物质锅炉1、汽轮机2、乏汽换热器3、凝汽器4、冷却塔5、锅炉给水加热器6、烟气减排余热回收一体式机组7、烟囱9、电网19、电厂电热泵20、用户换热器11以及连接管路和阀门；烟气减排余热回收一体式机组7包括脱硫塔7a和余热回收塔7b；各设备的连接关系为：
生物质锅炉1的高温蒸汽出口通过带阀门的管道与汽轮机2的蒸汽入口相连，汽轮机2的乏汽出口分别通过带有阀门的管道与乏汽换热器3和凝汽器4的高温侧乏汽入口相连，乏汽换热器3和凝汽器4的高温侧出水口经由带阀门的管道汇合后依次通过锅炉给水加压泵15、锅炉给水加热器6与生物质锅炉1的上水入口相连，汽轮机2的抽汽出口与锅炉给水加热器6的进汽口相连；冷却塔5与凝汽器4的低温侧通过带有冷却水循环泵14的管道连通并形成环路，具体地，冷却塔5的冷却水出口通过带阀门和冷却水循环泵14的管道与凝汽器4的低温侧进水口相连，凝汽器4的低温侧出水口通过带有阀门的管道与冷却塔5的冷却水入口相连；生物质锅炉1的烟气出口与脱硫塔7a的烟气入口相连，脱硫塔7a的烟气出口与余热回收塔7b的烟气入口相连，余热回收塔7b的烟气出口与顶部的烟囱9相连，脱硫塔7a塔底的浆液池通过带有浆液循环泵18的管道与脱硫塔7a塔顶喷淋管相连，余热回收塔7b塔底的喷淋水池的第一喷淋水出口通过设有喷淋水循环泵16和阀门的管道与电厂电热泵20的蒸发器入水口相连，电厂电热泵20的蒸发器出水口通过带有阀门的管道与余热回收塔7b塔顶的喷淋管相连，余热回收塔7b塔底的喷淋水池的第二喷淋水出口通过设有烟气凝水泵17和阀门的管道，并与带有阀门的补水管道汇合后接入脱硫塔7a塔底的浆液池；
电厂电热泵20的冷凝器、用户换热器11、热网循环泵13和乏汽换热器3低温侧依次连接形成环路，具体地，电厂电热泵20的冷凝器出水口通过带有阀门的管道与用户换热器11进水口相连，用户换热器11出水口通过带有热网循环泵13和阀门的管道与乏汽换热器3低温侧入水口相连，乏汽换热器3低温侧出水口通过带有阀门的管道与电厂电热泵20的冷凝器入水口相连；本实施例采用电厂内梯级加热的形式，低温的热网回水串联经过烟气喷淋水换热器8和乏汽换热器3，依次回收烟气余热和乏汽余热，能够减少换热过程的损失；
汽轮机2发电送入电网19，同时电厂电热泵20从汽轮机2接电作为驱动能源。
进一步地，电厂电热泵20的冷凝器出水口、入水口之间还通过带阀门的管道连通，用于在电热泵事故状态下直接将用户换热器11的出水口和乏汽换热器3的低温侧的进水口通过带阀门和热网循环泵13的管道相连，保障基础供热需求。
本实施例的工作流程如下：
如图2所示，生物质燃料进入生物质锅炉1燃烧产生高温蒸汽进入汽轮机2蒸汽入口，发电后变为乏汽从汽轮机2乏汽出口引出，乏汽在冬季热电联产时进入乏汽换热器3的高温侧乏汽入口，在夏季工况进入凝汽器4的高温侧乏汽入口，在乏汽换热器3或凝汽器4的高温侧出水口冷凝为凝结水经锅炉给水加压泵15升压后进入锅炉给水加热器6入口，锅炉给水加热器6出水口与生物质锅炉1上水入口相连；夏季工况，冷却塔5产生的循环冷却水经冷却水循环泵14进入凝汽器4用于冷却乏汽。对于烟气侧，生物质锅炉1产生的烟气进入烟气减排余热回收一体式机组7中脱硫塔7a的烟气入口，脱硫塔7a的烟气出口与余热回收塔7b的烟气入口相连，余热回收塔7b的烟气出口与烟囱9相连；脱硫塔7a塔底浆液经浆液循环泵18送至塔顶喷淋，不断与烟气进行反应，余热回收塔7b塔底喷淋水经喷淋水循环泵16送入厂内电热泵20的蒸发器入水口，厂内电热泵20的蒸发器出水口与余热回收塔7b塔顶的喷淋管相连；余热回收塔7b塔底多余的喷淋水经烟气凝水泵17送入脱硫塔7a的补水管道，最终作为补水送至脱硫塔7a塔底。对于热网水侧，用户换热器11出水口的热网水经热网循环泵13与乏汽换热器3低温侧入水口相连，乏汽换热器3低温侧出水口和厂内电热泵20的冷凝器入水口相连，厂内电热泵20的冷凝器出水口和用户换热器11入水口相连，完成热网水循环。汽轮机2发电送入电网19，同时厂内电热泵20直接从厂内汽轮机2接电作为驱动能源。
实施例3：厂内采用烟气喷淋水换热器、乏汽换热器和抽汽加热器梯级加热热网水，末端热力站采用吸收式换热机组经二次网供应热用户的流程
本发明实施例3的一种可同时回收乏汽和烟气余热的生物质热电联产系统，如图3所示，该系统包括生物质锅炉1、汽轮机2、乏汽换热器3、凝汽器4、冷却塔5、锅炉给水加热器6、烟气减排余热回收一体式机组7、烟气喷淋水换热器8、烟囱9、电网19、抽汽加热器21、吸收式换热机组22、用户换热器11以及连接管路和阀门；烟气减排余热回收一体式机组7包括脱硫塔7a和余热回收塔7b；各设备的连接关系为：
生物质锅炉1的高温蒸汽出口通过带阀门的管道与汽轮机2的蒸汽入口相连，汽轮机2的乏汽出口分别通过带有阀门的管道与乏汽换热器3和凝汽器4的高温侧乏汽入口相连，乏汽换热器3和凝汽器4的高温侧出水口经由带阀门的管道并与抽汽加热器21的高温侧出水口汇合后依次通过锅炉给水加压泵15、锅炉给水加热器6与生物质锅炉1的上水入口相连，汽轮机2的第一抽汽出口与锅炉给水加热器6的进汽口相连，汽轮机2的第二抽汽出口与抽汽加热器21的高温侧抽汽入口相连，汽轮机2发电送入电网19；冷却塔5与凝汽器4的低温侧通过带有冷却水循环泵14的管道连通并形成环路，具体地，冷却塔5的冷却水出口通过带阀门和冷却水循环泵14的管道与凝汽器4的低温侧进水口相连，凝汽器4的低温侧出水口通过带有阀门的管道与冷却塔5的冷却水入口相连；生物质锅炉1的烟气出口与脱硫塔7a的烟气入口相连，脱硫塔7a的烟气出口与余热回收塔7b的烟气入口相连，余热回收塔7b的烟气出口与顶部的烟囱9相连，脱硫塔7a塔底的浆液池通过带有浆液循环泵18的管道与脱硫塔7a塔顶喷淋管相连，余热回收塔7b塔底的喷淋水池的第一喷淋水出口通过设有喷淋水循环泵16和阀门的管道与烟气喷淋水换热器8高温侧的入水口相连，烟气喷淋水换热器8高温侧的出水口通过带有阀门的管道与余热回收塔7b塔顶的喷淋管相连，余热回收塔7b塔底的喷淋水池的第二喷淋水出口通过设有烟气凝水泵17和阀门的管道，并与带有阀门的补水管道汇合后接入脱硫塔7a塔底的浆液池；
烟气喷淋水换热器8低温侧、乏汽换热器3低温侧、抽汽加热器21低温侧、吸收式换热机组22一次网和热网循环泵13依次连接形成一次热网水环路，具体的，烟气喷淋水换热器8低温侧出水口通过带有阀门的管道与乏汽换热器3低温侧入水口相连，乏汽换热器3低温侧出水口通过带有阀门的管道与抽汽加热器21低温侧入水口相连，抽汽加热器21低温侧出水口通过带有阀门的管道与吸收式换热机组22一次网入水口相连，吸收式换热机组22一次网出水口通过带有热网循环泵13和阀门的管道与烟气喷淋水换热器8低温侧入水口相连；吸收式换热机组22二次网出水口与用户换热器11入水口通过带有阀门的管道相连，用户换热器11出水口通过带有二次网循环泵23和阀门的管道与吸收式换热机组22二次网入水口相连。
进一步地，本实施例中，烟气喷淋水换热器8低温侧的出水口、入水口之间还通过带阀门的管道连通，用于在烟气喷淋水换热器事故状态下通过乏汽换热器3、抽汽加热器21和吸收式换热机组22向用户侧供热，保障基础供热需求。
本实施例的工作流程如下：
如图3所示，生物质燃料进入生物质锅炉1燃烧产生高温蒸汽进入汽轮机2蒸汽入口，发电后变为乏汽从汽轮机2的乏汽出口引出，所发电送入电网19，在冬季热电联产时，乏汽进入乏汽换热器3的高温侧乏汽入口，在乏汽换热器3高温侧出水口冷凝为凝结水，抽汽进入抽汽加热器21的高温侧抽汽入口，在抽汽加热器21的高温侧出水口冷凝为凝结水，与乏汽换热器3高温侧的出水口冷凝水汇合；在夏季工况时乏汽进入凝汽器4的高温侧乏汽入口，在凝汽器4高温侧出口凝为冷凝水，冬夏所有的冷凝水都经锅炉给水加压泵15升压后进入锅炉给水加热器6入水口，锅炉给水加热器6出水口与生物质锅炉1入水口相连；汽轮机2产生的抽汽，一部分送入抽汽加热器21高温侧、另一部分送入锅炉给水加热器6，对加压后的凝水进行加热；夏季工况，冷却塔5产生的循环冷却水经冷却水循环泵14进入凝汽器4用于冷却乏汽。对于烟气侧，生物质锅炉1产生的烟气进入烟气减排余热回收一体式机组7中脱硫塔7a的烟气入口，脱硫塔7a的烟气出口与余热回收塔7b的烟气入口相连，余热回收塔7b的烟气出口与烟囱9相连；脱硫塔7a塔底浆液经浆液循环泵18送至塔顶喷淋，不断与烟气进行反应，余热回收塔7b塔底喷淋水经喷淋水循环泵16送入烟气喷淋水换热器8的高温侧入水口与热网水换热，喷淋水换热器8的高温侧出水口与余热回收塔7b塔顶是喷淋管相连；余热回收塔7b塔底多余的喷淋水经烟气凝水泵17送入脱硫塔7a补水管道，最终作为补水送至脱硫塔7a塔底。对于热网水侧，吸收式换热机组22一次网出水口的低温回水经热网循环泵13加压后送入烟气喷淋水换热器8的低温侧入水口，烟气喷淋水换热器8的低温侧出水口与乏汽换热器3的低温侧入水口相连，乏汽换热器3低温侧出水口与抽汽加热器21低温侧入水口相连，抽汽加热器21低温侧出水口与吸收式换热机组22一次网入水口相连，完成一次网水循环。吸收式换热机组22的二次网出水口与用户换热器11出水口相连，用户换热器11出水口的二次网水经二次网循环泵23送回吸收式换热机组二次网入水口，完成二次网水循环。
上述各实施例中的组成部件均可通过本领域的常规技术手段予以实现。上述实施例分别适用于不同的应用场景：实施例1适用于生物质电厂和热用户距离适中，且用户侧具备条件增设末端电热泵的应用场景；实施例2适用于生物质电厂和热用户距离较近，或用户侧不具备增设末端电热泵的应用场景；实施例3适用于生物质电厂和热用户距离较远，且用户侧热负荷较大的应用场景。
综上，本发明的主要特点如下：(1)生物质热电联产的余热全回收，电厂内的烟气余热和乏汽余热都回收用于供热，实现电厂内的余热资源优化利用；(2)烟气余热减排和余热回收一体化设计，同时利用余热回收下来多余的冷凝水作为减排系统的补水，能够降低耗水量；(3)注重余热的梯级利用，低温热网回水依次串联回收烟气余热和乏汽余热，符合热力学第二定律，减少换热过程的损失；(4)末端放热系统采用电热泵的形式，能够降低热网回水温度，为回收电厂内的余热创造了有利条件，同时加大输送温差，减少输配能耗。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种可同时回收乏汽和烟气余热的生物质热电联产系统，其特征在于，该系统包括生物质锅炉(1)、汽轮机(2)、乏汽换热器(3)、凝汽器(4)、冷却塔(5)、锅炉给水加热器(6)、烟气减排余热回收一体式机组(7)、烟气喷淋水换热器(8)、烟囱(9)、电网(19)、末端电热泵(10)、用户换热器(11)以及连接管路和阀门；所述烟气减排余热回收一体式机组(7)包括脱硫塔(7a)和余热回收塔(7b)；各设备的连接关系为：
所述生物质锅炉(1)的高温蒸汽出口与汽轮机(2)的蒸汽入口相连，汽轮机(2)的乏汽出口分别通过带有阀门的管道与乏汽换热器(3)和凝汽器(4)的高温侧乏汽入口相连，乏汽换热器(3)和凝汽器(4)的高温侧出水口汇合后依次通过锅炉给水加压泵(15)、锅炉给水加热器(6)与生物质锅炉(1)的上水入口相连，汽轮机(2)的抽汽出口与锅炉给水加热器(6)的进汽口相连；冷却塔(5)与凝汽器(4)的低温侧通过带有冷却水循环泵(14)的管道连通并形成环路；生物质锅炉(1)的烟气出口依次通过脱硫塔(7a)和余热回收塔(7b)与烟囱(9)连通，脱硫塔(7a)塔底的浆液池通过浆液循环泵(18)与脱硫塔(7a)塔顶喷淋管相连，余热回收塔(7b)塔底的喷淋水池的第一喷淋水出口通过喷淋水循环泵(16)与烟气喷淋水换热器(8)高温侧的入水口相连，烟气喷淋水换热器(8)高温侧的出水口与余热回收塔(7b)塔顶的喷淋管相连，余热回收塔(7b)塔底的喷淋水池的第二喷淋水出口通过设有烟气凝水泵(17)的管道，与补水管道汇合后接入脱硫塔(7a)塔底的浆液池；
所述末端电热泵(10)的冷凝器出水口与乏汽换热器(3)低温侧的出水口汇合后与用户换热器(11)的入水口相连；用户换热器(11)的出水口分为两个支路，第一支路通过混水泵(12)与末端电热泵(10)的冷凝器入水口相连，第二支路与末端电热泵(10)的蒸发器入水口相连；末端电热泵(10)的蒸发器出水口通过热网循环泵(13)与烟气喷淋水换热器(8)低温侧的入水口相连，烟气喷淋水换热器(8)低温侧的出水口与乏汽换热器(3)低温侧的进水口相连；
所述汽轮机(2)发电送入电网(19)，同时末端的末端电热泵(10)从电网(19)接电作为驱动能源。
2.根据权利要求1所述的可同时回收乏汽和烟气余热的生物质热电联产系统，其特征在于，所述末端电热泵(10)的蒸发器出水口、入水口之间通过带阀门的管道连通；所述烟气喷淋水换热器(8)低温侧的出水口、入水口之间通过带阀门的管道连通。
3.一种可同时回收乏汽和烟气余热的生物质热电联产系统，其特征在于，该系统包括生物质锅炉(1)、汽轮机(2)、乏汽换热器(3)、凝汽器(4)、冷却塔(5)、锅炉给水加热器(6)、烟气减排余热回收一体式机组(7)、烟囱(9)、电网(19)、电厂电热泵(20)、用户换热器(11)以及连接管路和阀门；所述烟气减排余热回收一体式机组(7)包括脱硫塔(7a)和余热回收塔(7b)；各设备的连接关系为：
所述生物质锅炉(1)的高温蒸汽出口与汽轮机(2)的蒸汽入口相连，汽轮机(2)的乏汽出口分别通过带有阀门的管道与乏汽换热器(3)和凝汽器(4)的高温侧乏汽入口相连，乏汽换热器(3)和凝汽器(4)的高温侧出水口汇合后依次通过锅炉给水加压泵(15)、锅炉给水加热器(6)与生物质锅炉(1)的上水入口相连，汽轮机(2)的抽汽出口与锅炉给水加热器(6)的进汽口相连；冷却塔(5)与凝汽器(4)的低温侧通过带有冷却水循环泵(14)的管道连通并形成环路；生物质锅炉(1)的烟气出口依次通过脱硫塔(7a)、余热回收塔(7b)与烟囱(9)连通，脱硫塔(7a)塔底的浆液池通过浆液循环泵(18)与脱硫塔(7a)塔顶喷淋管相连，余热回收塔(7b)塔底的喷淋水池的第一喷淋水出口通过喷淋水循环泵(16)与电厂电热泵(20)的蒸发器入水口相连，电厂电热泵(20)的蒸发器出水口与余热回收塔(7b)塔顶的喷淋管相连，余热回收塔(7b)塔底的喷淋水池的第二喷淋水出口通过设有烟气凝水泵(17)的管道，与补水管道汇合后接入脱硫塔(7a)塔底的浆液池；
所述电厂电热泵(20)的冷凝器、用户换热器(11)、热网循环泵(13)和乏汽换热器(3)低温侧依次连接形成环路；
所述汽轮机(2)发电送入电网(19)，同时电厂电热泵(20)从汽轮机(2)接电作为驱动能源。
4.根据权利要求3所述的可同时回收乏汽和烟气余热的生物质热电联产系统，其特征在于，所述电厂电热泵(20)的冷凝器出水口、入水口之间还通过带阀门的管道连通。
5.一种可同时回收乏汽和烟气余热的生物质热电联产系统，其特征在于，该系统包括生物质锅炉(1)、汽轮机(2)、乏汽换热器(3)、凝汽器(4)、冷却塔(5)、锅炉给水加热器(6)、烟气减排余热回收一体式机组(7)、烟气喷淋水换热器(8)、烟囱(9)、电网(19)、抽汽加热器(21)、吸收式换热机组(22)、用户换热器(11)以及连接管路和阀门；所述烟气减排余热回收一体式机组(7)包括脱硫塔(7a)和余热回收塔(7b)；各设备的连接关系为：
所述生物质锅炉(1)的高温蒸汽出口与汽轮机(2)的蒸汽入口相连，汽轮机(2)的乏汽出口分别通过带有阀门的管道与乏汽换热器(3)和凝汽器(4)的高温侧乏汽入口相连，乏汽换热器(3)和凝汽器(4)的高温侧出水口与抽汽加热器(21)的高温侧出水口汇合后依次通过锅炉给水加压泵(15)、锅炉给水加热器(6)与生物质锅炉(1)的上水入口相连，汽轮机(2)的第一抽汽出口与锅炉给水加热器(6)的进汽口相连，汽轮机(2)的第二抽汽出口与抽汽加热器(21)的高温侧抽汽入口相连，汽轮机(2)发电送入电网(19)；冷却塔(5)与凝汽器(4)的低温侧通过带有冷却水循环泵(14)的管道连通并形成环路；生物质锅炉(1)的烟气出口依次通过脱硫塔(7a)、余热回收塔(7b)与烟囱(9)连通，脱硫塔(7a)塔底的浆液池通过浆液循环泵(18)与脱硫塔(7a)塔顶喷淋管相连，余热回收塔(7b)塔底的喷淋水池的第一喷淋水出口通过喷淋水循环泵(16)与烟气喷淋水换热器(8)高温侧的入水口相连，烟气喷淋水换热器(8)高温侧的出水口与余热回收塔(7b)塔顶的喷淋管相连，余热回收塔(7b)塔底的喷淋水池的第二喷淋水出口通过设有烟气凝水泵(17)的管道，与补水管道汇合后接入脱硫塔(7a)塔底的浆液池；
所述烟气喷淋水换热器(8)低温侧、乏汽换热器(3)低温侧、抽汽加热器(21)低温侧、吸收式换热机组(22)一次网和热网循环泵(13)依次连接形成一次热网水环路；吸收式换热机组(22)的二次网出水口与用户换热器(11)入水口相连，用户换热器(11)出水口通过二次网循环泵(23)与吸收式换热机组(22)的二次网入水口相连。
6.根据权利要求5所述的可同时回收乏汽和烟气余热的生物质热电联产系统，其特征在于，所述烟气喷淋水换热器(8)低温侧的出水口、入水口之间还通过带阀门的管道连通。
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