CN111442292A - 一种燃煤电站余热和水回收系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种燃煤电站余热和水回收系统，包括：锅炉、空气预热器、除尘器、脱硫塔、烟囱、汽轮机和汽轮机冷却回热系统；所述锅炉、空气预热器、除尘器、脱硫塔和烟囱依次连通，组成锅炉的烟气排放通道；其中，所述空气预热器与所述除尘器之间设置有余热回收系统，所述脱硫塔与所述烟囱之间设置有水回收系统。本发明利用余热回收系统回收烟气的余热，利用水回收系统回收烟气中的水分，同时实现了余热回收节能和水回收的功能。

Description

一种燃煤电站余热和水回收系统

技术领域

本发明涉及燃煤发电技术领域，特别是涉及一种燃煤电站余热和水回收系统。

背景技术

目前，我国电力行业的发展，对火电机组节能减排提出了更高要求，增量燃煤发电机组平均供电煤耗低于300克标煤/千瓦时，存量燃煤发电机组经改造平均供电煤耗低于310克标煤/千瓦时。火电行业应“坚持低碳、清洁、高效的原则，大力发展绿色火电”，鼓励开展“高效清洁发电”等先进适用技术的研发应用。因此，实现燃煤电站烟气水回收及烟气余热回收节能是我国电力行业亟待解决的关键问题。提高燃煤电站效率及运行灵活性，减少污染物排放以及资源消耗是燃煤电站长期关注的问题。燃煤电站排烟余热回收可降低锅炉排烟热损失，进而提高燃煤电站发电效率。锅炉烟气水回收是对锅炉排烟进行处理，回收烟气中的水分。

现有烟气水回收的主要技术冷凝法等。烟气冷凝水回收，可以降低水回收能耗同时回收部分水分，但现有技术为孤立技术，难以实现能量的梯级利用，能耗水平依然很高。因此，现有技术的问题是能耗高、投资大。如何降低烟气水回收系统能耗和投资是燃煤发电机组节能减排的技术难点问题。

发明内容

为此，本发明基于“温度对口、梯级利用”的基本原理，遵循资源循环利用，将烟气水回收系统与烟气余热利用系统相耦合，通过系统间物质流和能量流的耦合，实现能量的梯级利用，并且对水回收循环盐溶液进行循环利用，通过合理匹配温差有效降低系统能耗，从而实现系统节能与水回收的协同。

本发明提供了一种燃煤电站余热和水回收系统，包括：锅炉、空气预热器、除尘器、脱硫塔、烟囱、汽轮机和汽轮机冷却回热系统；所述锅炉、空气预热器、除尘器、脱硫塔和烟囱依次连通，组成锅炉的烟气排放通道；其中，所述空气预热器与所述除尘器之间设置有余热回收系统，所述脱硫塔与所述烟囱之间设置有水回收系统。本发明利用余热回收系统回收烟气的余热，利用水回收系统回收烟气中的水分，同时实现了余热回收节能和水回收的功能。

进一步地，所述余热回收系统包括烟气高温冷却器、烟气低温冷却器、暖风器和循环水泵；其中，所述空气预热器、烟气高温冷却器、烟气低温冷却器和除尘器依次连通，所述烟气高温冷却器与所述汽轮机冷却回热系统相连通且形成水循环，所述烟气低温冷却器经过所述循环水泵与所述暖风器相连通且形成水循环，所述暖风器与所述空气预热器相连通。余热回收系统采用两级烟气冷却器，利用烟气高温冷却器将高温的锅炉烟气余热回收至汽轮机回热系统加热凝结水，利用烟气低温冷却器低温部分烟气余热用于预热空气，以降低发电煤耗。

进一步地，所述水回收系统包括喷淋换热器、压力交换器、增压泵、反渗透设备和空气冷却器；其中，所述喷淋换热器连接在所述脱硫塔与所述烟囱之间，所述喷淋换热器、压力交换器、增压泵、反渗透设备、空气冷却器、压力交换器和喷淋换热器在水循环回路上依次连通，所述空气冷却器与所述空气预热器相连通。脱硫塔出口的烟气通过喷淋换热器利用高浓度盐溶液进行渗透回收，吸收水及余热的盐溶液在压力交换热备及增压泵中增压，继而在反渗透设备中进行反渗透回收纯水，之后在空气冷却器中降温并预热空气，最后在压力交换设备中降低压力后循环进入喷淋换热器利用，实现水的回收利用。

进一步地，所述空气冷却器、暖风器和空气预热器依次连通。

进一步地，所述空气冷却器排出的空气温度为30～40℃。

进一步地，所述暖风器排出的空气温度为70～80℃。

进一步地，所述烟气高温冷却器的出口水温为110～140℃，所述烟气低温冷却器的出口水温为90℃～100℃，所述喷淋换热器的出口水温为42～49℃。

进一步地，所述水回收系统中的循环溶液为氯化钙溶液。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1绘示了一种燃煤电站余热和水回收系统的结构图。

附图中标记为：

1 锅炉

2 空气预热器

3 除尘器

4 脱硫塔

5 烟囱

6 汽轮机

7 汽轮机冷却回热系统

81 烟气高温冷却器

82 烟气低温冷却器

83 暖风器

84 循环水泵

91 喷淋换热器

92 压力交换器

93 增压泵

94 反渗透设备

95 空气冷却器

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语"中心"、"纵向"、"横向"、"长度"、"宽度"、"厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"坚直"、"水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"、"顺时针"、"逆时针"等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，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，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语"第一"、"第二"仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有"第一"、"第二"的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，"多个"的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。此外，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明实施例提供了一种燃煤电站余热和水回收系统，如图1所示，包括：锅炉1、空气预热器2、除尘器3、脱硫塔4、烟囱5、汽轮机6和汽轮机冷却回热系统7；所述锅炉1、空气预热器2、除尘器3、脱硫塔4和烟囱5依次连通，组成锅炉1的烟气排放通道；其中，所述空气预热器2与所述除尘器3之间设置有余热回收系统，所述脱硫塔4与所述烟囱5之间设置有水回收系统。本发明利用余热回收系统回收烟气的余热，利用水回收系统回收烟气中的水分，同时实现了余热回收节能和水回收的功能。

在本发明实施例的一个方面，所述余热回收系统包括烟气高温冷却器81、烟气低温冷却器82、暖风器83和循环水泵84；其中，所述空气预热器2、烟气高温冷却器81、烟气低温冷却器82和除尘器3依次连通，所述烟气高温冷却器81与所述汽轮机冷却回热系统7相连通且形成水循环，所述烟气低温冷却器82经过所述循环水泵84与所述暖风器83相连通且形成水循环，所述暖风器83与所述空气预热器2相连通。余热回收系统采用两级烟气冷却器，利用烟气高温冷却器将高温的锅炉烟气余热回收至汽轮机回热系统加热凝结水，利用烟气低温冷却器低温部分烟气余热用于预热空气，以降低发电煤耗。

在本发明实施例的一个方面，所述水回收系统包括喷淋换热器91、压力交换器92、增压泵93、反渗透设备94和空气冷却器95；其中，所述喷淋换热器91连接在所述脱硫塔4与所述烟囱5之间，所述喷淋换热器91、压力交换器92、增压泵93、反渗透设备94、空气冷却器95、压力交换器92和喷淋换热器91在水循环回路上依次连通，所述空气冷却器95与所述空气预热器2相连通。优选地，所述空气冷却器95、暖风器83和空气预热器2依次连通。可选地，所述水回收系统中的循环溶液为氯化钙溶液。脱硫塔出口的烟气通过喷淋换热器利用高浓度盐溶液进行渗透回收，吸收水及余热的盐溶液在压力交换热备及增压泵中增压，继而在反渗透设备中进行反渗透回收纯水，之后在空气冷却器中降温并预热空气，最后在压力交换设备中降低压力后循环进入喷淋换热器利用，实现水的回收利用。

其中，所述空气冷却器95排出的空气温度为30～40℃，所述暖风器83排出的空气温度为70～80℃。优选地，所述烟气高温冷却器81的出口水温为110～140℃，所述烟气低温冷却器82的出口水温为90℃～100℃，所述喷淋换热器91的出口水温为42～49℃。

本发明在具体使用时，锅炉1、汽轮机6、汽轮机冷却回热系统7构成燃煤发电系统；锅炉1的锅炉排烟首先进入烟气高温冷却器81，利用从汽轮机冷却回热系统7中引出的水对烟气进行冷却，然后进入烟气低温冷却器82将烟气冷却至95℃，然后烟气经除尘器3除尘，脱硫塔4中脱硫后，进入喷淋换热器91，烟气中的水分及热量被从压力交换设备92送入喷淋换热器91的浓溶液吸收，高浓度盐溶液与锅炉排烟直接接触，利用浓溶液的吸收作用脱除烟气中的水分，浓溶液吸收水分后变成稀溶液，稀溶液经过压力交换设备92及增压泵93提高压力，之后进入反渗透设备94进行水回收，溶液变为浓溶液，其中回收的水为纯水，之后进入空气冷却器95进行放热，回收部分热量的同时降低盐溶液的温度以便循环进入喷淋换热器91再次用于余热及水回收；压力交换设备92中，喷淋换热器91出口溶液压力增大，入口溶液压力减小，从而减小增压泵耗功；通过调节增压泵93转速，从而调整循环盐溶液流量，保持进入喷淋换热器91的循环盐溶液温度在设计参数附近。

本发明实现了锅炉排烟余热与水的同时回收，系统节能潜力达2.7g/kWh至4.3g/kWh。本申请通过渗透与反渗透回收纯水，常规冷凝法回收水PH偏低一般为2～4，本发明水回收方法减少了回收水后续处理，可直接利用，减少水处理能耗。同时，本申请所述及运行参数以静态回收年限为优化目标进行热力学多参数优化，合理分配各换热器面积，可以降低投资成本，减少静态回收年限。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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，或者对其中部分或者全部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范围。

Claims (8)

1.一种燃煤电站余热和水回收系统，其特征在于，包括：

锅炉(1)、空气预热器(2)、除尘器(3)、脱硫塔(4)、烟囱(5)、汽轮机(6)和汽轮机冷却回热系统(7)；

所述锅炉(1)、空气预热器(2)、除尘器(3)、脱硫塔(4)和烟囱(5)依次连通，组成锅炉(1)的烟气排放通道；

其中，所述空气预热器(2)与所述除尘器(3)之间设置有余热回收系统，所述脱硫塔(4)与所述烟囱(5)之间设置有水回收系统。

2.如权利要求1所述的一种燃煤电站余热和水回收系统，其特征在于，

所述余热回收系统包括烟气高温冷却器(81)、烟气低温冷却器(82)、暖风器(83)和循环水泵(84)；

其中，所述空气预热器(2)、烟气高温冷却器(81)、烟气低温冷却器(82)和除尘器(3)依次连通，所述烟气高温冷却器(81)与所述汽轮机冷却回热系统(7)相连通且形成水循环，所述烟气低温冷却器(82)经过所述循环水泵(84)与所述暖风器(83)相连通且形成水循环，所述暖风器(83)与所述空气预热器(2)相连通。

3.如权利要求2所述的一种燃煤电站余热和水回收系统，其特征在于，

所述水回收系统包括喷淋换热器(91)、压力交换器(92)、增压泵(93)、反渗透设备(94)和空气冷却器(95)；

其中，所述喷淋换热器(91)连接在所述脱硫塔(4)与所述烟囱(5)之间，所述喷淋换热器(91)、压力交换器(92)、增压泵(93)、反渗透设备(94)、空气冷却器(95)、压力交换器(92)和喷淋换热器(91)在水循环回路上依次连通，所述空气冷却器(95)与所述空气预热器(2)相连通。

4.如权利要求3所述的一种燃煤电站余热和水回收系统，其特征在于，

所述空气冷却器(95)、暖风器(83)和空气预热器(2)依次连通。

5.如权利要求4所述的一种燃煤电站余热和水回收系统，其特征在于，

所述空气冷却器(95)排出的空气温度为30～40℃。

6.如权利要求5所述的一种燃煤电站余热和水回收系统，其特征在于，

所述暖风器(83)排出的空气温度为70～80℃。

7.如权利要求3所述的一种燃煤电站余热和水回收系统，其特征在于，

所述烟气高温冷却器(81)的出口水温为110～140℃，所述烟气低温冷却器(82)的出口水温为90℃～100℃，所述喷淋换热器(91)的出口水温为42～49℃。

8.如权利要求1-7中任一项所述的一种燃煤电站余热和水回收系统，其特征在于，

所述水回收系统中的循环溶液为氯化钙溶液。

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