CN110645587A - 一种烟气脱白装置凝结水余热回收利用系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种烟气脱白装置凝结水余热回收利用系统，包括锅炉、汽轮机、减温减压器、蒸汽‑烟气加热器、蒸汽型溴化锂机组、除氧器、给水泵、热水泵、凝结水泵。高温高压蒸汽经过汽轮机分为两路，一路进入减温减压器与蒸汽‑烟气加热器的凝结水混合，回收凝结水的余热后变为低品质蒸汽；另一路通过城镇供热管网供给蒸汽用户；低品质蒸汽分为三路，一路进入蒸汽型溴化锂机组制冷以满足电厂附近数据中心常年冷负荷需求；另一路进入蒸汽‑烟气加热器加热烟气后变为凝结水；第三路为多余的低品质蒸汽进入除氧器作为其加热蒸汽进行回收。

Description

一种烟气脱白装置凝结水余热回收利用系统
技术领域
本发明涉及热电厂的烟气处理领域，更具体地涉及一种烟气脱白装置凝结水余热回收利用系统。
背景技术
热电联产，是指在同一电厂中将供热和发电联合在一起，来实现热能与电能的联合高效生产，并具有良好的经济效益和社会效益。目前国内热电厂尾部烟气处理过程采用的主流的脱硫方式为湿法脱硫，由于该工艺会增加烟气含湿量使其接近设置达到饱和状态，因此，在大气温度相对较低的条件下，湿烟气排放过程中将产生水蒸气的凝结现象，形成白色烟羽。
先冷凝后加热脱白技术作为主流的烟羽消白措施，是在湿法脱硫塔之后依次设置烟气冷凝器和烟气加热器达到烟气消白的效果，为我国的环境改善工作发挥了一定的作用，然而存在一定缺陷：
1.随着中国城镇化的快速发展，集中供热的范围不断扩大，集中供热半径由原来的8公里提升为15公里，甚至大于20公里，因此要求热电厂的蒸汽品质较高，达到压力0.98兆帕以上，温度220摄氏度以上，然而先冷凝后加热脱白技术所需的蒸汽品质较低，一般0.6兆帕压力以下，饱和温度即可。因此采用高品质的蒸汽直接供给烟气加热器，不但造成高品质资源浪费，而且对烟气加热器的耐压耐温的要求也需提高。
2.由于烟羽消白技术还处在逐步推向全国的阶段，节能减排还未引起足够重视，所需蒸汽经过烟气加热器后的凝结水无处回收，目前大多是排入降温池降温后外排，造成水资源和热能浪费，由此严重影响热电厂的经济性。
目前空调制冷方式主要有：电制冷和溴化锂机组制冷。数据中心需要常年不间断制冷，冷负荷需求非常大而且稳定，目前大多数数据中心采用电制冷进行制冷，由于电制冷具有能耗大的致命缺陷，数据中心在经济发达地区的落地已十分困难。然而，采用溴化锂机组制冷相对于传统的电制冷方式具有显著的节能减排效果，在未来有着光明的发展前景。但将蒸汽型溴化锂机组制冷技术和回收脱白装置凝结水技术相结合，实现能源循环合理利用，避免能源浪费，尚无使用业绩，缺乏较为系统的解决方案。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种烟气脱白装置凝结水余热回收利用系统，不仅解决高品质的蒸汽直接供给烟气加热器的蒸汽品质不匹配问题，还通过回收烟气脱白装置凝结水及其余热，实现能源循环合理利用。
为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案：
一种烟气脱白装置凝结水余热回收利用系统，配合锅炉使用，汽轮机，所述汽轮机与所述锅炉连接，接收来自所述锅炉的高温高压的蒸汽；减温减压器，所述减温减压器与所述汽轮机连接，回收一部分所述汽轮机的背压排汽；蒸汽-烟气加热器，所述蒸汽-烟气加热器的冷凝水输入口与所述减温减压器连接，接收来自所述减温减压器混合后的第一部分低品质蒸汽，回收烟气余热获得凝结水；热水泵，所述热水泵一端与所述蒸汽-烟气加热器的冷凝水输出口连接，另一端与所述减温减压器的减温水输入口连接，将凝结水加压后送入所述减温减压器。
进一步的，还包括蒸汽型溴化锂机组，所述蒸汽型溴化锂机组与所述减温减压器连接，回收来自所述减温减压器混合后的第二部分低品质蒸汽的能量；凝结水泵，所述凝结水泵与所述蒸汽型溴化锂机组连接；除氧器，所述除氧器与所述凝结水泵连接，进一步回收经过所述凝结水泵加压后的冷凝水的能量；给水泵，所述给水泵一端与所述除氧器连接，另一端与所述锅炉连接，将多余冷凝水送入所述锅炉。
进一步的，所述除氧器还用于，所述除氧器与所述减温减压器连接，回收第三部分低品质蒸汽的热量。
进一步的，还包括调节阀组，所述调节阀组设置于所述减温减压器至所述除氧器之间的连接管道上，所述调节阀组调节蒸汽量和/或回收的凝结水量。
进一步的，还包括阀门，所述阀门设置于所述汽轮机至所述减温减压器之间的支路管道分岔处上。
进一步的，所述减温减压器为低压减温减压器、低压汽水混合器的至少一种，所述低压减温减压器和/或低压汽水混合器的蒸汽输入口与汽轮机的背压抽气口连接。
进一步的，所述除氧器为高压除氧器，所述高压除氧器的凝结水入口与所述凝结水泵的输出口连接。
一种烟气脱白装置凝结水余热回收利用方法，包括如下步骤：获取所述锅炉内高温高压的蒸汽；蒸汽通过所述汽轮机背压排汽流向分为两路，一部分蒸汽进入所述减温减压器混合后得到低品质蒸汽，另一部分蒸汽通过城镇供热管网供给蒸汽用户；低品质蒸汽流向分为三路，一路蒸汽进入所述蒸汽型溴化锂机组回收能量后，获得的凝结水经过所述凝结水泵加压后进入所述除氧器进一步回收能量，最终进入所述锅炉实现循环，另一路蒸汽进入所述蒸汽-烟气加热器后变为凝结水，凝结水经过所述热水泵加压后进入所述减温减压器作为其减温水回收水资源以及余热，其余一路蒸汽进入所述除氧器作为加热蒸汽回收热量。
相比于现有技术，本发明的优点在于：
(1)将蒸汽型溴化锂机组制冷技术与回收脱白装置凝结水技术相结合，通过设置减温减压器不仅解决了由于外供蒸汽质品较高与溴化锂机组和烟气脱白装置加热所需蒸汽品质低造成的能源品质不匹配问题，而且彻底回收了烟气脱白蒸汽凝结水及其余热，真正意义上的实现了能源合理循环利用。
(2)通过设置蒸汽型溴化锂机组，因地制宜地利用热电厂具有丰富的蒸汽源作为数据中心的制冷能源，解决了采用传统电制冷机组能耗大的问题，节能减排效果显著。
(3)本方案通过除氧器回收溴化锂机组凝结水的余热及水资源，提高全厂能源利用率和经济性，在运行成本基本一致的条件下，电厂增加了经济效益，为降低供热价格及更好服务于热用户提供了经济保障。
(4)本方案在减温减压器蒸汽出口至除氧之间的管路上设置调节阀组，调节进入除氧器的蒸汽流量，以解决进入溴化锂机组的蒸汽或回收的凝结水量存在一定波动的问题。
附图说明
图1为本发明一个实施方案的一种烟气脱白装置凝结水余热回收利用系统的整体结构示意图。
图中标号说明：
1锅炉、2汽轮机、3减温减压器、4蒸汽-烟气加热器、5蒸汽型溴化锂机组、6除氧器、7给水泵、8热水泵、9凝结水泵。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本领域技术人员应理解的是，在本发明的揭露中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。
可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。
请参阅图1，一种烟气脱白装置凝结水余热回收利用系统，配合锅炉1使用，包括汽轮机2、减温减压器3、蒸汽-烟气加热器4以及热水泵，汽轮机2与锅炉1连接，接收来自锅炉1的高温高压的蒸汽；减温减压器3与汽轮机连接，回收一部分汽轮机2的背压排汽；蒸汽-烟气加热器4的冷凝水输入口与减温减压器3的连接，接收来自减温减压器3混合后的第一部分低品质蒸汽，烟气经过蒸汽-烟气加热器4内的高温蒸汽加热、冷却后变为凝结水；热水泵8一端与蒸汽-烟气加热器4的冷凝水输出口连接，另一端与减温减压器3的减温水输入口连接，将凝结水加压后送入减温减压器3。
具体地，本实施例中，汽轮机采用抽汽背压式汽轮机2，从汽轮机2的背压抽汽分为两路，一路作为减温减压器3的汽源，另一路通过城镇供热管网直接供蒸汽用户。
值得一提的是，减温减压器3将较高品质蒸汽降为低品质蒸汽，解决了由于外供蒸汽质品较高与烟气脱白装置加热所需蒸汽品质低造成的能源品质造成的高品质资源浪费问题，而且对蒸汽-烟气加热器4的耐压及耐温要求也降低了。
进一步的，还包括蒸汽型溴化锂机组5，蒸汽型溴化锂机组5与减温减压器3连接，回收来自减温减压器3混合后的第二部分低品质蒸汽的能量；凝结水泵9，凝结水泵9与蒸汽型溴化锂机组5连接，将凝结水抽出并升压到一定压力输出；除氧器6，除氧器6与凝结水泵9连接，进一步回收经过凝结水泵9加压后冷凝水的能量；给水泵7，给水泵7一端与除氧器6连接，另一端与锅炉1连接，将经过除氧器6的冷凝水送入锅炉1。
具体而言，在溴化锂吸收式制冷机5运行过程中，当溴化锂水溶液在发生器内受到加热蒸汽的加热后，溶液中的水不断汽化；随着水的不断汽化，发生器内的溴化锂水溶液浓度不断升高，进入吸收器；水蒸气进入冷凝器，被冷凝器内的冷却水降温后凝结，成为高压低温的液态水；当冷凝器内的水通过节流阀进入蒸气发生器时，急速膨胀而汽化，并在汽化过程中大量吸收蒸发器内冷媒水的热量，从而达到降温制冷的目的；在此过程中，低温水蒸气进入吸收器，被吸收器内的溴化锂水溶液吸收，溶液浓度逐步降低，再由循环泵送回发生器，完成整个循环。如此循环，连续制取冷量。
另外，除氧器6是锅炉1及供热系统关键设备之一，能够除去溶解于给水的氧及其它气体，防止和降低锅炉1给水管、省煤器和其它附属设备的腐蚀。
另，除氧器6还用于，与减温减压器3连接，回收第三部分低品质蒸汽的热量。
本实施例中，还包括调节阀组，调节阀组设置于减温减压器3至除氧器6之间的连接管道上，调节阀组调节进入除氧器的蒸汽流量。
更具体地，还包括阀门，阀门设置于汽轮机至减温减压器之间的支路管道分岔处上，阀门控制管道内流体的流向。
实施例中，减温减压器3为低压减温减压器、低压汽水混合器的至少一种，低压减温减压器和/或低压汽水混合器的蒸汽输入口与汽轮机的背压抽气口连接。
此外，除氧器6为高压除氧器6，高压除氧器6的凝结水入口与凝结水泵9的输出口连接(高压除氧器的工作压力在0.6MPa左右，温度在160度左右，含氧量不大于7ug/L,除氧效率高)。
一种烟气脱白装置凝结水余热回收利用方法，包括如下步骤：获取锅炉1内高温高压的蒸汽；蒸汽通过汽轮机2背压排汽流向分为两路，一部分蒸汽进入减温减压器3混合后得到低品质蒸汽，另一部分蒸汽通过城镇供热管网供给蒸汽用户；低品质蒸汽流向分为三路，一路蒸汽进入蒸汽型溴化锂机组5回收能量后，获得的凝结水经过凝结水泵9加压后进入除氧器6进一步回收能量，最终进入锅炉1实现循环，另一路蒸汽进入蒸汽-烟气加热器4后变为凝结水，凝结水经过热水泵8加压后进入减温减压器3作为其减温水回收水资源以及余热，其余一路蒸汽进入除氧器6作为加热蒸汽回收热量。
本实施例中，第一部分低品质蒸汽的凝结水，由蒸汽-烟气加热器4回收低品质蒸汽余热得到，凝结水在热水泵8中经过加压后进入减温减压器3。第二部分低品质蒸汽的凝结水，由蒸汽型溴化锂机组5回收低品质蒸汽得到，凝结水进入凝结水泵9，经过加压后输出至除氧器6，经过除氧器6传输到给水泵7最后进入锅炉1实现循环。第二部分低品质蒸汽的能量，由蒸汽型溴化锂机组5回收低品质蒸汽初步得到，由除氧器6回收经过加压后的冷凝水的进一步得到。第三部分低品质蒸汽的热量，由除氧器6回收低品质蒸汽得到。
以下通过具体实施例，结合附图对本发明作进一步说明：
某市热电厂采用2台220吨/小时(1用1备)高温高压循环流化床锅炉1配1台背压式25兆瓦汽轮机组。最大供热半径为16公里，用热要求主要为0.5-0.9兆帕饱和蒸汽。电厂出口供热参数为：1.6兆帕，300摄氏度，最大供热能力约为150吨/小时。根据最新政策要求，近期已完成烟气脱白改造，每台炉在湿法脱硫之后增加一套脱白装置，采用先冷凝后加热技术，烟气脱白加热器所需蒸汽参数为：0.6兆帕的饱和蒸汽；蒸汽经过烟气脱白加热器之后的凝结水参数为：0.05兆帕，100摄氏度。热电厂附近园区某数据中心冷负荷需求约21000千瓦，若采用溴化锂机组制冷需0.4兆帕的饱和蒸汽约25吨/小时。
图1为该厂设计的一种烟气脱白装置凝结水余热回收利用系统的示意图，该系统包括锅炉1、汽轮机2、减温减压器3、蒸汽-烟气加热器4、蒸汽型溴化锂机组5、除氧器6、给水泵7、热水泵8、凝结水泵9。
从外供管网引26吨/每小时较高品质蒸汽(1.6兆帕，300摄氏度)进入减温减压器3与来自蒸汽-烟气加热器4的3吨/每小时凝结水混合，回收蒸汽-烟气加热器4的凝结水的余热后变为29吨低品质蒸汽(0.6兆帕，饱和温度)。
低品质蒸汽(0.6兆帕，饱和温度)分为三路，一路为25吨/每小时低品质蒸汽，进入蒸汽型溴化锂机组5制冷以某供数据中心常年冷负荷，通过溴化锂机组5回收能量后的凝结水(0.05兆帕，90摄氏度)，经过凝结水泵9加压后进入除氧器6进一步回收能量，最终依次进入锅炉1和汽轮机2循环利用；第二路为3吨/每小时低品质蒸汽，进入蒸汽-烟气加热器4加热烟气后变为凝结水(0.05兆帕，100摄氏度)，凝结水经过热水泵8加压后进入减温减压器3作为其减温水回收水资源以及余热；第三路为多余的1吨/每小时低品质蒸汽，进入除氧器6作为加热蒸汽。
采用烟气脱白装置凝结水余热回收利用系统后，每套系统每年回收凝结水约1.8万吨，回收热量约759x104MJ，节约标煤耗约259吨。另外，数据中心采用溴化锂机组制冷后，每年节标煤耗约1.03万吨，减少二氧化碳排放约2.6万吨/年，减少二氧化硫排放约185吨/年，减少氮氧化物排放约60吨/年，减少烟尘排放约39吨/年，节能减排效果显著。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
需要说明的是：
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同。凡依本发明专利构思的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种烟气脱白装置凝结水余热回收利用系统，配合锅炉(1)使用，其特征在于，包括：
汽轮机(2)，所述汽轮机(2)与所述锅炉(1)连接，接收来自所述锅炉(1)的高温高压的蒸汽；
减温减压器(3)，所述减温减压器(3)与所述汽轮机(2)连接，回收一部分所述汽轮机(2)的背压排汽；
蒸汽-烟气加热器(4)，所述蒸汽-烟气加热器(4)的冷凝水输入口与所述减温减压器(3)连接，接收来自所述减温减压器(3)混合后的第一部分低品质蒸汽，回收烟气余热获得凝结水；
热水泵(8)，所述热水泵(8)一端与所述蒸汽-烟气加热器(4)的冷凝水输出口连接，另一端与所述减温减压器(3)的减温水输入口连接，将凝结水加压后送入所述减温减压器(3)。
2.根据权利要求1所述的一种烟气脱白装置凝结水余热回收利用系统，其特征在于，还包括：
蒸汽型溴化锂机组(5)，所述蒸汽型溴化锂机组(5)与所述减温减压器(3)连接，回收来自所述减温减压器(3)混合后的第二部分低品质蒸汽的能量；
凝结水泵(9)，所述凝结水泵(9)与所述蒸汽型溴化锂机组(5)连接；
除氧器(6)，所述除氧器(6)与所述凝结水泵(9)连接，进一步回收经过所述凝结水泵(9)加压后的冷凝水的能量；
给水泵(7)，所述给水泵(7)一端与所述除氧器(6)连接，另一端与所述锅炉(1)连接，将多余冷凝水送入所述锅炉(1)。
3.根据权利要求2所述的一种烟气脱白装置凝结水余热回收利用系统，其特征在于，
所述除氧器(6)还用于，所述除氧器(6)与所述减温减压器(3)连接，回收第三部分低品质蒸汽的热量。
4.根据权利要求1所述的一种烟气脱白装置凝结水余热回收利用系统，其特征在于，还包括：
调节阀组，所述调节阀组设置于所述减温减压器(3)至所述除氧器(6)之间的连接管道上，所述调节阀组调节蒸汽量和/或回收的凝结水量。
5.根据权利要求1所述的一种烟气脱白装置凝结水余热回收利用系统，其特征在于，还包括：
阀门，所述阀门设置于所述汽轮机(2)至所述减温减压器(3)之间的支路管道分岔处上。
6.根据权利要求3所述的一种烟气脱白装置凝结水余热回收利用系统，其特征在于：所述减温减压器(3)为低压减温减压器、低压汽水混合器的至少一种，所述低压减温减压器和/或低压汽水混合器的蒸汽输入口与汽轮机(2)的背压抽气口连接。
7.根据权利要求3所述的一种烟气脱白装置凝结水余热回收利用系统，其特征在于：所述除氧器(6)为高压除氧器，所述高压除氧器的凝结水入口与所述凝结水泵(9)的输出口连接。
8.一种烟气脱白装置凝结水余热回收利用方法，采用如权利要求1至7所述的一种烟气脱白装置凝结水余热回收利用系统，其特征在于，包括如下步骤：
获取所述锅炉(1)内高温高压的蒸汽；
蒸汽通过所述汽轮机(2)背压排汽流向分为两路，一部分蒸汽进入所述减温减压器(3)混合后得到低品质蒸汽，另一部分蒸汽通过城镇供热管网供给蒸汽用户；
低品质蒸汽流向分为三路，一路蒸汽进入所述蒸汽型溴化锂机组(5)回收能量后，获得的凝结水经过所述凝结水泵(9)加压后进入所述除氧器(6)进一步回收能量，最终进入所述锅炉(1)实现循环，另一路蒸汽进入所述蒸汽-烟气加热器(4)后变为凝结水，凝结水经过所述热水泵(8)加压后进入所述减温减压器(3)作为其减温水回收水资源以及余热，其余一路蒸汽进入所述除氧器(6)作为加热蒸汽回收热量。
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