CN215294975U - 一种基于吸收式热泵的烟气余热回收与白烟消除集成系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了属于电站节能减排、超净排放领域的一种基于吸收式热泵的烟气余热回收与白烟消除集成系统，主要包括第一级烟气冷却器、第二级烟气冷却器、浆液冷却器、烟气加热器、吸收式热泵等。布置第一、二级烟气冷却器用以驱动吸收式热泵和节约汽轮机抽汽，在除尘器之前回收烟气余热；布置浆液冷却器回收脱硫塔循环浆液热量，降低脱硫塔出口烟温，进而降低出口烟气绝对湿度；吸收式热泵利用从烟气和循环浆液吸收的热量加热脱硫塔出口烟气，降低烟气的相对湿度，防止白烟生成。综上，所提出的系统可充分回收烟气和循环浆液余热，并有效消除白烟，降低机组能耗，实现节能与环保的双重效益。
Description
技术领域
本实用新型属于电站节能减排、超净排放领域，特别涉及一种基于吸收式热泵的烟气余热回收与白烟消除集成系统。
背景技术
节能与环保是现阶段我国火电行业发展的两个重要方向。目前火电行业不仅在能耗方面要求不断提高外，也面临日益严苛的环保标准。现在国内大部分电厂都投运了烟气脱硫装置。在我国，烟气脱硫的主要技术路线是湿法脱硫，即通过石灰浆液吸收排烟中的SOx，脱硫效率较高，环保性能较好。然而，采用湿法脱硫后也带来了新的问题——“白色烟羽”，一般多发生在冬季的北方电厂，从脱硫塔出来的饱和甚至过饱和(携带液态水)的烟气从烟囱排放，遇冷凝结，形成白色烟羽。虽然其成分为水，但带来了极大的视觉污染，因此，目前许多城市，如上海、天津等已出台相关法规，明确要求治理“白色烟羽”问题。
目前主流的白烟消除方案主要有两种，一种是直接加热烟气，抬升烟气排放温度，使烟气中的水蒸气处于过热状态，减小与环境空气混合时发生“白烟”的可能性；另一种是“冷凝+再热”的方法，先通过冷凝的方式除去烟气中的部分水蒸气，再抬升烟气温度，一般能起到更好的白烟消除效果。
但污染物脱除其本质是耗能行为，如何在实现环保的前提下进一步减小环保能耗，成为技术推广应用的关键问题。本实用新型将吸收式热泵技术应用于烟气白烟消除领域，创造性地提出了一种基于吸收式热泵的烟气余热回收与白烟消除集成系统，利用吸收式热泵回收烟气余热，降低排烟水分的同时提高烟气的最终排放温度，实现了良好的烟气脱白效果；同时利用烟气余热利用技术，实现良好的环保效果的同时还能降低能耗，实现了环保性能与节能性能的高效协同。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种基于吸收式热泵的烟气余热回收与白烟消除集成系统，主要包括烟气段、浆液段、热泵中温输出段、热泵高温输入段、热泵低温输入段、溶液交换段、凝结水段，所述烟气段，空气预热器、第一级烟气冷却器、第二级烟气冷却器、电除尘器、引风机、脱硫塔、烟气加热器沿锅炉烟道依次相连，烟气最终通过烟囱排放至大气中；所述浆液段，脱硫塔底部设有浆液引出口，浆液引出后经过浆液循环泵、浆液冷却器后引回脱硫塔上部；所述热泵中温输出段，吸收式热泵的出口与烟气加热器循环水入口相连，循环水流经烟气加热器后经过3#循环水泵返回吸收式热泵入口，在吸收式热泵内部先后经过吸收器、冷凝器又回到吸收式热泵的出口；所述热泵高温输入段，吸收式热泵内部的发生器出口与1#循环水泵入口相连，循环水流过1#循环水泵后经过第一级烟气冷却器后返回吸收式热泵内部的发生器入口；所述热泵低温输入段，吸收式热泵内部的蒸发器出口与2#循环水泵入口相连，循环水流过2#循环水泵后经过浆液冷却器后返回吸收式热泵内部的蒸发器入口；所述溶液交换段，在吸收式热泵内部，发生器与吸收器之间由布置溶液热交换器；所述凝结水段，第二级烟气冷却器的入口与回热加热器的入口相连，出口与回热加热器的出口相连。
所述脱硫塔利用经过浆液冷却器冷却石灰浆液脱除SOx，烟气从脱硫塔的下部进入，上部流出，中间与喷淋而下的冷却浆液进行充分的传热传质。
所述烟气加热器的热流体为吸收式热泵出口的热循环水，冷流体为脱硫塔出口的烟气，烟气先经过浆液冷却，再经过烟气加热器加热后从烟囱排入大气中，而循环水放热后经3#循环水泵升压返回吸收式热泵入口，在吸收式热泵内部，循环水先后经过吸收器、冷凝器升温，回到吸收式热泵出口。
所述吸收式热泵的高温驱动热源为第一级烟气冷却器出口的热循环水，在发生器内完成换热，循环水驱动吸收式热泵工作后被冷却，经1#循环水泵升压后返回第一级烟气冷却器入口，在第一级烟气冷却器中吸收空气预热器与第二级烟气冷却器之间的烟气余热。
所述吸收式热泵的低温驱动热源为浆液冷却器出口的热循环水，在蒸发器内完成换热，循环水驱动吸收式热泵工作后被冷却，经2#循环水泵升压后返回浆液冷却器入口，在浆液冷却器中吸收石灰浆液的热量。
所述第二级烟气冷却器与回热加热器并联，利用第一级烟气冷却器与电除尘器之间的烟气热量加热凝结水。
所述第一级烟气冷却器、第二级烟气冷却器、烟气加热器均为管壳式换热器，材质均需具备抗腐蚀能力，且第一级烟气冷却器还应做表面防磨处理。
本实用新型的有益效果为：
1.实现了烟气白烟的高效脱除，并且除增加的循环泵功之外，基本不外耗能量。针对“白色烟羽”视觉污染严重、常规消除白烟方案能耗巨大的问题，创造性的结合了吸收式热泵技术与冷凝再热的脱除白烟技术，提出了一种基于吸收式热泵的烟气余热回收与白烟消除集成系统。具体来说，利用循环水冷却脱硫塔的石灰浆液，浆液在喷入脱硫塔后会与上升的烟气进行充分的传热传质，不仅吸收SOx，也能降低烟气温度，故脱硫塔出口烟气携带水分的绝对量大幅下降；此外吸收式热泵可以利用小部分的高品位热(>90℃)和低品位热(20℃～60℃)制造出中品位热(70℃～90℃)，中品位热的温区恰好与烟气冷凝再热消除白烟的烟气最终排放温度要求重合，因此两方案具有较好的匹配特性：高品位热来自空气预热器与电除尘器之间的烟气热量，低品位热来自循环浆液放出的热量，利用高、低品位热量驱动吸收式热泵加热烟气，可以在除消耗少量泵功之外，不外耗其他能量的基础上实现高效的白烟脱除。
2.实现了烟气余热的回收，达到节能降耗的目标。在电除尘器之前设置换热器对烟气余热进行回收，用以加热凝结水，这样可以降低回热抽汽量，增加汽轮机出功，降低了机组的能耗。
附图说明
图1为一种基于吸收式热泵的烟气余热回收与白烟消除集成系统。
图中：1-空气预热器；2-第一级烟气冷却器；3-第二级烟气冷却器；4-1# 循环水泵；5-电除尘器；6-引风机；7-脱硫塔；8-浆液冷却器；9-浆液循环泵； 10-2#循环水泵；11-3#循环水泵；12-烟气加热器；13-吸收式热泵；14-烟囱； 15-回热加热器；16-发生器；17-吸收器；18-溶液热交换器；19-冷凝器；20- 蒸发器。
具体实施方式
本实用新型提供了一种基于吸收式热泵的烟气余热回收与白烟消除集成系统，下面结合附图和具体实施方式对本系统工作原理做进一步说明。
图1所示为一种基于吸收式热泵的烟气余热回收与白烟消除集成系统的示意图，主要包括烟气段、浆液段、热泵中温输出段、热泵高温输入段、热泵低温输入段、溶液交换段、凝结水段，所述烟气段，空气预热器1、第一级烟气冷却器2、第二级烟气冷却器3、电除尘器5、引风机6、脱硫塔7、烟气加热器12沿锅炉烟道依次相连，烟气最终通过烟囱14排放至大气中；所述浆液段，脱硫塔7底部设有浆液引出口，浆液引出后经过浆液循环泵9、浆液冷却器8后引回脱硫塔7上部；所述热泵中温输出段，吸收式热泵13的出口与烟气加热器12循环水入口相连，循环水流经烟气加热器12后经过3#循环水泵11返回吸收式热泵13入口，在吸收式热泵13内部先后经过吸收器17、冷凝器19又回到吸收式热泵13的出口；所述热泵高温输入段，吸收式热泵 13内部的发生器16出口与1#循环水泵4入口相连，循环水流过1#循环水泵 4后经过第一级烟气冷却器2后返回吸收式热泵13内部的发生器16入口；所述热泵低温输入段，吸收式热泵13内部的蒸发器20出口与2#循环水泵10入口相连，循环水流过2#循环水泵10后经过浆液冷却器8后返回吸收式热泵 13内部的蒸发器20入口；所述溶液交换段，在吸收式热泵13内部，发生器16与吸收器17之间由布置溶液热交换器18；所述凝结水段，第二级烟气冷却器3的入口与回热加热器15的入口相连，出口与回热加热器15的出口相连。
所述脱硫塔7利用经过浆液冷却器8冷却石灰浆液脱除SOx，烟气从脱硫塔7的下部进入，上部流出，中间与喷淋而下的冷却浆液进行充分的传热传质。
所述烟气加热器12的热流体为吸收式热泵13出口的热循环水，冷流体为脱硫塔7出口的烟气，烟气先经过浆液冷却，再经过烟气加热器12加热后从烟囱14排入大气中，而循环水放热后经3#循环水泵11升压返回吸收式热泵13入口，在吸收式热泵13内部，循环水先后经过吸收器17、冷凝器19升温，回到吸收式热泵13出口。
所述吸收式热泵13的高温驱动热源为第一级烟气冷却器2出口的热循环水，在发生器16内完成换热，循环水驱动吸收式热泵13工作后被冷却，经 1#循环水泵4升压后返回第一级烟气冷却器2入口，在第一级烟气冷却器2 中吸收空气预热器1与第二级烟气冷却器3之间的烟气余热。
所述吸收式热泵13的低温驱动热源为浆液冷却器8出口的热循环水，在蒸发器20内完成换热，循环水驱动吸收式热泵13工作后被冷却，经2#循环水泵10升压后返回浆液冷却器8入口，在浆液冷却器8中吸收石灰浆液的热量。
所述第二级烟气冷却器3与回热加热器15并联，利用第一级烟气冷却器 2与电除尘器5之间的烟气热量加热凝结水。
所述第一级烟气冷却器2、第二级烟气冷却器3、烟气加热器12均为管壳式换热器，材质均需具备抗腐蚀能力，且第一级烟气冷却器2还应做表面防磨处理。
其工作过程为：
空气预热器出口的烟气温度约为125℃，经过第一级烟气冷却器2被冷却至105℃左右，同时将第一级烟气冷却器2内的循环水温由90℃提升至110℃左右；之后烟气经过第二级烟气冷却器3内凝结水的冷却，烟温降低至85℃左右，同时提高凝结水的温度；出口烟气先后经过电除尘器5、引风机6后烟温略升，达到90℃左右，随后烟气由脱硫塔7下部进入，逐渐上升，与自上而下喷淋的石灰浆液(约45℃)充分传热传质，烟温降低至约47℃离开脱硫塔7，石灰浆液落入浆液池中，温度上升至55℃，随后由脱硫塔7底部的浆液引出口流出，经由浆液循环泵9增压后进入浆液冷却器8，受其中循环水的冷却温度下降至45℃，回到脱硫塔7上部继续喷淋而下，而循环水温由30℃提升至42℃左右；脱硫塔7出口的烟气继续经过烟气加热器12的加热，烟温提升至75℃之后进入烟囱14，排入大气；烟气加热器12中的热流体为循环水，来自吸收式热泵13的出口，温度被烟气由85℃冷却至70℃，之后经过 3#循环水泵11增压后返回吸收式热泵13的入口；吸收式热泵13的高温驱动热源为第一级烟气冷却器2出口的循环水，进入吸收式热泵13时水温约为 110℃，驱动吸收式热泵13后水温降低至90℃，经过1#循环水泵4的升压返回第一级烟气冷却器2入口；吸收式热泵13的低温驱动热源为浆液冷却器8 出口的循环水，进入吸收式热泵13时水温约为42℃，驱动吸收式热泵13后水温降低至30℃，经过2#循环水泵10的升压返回浆液冷却器8入口。
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (7)
1.一种基于吸收式热泵的烟气余热回收与白烟消除集成系统，主要包括烟气段、浆液段、热泵中温输出段、热泵高温输入段、热泵低温输入段、溶液交换段、凝结水段，所述烟气段，空气预热器(1)、第一级烟气冷却器(2)、第二级烟气冷却器(3)、电除尘器(5)、引风机(6)、脱硫塔(7)、烟气加热器(12)沿锅炉烟道依次相连，烟气最终通过烟囱(14)排放至大气中；所述浆液段，其特征在于：脱硫塔(7)底部设有浆液引出口，浆液引出后经过浆液循环泵(9)、浆液冷却器(8)后引回脱硫塔(7)上部；所述热泵中温输出段，吸收式热泵(13)的出口与烟气加热器(12)循环水入口相连，循环水流经烟气加热器(12)后经过3#循环水泵(11)返回吸收式热泵(13)入口，在吸收式热泵(13)内部先后经过吸收器(17)、冷凝器(19)又回到吸收式热泵(13)的出口；所述热泵高温输入段，吸收式热泵(13)内部的发生器(16)出口与1#循环水泵(4)入口相连，循环水流过1#循环水泵(4)后经过第一级烟气冷却器(2)后返回吸收式热泵(13)内部的发生器(16)入口；所述热泵低温输入段，吸收式热泵(13)内部的蒸发器(20)出口与2#循环水泵(10)入口相连，循环水流过2#循环水泵(10)后经过浆液冷却器(8)后返回吸收式热泵(13)内部的蒸发器(20)入口；所述溶液交换段，在吸收式热泵(13)内部，发生器(16)与吸收器(17)之间由布置溶液热交换器(18)；所述凝结水段，第二级烟气冷却器(3)的入口与回热加热器(15)的入口相连，出口与回热加热器(15)的出口相连。
2.根据权利要求1所述一种基于吸收式热泵的烟气余热回收与白烟消除集成系统，其特征在于，所述脱硫塔(7)利用经过浆液冷却器(8)冷却石灰浆液脱除SOx，烟气从脱硫塔(7)的下部进入，上部流出，中间与喷淋而下的冷却浆液进行充分的传热传质。
3.根据权利要求1所述一种基于吸收式热泵的烟气余热回收与白烟消除集成系统，其特征在于，所述烟气加热器(12)的热流体为吸收式热泵(13) 出口的热循环水，冷流体为脱硫塔(7)出口的烟气，烟气先经过浆液冷却，再经过烟气加热器(12)加热后从烟囱(14)排入大气中，而循环水放热后经3#循环水泵(11)升压返回吸收式热泵(13)入口，在吸收式热泵(13)内部，循环水先后经过吸收器(17)、冷凝器(19)升温，回到吸收式热泵(13)出口。
4.根据权利要求1所述一种基于吸收式热泵的烟气余热回收与白烟消除集成系统，其特征在于，所述吸收式热泵(13)的高温驱动热源为第一级烟气冷却器(2)出口的热循环水，在发生器(16)内完成换热，循环水驱动吸收式热泵(13)工作后被冷却，经1#循环水泵(4)升压后返回第一级烟气冷却器(2)入口，在第一级烟气冷却器(2)中吸收空气预热器(1)与第二级烟气冷却器(3)之间的烟气余热。
5.根据权利要求1所述一种基于吸收式热泵的烟气余热回收与白烟消除集成系统，其特征在于，所述吸收式热泵(13)的低温驱动热源为浆液冷却器(8)出口的热循环水，在蒸发器(20)内完成换热，循环水驱动吸收式热泵(13)工作后被冷却，经2#循环水泵(10)升压后返回浆液冷却器(8)入口，在浆液冷却器(8)中吸收石灰浆液的热量。
6.根据权利要求1所述一种基于吸收式热泵的烟气余热回收与白烟消除集成系统，其特征在于，所述第二级烟气冷却器(3)与回热加热器(15)并联，利用第一级烟气冷却器(2)与电除尘器(5)之间的烟气热量加热凝结水。
7.根据权利要求1所述一种基于吸收式热泵的烟气余热回收与白烟消除集成系统，其特征在于，所述第一级烟气冷却器(2)、第二级烟气冷却器(3)、烟气加热器(12)均为管壳式换热器，材质均需具备抗腐蚀能力，且第一级烟气冷却器(2)还应做表面防磨处理。
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| CN114768481B (zh) * | 2021-12-29 | 2024-06-18 | 中石化宁波工程有限公司 | 一种催化裂化烟气余热利用耦合脱硫湿烟雨消除技术 |
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