本發(fā)明涉及火電廠資源再利用系統(tǒng)，具體為一種節(jié)能型火電廠煙氣水分回收系統(tǒng)。

背景技術：

隨著我國經(jīng)濟發(fā)展水平的提高以及人類生活水平的提升，水資源短缺勢必成為未來需要重點關注的熱點問題之一。作為我國電力行業(yè)發(fā)電主要方式的火電廠則可能因為水資源短缺問題發(fā)展而受到限制，亦或者是用水成本過高降低火電廠的經(jīng)濟效益。

火電燃料煤炭中含有大量水分，一臺600MW級燃煤機組通過煙囪排水約為200t/h，年排水量上百萬噸。回收部分鍋爐尾部煙氣中的水分并進行資源化利用，對解決富煤缺水這一資源分布困局或者沿海地區(qū)火電機組降低用水成本、減少對海水淡化的依賴具有重要的經(jīng)濟意義。同時，采用冷凝法回收煙氣水分時，若充分利用煙氣顯熱和水蒸氣潛熱，用于加熱鍋爐補水、空氣等，能有效提高熱能利用率。此外，在冷凝過程中，煙氣中的粉塵和其他有害物質被冷凝水吸附、吸收或反應，降低燃煤機組的排放。因此，若在回收煙氣中水分的同時，對煙氣中的余熱進一步加以利用，形成一種節(jié)能型火電廠煙氣水分回收系統(tǒng)，是建立高效節(jié)能環(huán)保節(jié)水型燃煤發(fā)電機組的關鍵技術之一，對我國建設環(huán)境友好型、資源節(jié)約型社會意義重大。

燃煤發(fā)電機組煙氣中的水分主要分別來自于燃燒所需的空氣中的水分和煤中的水分，其中煤中的水分包括其外水和內水以及煤中氫元素燃燒生成的水。對于600MW級燃煤機組，若燃用發(fā)熱量在5000 kcal/kg左右，含水量12%，滿負荷時的煤耗約為250 t/h，經(jīng)計算，其煙氣中由空氣和燃煤攜帶的水量約為132 t/h。

若采用濕法脫硫技術，由于煙氣在脫硫塔內放熱，蒸發(fā)了大量的脫硫漿液，增加了煙氣中的水分含量，使脫硫塔出口的煙氣中的水分為飽和狀態(tài)。對于600MW級燃煤機組，其濕法脫硫塔內的蒸發(fā)水量約60 t/h，使脫硫塔出口的煙氣水分含量達到192 t/h。

由于脫硫塔出口的煙氣為飽和狀態(tài)，若直接進入煙囪，隨著溫度的降低，煙氣在煙囪中結露，會對干煙囪造成腐蝕，且煙囪出口含有大量霧狀水蒸氣形成“白煙”，造成一定的視覺污染。因此，需要采用回轉式GGH或管式MGGH提高脫硫出口的煙氣溫度，防止煙氣結露，保護煙囪。但是煙氣再熱裝置的能耗較高，特別是冬季和低負荷狀態(tài)時，影響機組運行的經(jīng)濟性能。

對于常規(guī)的冷凝式煙氣水分回收系統(tǒng)，通常直接采用冷卻管排直接使用循環(huán)冷卻水冷卻煙氣，達到煙氣中水分冷凝，且由于煙氣出口通常為過飽和煙氣，需要使用除霧器等裝置，增大了煙道的阻力，且從煙氣的放熱均被循環(huán)水帶走排放至環(huán)境中，不僅造成了能量的浪費，而且對周邊環(huán)境造成熱污染。因此如何在回收燃煤發(fā)電機組煙氣水分的同時對余熱加以利用，增加能源利用率是煙氣水回收技術的發(fā)展方向。但由于鍋爐尾部煙道的溫度較低，對其冷卻的循環(huán)水溫也就更低，如何利用這部分超低品位的熱能，是降低煙氣水回收技術能耗的難題之一。

技術實現(xiàn)要素：

針對上述問題，本發(fā)明提供了一種節(jié)能型火電廠煙氣水分回收系統(tǒng)，用于回收煙氣水分回收系統(tǒng)產(chǎn)生的余熱。

本發(fā)明采用的技術方案是，一種節(jié)能型火電廠煙氣水分回收系統(tǒng)，上述系統(tǒng)包括依次相連的濕法脫硫塔、煙氣冷凝系統(tǒng)、煙氣再熱器，煙囪。

上述煙氣冷凝系統(tǒng)包括如下：

煙氣冷凝器，包括內部換熱管束、冷卻水噴淋裝置，其得到的冷凝水在煙氣冷凝器下部回收進入循環(huán)水箱，煙氣冷凝器的煙道進口與脫硫塔出口相連，煙道出口與煙氣再熱器相連或直接與煙囪相連。

冷凝器循環(huán)水箱，進口與冷凝器下部回水管相連，出口連接冷凝器循環(huán)水泵，將回收得到的冷凝水送至后續(xù)處理系統(tǒng)，冷卻循環(huán)噴淋水進入熱泵蒸發(fā)器冷卻后繼續(xù)噴淋進入煙氣冷凝器。

上述煙氣冷凝器的冷卻管排出口與冷卻介質循環(huán)泵相連，經(jīng)過增壓后進入熱泵蒸發(fā)器冷卻，而后繼續(xù)進入煙氣冷凝器冷卻管排入口。

上述熱泵為回收煙氣低溫余熱的核心設備，包括如下：

蒸發(fā)器，內部包括兩套換熱管路，一套管路的進口與煙氣冷凝器循環(huán)水箱出口相連，出口與煙氣冷凝器噴淋口相連，；另一套管路的進口與煙氣冷凝器內部的換熱管排出口相連，出口與煙氣冷凝器內部換熱管排入口相連。

發(fā)生器，其進口與火電廠輔助蒸汽相連，出口與火電廠疏水系統(tǒng)相連。

吸收器和冷凝器，進口與煙氣再熱器出口熱媒水管道相連，出口與煙氣再熱器進口熱媒水管道相連。

上述煙氣再熱器內部包括換熱管排，管排的進口與熱泵冷凝器出口相連，出口經(jīng)過循環(huán)增壓泵后進入熱泵吸收器。煙道側的進口與煙氣冷凝器出口相連，出口與煙囪進口相連。

有益效果

與傳統(tǒng)煙氣水回收系統(tǒng)相比，本發(fā)明所提供的一種節(jié)能型火電廠煙氣水分回收系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用吸收式熱泵回收煙氣冷凝器中的閉式循環(huán)冷卻水和開式噴淋循環(huán)冷卻水中的低品位余熱，經(jīng)過輔助蒸汽的驅動，用于煙氣再熱，實現(xiàn)干煙氣排放。本發(fā)明能減少原煙氣再熱器的能耗，提高熱電廠的能量利用率。該系統(tǒng)不僅可以基于目前主流的煙氣冷卻和再熱技術的煙氣污染物處理系統(tǒng)，也可為供暖機組回水預熱、背壓供熱機組補水預熱等系統(tǒng)提供對應的節(jié)能方案。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的連接示意圖。

圖中，1、煙氣（靜電除塵器出口）；2、脫硫塔；3、煙氣冷凝器冷卻介質循環(huán)泵；4、輔助蒸汽及疏水；5、吸收式熱泵；6、煙氣再熱器熱媒水循環(huán)泵；7、煙囪；8、煙氣再熱器；9、煙氣冷凝器噴淋裝置；10、煙氣冷凝器；11、煙氣冷凝水箱；12、煙氣冷凝水；13、煙氣冷凝水出口（至后處理設備）。

具體實施方式

在下面的描述中闡述了很多具體細節(jié)以便于充分理解本發(fā)明。但是本發(fā)明能夠以很多不同于在此描述的其它方式來實施，本領域技術人員可以在不違背本發(fā)明內涵的情況下做類似推廣，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實施例的限制。

下面結合附圖和實施例，對本發(fā)明的具體實施方式做進一步的說明。

實施例

在本實施例中，結合附圖，對本發(fā)明的結構進行詳細描述。

請參見附圖，一種節(jié)能型火電廠煙氣水分回收系統(tǒng)，系統(tǒng)包括依次相連的包括依次相連的濕法脫硫塔2、煙氣冷凝系統(tǒng)10、煙氣再熱器8，煙囪7。煙氣冷凝器在冷凝煙氣中的水分同時，通過熱泵5將煙氣中的余熱通過冷卻管排和噴淋水轉移到煙氣再熱器8的熱媒水中，用于煙氣再熱器熱媒水的加熱，進而提高煙氣溫度，實現(xiàn)干煙氣排放。

煙氣冷凝系統(tǒng)包括如下：

煙氣冷凝器10，用于煙氣降溫冷凝的裝置，包括內部換熱管束（可采用金屬、非金屬或包塑管等復合材料）、冷卻水噴淋裝置9，煙氣冷凝器10得到的冷凝水在煙氣冷凝器10下部回收進入循環(huán)水箱11，煙氣冷凝器10的煙道進口與脫硫塔2出口相連，煙道出口與煙氣再熱器8進口相連。

冷凝器循環(huán)水箱11，用于收集煙氣冷凝器10產(chǎn)生的冷凝水和在有噴淋裝置9時回收噴淋水，進口與煙氣冷凝器10下部回水管相連，出口連接冷凝器循環(huán)水泵12，將回收得到的冷凝水送至后續(xù)處理系統(tǒng)，冷卻循環(huán)噴淋水進入熱泵蒸發(fā)器5-4冷卻后繼續(xù)噴淋進入煙氣冷凝器10。

煙氣冷凝器10的冷卻管排出口與冷卻介質循環(huán)泵3相連，經(jīng)過增壓后進入熱泵蒸發(fā)器5-4冷卻，而后繼續(xù)進入煙氣冷凝器10冷卻管排入口。冷卻管排內的冷卻介質可使用水、導熱油或低沸點有機溶劑等。

熱泵為回收煙氣低溫余熱的核心設備，包括如下：

蒸發(fā)器5-4，內部包括兩套換熱管路。一套管路的進口與煙氣冷凝器循環(huán)水箱11出口相連，出口與煙氣冷凝器噴淋裝置9相連，主要為冷凝水進行冷卻，內部循環(huán)介質為煙氣冷凝水；另一套管路的進口與煙氣冷凝器10內部的換熱管排出口相連，出口與煙氣冷凝器內部換熱管排入口相連，用于冷卻煙氣冷凝器10內換熱管排的循環(huán)介質。

發(fā)生器5-1，其進口與火電廠輔助蒸汽相連，出口與火電廠疏水系統(tǒng)相連，為熱泵提供驅動源。

吸收器5-3和冷凝器5-2，進口與煙氣再熱器8出口熱媒水管道相連，出口與煙氣再熱器8進口熱媒水管道相連，用于加熱煙氣再熱器8的熱媒水。

煙氣再熱器8內部包括換熱管排，管排的進口與熱泵5冷凝器出口相連，出口經(jīng)過循環(huán)增壓泵6后進入熱泵5吸收器。煙道側的進口與煙氣冷凝器10出口相連，出口與煙囪7進口相連，煙氣經(jīng)過煙氣再熱器8后溫度升高，以干煙氣的形式排放。

作為本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，煙氣冷凝器10中采用間壁式換熱管排和噴淋裝置兩種煙氣冷卻方式，但不限于這兩種方式。

作為本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，從煙氣冷凝器10中回收得到的冷凝水可進一步通過后處理13后，用于濕式脫硫塔的補水、鍋爐補水，但不限于這兩種用途。

作為本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，通過熱泵5回收的煙氣冷凝器10中的低品位煙氣余熱，在驅動蒸汽4的驅動下，獲得的中品位熱能可用于煙氣再熱器8總對排放煙氣進行加熱，但不限于這種應用方式，獲得的熱能同樣可以用于背壓供熱機組鍋爐補水預熱、供暖機組回水預熱等。

實施前，需要檢測獲取鍋爐在不同符合下的煙氣流量。排溫、流速、成分等參數(shù)，檢測獲取脫硫后煙氣中的水分含量、冷凝水析出規(guī)律、冷凝水質等。根據(jù)獲得的參數(shù)，設計煙氣冷凝器包括內部煙氣冷卻采用換熱管排的面積、形式、材料，噴淋裝置的布置、選型等，冷凝水箱的布置和容量等，煙氣冷凝水的處理工藝和利用去處，根據(jù)具體的鍋爐煙氣參數(shù)、廢熱參數(shù)確定第一類吸收式熱泵的制熱能力等。具體實施時，將煙氣溫度、流量，煙氣冷凝器冷凝水流量溫度和煙氣再熱器水流量溫度等信號輸入到熱泵的控制系統(tǒng)中，控制系統(tǒng)控制整個系統(tǒng)的運轉，包括投運時所需的蒸汽量、噴淋水量等。