CN112128732A - 一种乏汽及烟气余热能量品质耦合提升系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种乏汽及烟气余热能量品质耦合提升系统，本发明通过旁路高温烟气作为吸收式热泵驱动热源，同时将乏汽余热及脱硫塔之后低温烟气余热能量品位耦合提质，用于加热低压加热器组的凝结水，省的抽汽增加了汽轮机做功，实现汽轮机乏汽余热和低温烟气余热的耦合提质利用，提升热利用效率及热功转换能力，降低能耗。

Description

一种乏汽及烟气余热能量品质耦合提升系统
技术领域
本发明涉及一种乏汽及烟气余热能量品质耦合提升系统，属于燃煤机组节能减排技术领域。
背景技术
燃煤机组发电时余热损失主要包括汽轮机乏汽冷源余热和锅炉排烟烟气余热两大能量损失。汽轮机乏汽余热损失约占整个机组输入能量的40%以上；燃煤机组锅炉排烟热量损失是锅炉各项热损大中最大的一项，约占50%以上。同时燃煤机组排放烟气中含有大量水蒸气（8％～15％），以一台600 MW机组为例，运行一年约从烟气排放掉100万吨水，燃煤电厂湿法脱硫的使用也进一步加大烟气排放的水损失。因此乏汽烟气余热深度利用及水分回收是电厂节能减排的重要方向。
由于乏汽余热品味低，相关余热利用技术措施有限，现有利用方式主要通过高背压或热泵等方式用于管网供热，该利用方式受时空影响较大，仅适用于北方地区冬季供暖季。此外，该方案采用汽轮机抽气作为热泵驱动热源，影响系统总出功。锅炉排烟余热利用方式主要有：（1）在空气预热器之后布置低温省煤器，余热用于预热空气；（2）分级加热空气及中间加热凝结水的串联余热利用方案，余热用于预热空气和加热凝结水，排挤汽轮机抽气量，提高热功转换效率；（3）烟气旁路用于加热高温和低温凝结水。综上所述，现有燃煤机组乏汽余热量巨大，烟气余热利用多局限于100 ℃以上的热量利用，对脱硫塔之后的低温低品位热量几乎没有利用。
目前虽有乏汽烟气耦合利用的技术，但多局限在直接利用上，并未提升能量品位，因此热利用效率及热功转换能力有限。
发明内容
本发明提供了一种乏汽及烟气余热能量品质耦合提升系统，解决了背景技术中披露的问题。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种乏汽及烟气余热能量品质耦合提升系统，包括烟气主路，还包括烟气旁路、给水主路和冷却塔；
烟气旁路包括吸收式热泵和旁路低温省煤器，烟气主路脱硝设备输出的烟气进入烟气旁路，烟气旁路中的烟气依次通过吸收式热泵和旁路低温省煤器，在烟气主路与空气预热器输出的烟气汇合；
烟气主路的脱硫塔和烟囱之间设置有主路低温省煤器，主路低温省煤器的冷却水流经吸收式热泵的蒸发器；
给水主路包括依次连接的凝汽器、低压加热器组、除氧器和高压加热器组，凝汽器输入端输入乏汽，高压加热器组的输出端连接锅炉给水口；凝汽器输出的凝结水分出一路依次流经旁路低温省煤器、吸收式热泵的吸收器、吸收式热泵的冷凝器，在给水主路与低压加热器组输出的凝结水汇合；
冷却塔的循环水依次流经凝汽器和吸收式热泵的蒸发器。
吸收式热泵为溴化锂-水吸收式热泵。
吸收式热泵的蒸发器为双热源蒸发器。
主路低温省煤器为氟塑料换热器。
旁路低温省煤器为氟塑料换热器。
烟气旁路的输入端设置有流量控制阀。
本发明所达到的有益效果：1、本发明通过旁路高温烟气作为吸收式热泵驱动热源，同时将乏汽余热及脱硫塔之后低温烟气余热能量品位耦合提质，用于加热低压加热器组的凝结水，省的抽汽增加了汽轮机做功，实现汽轮机乏汽余热和低温烟气余热的耦合提质利用，提升热利用效率及热功转换能力，降低能耗；2、旁路冷烟气与主路热烟气混合，降低除尘器温度，实现低低温除尘效果，降低粉尘比电阻，提升除尘器除尘效率；3、通过主路低温省煤器进一步冷却烟气，使烟气中的水分凝结析出，经处理后可用于脱硫工艺水的补水，实现节水效果。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1所示，一种乏汽及烟气余热能量品质耦合提升系统，包括烟气主路、烟气旁路、给水主路和冷却塔10。
烟气主路包括依次连接的脱硝设备2、空气预热器3、静电除尘器4、脱硫塔5、主路低温省煤器6和烟囱7，脱硝设备2的输入端外接锅炉1排烟口
烟气旁路的输入端连接在脱硝设备2和空气预热器3之间，输出端连接在空气预热器3和静电除尘器4之间，沿烟气流动方向，烟气旁路包括依次连接的吸收式热泵15和旁路低温省煤器14，烟气旁路中的烟气依次通过吸收式热泵15和旁路低温省煤器14，在烟气主路与空气预热器3输出的烟气汇合。
吸收式热泵15为溴化锂-水吸收式热泵，其包括发生器15-1、吸收器15-2、冷凝器15-3和蒸发器15-4，蒸发器15-4为双热源蒸发器，即其中有两个单独的管路。为了便于控制烟气旁路中的烟气量，在烟气旁路的输入端安装有流量控制阀，即在吸收式热泵15上游安装流量控制阀，通过流量控制阀控制烟气量。
旁路低温省煤器14和主路低温省煤器6均为氟塑料换热器，主路低温省煤器6上设置有冷却水回路16，冷却水流经吸收式热泵15的蒸发器15-4，即却水流通过蒸发器15-4的一个管路。
给水主路包括依次连接的凝汽器9、低压加热器组11、除氧器12和高压加热器组13，凝汽器9输入端输入乏汽，即外接汽轮机8乏汽出口，高压加热器组13的输出端连接锅炉1给水口。凝汽器9输出的低温凝结水分成两路，一路通过低压加热器组11，另一路依次流经旁路低温省煤器14、吸收式热泵15的吸收器15-2、吸收式热泵15的冷凝器15-3，在给水主路与低压加热器组11输出的凝结水汇合，进入除氧器12。
低压加热器组11包括依次连接的5号、6号、7号、8号低压加热器，8号低压加热器连接凝汽器9，5号低压加热器连接除氧器12；高压加热器组13包括依次连接的1号、2号、3号高压加热器，3号高压加热器连接除氧器12，1号高压加热器连接锅炉1给水口。
冷却塔10循环水回路17中的循环水依次流经凝汽器9和吸收式热泵15的蒸发器15-4。
上述系统的工作过程如下：
烟气主路脱硝设备2输出的高温烟气进入烟气旁路，高温烟气进入发生器15-1，驱动吸收式热泵15，烟气换热后进入旁路低温省煤器14给低温凝结水加热，然后与空气预热器3输出的烟气汇合，降低烟气主路烟气的温度，脱硫塔5输出的烟气与被蒸发器15-4吸热后的冷却水进行热交换，即烟气被主路低温省煤器6进一步冷却，使烟气中的水分凝结析出；
乏汽经过凝汽器9后输出低温凝结水，低温凝结水一路通过低压加热器组11加热，另一路被低温省煤器14预热后，经过吸收式热泵15后的烟气余热加热，混合后的凝结水通过除氧器12除氧，混合后进入高压加热器组13加热后进入锅炉1给水口。
上述系统通过旁路高温烟气作为吸收式热泵15驱动热源，同时将乏汽余热及脱硫塔5之后低温烟气余热能量品位耦合提质，用于加热低压加热器组11凝结水，省的抽汽增加了汽轮机8做功，实现汽轮机8乏汽余热和低温烟气余热的耦合提质利用，提升热利用效率及热功转换能力，降低能耗。
上述系统的同时旁路冷烟气与主路热烟气混合，降低除尘器温度，实现低低温除尘效果，降低粉尘比电阻，提升除尘器除尘效率；通过主路低温省煤器6进一步冷却烟气，使烟气中的水分凝结析出，经处理后可用于脱硫工艺水的补水，实现节水效果。
上述系统解决了相变凝聚所需冷源难以解决及余热品位过低无法利用的难题，同时达到回收水分和节能的目的，同时也避免电厂有色烟羽现象的发生。
根据全厂水-能-环境耦合热力系统建模及“能源-经济-环境”耦合评价分析，本发明可降低机组发电标煤耗2.5g/kWh。每台机组每年可节省燃料及脱硫岛用水费用合计800多万元，扣除运行维护检修费用，每年净收益800多万元，与不设置烟气余热利用装置对比，设备投资静态回收期仅4.24年。每年两台机组减少CO2排放量70320吨/年，SO2排放量348吨/年，经济效益和社会效益均十分明显。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种乏汽及烟气余热能量品质耦合提升系统，包括烟气主路，其特征在于：还包括烟气旁路、给水主路和冷却塔；
烟气旁路包括吸收式热泵和旁路低温省煤器，烟气主路脱硝设备输出的烟气进入烟气旁路，烟气旁路中的烟气依次通过吸收式热泵和旁路低温省煤器，在烟气主路与空气预热器输出的烟气汇合；
烟气主路的脱硫塔和烟囱之间设置有主路低温省煤器，主路低温省煤器的冷却水流经吸收式热泵的蒸发器；
给水主路包括依次连接的凝汽器、低压加热器组、除氧器和高压加热器组，凝汽器输入端输入乏汽，高压加热器组的输出端连接锅炉给水口；凝汽器输出的凝结水分出一路依次流经旁路低温省煤器、吸收式热泵的吸收器、吸收式热泵的冷凝器，在给水主路与低压加热器组输出的凝结水汇合；
冷却塔的循环水依次流经凝汽器和吸收式热泵的蒸发器。
2.根据权利要求1所述的一种乏汽及烟气余热能量品质耦合提升系统，其特征在于：吸收式热泵为溴化锂-水吸收式热泵。
3.根据权利要求1或2所述的一种乏汽及烟气余热能量品质耦合提升系统，其特征在于：吸收式热泵的蒸发器为双热源蒸发器。
4.根据权利要求1所述的一种乏汽及烟气余热能量品质耦合提升系统，其特征在于：主路低温省煤器为氟塑料换热器。
5.根据权利要求1所述的一种乏汽及烟气余热能量品质耦合提升系统，其特征在于：旁路低温省煤器为氟塑料换热器。
6.根据权利要求1所述的一种乏汽及烟气余热能量品质耦合提升系统，其特征在于：烟气旁路的输入端设置有流量控制阀。
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