CN217057592U - 一种双介质换热烟气收水复合余热利用系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种双介质换热烟气收水复合余热利用系统，包括脱硫收水吸收塔，脱硫组件、收水组件、冷凝水循环系统和换热系统；所述脱硫组件和所述收水组件安装在所述脱硫收水吸收塔内，且所述脱硫组件位于所述收水组件下侧，烟气从所述脱硫收水吸收塔的烟气入口进入依次经过所述脱硫组件和所述收水组件后从所述脱硫收水吸收塔的烟气出口排出；所述冷凝水循环系统与所述脱硫组件连通用于吸收烟气中的余热，所述换热系统与所述冷凝水循环系统连通用于热交换。本实用新型主要用于回收烟气中的饱和水分以及热量，降低能源消耗。

Description

一种双介质换热烟气收水复合余热利用系统

技术领域

本实用新型涉及余热利用系统，尤其是涉及一种双介质换热烟气收水复合余热利用系统。

背景技术

我国水资源面临的形势十分严峻，水资源短缺、水生态环境恶化等问题日益突出。国家先后出台了《中华人民共和国水污染防治法》、《饮用水水源保护区污染防治管理规定》、《国务院关于实行最严格水资源管理制度的意见》、各地水污染防治条例以及相应的用水、排水收费(水资源费、排污费、阶梯水价、超标加倍排污费)政策等一系列法律法规，2015年《环境保护法》和《水污染防治行动计划》，提出了最严格水资源管理和提高用水效率等要求和极其严格的水污染防治工作目标。

电力行业是国民经济基础产业，同时也是用水大户。为提高电力行业尤其是火力发电厂的节水工作水平，相关部委出台了系列文件，如《国家发展改革委关于燃煤电站项目规划和建设有关要求的通知》(发改能源〔2004〕864号)要求，“北方缺水地区禁止取用地下水、严格控制使用地表水，……，原则上应建设大型空冷机组”；2013年水利部印发《关于做好大型煤电基地开发规划水资源论证的意见》，要求缺水地区应采用空冷机组和干除灰技术，设计耗水指标每百万千瓦不得大于0.1m3/s，百万千瓦机组年耗水总量不超过252万m3，比GB/T 18916.1-2012更为严格。国家能源局《国家能源局关于推进大型煤电外送基地科学开发的指导意见》(国能电力〔2014〕243号)要求，缺水地区需采用空冷机组，设计耗水指标≤0.10m3/s·GW。

电力行业火力发电厂最大的水耗为湿法脱硫工艺水耗，而湿法脱硫的工艺水在运行过程中最终会随排出的烟气带出电厂系统。火电厂烟气排放量大、含水率高(饱和水蒸气)，不但造成水资源的浪费，同时其烟气温度高于环境温度几十度，造成了余热的浪费。

因此，本领域技术人员致力于开发一种双介质换热烟气收水复合余热利用系统，主要用于回收烟气中的饱和水分以及热量，降低能源消耗。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种双介质换热烟气收水复合余热利用系统，主要用于回收烟气中的饱和水分以及热量，降低能源消耗。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种双介质换热烟气收水复合余热利用系统，包括脱硫收水吸收塔，脱硫组件、收水组件、冷凝水循环系统和换热系统；

所述脱硫组件和所述收水组件安装在所述脱硫收水吸收塔内，且所述脱硫组件位于所述收水组件下侧，烟气从所述脱硫收水吸收塔的烟气入口进入依次经过所述脱硫组件和所述收水组件后从所述脱硫收水吸收塔的烟气出口排出；

所述冷凝水循环系统与所述脱硫组件连通用于吸收烟气中的余热，所述换热系统与所述冷凝水循环系统连通用于热交换。

本实用新型的有益效果是：烟气经过脱硫组件脱硫后，进入至收水组件中进行热量和饱和水分回收，减少水分排出和热量散发，降低能源消耗；同时脱硫收水吸收塔外进行热量交换，进一步减少热量散失。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。

进一步，所述脱硫组件包括从下往上依次安装在所述脱硫收水吸收塔内的湍流器、脱硫喷淋层和管束除尘器。

采用上述进一步方案的有益效果是湍流器用于含硫化物气体均流和气液固三相持液传质，便于脱硫喷淋层喷淋吸收也将硫化物吸收，同时管束除尘器用于除去烟气中的杂质，烟气中夹杂的浆液滴、微量颗粒物被拦截，烟气被净化，提高烟气纯度。

进一步，所述收水组件包括从下往上依次安装在所述脱硫收水吸收塔内的冷凝水喷淋层和冷凝管束。

采用上述进一步方案的有益效果是冷却水喷淋层和冷凝管束对烟气进行冷却换热，同时将烟气中的饱和水冷凝，回收烟气中的热量和饱和水，提高能源利用率。

进一步，所述脱硫组件和所述收水组件之间还设置有升气盘，所述升气盘与所述冷凝水循环系统连通。

采用上述进一步方案的有益效果是升气盘将脱硫组件和收水组件隔开，防止冷凝循环水流入至脱硫组件内。

进一步，所述冷凝水循环系统包括换热器，所述换热器一端与所述升气盘上侧连通，所述换热器另一端依次连接有冷凝水箱、缓冲箱和冷凝水循环泵，所述冷凝水循环泵出口与所述冷凝水喷淋层连接。

采用上述进一步方案的有益效果是冷凝水换热循环系统用于回收烟气中的余热，降低能源消耗。

进一步，所述换热系统包括所述换热器，所述换热器依次连通有压缩机、空气预热器、空冷器和节流器，所述节流器出口与所述换热器连通。

采用上述进一步方案的有益效果是换热系统用于与冷凝水循环系统进行换热，降低冷凝水的温度。

进一步，所述换热系统内填充有二氧化碳介质。

采用上述进一步方案的有益效果是二氧化碳便于压缩和介质循环，提高换热效率。

附图说明

图1为本实用新型一具体实施例结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、脱硫收水吸收塔；2、换热系统；3、冷凝水循环系统；4、换热器；5、烟气入口；6、湍流器；7、脱硫喷淋层；8、管束除尘器；9、升气盘；10、冷凝水喷淋层；11、冷凝管束；12、烟气出口；13、空气预热器；14、空冷器；15、节流器；16、压缩机；17、冷凝水箱；18、缓冲箱；19、冷凝水循环泵。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“长度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“内”、“外”、“周侧”、“周向”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系统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。

在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1所示，一种双介质换热烟气收水复合余热利用系统，包括脱硫收水吸收塔1，脱硫组件、收水组件、冷凝水循环系统3和换热系统2；脱硫组件和收水组件安装在脱硫收水吸收塔1内，且脱硫组件位于收水组件下侧，烟气从脱硫收水吸收塔1的烟气入口5进入依次经过脱硫组件和收水组件后从脱硫收水吸收塔1的烟气出口12排出；冷凝水循环系统3与脱硫组件连通用于吸收烟气中的余热，换热系统2与冷凝水循环系统3连通用于热交换。

本实用新型中，烟气经过脱硫组件脱硫后，进入至收水组件中进行热量和饱和水分回收，减少水分排出和热量散发，降低能源消耗；同时脱硫收水吸收塔1外进行热量交换，进一步减少热量散失。

一些实施例中，脱硫组件包括从下往上依次安装在脱硫收水吸收塔1内的湍流器6、脱硫喷淋层7和管束除尘器8。湍流器6用于烟气均流和气液固三相持液传质，从而增大喷淋的接触面积，增强硫化物的吸收。管束除尘器8用于去除烟气中的灰尘杂质等，烟气中夹杂的浆液滴、微量颗粒物被拦截，烟气被净化，提高烟气的纯净度。

另一实施例中，收水组件包括从下往上依次安装在脱硫收水吸收塔1内的冷凝水喷淋层10和冷凝管束11。冷凝水用于降温喷淋，从而实现烟气温度降低，析出过饱和冷凝水，经过冷凝水喷淋层10后的烟气进入冷凝管束11，冷凝管束11对排气中夹杂的冷凝循环水进行拦截脱除，防止随烟气外排。

脱硫组件和收水组件之间还设置有升气盘9，具体的，升气盘9与冷凝水循环系统3连通。升气盘9将脱硫组件和收水组件相隔开，防止冷凝循环水流入至脱硫组件中，逆流与烟气接触后吸收烟气余热后升温，循环水加上新冷凝下来的冷凝水一同在升气盘9上聚集，溢流出脱硫收水吸收塔1进入至换热器4中。

在烟气收水段中，冷凝水循环水主要成分为饱和烟气降温冷凝下来的干净水，其水质大幅优于脱硫组件内的水，在收水喷淋的作用下，能够对经过脱硫的烟气进行二次进化，深度脱除烟气中经过脱硫段逃逸出的微量SO₂、SO₃、颗粒物、气溶胶等污染物，进而实现烟气的二次进化。

本实施例中，冷凝水循环系统3包括换热器4，换热器4一端与升气盘9上侧连通，换热器4另一端依次连接有冷凝水箱17、缓冲箱18和冷凝水循环泵19，冷凝水循环泵19出口与冷凝水喷淋层10连接，冷凝水循环泵19将冷凝水泵送至脱硫收水吸收塔1内的冷凝水喷淋层10，低温的冷凝水在塔内收水组件与经过脱硫的饱和净烟气逆流直接接触，能够有效、快速的降低脱硫收水吸收塔1内饱和烟气温度，达到回收烟气降温后析出的冷凝水的目的。利用高效高覆盖率的直接喷淋接触方式，其换热面积、换热效率、收水效率均大幅优于其他间接换热设备。降温后的冷凝循环水进一步溢流至冷凝水箱17储存，在冷凝水箱17中，经过加碱调解ph值，中和冷凝水喷淋层10在喷淋过程中吸收的微量SO₂导致的酸碱度富集。

一些实施例中，换热系统2内填充有二氧化碳介质，换热系统2包括换热器4，换热器4依次连通有压缩机16、空气预热器13、空冷器14和节流器15，节流器15出口与换热器4连通。

CO₂作为换热介质，在CO₂换热系统2中采用闭式循环的方式运行，在换热器4中，CO₂换热介质吸收冷凝水循环水交换的热量，从而产生相变气化。经过换热器4后，气化的CO₂介质经过CO₂压缩机16进行压缩、升温后，提供了CO₂循环的动力。经过升温加压后的CO₂介质被送至空气预热器13，在空气预热器13中CO₂将热量传导至锅炉一次风和二次风，以达到锅炉空预器防冻的目的，同时利用到了收水段的烟气余热。经过空气预热器13后的CO₂温度下降，再经过空冷器14，在空冷器14采用机力通风冷却塔对CO₂进行进一步降温。后经过节流器15监控CO₂流量，以压缩机16调整系统的CO₂换热介质的运行流量。最后，CO₂介质回到换热器4中，实现CO₂换热介质的闭式循环。

本实用新型中，采用双介质换热，保证极寒地区设备利用率，烟气冷凝换热过程采用冷凝水和CO₂双介质进行。在脱硫收水吸收塔1侧采用冷凝水作为换热介质；在塔外余热利用侧，采用CO₂作为换热介质，基于水三相温度较高、CO₂三相温度低的特点，这样的设计既能保证脱硫节水塔内的喷淋冷却直接换热高效的运行方式，又可以有效避免吸收塔外换热循环装置在严寒地区冬季设备利用率低的问题。

同时，将烟气余热导至锅炉进风，系统设计在经过冷凝降温喷淋后，脱硫后烟气中的余热被转换至系统出口冷凝水中，收水段出口冷凝水被加热，后利用换热器4，将烟气中的此部分余热换热至CO₂介质，在利用空气预热器13将此余量应用在锅炉一次风二次风加热上，综合系统可以将脱硫后饱和烟气中的余热用于锅炉进风暖风，实现脱硫烟气余热的利用。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种双介质换热烟气收水复合余热利用系统，其特征在于：包括脱硫收水吸收塔(1)，脱硫组件、收水组件、冷凝水循环系统(3)和换热系统(2)；

所述脱硫组件和所述收水组件安装在所述脱硫收水吸收塔(1)内，且所述脱硫组件位于所述收水组件下侧，烟气从所述脱硫收水吸收塔(1)的烟气入口(5)进入依次经过所述脱硫组件和所述收水组件后从所述脱硫收水吸收塔(1)的烟气出口(12)排出；

所述冷凝水循环系统(3)与所述脱硫组件连通用于吸收烟气中的余热，所述换热系统(2)与所述冷凝水循环系统(3)连通用于热交换。

2.根据权利要求1所述的双介质换热烟气收水复合余热利用系统，其特征在于：所述脱硫组件包括从下往上依次安装在所述脱硫收水吸收塔(1)内的湍流器(6)、脱硫喷淋层(7)和管束除尘器(8)。

3.根据权利要求2所述的双介质换热烟气收水复合余热利用系统，其特征在于：所述收水组件包括从下往上依次安装在所述脱硫收水吸收塔(1)内的冷凝水喷淋层(10)和冷凝管束(11)。

4.根据权利要求3所述的双介质换热烟气收水复合余热利用系统，其特征在于：所述脱硫组件和所述收水组件之间还设置有升气盘(9)，所述升气盘(9)与所述冷凝水循环系统(3)连通。

5.根据权利要求4所述的双介质换热烟气收水复合余热利用系统，其特征在于：所述冷凝水循环系统(3)包括换热器(4)，所述换热器(4)一端与所述升气盘(9)上侧连通，所述换热器(4)另一端依次连接有冷凝水箱(17)、缓冲箱(18)和冷凝水循环泵(19)，所述冷凝水循环泵(19)出口与所述冷凝水喷淋层(10)连接。

6.根据权利要求5所述的双介质换热烟气收水复合余热利用系统，其特征在于：所述换热系统(2)包括所述换热器(4)，所述换热器(4)依次连通有压缩机(16)、空气预热器(13)、空冷器(14)和节流器(15)，所述节流器(15)出口与所述换热器(4)连通。

7.根据权利要求1所述的双介质换热烟气收水复合余热利用系统，其特征在于：所述换热系统(2)内填充有二氧化碳介质。

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