CN205979841U - 一种低位能烟气加热系统 - Google Patents

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李本锋
卢海申
马建忠
郭清温
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Abstract

一种低位能烟气加热系统，所述系统包括烟气冷却器和烟气再热器，所述烟气冷却器和烟气再热器之间的介质水循环系统管道上设有利用余热的节能系统，所述节能支路上设有吸收式热泵和压缩式热泵；分别接入冷却前和冷却后的循环水；对高温水和低温水中的余热均能有效回收利用，大大降低污染物处理系统运行的能耗，并联双路设置可实现双路同时工作或一用一备，减少故障旁路设置，便于维护和降低运营成本。

Description

一种低位能烟气加热系统
技术领域
本实用新型涉及火电厂烟气处理领域，具体为一种火电厂发电机组锅炉尾部烟气加热系统。
背景技术
目前火力发电机组锅炉烟气都要通过脱硝、脱硫处理后才通排向大气，在经过脱硝处理后，为提高脱硫效率需要先经过一级换热器将烟气降温处理，之后经过脱硫装置，之后将烟气升温后排入烟囱。根据现有的技术水平，基于烟气冷却和再热技术的处理工艺是实现燃煤电厂超低排放的主要方式。烟气冷却和再热技术包括两个气-水换热器，一个是烟气冷却器，通常位于空预器与静电除尘器之间的烟道上，通过介质水吸收烟气热量以降低烟气温度，目的是降低烟气温度以减少烟气体积流量、降低风机能耗、提高除尘器除尘效率；另一个是烟气再热器也称为烟气加热器，通常位于湿法脱硫装置或除尘器与烟囱之间的烟道上，在这个换热器中，用烟气冷却器排出的高温介质水加热脱硫后或湿法除尘后的冷烟气，通过提高烟气温度以提高烟气抬升高度、减少烟囱腐蚀和“白烟”的产生，高温介质水放热后温度降低，再回到烟气冷却器吸收高温烟气中的热量，实现热媒体的内循环和烟气热量的传递。进入烟气冷却器的烟气温度在130℃左右，被70℃左右的介质水在烟气冷却器中冷却至90℃左右，介质水温度上升至100℃左右，90℃左右的烟气进入静电除尘器、湿法脱硫装置、除尘器后温度进一步降至50℃左右后进入烟气再热器，在烟气再热器中，100℃左右的介质水放热后温度降至70℃左右并被增压泵送回至烟气冷却器，而50℃左右的烟气吸收介质水释放的热量升温至80℃左右后通过烟囱排放。
在火电机组满负荷运行时，由于从空气预热器流出的排烟温度较高在130℃，烟气冷却器吸收的热量能够满足烟气再热换热器所需的热量。当火电机组在满负荷运行时但在冬季等气候环境下从空气预热器流出排烟温度较低或火电机组在非满负荷运行而导致从空气预热器流出排烟温度较低和烟气量减少时，由于烟气冷却器和烟气再热器的烟气出口温度需要维持与满负荷时相近的状态，因此烟气冷却器获得的热量不能满足烟气再热器的需要，此时通常需要补充一定量、一定参数的蒸汽加热烟气冷却器流出的热媒水，以确保烟气再热器出口的烟气温度达到80℃左右。由于采用抽取补充蒸汽进行辅助加热，系统能耗较大。以600MW火电机组为例，当机组在75％、50％ 和35％负荷下运行时，需补充的热量分别为1800kW、9000kW和9800kW。因此如何降低基于烟气冷却和再热技术的能耗是当前火电厂面临的主要技术难题之一。
实用新型内容
针对上述问题，本实用新型提供了一种利用火电厂余热的节能处理系统，用于降低火电厂能耗。
本实用新型采用的技术方案是，一种低位能烟气加热系统，所述系统包括烟气冷却器和烟气再热器，所述烟气冷却器和烟气再热器之间的介质水循环系统管道上设有利用余热的节能系统，其特征在于，所述节能支路上设有吸收式热泵，吸收式热泵包括：
吸收器；冷凝器，其进口管与烟气冷却器的介质水出口相通，其出口管与烟气再热器的进口管相通；蒸发器，其进口管接火电厂开式循环冷却水系统或闭式循环水系统中冷却前的管路相通，其出口管接入循环水冷却塔；发生器，其进口管与火电厂辅助蒸汽系统管路相通，其出口管与火电厂的疏水系统相通。
进一步地，所述吸收式热泵蒸发器的进口管上还设有水泵。
进一步地，所述吸收式热泵冷凝器的进口管上还设有进口阀；所述冷凝器的出口管上设有出口阀。
进一步地，所述吸收式热泵蒸发器流通支管与循环水冷却塔的进水管之间是并联设置。
进一步地，所述节能支路上还设有压缩式热泵，压缩式热泵包括：驱动装置；压缩机，由驱动装置进行驱动，实现内部工质循环；压缩式热泵冷凝器，其进口管与烟气冷却器的介质水出口相通；其出口管与烟气再热器的进口管相通；压缩式热泵蒸发器，其进口管接火电厂开式循环冷却水系统或闭式循环水系统中冷却后的管路相通，其出口管重新接回循环水系统。
进一步地，所述压缩式热泵蒸发器的进口管上还设有水泵。
进一步地，所述压缩式热泵冷凝器的进口管上还设有进口阀；出口管上设有出口阀。
进一步地，所述压缩式热泵蒸发器流通支管与循环水冷却塔的回水管之间是并联设置。
进一步地，所述压缩式热泵驱动装置采用蒸汽驱动或电力驱动。
进一步地，烟气冷却器和烟气再热器之间水路上设有循环泵；烟气冷却器和烟气再热器的烟气通路上设有除尘器、引风机、脱硫塔。
与现有技术相比，本实用新型所提供的一种低位能烟气加热系统，在现有基于烟气冷却和再热技术的烟气污染物处理系统中增设节能支路，能够大幅度节省补充蒸汽，采用并联设置的吸收式热泵和压缩式热泵，分别设置于循环冷却水系统中的冷却前侧和冷却后侧，对循环冷却水系统高温水和低温水中的余热均能有效回收利用，大大降低污染物处理系统运行的能耗，并联双路设置可实现双路同时工作或一用一备，减少故障旁路设置，便于维护和降低运营成本。
附图说明
图1为系统的连接示意图。
具体实施方式
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似推广，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。
下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式做进一步的说明。
在本实施例中，结合附图，对本实用新型的结构进行详细描述。
请参见附图，本实用新型提供的一种利用火电厂余热的节能处理系统，所述系统包括烟气冷却器1和烟气再热器5，所述烟气冷却器1和烟气再热器5之间的介质水循环系统管道上设有循环泵7，所述烟气冷却器1和烟气再热器5之间还设有利用余热的节能系统。
所述节能系统包括吸收式热泵8和压缩式热泵9，吸收式热泵8进一步包括：
吸收器，其进口管与烟气冷却器1的介质水出口相通，在介质水系统中，所采用的介质水通常火电厂的除盐水；所述吸收器的进口管上还设有吸收器进口阀。
冷凝器，其出口管与烟气再热器5的进口管相通；所述冷凝器的出口管上设有冷凝器出口阀。
蒸发器，其进口管接火电厂开式循环冷却水系统或闭式循环水系统中冷却前的管路14相通，其出口管接入循环水冷却塔10；所述蒸发器的进口管上还设有水泵。蒸发器支管与循环水冷却塔的主进水管(图中未示出)并联设置。
发生器，其进口管与火电厂辅助蒸汽系统管路12相通。其出口管13与火电厂的疏水系统相通。
压缩式热泵9进一步包括：驱动装置，可采用蒸汽驱动或电力驱动；
压缩机，由驱动装置进行驱动，实现内部工质循环。
冷凝器，其进口管与烟气冷却器1的介质水出口相通；所述冷凝器的进口管上还设有进口阀。其出口管与烟气再热器5的进口管相通；所述冷凝器的出口管上设有出口阀。
蒸发器，其进口管接火电厂开式循环冷却水系统或闭式循环水系统中冷却后的管路相通，其出口管15接回循环水系统；所述蒸发器的进口管上还设有水泵。蒸发器支管与循环水冷却塔的主回水管(图中未示出)并联设置。
在本实施例中，所述介质水循环系统还包括：循环泵7，循环泵7的作用是为介质水增压以克服介质水的沿程阻力。
在本实施例中，所述处理系统还包括除尘器2、引风机3、脱硫塔4、烟囱6。
实施前，需要检测获取锅炉在不同负荷下烟气的流量、排温、流速和风压等参数，检测获取可用于废热回收的开式循环冷却水或闭式冷却水的流量、压力及其调节范围和冷却前水温等参数，检测获取补充蒸汽流量的调节范围，并根据具体的锅炉烟气参数、余热参数确定热泵的制热能力，具体实施时，通过检测烟气冷却器1、烟气再热器5的烟气进出口温度、介质水进出口温度等参数，并将烟气温度、流量和介质水流量温度等信号输入到控制系统中，控制系统控制整个系统的运转。
具体实施时，根据烟气冷却器和烟气再热器的烟气进出口流量、温度和介质水进出口流量、温度、蒸汽参数、开式循环冷却水或闭式冷却水的温度自动调节进入吸收式热泵发生器的蒸汽流量和进入蒸发器的开式循环冷却水或闭式冷却水流量，调节进入压缩式热泵的开式循环冷却水或闭式冷却水流量，以使热泵的制热量与烟气再热器所需的热量相适应，同时控制烟气再热器5的介质水入口温度在95℃左右，确保进入烟囱10的烟气温度在80℃左右。
进入发生器的蒸汽流量通过阀门调节，进入吸收式热泵和压缩式热泵的开式循环冷却水或闭式冷却水流量通过两者各自的进水管水泵调节。
根据季节的变化，火电厂循环冷却水系统或闭式冷却水系统中冷却前的水温在28-40℃左右，也就是引入第一类吸收式热泵蒸发器的水源温度在28-40℃左右。在吸收式热泵蒸发器中温降控制在5-10℃，满足开式循环冷却水系统和闭式循环水系统的要求。
驱动用蒸汽参数为0.2MPa-0.8MPa饱和蒸汽，该蒸汽流入吸收式热泵13的发生器用以驱动热泵循环，所需的蒸汽量根据烟气再热器所需的热量、废热水的进口温度以及制热负荷进行调节。
在上述工况下，吸收式热泵的制热系数(COP)可达到1.6-1.8，压缩式热泵的制 热系数(COP)可达到4-5；采用本技术方案后，可节约节约蒸汽量37.5％-44.4％。
当吸收式和压缩式热泵两个节能支路其一发生故障工作时，可通过管路阀门关闭故障支路，并相应调整工作状态的热泵相应控制参数。此时整个系统可保证在设备故障发生时的冗余备用功能。
本实用新型虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本实用新型，任何本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本实用新型的保护范围应当以本实用新型权利要求所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种低位能烟气加热系统，所述系统包括烟气冷却器和烟气再热器，所述烟气冷却器和烟气再热器之间的介质水循环系统管道上设有利用余热的节能系统，其特征在于，所述节能支路上设有吸收式热泵，吸收式热泵包括：吸收器；冷凝器，其进口管与烟气冷却器的介质水出口相通，其出口管与烟气再热器的进口管相通；蒸发器，其进口管接火电厂开式循环冷却水系统或闭式循环水系统中冷却前的管路相通，其出口管接入循环水冷却塔；发生器，其进口管与火电厂辅助蒸汽系统管路相通，其出口管与火电厂的疏水系统相通。
2.根据权利要求1所述的低位能烟气加热系统，其特征在于，所述吸收式热泵蒸发器的进口管上还设有水泵。
3.根据权利要求1所述的低位能烟气加热系统，其特征在于，所述吸收式热泵冷凝器的进口管上还设有进口阀；所述冷凝器的出口管上设有出口阀。
4.根据权利要求2所述的低位能烟气加热系统，其特征在于，所述吸收式热泵蒸发器流通支管与循环水冷却塔的进水管之间是并联设置。
5.根据权利要求1所述的低位能烟气加热系统，其特征在于，所述节能支路上还设有压缩式热泵，压缩式热泵包括：驱动装置；压缩机，由驱动装置进行驱动，实现内部工质循环；压缩式热泵冷凝器，其进口管与烟气冷却器的介质水出口相通；其出口管与烟气再热器的进口管相通；压缩式热泵蒸发器，其进口管接火电厂开式循环冷却水系统或闭式循环水系统中冷却后的管路相通，其出口管重新接回循环水系统。
6.根据权利要求5所述的低位能烟气加热系统，其特征在于，所述压缩式热泵蒸发器的进口管上还设有水泵。
7.根据权利要求5所述的低位能烟气加热系统，其特征在于，所述压缩式热泵冷凝器的进口管上还设有进口阀；出口管上设有出口阀。
8.根据权利要求5所述的低位能烟气加热系统，其特征在于，所述压缩式热泵蒸发器流通支管与循环水冷却塔的回水管之间是并联设置。
9.根据权利要求5所述的低位能烟气加热系统，其特征在于，所述压缩式热泵驱动装置采用蒸汽驱动或电力驱动。
10.根据权利要求1所述的低位能烟气加热系统，其特征在于，烟气冷却器和烟气再热器之间水路上设有循环泵；烟气冷却器和烟气再热器的烟气通路上设有除尘器、引风机、脱硫塔。
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