燃煤電廠煙氣中熱量和水分的回收系統及其回收方法

2023-06-20 23:46:51

專利名稱：燃煤電廠煙氣中熱量和水分的回收系統及其回收方法
技術領域：
本發明涉及一種燃煤電廠煙氣中熱量和水分的回收系統及其回收方法，屬於電廠節能領域。
背景技術：
我國是一個水資源極為匱乏的國家，淡水資源總量為28000億立方米，人均只有 2300立方米，若扣除難以利用的洪水徑流和散布在偏遠地區的地下水資源後，現實可利用的淡水資源量更少，僅為11000億立方米左右，人均可利用水資源量約為900立方米，我國人均水資源佔有量僅相當於世界人均水資源佔有量的1/4。在全國600多個城市中有400 多個存在供水不足問題，2003年缺水比較嚴重的城市達到157個，全國城市缺水年總量達 60億立方米。專家預測，中國人ロ在2030年將達到16億的高峰，屆時人均水資源量僅有 1750立方米，可利用資源量不足700立方米，中國將成為嚴重缺水的國家。據初步統計，晉、陝、內蒙古、寧、甘、新6省(自治區)共有煤炭資源量4. 19萬億噸，佔全國煤炭資源總量的82. 8% ;埋藏深度淺於IOOOm的資源量為2. 24萬億噸，佔全國同樣深度煤炭資源總量的83. 8% ;有關預測到「十二五」末我國煤炭需求可能突破40億噸 /年，晉、蒙、新、寧、陝、甘六省，年產能可能達到30億噸(75% )，煤炭儲量佔全國的65%， 其中山西為10億噸；陝西5億噸(主要在榆林地區)；內蒙古10億噸(鄂爾多斯地區5 億 6億噸);寧甘青地區2億噸；新疆2. 5億噸，這些北方地區是我國重要的能源基地和我國能源戰略的支撐點。這些地區煤炭資不僅數量多，而且埋藏相對較淺，煤質好，品種齊全，可為大型火力發電廠提供充足的燃料，具備發展大型煤電基地和坑口電站群的基礎條件，是我國現今和今後煤炭生產建設的重點地區，也是我國現今與未來煤炭供應的主要基地。但是這些地區全部處於缺水地區，其水資源總量僅佔全國的8.3%，生態十分脆弱。我國水資源與煤炭資源分布呈典型的逆向分布特徵，給我國煤炭及電カ供應帶來巨大挑戰。水資源是國民經濟的命脈，特別在北方缺水地區，水已經成為制約我國電カエ業發展的主要因素，要維持ー個120萬kW的現代化火電廠運行，至少需要I立方米/秒的持續水資源量，每千瓦裝機需要26. 3立方米/年的水資源量，火電廠是耗水大戶用水量佔整個エ業用水量的45%，エ業節水潛力巨大，火電廠煙氣中蘊含大量水分和熱能，這些水分和熱能均隨著煙氣排入大氣中，一方面浪費水資源，另ー方面使熱能白白浪費，還會提高電廠周圍空氣溫度，另外煙氣中的ニ氧化硫和汞元素也排入大氣。但是目前全世界還沒有回收煙氣中水分和熱能的系統及回收方法。

發明內容
本發明的目的在於，提供一種燃煤電廠煙氣中熱量和水分的回收系統及其回收方法，它能夠回收煙氣中的水分並充分利用煙氣中的餘熱，能夠有效減少電廠的用水量，有效提高能源的利用率。此外，它還能脫除煙氣中的部分ニ氧化硫和汞元素，減輕電廠煙氣對空氣的汙染。
本發明的技術方案，一種燃煤電廠煙氣中熱量和水分回收系統，包括依次連接的鍋爐、空預器、電除塵器、脫硫塔和畑 ，在電除塵器和脫硫塔之間設置一級換熱器，ー級換熱器通過管道與鍋爐連接；在脫硫塔和畑 之間設置ニ級換熱器。前述的燃煤電廠煙氣中熱量和水分回收系統中，ニ級換熱器上設有送風機。前述的燃煤電廠煙氣中熱量和水分回收系統中，一級換熱器採用低溫省煤器；ニ 級換熱器採用低溫省煤器或空冷凝氣器。ー種使用前述系統對煙氣中熱量和水分回收的方法，包括以下步驟步驟a，鍋爐排出的高溫煙氣經過空預器和電除塵器後進入ー級換熱器，高溫煙氣在ー級換熱器內進行熱交換，加熱鍋爐的給水，產生熱交換後的煙氣溫度下降至60° 85°，在煙氣溫度下降的同時煙氣中10% 20%的水分子冷凝並產生冷凝水，冷凝水被回收儲存；步驟b，冷卻後的煙氣進入脫硫塔進行脫硫處理，脫硫後的煙氣進入ニ級換熱器，在ニ級換熱器中與送風機送入的自然風進行熱交換，發生熱交換後的煙氣溫度降低至 30° 40°，隨著煙氣溫度的降低煙氣中的30% 60%的水分子冷凝形成冷凝水，冷凝水被回收儲存，低溫煙氣通過煙 排入大氣。前述的燃煤電廠煙氣中熱量和水分的回收方法中，鍋爐排出的高溫煙氣在ー級換熱器和ニ級換熱器內進行熱交換時產生冷凝水，冷凝水吸收或凝結煙氣中的ニ氧化硫和元素汞。前述的燃煤電廠煙氣中熱量和水分的回收方法中，所述步驟a中，高溫煙氣在一級換熱器內發生熱交換，熱交換後的煙氣溫度下降至70°，在煙氣溫度下降的同時煙氣中 15 %的水分子冷凝產生冷凝水。前述的燃煤電廠煙氣中熱量和水分的回收方法中，所述步驟b中，高溫煙氣在ニ 級換熱器內發生熱交換，熱交換後的煙氣溫度下降至35°，在煙氣溫度下降的同時煙氣中 50 %的水分子冷凝產生冷凝水。前述的燃煤電廠煙氣中熱量和水分的回收方法中，所述ー級換熱器採用低溫省煤器，ニ級換熱器採用空冷凝氣器。與現有技術相比，由於設置了一級換熱器和ニ級換熱器，使鍋爐排出的煙氣中的溫度能夠回收再利用，並且將煙氣中的水分最大限度的回收，而且兼備除汞功能，同時有效減少溼法煙氣脫硫系統的水分蒸發，可以實現「零水耗」溼法脫硫，解決缺水地區溼法脫硫適用性的問題。採用本發明可以使電廠效率提高1.5 3個百分點，以一臺1000麗燃用褐煤鍋爐機組為例，燃煤量650 700t/h，褐煤含水30% 50%，煙氣中的水分回收率為 50% -80%，每小時收集到的煙氣中的水分為IOOt 150t。


圖I為本發明的系統結構示意圖。附圖中的標記為ト鍋爐，2-空預器，3-電除塵器，4-脫硫塔，5-煙園，6- —級換熱器，7- ニ級換熱器，8-送風機。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明作進ー步的說明。本發明的實施例I :如圖I所示，一種燃煤電廠煙氣中熱量和水分回收系統，包括依次連接的鍋爐I、空預器2、電除塵器3、脫硫塔4和煙囪5，在電除塵器3和脫硫塔4之間設置ー級換熱器6，一級換熱器6通過管道與鍋爐I連接；在脫硫塔4和畑 5之間設置ニ 級換熱器7。ニ級換熱器7上設有送風機8。一級換熱器6採用低溫省煤器，ニ級換熱器7 採用空冷凝氣器。ー種使用前述系統對煙氣中熱量和水分回收的方法，包括以下步驟步驟a，鍋爐I排出的高溫煙氣經過空預器2和電除塵器3後進入ー級換熱器6， 高溫煙氣在一級換熱器6內進行熱交換，加熱鍋爐I的給水，產生熱交換後的煙氣溫度下降至60°，在煙氣溫度下降的同時煙氣中10%的水分子冷凝並產生冷凝水，冷凝水被回收儲存；步驟b，冷卻後的煙氣進入脫硫塔4進行脫硫處理，脫硫後的煙氣進入ニ級換熱器7，在ニ級換熱器7中與送風機8送入的自然風進行熱交換，發生熱交換後的煙氣溫度降低至30°，隨著煙氣溫度的降低煙氣中的30%的水分子冷凝形成冷凝水，冷凝水被回收儲存，低溫煙氣通過煙 5排入大氣。鍋爐I排出的高溫煙氣在一級換熱器6和ニ級換熱器7內進行熱交換時產生冷凝水，冷凝水吸收煙氣中的ニ氧化硫和元素汞。一級換熱器6採用低溫省煤器，ニ級換熱器7 採用空冷凝氣器。本發明的實施例2 :如圖I所示，一種燃煤電廠煙氣中熱量和水分回收系統，包括依次連接的鍋爐I、空預器2、電除塵器3、脫硫塔4和煙囪5，在電除塵器3和脫硫塔4之間設置ー級換熱器6，一級換熱器6通過管道與鍋爐I連接；在脫硫塔4和畑 5之間設置ニ 級換熱器7。ニ級換熱器7上設有送風機8。一級換熱器6和ニ級換熱器7均採用低溫省煤器。—種使用前述系統對煙氣中熱量和水分回收的方法，包括以下步驟步驟a，鍋爐I排出的高溫煙氣經過空預器2和電除塵器3後進入ー級換熱器6， 高溫煙氣在一級換熱器6內進行熱交換，加熱鍋爐I的給水，產生熱交換後的煙氣溫度下降至70°，在煙氣溫度下降的同時煙氣中15%的水分子冷凝並產生冷凝水，冷凝水被回收儲存；步驟b，冷卻後的煙氣進入脫硫塔4進行脫硫處理，脫硫後的煙氣進入ニ級換熱器7，在ニ級換熱器7中與送風機8送入的自然風進行熱交換，發生熱交換後的煙氣溫度降低至35°，隨著煙氣溫度的降低煙氣中的50%的水分子冷凝形成冷凝水，冷凝水被回收儲存，低溫煙氣通過煙 5排入大氣。鍋爐I排出的高溫煙氣在一級換熱器6和ニ級換熱器7內進行熱交換時產生冷凝水，冷凝水凝結煙氣中的ニ氧化硫和元素汞。所述ー級換熱器6和ニ級換熱器7均採用低溫省煤器。本發明的實施例3 :如圖I所示，一種燃煤電廠煙氣中熱量和水分回收系統，包括依次連接的鍋爐I、空預器2、電除塵器3、脫硫塔4和煙囪5，在電除塵器3和脫硫塔4之間設置ー級換熱器6，一級換熱器6通過管道與鍋爐I連接；在脫硫塔4和畑 5之間設置ニ級換熱器7。ニ級換熱器7上設有送風機8。所述ー級換熱器6採用低溫省煤器，ニ級換熱器7採用空冷凝氣器。ー種使用前述系統對煙氣中熱量和水分回收的方法，包括以下步驟步驟a，鍋爐I排出的高溫煙氣經過空預器2和電除塵器3後進入ー級換熱器6， 高溫煙氣在一級換熱器6內進行熱交換，加熱鍋爐I的給水，產生熱交換後的煙氣溫度下降至85°，在煙氣溫度下降的同時煙氣中20%的水分子冷凝並產生冷凝水，冷凝水被回收儲存；步驟b，冷卻後的煙氣進入脫硫塔4進行脫硫處理，脫硫後的煙氣進入ニ級換熱器7，在ニ級換熱器7中與送風機8送入的自然風進行熱交換，發生熱交換後的煙氣溫度降低至40°，隨著煙氣溫度的降低煙氣中的60%的水分子冷凝形成冷凝水，冷凝水被回收儲存，低溫煙氣通過煙 5排入大氣。鍋爐I排出的高溫煙氣在一級換熱器6和ニ級換熱器7內進行熱交換時產生冷凝水，冷凝水吸收煙氣中的ニ氧化硫和元素汞。所述ー級換熱器6採用低溫省煤器，ニ級換熱器7採用空冷凝氣器。
權利要求
1.一種燃煤電廠煙氣中熱量和水分回收系統，包括依次連接的鍋爐(I)、空預器(2)、 電除塵器(3)、脫硫塔(4)和煙囪(5)，其特徵在於在電除塵器(3)和脫硫塔(4)之間設置一級換熱器出)，一級換熱器(6)通過管道與鍋爐(I)連接；在脫硫塔(4)和煙囪(5)之間設置二級換熱器(7)。
2.根據權利要求I所述的燃煤電廠煙氣中熱量和水分回收系統，其特徵在於二級換熱器(7)上設有送風機(8)。
3.根據權利要求I或2所述的燃煤電廠煙氣中熱量和水分回收系統，其特徵在於一級換熱器(6)採用低溫省煤器；二級換熱器(7)採用低溫省煤器或空冷凝氣器。
4.一種使用權利要求I 3中任意一項所述系統對煙氣中熱量和水分回收的方法，其特徵在於，包括以下步驟步驟a，鍋爐(I)排出的高溫煙氣經過空預器(2)和電除塵器(3)後進入一級換熱器(6)，高溫煙氣在一級換熱器￠)內進行熱交換，加熱鍋爐(I)的給水，產生熱交換後的煙氣溫度下降至60° 85°，在煙氣溫度下降的同時煙氣中10% 20%的水分子冷凝並產生冷凝水，冷凝水被回收儲存；步驟b，冷卻後的煙氣進入脫硫塔(4)進行脫硫處理，脫硫後的煙氣進入二級換熱器(7)，在二級換熱器(7)中與送風機(8)送入的自然風進行熱交換，發生熱交換後的煙氣溫度降低至30° 40°，隨著煙氣溫度的降低煙氣中的30% 60%的水分子冷凝形成冷凝水，冷凝水被回收儲存，低溫煙氣通過煙 (5)排入大氣。
5.根據權利要求4所述的燃煤電廠煙氣中熱量和水分的回收方法，其特徵在於鍋爐(I)排出的高溫煙氣在一級換熱器(6)和二級換熱器(7)內進行熱交換時產生冷凝水，冷凝水吸收或凝結煙氣中的二氧化硫和元素汞。
6.根據權利要求4或5所述的燃煤電廠煙氣中熱量和水分的回收方法，其特徵在於 所述步驟a中，高溫煙氣在一級換熱器￠)內發生熱交換，熱交換後的煙氣溫度下降至 70°，在煙氣溫度下降的同時煙氣中15%的水分子冷凝產生冷凝水。
7.根據權利要求6所述的燃煤電廠煙氣中熱量和水分的回收方法，其特徵在於所述步驟b中，高溫煙氣在二級換熱器(7)內發生熱交換，熱交換後的煙氣溫度下降至35°，在煙氣溫度下降的同時煙氣中50 %的水分子冷凝產生冷凝水。
8.根據權利要求4所述的燃煤電廠煙氣中熱量和水分的回收方法，其特徵在於所述一級換熱器(6)採用低溫省煤器，二級換熱器(7)採用空冷凝氣器。
全文摘要
本發明公開了一種燃煤電廠煙氣中熱量和水分的回收系統及其回收方法，包括依次連接的鍋爐(1)、空預器(2)、電除塵器(3)、脫硫塔(4)和煙囪(5)，在電除塵器(3)和脫硫塔(4)之間設置一級換熱器(6)，一級換熱器(6)通過管道與鍋爐(1)連接；在脫硫塔(4)和煙囪(5)之間設置二級換熱器(7)。本發明能夠回收煙氣中的水分並充分利用煙氣中的餘熱，能夠有效減少電廠的用水量，有效提高能源的利用率。此外，它還能脫除煙氣中的部分二氧化硫和汞元素，減輕電廠煙氣對空氣的汙染。
文檔編號F22D1/36GK102588945SQ201210061818
公開日2012年7月18日 申請日期2012年3月9日 優先權日2012年3月9日
發明者孫路長, 李超, 汪洋, 沈煜暉, 胡永鋒, 谷吉林, 金穎姍, 陶愛平 申請人:中國華電工程(集團)有限公司, 華電環保系統工程有限公司