CN217843913U - 一种基于海水脱硫的火电厂烟气余热利用系统 - Google Patents

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Abstract

一种基于海水脱硫的火电厂烟气余热利用系统,它包括两套相同的烟气排放系统,每套系统均由空气预热器、低低温电除尘器、脱硫吸收塔组成,相互之间通过管道连接,在低低温电除尘器入口设有烟气换热器Ⅲ,其后方连接有引风机。所述每套系统中的空气预热器冷二次风入口还加设有一套冷二次风加热系统,在冷二次风加热系统上设置有热媒水系统。所述引风机出口母管上设有烟气换热器Ⅳ。所述每套空气预热器外还各设置有一套空预器旁路系统。本专利三段式烟气余热利用系统,实现烟气余热的全方位回收,为电厂节能增效,节约燃煤量的同时减少二氧化碳排放。

Description

一种基于海水脱硫的火电厂烟气余热利用系统
技术领域
本专利涉及火电厂烟风系统、汽轮机回热系统、海水脱硫系统及节能技术领域,具体涉及一种用于海水脱硫火电厂的烟气余热节能节煤系统。
背景技术
在国家“碳达峰”和“碳中和”的重大战略决策下,发展绿色低碳能源是新的时代主题。火电行业是碳排放大户,在此背景下,节煤减碳的任务显得尤其艰巨。由于我国多煤少油的资源禀赋,导致我们有大量的火力发电机组。所以深挖在役火电机组节煤潜力,降低发电煤耗,减少二氧化碳排放量,是响应国家碳减排政策的重要措施之一。
火电机组的尾部烟气排放中有大量的中低品位热量,以往由于技术及思路的限制,没有得到充分利用,这些热量随烟气排放。尤其是海水脱硫电厂,大量烟气的热量被海水白白带走。如果能把这些热量充分利用起来,达到降低机组发电煤耗的功能,既节省了燃煤,降低了电厂的运行成本,也达到了碳减排的目的。而烟气余热利用的关键,要根据锅炉尾部各段烟气的温度特点,与汽机的给水、凝结水系统及冷风系统进行匹配,要达到既能最大限度回收热量,又不影响机组的运行,设备投资还要在经济合理的范围内。
发明内容
本发明专利要解决的技术问题在于回收海水脱硫火电厂的烟气余热。海水脱硫火电厂进脱硫塔的烟气含有大量低温的烟气余热,在塔内脱硫过程中,这部分热量被海水白白带走,没有得到利用。本发明针对海水脱硫火电厂的特点,研究锅炉尾部烟气的温度区间,将锅炉尾部烟气分为“高温段烟气”“中温段烟气”“低温段烟气”三部分。高温段烟气指锅炉省煤器出口进空预器的烟气,中温段烟气指锅炉空预器出口进电除尘的烟气,低温段烟气指引风机出口至海水脱硫塔的烟气。该三段烟气温度是梯级下降的。在常规电厂设计中,高温段烟气需要在空预器中放热,并无多余的热量可供利用。本专利研发一种三段式烟气余热利用系统,实现烟气余热的全方位回收,为电厂节能增效,节约燃煤量的同时减少二氧化碳排放。
本发明专利是通过如下技术方案来完成的:一种基于海水脱硫的火电厂烟气余热利用系统,它包括两套相同的烟气排放系统,每套系统均由空气预热器、低低温电除尘器、脱硫吸收塔组成,相互之间通过管道连接,在低低温电除尘器前方相互之间通过管道连接有烟气换热器Ⅲ,其后方连接有引风机。其特征在于所述每套系统中的空气预热器之间还加设有一套冷二次风加热系统,在冷二次风加热系统上设置有热媒水系统,所述每套空气预热器外还各设置有一套空预器旁路系统。
作为优选:所述冷二次风加热系统包括烟气冷却器Ⅳ、冷二次风加热器,其中冷二次风加热器分别设置有两套,每套分别与每套空气预热器连接,且两套冷二次风加热器通过热媒水系统与烟气冷却器Ⅳ相连接,所述烟气冷却器Ⅳ设置在脱硫吸收塔与引风机之间的管道上。
作为优选:所述热媒水系统包括两套二次风加热器的热媒进水支管和出水支管,以及两套热媒进水支管和出水支管合成的进水总管和出水总管,其中两套二次风加热器的进水支管合成的总管与烟气冷却器Ⅳ的出水总管连接,两套二次风加热器的出水支管合成的总管与烟气冷却器Ⅳ的进水总管连接,并在热媒出水总管上分别设置有三条并联的带阀门的热媒水升压泵A、热媒水升压泵B、热媒水升压泵C。
作为优选:所述空预器旁路系统包括旁路烟道,以及设置在旁路烟道上的烟气换热器Ⅰ和烟气管热气Ⅱ,其中烟气换热器Ⅰ和烟气管热气Ⅱ以串联的方式连接,在烟气管热气Ⅱ后方连接至烟气换热器Ⅲ。
作为优选:所述烟气换热器Ⅲ工设置有3个,分别以并联的方式设置在低低温电除尘器前方,并且每个烟气换热器Ⅲ均设置有凝结水回水管道和凝结水出水管道。
本发明专利的原理及效果在于:通常低温段烟气进入海水脱硫塔,在进行海水脱硫的同时烟气热量被海水白白带走。而海水脱硫塔没有水平衡的要求,故对脱硫塔进口的烟气温度没有要求。通过利用进海水脱硫塔前“低温段烟气”的热量加热冷二次风,冷二次风经过加热后进空预器,在空预器需要吸收的热量就减少了。则导致原本要给冷二次风加热的高温段烟气的热量有了富余。通过这个方式,把低温段烟气热量置换成了高温段烟气热量。而高温段的烟气热量回收的价值要大大高压低温段烟气。通过空预器旁路系统把富余的高温段烟气热量,通过空预器旁路烟道上的烟气换热器,回收进给水系统及凝结水系统。凝结水加热系统则回收的是空预器出口至空预器进口的中温段烟气的余热。通过该系统,将锅炉省煤器后的烟气热量充分物尽其用,分别回收进了锅炉冷风系统和汽轮机的给水、凝结水系统,能够有效降低汽机的热耗,减少燃煤的耗量。
附图说明
图1是本发明结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作详细的说明:图1所示,下面将结合附图对本发明作详细的说明:图1所示,一种基于海水脱硫的火电厂烟气余热利用系统,它包括两套相同的烟气排放系统,每套系统均由空气预热器1、低低温电除尘器2、脱硫吸收塔3组成,相互之间通过管道连接,在低低温电除尘器2前方相互之间通过管道连接有烟气换热器Ⅲ4,其后方连接有引风机5,所述每套系统中的空气预热器1之间还加设有一套冷二次风加热系统7,在冷二次风加热系统7上设置有热媒水系统,所述每套空气预热器外还各设置有一套空预器旁路系统,所述冷二次风加热系统包括烟气冷却器Ⅳ6、冷二次风加热器7,其中冷二次风加热器7分别设置有两套,每套冷二次风加热器7分别与每套空气预热器1连接,且两套冷二次风加热器7通过热媒水系统与烟气冷却器Ⅳ6相连接,所述烟气冷却器Ⅳ6设置在脱硫吸收塔3与引风机5之间的管道上,所述热媒水系统包括两套冷二次风加热器7的热媒进水支管9和出水支管10,以及两套热媒进水支管9和出水支管10合成的进水总管和出水总管,其中两套二次风加热器的进水支管9合成的总管与烟气冷却器Ⅳ6的出水总管连接,两套二次风加热器的出水支管合成的总管与烟气冷却器Ⅳ6的进水总管连接,并在热媒出水总管上分别设置有三条并联的带阀门的热媒水升压泵A11、热媒水升压泵B12、热媒水升压泵C13,所述空预器旁路系统包括旁路烟道8以及设置在旁路烟道8上的烟气换热器Ⅰ14和烟气管热气Ⅱ15,其中烟气换热器Ⅰ14和烟气管热气Ⅱ15以串联的方式连接,在烟气管热气Ⅱ15后方连接至烟气换热器Ⅲ4。所述烟气换热器Ⅲ4共设置有3个,分别以并联的方式设置在低低温电除尘器2前方,并且每个烟气换热器Ⅲ4均设置有凝结水回水管道和凝结水出水管道。
本专利所述的一种用于海水脱硫火电厂的烟气三段式余热回收系统,整个系统包括三个子系统,分别为冷二次风加热系统、空预器旁路系统和凝结水加热系统。
冷二次风加热系统包含烟气冷却器IV、冷二次风加热器、热媒水系统,包括热媒水泵、管道、调节阀等等,采用热媒水为介质把海水脱硫塔前的烟气热量从烟气传递给冷二次风。该部分烟气在锅炉尾部系统中温度最低,是低温段烟气。
被加热的冷二次风进入空预器系统后,由于已经吸收了低温段烟气的热量,故冷二次风在空预器只要吸收一部分热量即可达到锅炉要求的温度,而这部分热量原本是高温段烟气提供的。所以,高温段的烟气的热量就有了富余。为了回收这部分富余的高温段烟气,设计了空预器旁路系统。空预器旁路系统包括旁路烟道,烟气换热器I、烟气换热器II及管道、阀门等,引出富余的高温段烟气热量分别加热给水和凝结水,充分利用了该部分热量。
空预器出口的烟气与空预器旁路烟道的烟气在电除尘器前汇合,该部分烟气温度仍较高,有利用价值,故设置了烟气换热器III(凝结水加热系统)来回收该部分烟气热量,不仅利用了烟气余热,而且降低了进电除尘的烟气体积流量,有利于减小电除尘体积,降低设备成本,提高除尘效率。
具体实施案例:
某1000MW滨海电厂采用海水脱硫工艺。根据本发明专利的思路,把锅炉尾部烟气分为“高温段烟气”“中温段烟气”“低温段烟气”三部分。高温段烟气为锅炉省煤器出口进空预器的烟气,温度约380℃。中温段烟气指锅炉空预器出口进电除尘的烟气,温度约120℃。低温段烟气指引风机出口至海水脱硫塔的烟气,温度约90℃。
设计冷二次风加热系统,包括海水脱硫塔前烟道上烟气冷却器IV一台,冷二次风道上的冷二次风加热器两台,以及两个换热器之间的热媒水系统,包括三台50%容量的热媒水循环泵,管道及阀门等。烟气冷却器把进海水脱硫塔的烟气从90℃降温至约55℃,该部分热量约40MW,通过热媒水系统把冷二次风从20℃加热至约65℃。
冷二次风系统中,烟气换热器IV处于烟气温度最低区段,已经处于烟气露点以下,换热管需采用耐腐蚀材质制作,如氟塑料管道、钛管等。
被加热的冷二次风进入空预器后,理论上在空预器中会少吸热约40MW。则导致本来要加热冷二次风的高温段烟气有富余,富余的热量约40MW。通过设置空预器旁路烟道及烟气换热器I、烟气换热器II,把富余的高温段烟气热量加热给水及凝结水。空预器旁路烟道一台锅炉设置两套,即每台空预器各一套。每套根据烟气及给水和凝结水的温度,并考虑传热端差后,高温烟气从380℃降温至220℃,该区间段热量加热给水,从220℃降温至120℃,该区间段热量加热凝结水。根据汽轮机的热平衡计算,空预器旁路系统降低热耗80KJ/kwh,按照锅炉效率95.5%,厂用电率3.3%计算,折合降低供电煤耗约3g/kwh。
空预器出口的烟气进入凝结水加热系统。凝结水加热系统包括烟气换热器III及相关的凝结水管道及阀门。部分凝结水从#10低压加热器出口接至烟气换热器3吸收烟气余热,然后回到#7低压加热器入口。该部分烟气温度从120降至85,放热量约35MW,根据汽轮机的热平衡计算,凝结水加热系统降低热耗42KJ/kwh,按照锅炉效率95.5%,厂用电率3.3%计算,折合降低供电煤耗约1.5g/kwh。
综上所述,该系统实施后可节约标煤约4.5g/kwh。对一台1000MW机组,按年运行4500小时计算,每年可节约标煤约20250吨。
从上述实施案例看出,本专利通过利用烟气三段式余热回收系统,将锅炉省煤器后的烟气热量进行高效梯级利用,分别回收进了锅炉冷风系统和汽轮机的给水、凝结水系统,能够有效降低汽机的热耗,减少燃煤的耗量,具有明显的经济效益和环境效益。
本文中所描述的具体实施例仅例示性说明本专利的原理及其功效,而非用于限制本专利。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本专利的精神及范畴下,对上述实施例进行修饰或改变。因此,但凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本专利所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变,仍应由本专利的权利要求所涵盖。

Claims (5)

1.一种基于海水脱硫的火电厂烟气余热利用系统,它包括两套相同的烟气排放系统,每套系统均由空气预热器、低低温电除尘器、脱硫吸收塔组成,相互之间通过管道连接,在低低温电除尘器入口设有烟气换热器Ⅲ,其后方连接有引风机,其特征在于所述每套系统中的空气预热器还加设有一套冷二次风加热系统,在冷二次风加热系统上设置有热媒水系统,所述每套空气预热器外还各设置有一套空预器旁路系统。
2.根据权利要求1所述的基于海水脱硫的火电厂烟气余热利用系统,其特征在于所述冷二次风加热系统包括烟气冷却器Ⅳ、冷二次风加热器,其中冷二次风加热器分别设置有两套,每套分别与每套空气预热器连接,且两套冷二次风加热器通过热媒水系统与烟气冷却器Ⅳ相连接,所述烟气冷却器Ⅳ设置在脱硫吸收塔与引风机之间的管道上。
3.根据权利要求1或2所述的基于海水脱硫的火电厂烟气余热利用系统,其特征在于所述热媒水系统包括两套二次风加热器的热媒进水支管和出水支管,以及两套热媒进水支管和出水支管合成的进水总管和出水总管,其中两套二次风加热器的进水支管合成的总管与烟气冷却器Ⅳ的出水总管连接,两套二次风加热器的出水支管合成的总管与烟气冷却器Ⅳ的进水总管连接,并在热媒出水总管上分别设置有三条并联的带阀门的热媒水升压泵A、热媒水升压泵B、热媒水升压泵C。
4.根据权利要求1所述的基于海水脱硫的火电厂烟气余热利用系统,其特征在于所述空预器旁路系统包括旁路烟道,以及设置在旁路烟道上的烟气换热器Ⅰ和烟气管热气Ⅱ,其中烟气换热器Ⅰ和烟气管热气Ⅱ以串联的方式连接,在烟气管热气Ⅱ后方连接至烟气换热器Ⅲ。
5.根据权利要求1或4所述的基于海水脱硫的火电厂烟气余热利用系统,其特征在于所述烟气换热器Ⅲ工设置有3个,分别以并联的方式设置在低低温电除尘器前方,并且每个烟气换热器Ⅲ均设置有凝结水回水管道和凝结水出水管道。
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