一种燃煤电站余热回收系统的制作方法

[0001]
本实用新型涉及燃煤电站余热回收技术领域，尤其是涉及一种燃煤电站余热回收系统。


背景技术：

[0002]
煤炭仍然是世界的主要能源，燃煤发电是主要的煤炭利用方式。提高燃煤电站效率及运行灵活性，减少污染物排放以及资源消耗是燃煤电站长期关注的问题。同时热电联产机组热负荷和电负荷相互耦合，造成电站调峰能力差，机组灵活性差的问题长期存在，热电厂热电解耦也是亟需解决的关键问题之一。
[0003]
煤炭仍然是世界的主要能源，燃煤发电是主要的煤炭利用方式。提高燃煤电站效率及运行灵活性，减少污染物排放、资源消耗及提高电站运行灵活性是燃煤电站长期关注的问题。热电联产是降低燃煤电站能耗的有效措施之一。但是，热电联产机组存在强烈的热电负荷耦合制约关系，使得热、电负荷独立调节能力弱，造成新能源发电消纳困难，调峰能力差等，目前的热电解耦方式多以牺牲发电效率为代价。实现热电解耦，提高机组运行灵活性，实现燃煤电站烟气水回收及烟气余热回收等，都是我国电力行业亟待解决的关键问题。
[0004]
燃煤电站排烟余热回收可降低锅炉排烟热损失，进而提高燃煤电站发电效率。现有烟气水回收的主要技术为冷凝法。烟气冷凝水回收，可以回收烟气中的水分，但在水回收过程中水蒸气冷凝释放大量的汽化潜热品味较低难以利用，因此如何降低烟气水回收系统能耗和投资及提高电站运行灵活性是燃煤发电机组节能减排的技术难点问题。


技术实现要素：

[0005]
本实用新型的第一目的在于提供一种燃煤电站余热回收系统，该系统能够解决回收系统能耗高的问题。
[0006]
本实用新型提供一种燃煤电站余热回收系统，沿烟气流通方向，包括依次设置的锅炉、空气预热器、多个冷却器、除尘器、脱硫塔、烟气冷凝换热器、烟气再热器和烟囱；
[0007]
多个冷却器依次串联设置，沿烟气流通方向，多个冷却器的换热介质的出口温度依次降低，且多个冷却器对应不用的用热设备；
[0008]
还包括吸收式热泵、斜温层储热罐和热网，斜温层储热罐的热水输出端与热网连通；
[0009]
部分冷却器产生的热量用于驱动吸收式热泵以回收烟气冷凝过程释放热量，热泵产生的热量部分输送至烟气再热器用于再热烟气，部分用于预热空气，其余部分在部分冷却器中继续升温并储存于斜温层储热罐中供应热网所需热负荷。
[0010]
优选的，所述多个冷却器分别为烟气高温冷却器、烟气中温冷却器和烟气低温冷却器；
[0011]
沿烟气的流通方向，烟气高温冷却器、烟气中温冷却器和烟气低温冷却器的烟气通道依次连通。
[0012]
优选的，还包括汽轮机冷却回热系统，所述烟气高温冷却器的换热介质管路与汽轮机冷却回热系统之间形成介质循环换热通道。
[0013]
优选的，所述烟气中温冷却器的换热介质管路与吸收式热泵的驱动热源管路连通；
[0014]
所述吸收式热泵的冷却水管路与烟气冷凝换热器换热介质管路连通，所述吸收式热泵的热水管路、烟气低温冷却器的换热介质管路和斜温层储热罐的热水输入端之间形成介质循环换热通道。
[0015]
优选的，所述吸收式热泵的热水管路与烟气再热器的换热介质管路之间形成介质循环换热通道。
[0016]
优选的，还包括暖风器，所述暖风器的烟气通道与锅炉的进风口连通；
[0017]
所述暖风器的换热介质管路与吸收式热泵的热水管路之间形成介质循环换热通道。
[0018]
优选的，暖风器工质侧出口温度为65～75℃，空气在暖风器加热至70～90℃。
[0019]
优选的，所述烟气高温冷却器和烟气低温冷却器的换热介质为水；
[0020]
所述烟气高温冷却器出口水温为120～150℃；
[0021]
所述烟气低温冷却器出口水温为100～120℃。
[0022]
优选的，所述烟气冷凝换热器出口烟气温度为42～49℃；所述烟气再热器出口烟气温度为57～64℃。
[0023]
有益效果：
[0024]
该系统采用多个冷却器，多个冷却器可以回收不同温度烟气中的热量，并将回收的热量输送至不同用热设备。如，将高温的锅炉烟气余热回收至汽轮机回热系统加热凝结水以降低发电煤耗，中温部分烟气余热用于驱动吸收式热泵以回收烟气冷凝过程释放热量，低温部分烟气余热用于进一步提升热泵出口工质温度；脱硫塔出口的烟气通过冷凝换热器进行水回收，同时水回收过程中的由于液化释放出的大量低能级潜热，本实用新型利用吸收式热泵提高该部分热量的能级，一部分热量用于再热烟气防止烟气低温腐蚀，另一部分用于预热空气，其余部分在烟气低温冷却器中继续升温并储存于斜温层储热罐中供应热网所需热负荷。本实用新型系统简捷，实现了能量的梯级利用，可同时实现节能、水回收和热电解耦，提高机组余热和水回收能力及电站运行灵活性。
附图说明
[0025]
为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0026]
图1为本实用新型具体实施方式提供的燃煤电站余热回收系统的流程示意图。
[0027]
附图标记说明：
[0028]
1：锅炉；2：空气预热器；3：烟气高温冷却器、4：汽轮机冷却回热系统；5：烟气中温冷却器；6：烟气低温冷却器；7：除尘器；8：脱硫塔；9：烟气冷凝换热器；10：烟气再热器；11：吸收式热泵；12：暖风器；13：斜温层储热罐；14：热网；15：烟囱。
具体实施方式
[0029]
下面将结合实施例对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0030]
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语"中心"、"纵向"、"横向"、"长度"、"宽度"、"厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"竖直"、"水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"、"顺时针"、"逆时针"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装置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。
[0031]
此外，术语"第一"、"第二"仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有"第一"、"第二"的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本实用新型的描述中，"多个"的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。此外，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
[0032]
如图1所示，本实施方式提供了一种燃煤电站余热回收系统，沿烟气流通方向，包括依次设置的锅炉1、空气预热器2、多个冷却器、除尘器7、脱硫塔8、烟气冷凝换热器9、烟气再热器10和烟囱15。
[0033]
多个冷却器依次串联设置，沿烟气流通方向，多个冷却器的换热介质的出口温度依次降低，且多个冷却器对应不用的用热设备；
[0034]
还包括吸收式热泵11、斜温层储热罐13和热网14，斜温层储热罐13的热水输出端与热网14连通。
[0035]
部分冷却器产生的热量用于驱动吸收式热泵以回收烟气冷凝过程释放热量，热泵产生的热量部分输送至烟气再热器用于再热烟气，部分用于预热空气，其余部分在部分冷却器中继续升温并储存于斜温层储热罐中供应热网所需热负荷。
[0036]
该系统采用多个冷却器，多个冷却器可以回收不同温度烟气中的热量，并将回收的热量输送至不同用热设备。如，将高温的锅炉烟气余热回收至汽轮机回热系统加热凝结水以降低发电煤耗，中温部分烟气余热用于驱动吸收式热泵以回收烟气冷凝过程释放热量，低温部分烟气余热用于进一步提升热泵出口工质温度；脱硫塔出口的烟气通过冷凝换热器进行水回收，同时水回收过程中的由于液化释放出的大量低能级潜热，本实用新型利用吸收式热泵提高该部分热量的能级，一部分热量用于再热烟气防止烟气低温腐蚀，另一部分用于预热空气，其余部分在烟气低温冷却器中继续升温并储存于斜温层储热罐中供应热网所需热负荷。本实用新型系统简捷，实现了能量的梯级利用，可同时实现节能、水回收和热电解耦，提高机组余热和水回收能力及电站运行灵活性。
[0037]
多个冷却器分别为烟气高温冷却器3、烟气中温冷却器5和烟气低温冷却器6。
[0038]
沿烟气的流通方向，烟气高温冷却器5、烟气中温冷却器5和烟气低温冷却器6的烟气通道依次连通。
[0039]
燃煤电站余热回收系统还包括汽轮机冷却回热系统4，烟气高温冷却器3的换热介质管路与汽轮机冷却回热系统4之间形成介质循环换热通道。
[0040]
烟气高温冷却器3为逆流布置换热器，出口设计水温为120～150℃。
[0041]
通过烟气高温冷却器3和汽轮机冷却回热系统4之间的介质循环，可以将高温的锅炉烟气余热回收至汽轮机回热系统加热凝结水以降低发电煤耗。
[0042]
烟气中温冷却器5的换热介质管路与吸收式热泵11的驱动热源管路连通。吸收式热泵11的冷却水管路与烟气冷凝换热器9换热介质管路连通，吸收式热泵11的热水管路、烟气低温冷却器6的换热介质管路和斜温层储热罐13的热水输入端之间形成介质循环换热通道。
[0043]
吸收式热泵11的热水管路与烟气再热器10的换热介质管路之间形成介质循环换热通道。
[0044]
燃煤电站余热回收系统还包括暖风器12，暖风器12的烟气通道与锅炉1的进风口连通；
[0045]
暖风器12的换热介质管路与吸收式热泵11的热水管路之间形成介质循环换热通道。
[0046]
烟气冷凝换热器9出口烟气温度为42～49℃，烟气再热器10出口烟气温度为57～64℃。
[0047]
暖风器12工质侧出口温度为65～75℃，空气在暖风器12加热至70～90℃。
[0048]
烟气低温冷却器6降低烟气温度至90～100℃，工质出口温度为100～120℃。
[0049]
上述烟气中温冷却器5、吸收式热泵11、烟气低温冷却器6、烟气再热器10和暖风器12的配合方式，可以实现采用中温冷却器产生的热量驱动吸收式热泵以回收烟气冷凝过程释放热量，热泵产生的热量部分输送至烟气再热器用于再热烟气，部分用于预热空气，其余部分在部分冷却器中继续升温并储存于斜温层储热罐中供应热网所需热负荷。
[0050]
在本实施方式中，还提供了一种燃煤电站余热回收方法，其采用如以上所述的燃煤电站余热回收系统，其包括以下步骤：
[0051]
从锅炉里排出的烟气依次经过多个冷却器，多个冷却器中的换热介质与流经的烟气换热后输出不同温度的换热介质，根据换热直接温度的不同将换热介质输送至不同的用热设备进行余热利用；
[0052]
部分冷却器产生的热量用于驱动吸收式热泵以回收烟气冷凝过程释放热量，热泵产生的热量部分输送至烟气再热器用于再热烟气，部分用于预热空气，其余部分在部分冷却器中继续升温并储存于斜温层储热罐中供应热网所需热负荷。
[0053]
上述燃煤电站余热回收方法具体实施方式为：
[0054]
锅炉1的锅炉排烟首先进入烟气高温冷却器3，利用从汽轮机冷却回热系统4中引出的水对烟气进行冷却，然后依次进入烟气中温冷却器5和烟气低温冷却器6将烟气冷却至90～100℃，烟气中温冷却器5回收的余热用于作为热源驱动吸收式热泵11回收烟气冷凝过程的热量，烟气低温冷却器6回收热量用于进一步提升吸收式热泵11出口工质热量，然后烟气经除尘器7除尘，脱硫塔8中脱硫后，进入烟气冷凝换热器9，烟气中的水分被凝结回收，热量被吸收式热泵11从烟气冷凝换热器9中吸收，吸收式热泵11加热的热水工质分流一部分进入烟气再热器10用于再热烟气防止低温腐蚀，冷却后的工质再返回热泵11低温侧入口，
另一部分进入暖风器12用于预热空气，其余部分进入烟气低温冷却器5继续吸热升温至100～120℃；当机组不能满足外界供热需求时，斜温层储热罐13的热量送入热网中供热，当机组可以满足外界供热需求时，热泵11回收的热量存在斜温层储热罐13，从而实现热电解耦运行。
[0055]
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

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