CN212252681U - 一种烟气提水的热冷循环回用系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种烟气提水的热冷循环回用系统，本实用新型提供了一种烟气提水的热冷循环回用系统，应用在锅炉尾气处理中，包括相互连通的烟气冷凝子系统和空气回热子系统，烟气冷凝子系统对脱硫设备后的湿饱和烟气进行冷凝和降温，烟气冷凝子系统将热能传递给空气回热子系统，空气回热子系统对锅炉进风口管道的新风进行低阶预热。本实用新型烟气提水的热冷循环回用系统，在保证烟气提水冷源的同时实现了热能循环回用，同时大幅降低了电能消耗。

Description

一种烟气提水的热冷循环回用系统

技术领域

本实用新型涉及锅炉废气处理技术领域，更具体的说是涉及一种烟气提水的热冷循环回用系统。

背景技术

在锅炉废气处理技术领域，国内外现有技术主流是进行常规污染物和非常规污染物的净化处理，已经得到广泛应用。以石灰石-石膏湿法脱硫为例，锅炉产生的烟气依次通过空气预热器、电除尘器、引风机、脱硫吸收塔和烟囱等处理设备后进行排放。火力发电企业、化工企业、金属冶炼企业普遍采用石灰石-石膏湿法脱硫技术进行烟气净化处理，该技术工艺成熟可靠，已经普遍达到90％以上的脱硫效率，大部分火电厂已使二氧化硫排放浓度达到超低标准。另一方面，湿法脱硫的水资源消耗已经成为日益突出的问题；受其工艺特点影响，高温烟气在脱硫处理过程中携带了大量饱和水蒸气以及液滴，造成了大量水资源消耗。一般一台600MW等级的火力发电机组湿法脱硫每小时蒸发耗水量达80吨等级，必须大量取用外部水源进行补水，每年两台 600MW等级的火力发电机组取水量达200万吨等级。在贫水地区，这种水消耗与水资源匮乏的矛盾尤其突出。

对脱硫后的烟气进行净化冷凝处理，回收冷凝水和余热是废气处理前沿技术之一，目前处于研究试验阶段。目前已试验的新技术中有基于热泵技术的余热回收装置，用热泵装置回收烟气余热，供给热网用户，同时能够在烟气冷凝过程中产生部分凝结水。然而，这种技术以余热回收为主，核心技术为热泵技术，没有对冷凝水进行充分回收。

此外还有的研发方向是烟气提水电水联产，一种烟气冷凝提水系统(发明专利公开号CN106039755A)，采用的冷源是常规冷却塔，该装置的冷却风扇电能消耗较高，排出的乏热散布到大气环境中，未能充分利用，其主要原因是电厂周边没有热网用户，不具备利用余热供热的技术条件。比如某项目烟气提水系统中机力通风冷却塔散热功率达50-60MW。这些热量按常规工艺必须全部排放到大气环境中，才能取得足够低的低温冷媒，以保证烟气能够循环冷却，产生冷凝水；同时集群式冷却塔强制通风机也产生较高耗电量，其耗电成本约占提水总成本的50％。

需要解决的技术问题是：如何用新方法回收利用烟气提水冷却塔的余热？如何取消冷却风扇，降低烟气提水冷源电能消耗？

因此，如何提供一种烟气提水的热冷循环回用系统解决上述缺陷，成为本领域人员亟需解决的一个技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种烟气提水的热冷循环回用系统，在保证烟气提水冷源的同时实现了热能循环回用，同时大幅降低了电能消耗。

有鉴于此，本实用新型提供了一种烟气提水的热冷循环回用系统，应用在锅炉尾气处理中，锅炉尾气处理前端包括湿法脱硫设备，包括相互连通的烟气冷凝子系统和空气回热子系统，所述烟气冷凝子系统对脱硫设备后的湿饱和烟气进行冷凝和降温，所述烟气冷凝子系统将热能传递给所述空气回热子系统，所述空气回热子系统对所述锅炉进风口管道的新风进行低阶预热。

本实用新型的有益效果是：通过设置在脱硫吸收塔后的所述烟气冷凝子系统对脱硫后的湿饱和烟气进行进一步净化和回收处理，产生烟气冷凝水。在处理过程中，进一步净化烟气，使烟尘浓度、二氧化硫浓度进一步降低，脱硫烟气夹带石膏的现象得到彻底消除；完成对湿法脱硫系统处理后烟气的冷凝提水，提供大量的生产用水，显著节约水资源。通过所述空气回热子系统对一次送风机和二次送风机的进风口管道的新风进行低阶预热，进一步利用烟气余热加热输入锅炉的新风，使锅炉效率得到提高，同时利用一次送风机和二次送风机的抽风对循环工质进行降温冷却，避免了通风冷却塔的设置，减少了冷却塔用冷却风扇的电能消耗。本实用新型烟气提水的热冷循环回用系统，在保证烟气提水冷源的同时实现了热能循环回用，同时大幅降低了电能消耗。

进一步的，所述烟气冷凝子系统包括膨胀蓄水箱、烟气冷凝塔和冷凝循环泵，所述空气回热子系统包括设置在所述锅炉进风管道上的低阶暖风器，所述膨胀蓄水箱的出水口通过管道连通到所述低阶暖风器，所述低阶暖风器的出水口通过管道连通所述冷凝循环泵的进水口，所述冷凝循环泵将冷水打入到所述烟气冷凝塔顶部的喷淋装置，所述烟气冷凝塔底部设置有回水管，所述回水管连通到所述膨胀蓄水箱。

进一步的，还包括一次风二阶暖风器、二次风二阶暖风器和烟冷器，所述一次风二阶暖风器和二次风二阶暖风器分别设置在所述锅炉进风管道的一次风和二次风管道上，所述烟冷器设置在空气预热器和电除尘器之间的烟气管道上，所述一次风二阶暖风器、二次风二阶暖风器和烟冷器通过循环的导热介质相连通。

优选的，所述导热介质具体采用低硬度纯水，所述低硬度纯水通过循环泵驱动在所述一次风二阶暖风器、二次风二阶暖风器和烟冷器之间循环流动。

进一步的，还包括通风冷却塔，所述通风冷却塔通过旁路管道与所述低阶暖风器并联连通到冷凝循环水管路上。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本实用新型烟气提水的热冷循环回用系统的实施例1组成结构示意图；

图2为本实用新型烟气提水的热冷循环回用系统的实施例2组成结构示意图；

图3为本实用新型低阶回热原理示意图；

图4为本实用新型二阶回热原理示意图；

图5为本实用新型低阶暖风器结构示意图。

其中，1-锅炉，2-磨煤机，3-空气预热器，4-电除尘器，5-引风机，6-脱硫吸收塔，7-烟囱，8-一次风送风机，9-二次风送风机，10-膨胀蓄水箱，11-烟气冷凝塔，12-冷凝循环泵，13-低阶暖风器，1301-第一导流罩，1302-第二导流罩，14-一次风二阶暖风器，15-二次风二阶暖风器，16-烟冷器，17-通风冷却塔。

具体实施方式

本实用新型的核心是提供一种烟气提水的热冷循环回用系统，在保证烟气提水冷源的同时实现了热能循环回用，同时大幅降低了电能消耗。

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

参考附图，图1为本实用新型烟气提水的热冷循环回用系统的实施例1 组成结构示意图；图2为本实用新型烟气提水的热冷循环回用系统的实施例2 组成结构示意图；图3为本实用新型低阶回热原理示意图；图4为本实用新型二阶回热原理示意图；图5为本实用新型低阶暖风器结构示意图。

在实施例1中，如图1、图3和图4所示，一种烟气提水的热冷循环回用系统，应用在锅炉尾气处理领域，锅炉尾气处理前端包括湿法脱硫设备，在成熟的石灰石-石膏湿法脱硫工艺中，锅炉1产生的烟气依次通过空气预热器3、电除尘器4、引风机5、脱硫吸收塔6和烟囱7等处理设备后进行排放，一次送风机8和二次送风机9向锅炉1内鼓入新风助燃，所述一次送风机8 的一次风携带磨煤机2产生的煤粉进入锅炉1的燃烧室。本实用新型烟气提水的热冷循环回用系统包括相互连通的烟气冷凝子系统和空气回热子系统，所述烟气冷凝子系统设置在脱硫吸收塔6后对湿饱和烟气进行冷凝和降温，所述烟气冷凝子系统将热能传递给所述空气回热子系统，所述空气回热子系统对一次送风机8和二次送风机9的进风口管道的新风进行低阶预热。

通过设置在脱硫吸收塔6后的所述烟气冷凝子系统对脱硫后的湿饱和烟气进行进一步净化和回收处理，产生烟气冷凝水。在处理过程中，进一步净化烟气，使烟尘浓度、二氧化硫浓度进一步降低，脱硫烟气夹带石膏的现象得到彻底消除；完成对湿法脱硫系统处理后烟气的冷凝提水，提供大量的生产用水，显著节约水资源。通过所述空气回热子系统对一次送风机8和二次送风机9的进风口管道的新风进行低阶预热，进一步利用烟气余热加热输入锅炉的新风，使锅炉效率得到提高，同时利用一次送风机8和二次送风机9 的抽风对循环工质进行降温冷却，避免了通风冷却塔的设置，减少了冷却塔用冷却风扇的电能消耗。本实用新型烟气提水的热冷循环回用系统，在保证烟气提水冷源的同时实现了热能循环回用，同时大幅降低了电能消耗。

在本实施例的一具体实施方式中，如图1所示，所述烟气冷凝子系统包括膨胀蓄水箱10、烟气冷凝塔11和冷凝循环泵12，所述空气回热子系统包括设置在一次送风机8和二次送风机9进风管道上的低阶暖风器13，膨胀蓄水箱10的出水口通过管道连通到低阶暖风器13内部的加热盘管入水口，低阶暖风器13的加热盘管出水口通过管道连通冷凝循环泵12的进水口，冷凝循环泵12将冷水打入到烟气冷凝塔11顶部的喷淋装置，烟气冷凝塔11底部设置有回水管，所述回水管连通到膨胀蓄水箱10。

具体而言，如图5所示，低阶暖风器13具体采用间壁式换热器进行换热，所述间壁式换热器的出水侧箱体设置有出水口，入水侧箱体设置有入水口。低阶暖风器13的入风侧设置有防雨的第一导流罩1301，出风侧设置有连通风管的第二导流罩1302。当然本实用新型中的低阶暖风器13也可以采用混流式换热器。类似的变形方式均落入本实用新型的保护范围之中。

通过膨胀蓄水箱10、烟气冷凝塔11、冷凝循环泵12和低阶暖风器13配合管道连通的循环水工质的循环回路，形成低阶回热循环，便于完成提水工作的同时传递热能加热锅炉的新风。

在本实施例的一具体实施方式中，如图1所示，脱硫设备具体采用脱硫吸收塔6，脱硫吸收塔6和烟气冷凝塔11叠加设置为脱硫提水一体化结构。

通过脱硫提水一体化结构的设置，便于缩短脱硫后湿饱和烟气的流动行程，降低温度损耗，便于顺利高效冷凝提水。

在本实施例的一具体实施方式中，如图1和图4所示，还包括一次风二阶暖风器14、二次风二阶暖风器15和烟冷器16，一次风二阶暖风器14和二次风二阶暖风器15分别设置在锅炉进风管道的一次风和二次风管道上，烟冷器16设置在空气预热器3和电除尘器4之间的烟气管道上，一次风二阶暖风器14、二次风二阶暖风器15和烟冷器16通过循环的导热介质相连通。

具体而言，一次风二阶暖风器14和二次风二阶暖风器15具体采用翅片管间壁式换热器。

具体而言，所述导热介质具体采用低硬度纯水，低硬度纯水通过循环泵驱动在一次风二阶暖风器14、二次风二阶暖风器15和烟冷器16之间循环流动。

通过一次风二阶暖风器14、二次风二阶暖风器15和烟冷器16组成的二阶回热循环，能够使得锅炉排出烟气的预降温，同时回收烟气余热进一步加热空气，提高锅炉效率。

在本实施例的一具体实施方式中，660MW火电机组褐煤锅炉燃烧排出的烟气温度为142℃，烟气经过脱硝、除尘、脱硫处理后进入烟气冷凝塔11，此时烟气脱硫后的湿饱和烟气温度为55℃，湿饱和烟气与冷凝循环水混合换热，烟气温度降低至48℃，烟气冷凝水产生量为96吨/时；此过程中，循环水在烟气冷凝塔11内被烟气加热，循环水温由36℃升高至47℃。

所述烟气热冷循环的冷段中，发生两级回热加热过程。在低阶回热循环中，由低阶循环水加热锅炉风机入口新风，所述过程在低阶暖风器13中进行，此时循环水入口温度47℃，加热空气后温度降低至36℃；而新风则由26℃被加热至38℃。

在二阶回热循环中，通过单独的二阶循环水进行换热，锅炉燃烧排出的烟气首先在烟冷器16中加热二阶循环水，烟气温度由142℃降低至105℃，同时二阶循环水由74℃被加热至95℃；所述循环水分别在一次风二阶暖风器 14、二次风二阶暖风器15内加热空气，使空气温度由38℃进一步升高至69℃，同时二阶循环水温度由95℃降低至73℃。

在上述烟气热冷循环中，烟气分别在脱硫塔前和脱硫后的烟气冷凝塔内经过两级回热加热过程，完成两个热冷循环。其中低阶回热循环为主循环，在此循环冷却烟气过程中每小时产生烟气冷凝水96吨，同时加热锅炉风机入口的新风，回收热能功率达55MW。二阶回热循环为辅助循环，其作用是进行锅炉排出烟气的预降温，同时回收烟气余热进一步加热空气。

在实施例2中，在实施例1的基础上增加通风冷却塔17形成本实施例，通风冷却塔17通过旁路管道与低阶暖风器13并联连通到冷凝循环水管路上。这是针对极端热季工况设置的调峰装置。在上述实施例1中，当环境温度高于38℃时，原有的低阶热冷循环回路已经达到边际换热工况，锅炉入口空气侧提供的冷源不足以使烟气充分冷凝，此时开启旁路管道上的阀门，通风冷却塔17投入运行，进一步降低循环水温度3℃～5℃，使烟气冷凝塔11内仍然能够维持较低的换热温度，保持烟气凝结水持续产生，保证提水工作顺利进行。

本实用新型同时提供一种烟气提水的热冷循环回用方法，应用在锅炉尾气处理中，包括采用冷凝工艺提取脱硫工艺后的湿饱和烟气中的水分，利用回收得到的高温的冷凝混合循环水对所述锅炉进风口管道的新风进行低阶预热，同时冷却所述循环水。本实用新型烟气提水的热冷循环回用方法利用冷凝工艺和低阶预热工艺的热能转换，在保证烟气冷凝提水工作的同时实现了热能循环回用，同时大幅降低了电能消耗。

具体而言，所述脱硫工艺后的湿饱和烟气温度调整为43℃～55℃，所述冷凝工艺采用混合式换热原理工作，所述冷凝工艺的混合换热温度相对于水蒸气露点下降幅度为3℃～8℃。通过调整温度在合适范围，能够大幅提高冷凝提水效率。

具体而言，所述冷凝工艺冷凝塔的空间换热系数为3401.3W/m3℃～

14067.3W/m3℃。所述冷凝工艺中，冷凝塔入口的湿饱和烟气与流出的烟气冷凝水温度之差为5℃～7℃，冷凝塔出口烟气与喷入塔内的冷却循环水温度之差为5℃～12℃。本实用新型烟气提水的热冷循环回用方法的冷凝工艺中冷凝塔的产水能力，对于电站锅炉，单位发电量产水能力为0.133t/MWh～ 0.31t/MWh。

具体而言，所述冷凝工艺使用的循环水温度为26℃～42℃，所述低阶预热工艺中使用的循环水温度为8℃～38℃，同时所述冷凝工艺和低阶预热工艺使用循环水的温度差为4℃～18℃。

通过冷凝工艺和低阶预热工艺使用循环水的水温和温度差保持在此范围内，便于低阶回热循环顺利进行，而且能够保证提水效率。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (5)

1.一种烟气提水的热冷循环回用系统，应用在锅炉尾气处理中，锅炉尾气处理前端包括湿法脱硫设备，其特征在于，包括相互连通的烟气冷凝子系统和空气回热子系统，所述烟气冷凝子系统对脱硫设备后的湿饱和烟气进行冷凝和降温，所述烟气冷凝子系统将热能传递给所述空气回热子系统，所述空气回热子系统对所述锅炉进风口管道的新风进行低阶预热。

2.根据权利要求1所述的烟气提水的热冷循环回用系统，其特征在于，所述烟气冷凝子系统包括膨胀蓄水箱(10)、烟气冷凝塔(11)和冷凝循环泵(12)，所述空气回热子系统包括设置在所述锅炉进风管道上的低阶暖风器(13)，所述膨胀蓄水箱(10)的出水口通过管道连通到所述低阶暖风器(13)，所述低阶暖风器(13)的出水口通过管道连通所述冷凝循环泵(12)的进水口，所述冷凝循环泵(12)将冷水打入到所述烟气冷凝塔(11)顶部的喷淋装置，所述烟气冷凝塔(11)底部设置有回水管，所述回水管连通到所述膨胀蓄水箱(10)。

3.根据权利要求2所述的烟气提水的热冷循环回用系统，其特征在于，还包括一次风二阶暖风器(14)、二次风二阶暖风器(15)和烟冷器(16)，所述一次风二阶暖风器(14)和二次风二阶暖风器(15)分别设置在所述锅炉进风管道的一次风和二次风管道上，所述烟冷器(16)设置在所述脱硫设备之前的高温烟气管道上，所述一次风二阶暖风器(14)、二次风二阶暖风器(15)和烟冷器(16)通过循环的导热介质相连通。

4.根据权利要求3所述的烟气提水的热冷循环回用系统，其特征在于，所述导热介质具体采用低硬度纯水，所述低硬度纯水通过循环泵驱动在所述一次风二阶暖风器(14)、二次风二阶暖风器(15)和烟冷器(16)之间循环流动。

5.根据权利要求2～4任一项所述的烟气提水的热冷循环回用系统，其特征在于，还包括通风冷却塔(17)，所述通风冷却塔(17)通过旁路管道与所述低阶暖风器(13)并联连通到冷凝循环水管路上。

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