CN111396913A - 一种燃煤机组烟气余热及水分的回收系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的一种燃煤机组烟气余热及水分的回收系统及方法,通过闪蒸罐闪蒸出的水蒸气携带烟气显热及潜热,作为吸收式热泵的低温热源加热补水,然后输送到热力系统,能够回收湿法脱硫塔内脱硫浆液的热量,间接达到深度回收脱硫后烟气余热的目的,提高能源利用效率,具有显著的经济效益;以空气预热器出口烟气作为吸收式热泵的高温热源加热补水,能有效回收烟气余热,提高能源利用效率;通过闪蒸罐从脱硫浆液中提取大量水蒸气,水蒸气在吸收式热泵中冷凝后与电厂除盐水补水混合后输送到热力系统,减小电厂水耗;脱硫浆液闪蒸后,实现了脱硫浆液的蒸发冷却,冷浆液喷淋烟气后可大幅降低离开脱硫塔的烟气温度与含水率,实现了消除白色烟羽的目的。

Description

一种燃煤机组烟气余热及水分的回收系统及方法
技术领域
本发明属于燃煤电站节能节水领域,尤其涉及一种燃煤机组烟气余热及水分的回收系统及方法。
背景技术
在我国已经探明的一次能源中,煤炭占据近90%的比例,据最新统计,截止2019年,煤电总装机容量已经达到约11.9亿千瓦。煤电为我国的国民经济发展和人民生活提供了重要的电力保障,然而,由煤电产生的烟尘、SO2、NOx、汞等重金属污染物以及大量的二氧化碳温室气体,带来了严重的环境问题。为协调好环境与电力发展的矛盾,促进煤电行业的高效化,发展节能减排技术,已经成为我国长期的发展战略。
电站锅炉作为我国的第一大耗能设备,每年消耗约15亿吨标煤,占全国煤炭消耗总量的近50%。目前,大型电站锅炉的热效率普遍在90-94%左右,而其中排烟热损失占到全部热损失的一半以上,蕴藏巨大的余热资源。而且锅炉排烟中含有大量水分排放到大气中。如能对锅炉烟气余热进行深度利用,火电机组将节省大量煤耗,从而减少污染物排放并节约用水,对我国节能减排战略而言具有重大意义。
发明内容
本发明的目的在于提供的一种燃煤机组烟气余热及水分的回收系统及方法,解决了现有技术中存在的电站锅炉的余热资源存在浪费,且造成环境污染。
为了达到上述目的,本发明采用的技术方案是:
本发明提供的一种燃煤机组烟气余热及水分的回收系统,包括汽轮机、凝汽器、第一混合器、给水加热器、空气预热器、烟气换热器、脱硫塔、闪蒸罐和吸收式热泵,其中,汽轮机上设置有过热蒸汽入口、排汽出口和抽汽出口,所述排汽出口连接凝汽器的排汽入口,所述抽汽出口连接给水加热器的抽汽入口;所述凝汽器上设置的凝结水出口连接第一混合器的凝结水入口,所述第一混合器上设置的凝结水出口连接给水加热器的给水入口;空气预热器上设置有烟气入口和烟气出口,所述烟气出口连接烟气换热器的烟气入口;所述烟气换热器上的烟气出口连接脱硫塔的烟气入口,所述烟气换热器上的中介水出口连接吸收式热泵的中介水入口;所述脱硫塔上的脱硫浆液出口连接闪蒸罐的脱硫浆液入口,所述闪蒸罐的浆液出口连接脱硫塔的浆液入口;所述闪蒸罐上的蒸汽出口连接吸收式热泵的低温热源入口,所述吸收式热泵上的低温热源出口连接第二混合器;所述第二混合器上设置有补水入口和补水出口,所述补水出口连接所述第一混合器的补水入口;所述吸收式热泵上的高温热源出口连接烟气换热器的中介水入口。
优选地,所述凝汽器上的凝结水出口通过循环泵连接混合器的凝结水入口。
优选地,所述给水加热器上设置有疏水出口。
优选地,所述烟气换热器上的烟气出口连接除尘器的烟气入口,所述除尘器的烟气出口经过引风机连接脱硫塔的烟气入口。
优选地,所述脱硫塔上的烟气出口连接烟囱。
优选地,所述脱硫塔上的浆液入口置于烟气入口的上方。
优选地,所述吸收式热泵上的低温热源出口和第二混合器之间设置有水处理设备。
优选地,所述水处理设备的出口经过水泵连接第二混合器。
一种燃煤机组烟气余热及水分的回收方法,基于所述的一种燃煤机组烟气余热及水分的回收系统,包括以下步骤:
烟气在空气预热器内预热空气后,进入烟气换热器加热中介水,被加热的中介水作为吸收式热泵的高温热源;
从烟气换热器出来的烟气进入脱硫塔,在脱硫塔内与顶部喷淋下来的脱硫浆液发生脱硫反应,同时降温增湿;脱硫塔底部出口脱硫浆液送入闪蒸罐,闪蒸罐内脱硫浆液经过蒸发冷却过程,降温成为冷浆液送入脱硫塔,从顶部喷淋至塔内;
闪蒸罐闪蒸出的蒸汽作为吸收式热泵的低温热源,在吸收式热泵中回收热量并冷凝成水,之后进入第二混合器与补水混合,混合后的补水进入吸收式热泵被加热,然后送入第一混合器;
过热蒸汽进入汽轮机后,推动汽轮机的转子转动做功,做功后的蒸汽从汽轮机的排汽口排出,在凝汽器内被冷却水冷却,凝结成水,进入第一混合器与吸收式热泵出来的补水混合后,进入给水加热器中被汽轮机的回热抽汽加热。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
本发明提供的一种燃煤机组烟气余热及水分的回收系统及方法,通过闪蒸罐闪蒸出的水蒸气携带烟气显热及潜热,作为吸收式热泵的低温热源加热补水,然后输送到热力系统,能够回收湿法脱硫塔内脱硫浆液的热量,间接达到深度回收脱硫后烟气余热的目的,提高能源利用效率,具有显著的经济效益;以空气预热器出口烟气作为吸收式热泵的高温热源加热补水,能有效回收烟气余热,提高能源利用效率;通过闪蒸罐从脱硫浆液中提取大量水蒸气,水蒸气在吸收式热泵中冷凝后与电厂除盐水补水混合后输送到热力系统,减小电厂水耗;脱硫浆液闪蒸后,实现了脱硫浆液的蒸发冷却,冷浆液喷淋烟气后可大幅降低离开脱硫塔的烟气温度与含水率,实现了消除白色烟羽的目的。
附图说明
图1是本发明涉及的回收系统结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图,对本发明进一步详细说明。
如图1所示,本发明提供的一种燃煤机组烟气余热及水分的回收系统,包括汽轮机1、凝汽器2、循环泵3、第一混合器4、给水加热器5、空气预热器6、烟气换热器7、除尘器8、引风机9、脱硫塔10、烟囱11、浆液泵12、闪蒸罐13、吸收式热泵14、水处理设备15、水泵16、第二混合器17和加压泵18,其中,汽轮机1上设置有过热蒸汽入口、排汽出口和抽汽出口,所述排汽出口连接凝汽器2的排汽入口,所述抽汽出口连接给水加热器5的抽汽入口;所述凝汽器2上设置的凝结水出口通过循环泵3连接第一混合器4的凝结水入口,所述第一混合器4上设置的凝结水出口连接给水加热器5的给水入口。
所述给水加热器5上设置有疏水出口。
空气预热器6上设置有烟气入口和烟气出口,其中,所述烟气入口连接省煤器的热烟气入口;所述烟气出口连接烟气换热器7的烟气入口。
所述烟气换热器7上的烟气出口连接除尘器8的烟气入口;所述烟气换热器7上的中介水出口连接吸收式热泵14的中介水入口。
所述除尘器8的烟气出口经过引风机9连接脱硫塔10的烟气入口,所述脱硫塔10上的烟气出口连接烟囱11;所述脱硫塔10上的脱硫浆液出口经过浆液泵12连接闪蒸罐13的脱硫浆液入口。
所述闪蒸罐13的浆液出口连接脱硫塔10的浆液入口。
所述脱硫塔10上的浆液入口置于烟气入口的上方。
所述闪蒸罐13上的蒸汽出口连接吸收式热泵14的低温热源入口,所述吸收式热泵14的低温热源出口连接水处理设备15的入口。
所述水处理设备15的出口经过水泵16连接第二混合器17的第二水入口;所述第二混合器17上设置有补水入口;所述第二混合器17上的补水出口经过加压泵18连接吸收式热泵14的补水入口。
所述吸收式热泵14上的补水出口连接第一混合器4的补水入口。
所述吸收式热泵14上的高温热源出口连接烟气换热器7的中介水入口。
工作过程:
从省煤器来的烟气在空气预热器6内预热空气后,进入烟气换热器7加热中介水,被加热的中介水作为吸收式热泵14的高温热源。
从烟气换热器7出来的烟气在除尘器8中除尘,再经引风机9后进入脱硫塔10,在脱硫塔10内与顶部喷淋下来的脱硫浆液发生脱硫反应,同时降温增湿;脱硫塔10底部出口脱硫浆液经过浆液泵12送入闪蒸罐13,闪蒸罐13内脱硫浆液经过蒸发冷却过程,闪蒸出蒸汽,同时降温成为冷浆液送入脱硫塔10,从顶部喷淋至塔内;经过喷淋及脱硫反应后烟气离开脱硫塔10,送入烟囱11,排入大气。
闪蒸罐13闪蒸出的蒸汽作为吸收式热泵14的低温热源,在吸收式热泵14中回收热量并冷凝成水,然后在水处理设备15中处理合格后,经水泵16升压并进入第二混合器17与补水混合,混合后的补水经加压泵18后进入吸收式热泵14被加热,然后送入第一混合器4。
过热蒸汽进入汽轮机1后,推动汽轮机1的转子转动做功,做功后的蒸汽从汽轮机1的排汽口排出,在凝汽器2内被冷却水冷却,凝结成水,经过循环泵3升压后,进入第一混合器4与吸收式热泵14出来的补水混合后,进入给水加热器5中被汽轮机1的回热抽汽加热,然后送至除氧器。
本发明的有益效果为:
1、闪蒸罐闪蒸出的水蒸气携带烟气显热及潜热,作为吸收式热泵的低温热源加热补水,然后输送到热力系统,能够回收湿法脱硫塔内脱硫浆液的热量,间接达到深度回收脱硫后烟气余热的目的,提高能源利用效率,具有显著的经济效益。
2、以空气预热器出口烟气作为吸收式热泵的高温热源加热补水,能有效回收烟气余热,提高能源利用效率。
3、通过闪蒸的方法从脱硫浆液提取大量水蒸气,水蒸气在吸收式热泵中冷凝后与电厂除盐水补水混合后输送到热力系统,减小电厂水耗。
4、通过闪蒸的方法从脱硫浆液提取大量水蒸气后,使得脱硫塔内水平衡问题得以解决,避免了脱硫塔涨池引起的设备故障。
5、脱硫浆液闪蒸后,实现了脱硫浆液的蒸发冷却,冷浆液喷淋烟气后可大幅降低离开脱硫塔的烟气温度与含水率,实现了消除白色烟羽的目的。

Claims (9)

1.一种燃煤机组烟气余热及水分的回收系统,其特征在于,包括汽轮机(1)、凝汽器(2)、第一混合器(4)、给水加热器(5)、空气预热器(6)、烟气换热器(7)、脱硫塔(10)、闪蒸罐(13)和吸收式热泵(14),其中,汽轮机(1)上设置有过热蒸汽入口、排汽出口和抽汽出口,所述排汽出口连接凝汽器(2)的排汽入口,所述抽汽出口连接给水加热器(5)的抽汽入口;所述凝汽器(2)上设置的凝结水出口连接第一混合器(4)的凝结水入口,所述第一混合器(4)上设置的凝结水出口连接给水加热器(5)的给水入口;空气预热器(6)上设置有烟气入口和烟气出口,所述烟气出口连接烟气换热器(7)的烟气入口;所述烟气换热器(7)上的烟气出口连接脱硫塔(10)的烟气入口,所述烟气换热器(7)上的中介水出口连接吸收式热泵(14)的中介水入口;所述脱硫塔(10)上的脱硫浆液出口连接闪蒸罐(13)的脱硫浆液入口,所述闪蒸罐(13)的浆液出口连接脱硫塔(10)的浆液入口;所述闪蒸罐(13)上的蒸汽出口连接吸收式热泵(14)的低温热源入口,所述吸收式热泵(14)上的低温热源出口连接第二混合器(17);所述第二混合器(17)上设置有补水入口和补水出口,所述补水出口连接所述第一混合器(4)的补水入口;所述吸收式热泵(14)上的高温热源出口连接烟气换热器(7)的中介水入口。
2.根据权利要求1所述的一种燃煤机组烟气余热及水分的回收系统,其特征在于,所述凝汽器(2)上的凝结水出口通过循环泵(3)连接混合器(4)的凝结水入口。
3.根据权利要求1所述的一种燃煤机组烟气余热及水分的回收系统,其特征在于,所述给水加热器(5)上设置有疏水出口。
4.根据权利要求1所述的一种燃煤机组烟气余热及水分的回收系统,其特征在于,所述烟气换热器(7)上的烟气出口连接除尘器(8)的烟气入口,所述除尘器(8)的烟气出口经过引风机(9)连接脱硫塔(10)的烟气入口。
5.根据权利要求1所述的一种燃煤机组烟气余热及水分的回收系统,其特征在于,所述脱硫塔(10)上的烟气出口连接烟囱(11)。
6.根据权利要求1所述的一种燃煤机组烟气余热及水分的回收系统,其特征在于,所述脱硫塔(10)上的浆液入口置于烟气入口的上方。
7.根据权利要求1所述的一种燃煤机组烟气余热及水分的回收系统,其特征在于,所述吸收式热泵(14)上的低温热源出口和第二混合器(17)之间设置有水处理设备(15)。
8.根据权利要求7所述的一种燃煤机组烟气余热及水分的回收系统,其特征在于,所述水处理设备(15)的出口经过水泵(16)连接第二混合器(17)。
9.一种燃煤机组烟气余热及水分的回收方法,其特征在于,基于权利要求1-8中任一项所述的一种燃煤机组烟气余热及水分的回收系统,包括以下步骤:
烟气在空气预热器(6)内预热空气后,进入烟气换热器(7)加热中介水,被加热的中介水作为吸收式热泵(14)的高温热源;
从烟气换热器(7)出来的烟气进入脱硫塔(10),在脱硫塔(10)内与顶部喷淋下来的脱硫浆液发生脱硫反应,同时降温增湿;脱硫塔(10)底部出口脱硫浆液送入闪蒸罐(13),闪蒸罐(13)内脱硫浆液经过蒸发冷却过程,降温成为冷浆液送入脱硫塔(10),从顶部喷淋至塔内;
闪蒸罐(13)闪蒸出的蒸汽作为吸收式热泵(14)的低温热源,在吸收式热泵(14)中回收热量并冷凝成水,之后进入第二混合器(17)与补水混合,混合后的补水进入吸收式热泵(14)被加热,然后送入第一混合器(4);
过热蒸汽进入汽轮机(1)后,推动汽轮机(1)的转子转动做功,做功后的蒸汽从汽轮机(1)的排汽口排出,在凝汽器(2)内被冷却水冷却,凝结成水,进入第一混合器(4)与吸收式热泵(14)出来的补水混合后,进入给水加热器(5)中被汽轮机(1)的回热抽汽加热。
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