一种热电厂锅炉烟气余热用于集中供热或加热锅炉给水的全年化综合利用节能系统

摘要

本发明提供了一种热电厂锅炉烟气余热用于集中供热或加热锅炉给水的全年化综合利用节能系统，属于热电厂锅炉烟气余热回收与利用技术领域。该烟气余热回收系统的烟气余热回收分为两个部分，首先回收湿式脱硫塔内由脱硫浆液和烟气直接接触换热形成的高温水的热量，采用的设备为吸收式热泵，高位驱动能源来自汽轮机抽汽；初步升温后的水进入设置于除尘器之前的气水换热器，其内有足够的蛇形管道，水从管道流动吸收高温的烟气余热，得到进一步的加热。余热的利用也分为两个部分，采暖季主要用于加热热网回水，若此时水温度能够达到热网要求，则不需进入热网加热器，否则进入热网加热器加热到热网所需的温度。非采暖季则用于提高热电厂锅炉给水温度。

说明书

技术领域

本发明涉及热电厂锅炉烟气余热回收与利用领域，尤其涉及到烟气余热直接用于集中供热或加热锅炉给水的全年化综合利用节能系统。

背景技术

目前热电厂锅炉的烟气余热很少用于回收，而烟气损失一项在锅炉损失中占有最大的比重，因此如果能够回收该项余热，采暖季用于集中供热，非采暖季用于加热锅炉给水将会真正实现热电厂烟气余热的全年化综合利用，在不多耗煤的前提下提高热电厂的效率，从而达到节能减排的目的。热电厂中湿法脱硫应用广泛，如钙法和镁法是最常用的方法，他们的共同点是采用脱硫塔脱硫，脱硫塔内部烟气和脱硫浆液进行直接接触进行热质交换，一方面脱除烟气中的硫和进一步除尘，另一方面将烟气中的显热和部分潜热交换到脱硫浆液中，从而大幅降低烟气出口温度，同时脱硫浆液的温度也将升高到45℃左右，如此高的温度是非常理想的热泵低位热源，远优于其他低位热源，因此回收这部分热量很有必要，结合高温烟气侧的气水换热器，将会提高锅炉效率和热电厂能效，并减少污染物的排放。

发明内容

本发明的技术方案：

一种热电厂锅炉烟气余热用于集中供热或加热锅炉给水的全年化综合利用节能系统，分为脱硫塔集水池和氧化池一体的烟气余热全年化综合梯级利用系统与脱硫塔集水池和氧化池分开设置的烟气余热全年化综合梯级利用系统两种；

脱硫塔集水池和氧化池一体的烟气余热全年化综合梯级利用系统，包括锅炉1、汽轮机2、冷凝设备3、除氧水箱4、锅炉回水泵5、凝结水箱6、低压加热器7、高压加热器8、减温减压器9、气水换热器10、除尘器11、脱硫塔12、烟囱13、吸收式热泵14、脱硫浆液循环泵15、工艺水泵16、脱硫剂输送泵17、风机18、脱硫副产品输送泵19、吹灰控制器28、集水池29和氧化池30；

在采暖期，热网回水通过第四三通阀门27进入吸收式热泵14，热网回水在吸收式热泵14中被初次加热至50～65℃；经过初次加热的热网回水从吸收式热泵14出来依次通过第三三通阀门25和第二三通阀门24，再进入气水换热器10实现二次加热至55～68℃；从气水换热器10出来的二次加热水体经过第一三通阀门22后，依次经过低压加热器7和高压加热器8，使水体被加热至当前集中供热所需的温度，以此实现热网供水；

在非采暖期，热网回水吸收余热的流程不运行，即不经过吸收式热泵14和气水换热器10的二次加热，无需向热网供水；此时冷凝设备3中的冷凝水分为两部分，一部分进入除氧水箱4进行除氧，经过除氧的水通过锅炉回水泵5再次回到锅炉1内使用；另一部分通过第三三通阀门25进入吸收式热泵14，冷凝水在吸收式热泵14中被初步加热之后依次通过第四三通阀门27和第二三通阀门24再进入气水换热器10实现二次加热；从气水换热器10出来的二次加热冷凝水经过第一三通阀门22后，进入除氧水箱4进行除氧，经过除氧的水通过锅炉回水泵5再次回到锅炉1内使用；

锅炉1产生的蒸汽分为两部分，一部分通过减温减压器9进入热网高压加热器8，换热之后进入凝结水箱6；另一部分进入汽轮机2，之后又分为乏汽和抽汽两部分，乏汽进入冷凝设备3，实现冷凝；抽汽分为两部分，第一部分抽汽经过第一阀门20进入热网低压加热器7，换热之后进入凝结水箱6，第二部分抽汽经过第二阀门21进入吸收式热泵14作为驱动热源，之后也进入凝结水箱6；

脱硫塔12内的脱硫浆液通过浆液泵15进入吸收式热泵14，将其热量释放到热网回水之后，降低温度的脱硫浆液再次进入脱硫塔12的喷淋系统，吸收烟气余热并进行脱硫，由此连续产生高温脱硫浆液并再次回到吸收式热泵14；

脱硫塔12从上到下依次设置工艺水泵16、脱硫剂输送泵17和脱硫副产品输送泵19，工艺水泵16用于向脱硫塔12内供水，脱硫剂输送泵17用于向脱硫塔12中添加脱硫剂，脱硫塔12内的副产品从脱硫副产品输送泵19排出；脱硫塔12上设有风机18，加速脱硫副产品沉淀；

脱硫塔12内经过脱硫和热质交换后降温的干净烟气进入烟囱13内；

锅炉1的烟道内首先设置气水换热器10，与热网回水换热后，经过除尘器11除尘，再进入脱硫塔12进行脱硫处理；

气水换热器10连接吹灰控制器28；

第四阀门26设置于第三三通阀门25和第四三通阀门27之间，当吸收式热泵14进行检修时，关闭第三三通阀门25和第四三通阀门27，热网回水直接通过第四阀门26进入后续流程；

第三阀门23设置于第一三通阀门22和第二三通阀门24之间，当气水换热器10进行检修时，关闭第一三通阀门22和第二三通阀门24，热网回水直接通过第三阀门23进入后续流程。

脱硫塔集水池和氧化池分开设置的烟气余热全年化综合梯级利用系统包括锅炉1、汽轮机2、冷凝设备3、除氧水箱4、锅炉回水泵5、凝结水箱6、低压加热器7、高压加热器8、减温减压器9、气水换热器10、除尘器11、脱硫塔12、烟囱13、吸收式热泵14、脱硫浆液循环泵15、工艺水泵16、脱硫剂输送泵17、风机18、脱硫副产品输送泵19、吹灰控制器28、集水池29和氧化池30；

在采暖期，热网回水通过第四三通阀门27进入吸收式热泵14，热网回水在吸收式热泵14中被初次加热至50～65℃；经过初次加热的热网回水从吸收式热泵14出来依次通过三三通阀门25和第二三通阀门24，再进入气水换热器10实现二次加热至55～68℃；从气水换热器10出来的二次加热水体经过第一三通阀门22后，依次经过低压加热器7和高压加热器8，使水体被加热至当前集中供热所需的温度，以此实现热网供水；

在非采暖期，热网回水吸收余热的流程不运行，即不经过吸收式热泵14和气水换热器10的二次加热，无需向热网供水；此时冷凝设备3中的冷凝水分为两部分，一部分进入除氧水箱4进行除氧，经过除氧的水通过锅炉回水泵5再次回到锅炉1内使用；另一部分通过第三三通阀门25进入吸收式热泵14，冷凝水在吸收式热泵14中被初步加热之后依次通过第四三通阀门27和第二三通阀门24再进入气水换热器10实现二次加热；从气水换热器10出来的二次加热冷凝水经过第一三通阀门22后，进入除氧水箱4进行除氧，经过除氧的水通过锅炉回水泵5再次回到锅炉1内使用；

锅炉1产生的蒸汽分为两部分，一部分通过减温减压器9进入热网高压加热器8，换热之后进入凝结水箱6；另一部分进入汽轮机2，之后又分为乏汽和抽汽两部分，乏汽进入冷凝设备3，实现冷凝；抽汽分为两部分，第一部分抽汽经过第一阀门20进入热网低压加热器7，换热之后进入凝结水箱6，第二部分抽汽经过第二阀门21进入吸收式热泵14作为驱动热源，之后也进入凝结水箱6；

脱硫塔12内的脱硫浆液进入集水池29，集水池29出水通过浆液泵15进入吸收式热泵14，将其热量释放到热网回水之后，降低温度的出水再次进入脱硫塔12的喷淋系统；

脱硫塔12上设置工艺水泵16，用于向脱硫塔12内供水；

脱硫剂输送泵17用于向集水池29中添加脱硫剂；

风机18和脱硫副产品输送泵19设置在氧化池30上，集水池29内的副产品通过氧化池30氧化处理后经脱硫副产品输送泵19排出；风机18加速脱硫副产品沉淀；

脱硫塔12内经过脱硫和热质交换后降温的干净烟气进入烟囱13内；

锅炉1的烟道内首先设置气水换热器10，与热网回水换热后，经过除尘器11除尘，再进入脱硫塔12进行脱硫处理；

气水换热器10连接吹灰控制器28；

第四阀门26设置于第三三通阀门25和第四三通阀门27之间，当吸收式热泵14进行检修时，关闭第三三通阀门25和第四三通阀门27，热网回水直接通过第四阀门26进入后续流程；

第三阀门23设置于第一三通阀门22和第二三通阀门24之间，当气水换热器10进行检修时，关闭第一三通阀门22和第二三通阀门24，热网回水直接通过第三阀门23进入后续流程。

本发明的有益效果：本发明提出的系统能够对热电厂烟气余热进行充分的全年化综合梯级利用，增大热电厂的供热能力，有效降低了热电厂的能耗，提高了能源利用效率，降低了热电厂的环境影响。

附图说明

图1是脱硫塔集水池和氧化池一体的烟气余热全年化综合梯级利用系统。

图2是脱硫塔集水池和氧化池分开设置的烟气余热全年化综合梯级利用系统。

图中：1锅炉；2汽轮机；3冷凝设备；4除氧水箱；5锅炉回水泵；6凝结水箱；7低压加热器；8高压加热器；9减温减压器；10气水换热器；11除尘器；12脱硫塔；13烟囱；14吸收式热泵；15脱硫浆液循环泵；16工艺水泵；17脱硫剂输送泵；18风机；19脱硫副产品输送泵；20、21、23、26阀门；22、24、25、27三通阀门；28吹灰控制器；29集水池；30氧化池。

具体实施方式

以下结合附图和技术方案，进一步说明本发明的具体实施方式。

图1所述系统中，在采暖季，三通阀门(22)、(24)、(25)和(27)与热网回水联通。温度为T_h的供热回水先流经吸收式热泵(14)，回收脱硫塔(12)内高温水的热量，温度上升ΔT₁，之后经过初步升温的热网回水进入除尘器之前的高温烟气侧气水换热器(10)，通过吸收高温烟气的显热使得温度上升ΔT₂。若(T_h+ΔT₁+ΔT₂)≥Tg，即水温达到了当前采暖阶段的供水温度要求，则关闭阀门20，此时集中供热系统热量完全由烟气余热供给。当室外气温降低，烟气余热量不足以满足供热需求时，即(T_h+ΔT₁+ΔT₂)<Tg，则开启阀门20，启动热网加热器(7)，对热网回水进一步加热，但加热量仅需要满足温升Tg-(T_h+ΔT₁+ΔT₂)即可，因此可以大幅减少热网加热器的抽汽量。

图1所述系统中，在非采暖季，若凝结水温度高于脱硫浆液温度，则三通阀(22)、(24)、(25)和(27)与凝结水联通。凝结水先流经吸收式热泵(14)，回收脱硫塔(12)内高温水的热量，之后经过初步升温的凝结水进入除尘器之前的高温烟气侧气水换热器(10)，通过吸收高温烟气的显热使得温度进一步上升。之后送回除氧器，由于锅炉给水获得了额外的温升，因此在锅炉内所需要的热量减少，提高了锅炉的效率。

由于热电厂运行方式和参数不同，若凝结水温度低于脱硫浆液温度，则关闭阀门(21)，采用直接的水水换热方式吸收脱硫内水的热量；如果两者温度相差不多，则关闭阀门(21)，打开阀门(26)，关闭三通阀门(25)和(27)与热泵的连接，这样凝结水将直接进入气水换热器(10)吸收高温烟气的热量，然后返回除氧器。