一种消除烟羽烟气余热利用系统的制作方法

本实用新型属于脱硫环保与能源综合利用技术领域，具体涉及一种消除烟羽烟气余热利用系统。

背景技术：

目前，国内火力发电厂为满足超低排放要求，大多采用湿法脱硫装置处理烟气，湿法脱硫装置在大幅脱除烟气中so2的同时，对烟气中粒径1-2.5um以上颗粒物具有一定捕集作用。湿法脱硫装置出口烟气一般为45-55℃的饱和湿烟气，从烟囱排出后与环境中低温空气混合，混合过程中或有水蒸气冷凝析出，可见白灰色湿烟羽，俗称“白烟”。湿烟羽的出现，造成视觉污染，同时高湿烟气上升遇冷形成水滴下落，也会对电厂周围的居民的生活带来影响。

白色烟羽的源头是水分，烟气中饱和水蒸气是吸热产生的，含有大量潜热，因此，烟气消白的关键就是排放烟气的温度、湿度控制。水在吸热升温到一定温度时会变成水蒸气，而除去水蒸气中的热，使其温度降低到结露温度，蒸气又凝结为水，这是自然界普遍存在的可逆过程。

湿烟气中的水蒸气一部分来自燃烧和工艺过程，一部分来自湿法脱硫除尘和水分的蒸发，湿烟气消白的关键是将排烟绝对湿度和相对湿度控制的尽量低或改变水蒸气的状态。目前针对燃煤电厂的烟气消白技术主要有烟气加热、烟气冷凝、烟气冷凝再热，烟气加热技术是对饱和湿烟气进行加热，使烟气状态远离饱和湿度曲线，实现湿烟羽消除，提高烟气扩散效果，烟气冷凝技术通过降低烟气温度，使烟气沿着饱和湿度曲线降温凝水，回收烟气中过饱和的水蒸气减少烟气绝对湿度。采用烟气冷凝降温方式，临界降温幅度随环境温度的升高而线性降低，随环境湿度的增大而增大。

谭厚章，刘兴，王文慧，等.超低排放背景下烟气消白技术路线研究[j].洁净煤技术，2019，25(2)：38-44说明：湿法脱硫装置出口一般为45-55℃的饱和湿烟气。装置出口烟温50℃时，环境温度在34.4-40.4℃以上时可直接排放且无可见湿烟羽，对于高温干燥地区，夏季饱和湿烟气直接排放即可能实现无湿烟羽运行。

烟气加热技术消除湿烟羽，烟气升温幅度随环境温度的升高而降低。环境温度低于11℃时，烟气升温幅度需达到30℃以上才能消除湿烟羽；环境温度高于16℃，烟气升温幅度在30℃以下即可消除湿烟羽。采用烟气冷凝降温方式，降温幅度随环境温度的升高而线性降低，低温下(5℃)降温幅度较大，达32.0-36.8℃；高温下(25℃)降温幅度较小，达10.52-15.73℃。采用烟气冷凝再热方式，消除湿烟羽所需的降温幅度、升温幅度低于单一采用加热或冷凝技术；采用冷凝再热方式能够拓宽湿烟羽消除适用范围，可适用于零度以下环境温度。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种消除烟羽烟气余热利用系统。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种消除烟羽烟气余热利用系统，其特征在于，包括空气预热器、第一换热器、除尘器、脱硫塔和烟囱；

来自锅炉的烟气进入所述空气预热器，

所述空气预热器与大气联通，利用所述烟气对进入所述空气预热器的空气进行预热，

所述空气预热器的烟气出口与所述第一换热器的烟气进口连通，进入所述第一换热器的烟气与进入第一换热器内的水进行热量交换，

所述第一换热器的烟气出口与所述除尘器的烟气进口连通，

所述除尘器的烟气出口与所述脱硫塔的烟气进口连通，

所述脱硫塔的烟气出口与所述烟囱的烟气入口通过第一管道连通，且所述第一管道上设置有第8阀门1.8。

进一步地，所述一种消除烟羽烟气余热利用系统，还包括喷淋式直接接触式换热器、溴化锂制冷机；

所述喷淋式直接接触式换热器的烟气入口与所述脱硫塔的烟气出口连通，所述喷淋式直接接触式换热器的烟气出口通过第二管道与第一管道连通，并形成第一连通点，所述第二管道上设置有第9阀门1.9，所述第一连通点位于连通第8阀门1.8与所述烟囱之间的管道上；

连通所述喷淋式直接接触式换热器的烟气入口与所述脱硫塔的烟气出口的管道上设置有第6阀门1.6；

所述溴化锂制冷机的冷却水入口与所述喷淋式直接接触式换热器的水出口连通，所述溴化锂制冷机的冷却水出口与所述喷淋式直接接触式换热器的水入口连通，连通所述喷淋式直接接触式换热器的水入口与溴化锂制冷机的冷却水出口的管道上设置有第10阀门1.10；

给水回热加热是从汽轮机的某些中间级抽出部分做过功的蒸汽，送入回热加热器中加热锅炉给水的过程，与之相对应的热力循环称之为回热循环。

回热加热的作用：提高了锅炉的给水温度，使工质在锅炉内的平均吸热温度提高，提高了热经济性，并且回热抽气没有进凝汽器放热，使汽轮机的凝气流量减小，冷源损失降低，提高了汽轮机的绝对内效率。

所述第一换热器的循环水入口与所述溴化锂制冷机的蒸发器出口连通，所述第一换热器的循环水出口与所述溴化锂制冷机的蒸发器入口连通；连通所述第一换热器的循环水入口与所述溴化锂制冷机的蒸发器出口的管道上设置有第16阀门1.16，连通所述第一换热器的循环水出口与所述溴化锂制冷机的蒸发器入口的管道上设置有第15阀门1.15。

进一步地，所述一种消除烟羽烟气余热利用系统，还包括第二换热器和空气混合加热器；

所述第二换热器的烟气入口通过第三管道连通至第二管道上，并形成第二连通点，第二连通点位于第9阀门1.9与所述喷淋式直接接触式换热器的烟气出口之间的管道上，所述第三管道上设置有第7阀门1.7；连通所述第7阀门1.7与所述第二换热器烟气入口管道的任一部分延伸出第四管道至第一管道，并形成第三连通点，所述第四管道上设置有第17阀门1.17；

所述第二换热器的烟气出口与所述空气混合加热器的烟气入口连通，所述空气混合加热器的烟气出口与所述烟囱的烟气入口连通；连通所述空气混合加热器的烟气出口与所述烟囱的烟气入口的管道上设置有第14阀门1.14；

所述空气预热器的空气入口与大气连通，所述空气预热器的空气出口与所述空气混合加热器的空气入口连通，连通所述空气预热器的空气入口与大气的管道上设置有第1阀门1.1；

所述第一换热器的循环水入口与所述第二换热器的循环水出口连通，所述第一换热器的循环水出口与所述第二换热器的循环水入口连通，连通所述第一换热器的循环水入口与所述第二换热器的循环水出口的管道上设置有第4阀门1.4、连通所述第一换热器的循环水出口与所述第二换热器的循环水入口的管道上设置有第3阀门1.3。

进一步地，连通所述第二换热器烟气出口与所述空气混合加热器烟气入口管道的任一部分延伸出第五管道至第一管道，并形成第四连通点；所述第一连通点、所述第三连通点和所述第四连通点位于连通第8阀门1.8与所述烟囱的管道上，且所述第一连通点、所述第三连通点和所述第四连通点依次远离第8阀门1.8设置，所述第三连通点与所述第四连通点之间的管道上设置有第18阀门1.18；所述第五管道上设置有第19阀门1.19。

优选地，还包括提高汽轮机效率，提高能源利用率的回热系统，连通所述喷淋式直接接触式换热器的水出口与溴化锂制冷机的冷却水入口的管道上设有开口，所述开口与回热系统相连通，连通开口与回热系统的管道上设置有第13阀门1.13。

优选地，还包括控制与热用户之间的热网供水、回水的第5阀门1.5和第2阀门1.2，所述第一换热器的循环水入口与所述热用户的出水口连通，所述第一换热器的循环水出口与所述热用户的入水口连通向热用户供热水，连通所述第一换热器的循环水入口与所述热用户的出水口的管道上设置有第5阀门1.5、连通所述第一换热器的循环水出口与所述热用户的入水口的管道上设置有第2阀门1.2。

优选地，还包括控制与冷用户之间的制冷量流动的第11阀门1.11和第12阀门1.12，所述溴化锂制冷机的冷却水入口与所述冷用户的水出口连通，所述溴化锂制冷机的冷却水出口与所述冷用户的水入口连通，连通所述溴化锂制冷机的冷却水入口与所述冷用户的水出口的管道上设置有第12阀门1.12、连通所述溴化锂制冷机的冷却水出口与所述冷用户的水入口的管道上设置有第11阀门1.11。

在如上所述的一种消除烟羽烟气余热利用系统的使用方法，当环境温度为34.4-40.4℃以上时，开启第8阀门1.8和第18阀门1.18，关闭其余阀门；从锅炉出来的烟气依次经空气预热器、第一换热器、除尘器、脱硫塔的处理，再由烟囱排入大气，经过上述处理后，烟囱出口不再有白烟出现。

当脱硫塔烟气出口烟温为45℃以上，环境温度在34.4-40.4℃以上时可直接排放且无可见湿烟羽，对于高温干燥地区，夏季饱和湿烟气直接排放即可能实现无湿烟羽运行。此时第8阀门1.8、1.18开启，其余阀门都关闭，烟气从锅炉出来，经过空气预热器，第一换热器，除尘器，脱硫塔，烟气从脱硫塔出来到烟囱，直接排放至大气中。

在如上所述的一种消除烟羽烟气余热利用系统的使用方法，当环境温度为25-34.4℃时，开启第6阀门1.6、第9阀门1.9、第18阀门1.18、第10阀门1.10、第15阀门1.15、第16阀门1.16，关闭其余阀门；从锅炉出来的烟气依次经空气预热器、第一换热器、除尘器、脱硫塔处理，再进入喷淋式直接接触式换热器，喷淋降温，降温后的烟气进入烟囱，直接排放到大气中，经过上述处理后，烟囱出口不再有白烟出现。

溴化锂制冷机中的循环水与第一换热器的烟气进行热交换，降低烟气温度，溴化锂制冷机制冷，冷却水进入喷淋式直接接触式换热器，喷淋烟气，冷却水经过处理再回到溴化锂制冷机；

优选地，当需要制冷时，开启第11阀门1.11、第12阀门1.12；溴化锂制冷机将加热过的水供给制冷机制冷，将制冷量供给冷用户。

烟气从锅炉出来，经过空气预热器，第一换热器，除尘器，脱硫塔，进入喷淋式直接接触式换热器，喷淋降温，降温后的烟气进入烟囱，直接排放到大气中；烟气经过第一换热器，将溴化锂制冷机中的循环水加热，烟气的温度降低，溴化锂制冷机制冷，冷却水进入喷淋式直接接触式换热器，喷淋烟气，将烟气中的水蒸气冷凝，同时除去一部分污染物，冷凝水经过处理再回到溴化锂制冷机，其余部分到回热系统，提高汽轮机效率，提高能源利用率。

在如上所述的一种消除烟羽烟气余热利用系统的使用方法，当环境温度为16-25℃时，开启第1阀门1.1、第3阀门1.3、第4阀门1.4、第8阀门1.8、第17阀门1.17、第14阀门1.14，关闭其余阀门；

从锅炉出来的烟气依次经空气预热器、第一换热器、除尘器、脱硫塔、第二换热器、空气混合加热器处理、进入烟囱排到大气中，经过上述处理后，烟囱出口不再有白烟出现。

优选地，若处理供暖期，开启第2阀门1.2、第5阀门1.5，第一换热器加热热网循环水，供给热用户。

烟气从锅炉出来，经过空气预热器，第一换热器，除尘器，脱硫塔，第二换热器、空气混合加热器、进入烟囱排到大气中。烟气在空气预热器中加热空气，烟气放热，烟气的温度降低，在第一换热器中，加热循环水，烟温进一步下降，烟气流动体积变小，飞灰比电阻也相应的减少，进而使得除尘器工作性能得到大幅度提升。相同的除尘效率条件下，除尘器设计上可采用较小的除尘器规格、较少的能耗、较小的占地。热循环水在第二换热器中加热从脱硫塔出来的烟气，加热后的烟气从第二换热器出来后到空气混合加热器中与从空气预热器出来的热空气混合再次被加热，然后从烟囱排向大气。烟气被热水和热空气分级加热，降低传热温差，减小能量损失。若处于供暖期，则在烟气加热技术消除湿烟羽的同时，开启第2阀门1.2、第5阀门1.5，第一换热器加热热网循环水，供给热用户，同时一部分热网循环水用于加热从脱硫塔出来的烟气。

在如上所述的一种消除烟羽烟气余热利用系统的使用方法，当环境温度不大于16℃时，开启第1阀门1.1、第6阀门1.6、第9阀门1.9、第10阀门1.10、第13阀门1.13、第15阀门1.15、第16阀门1.16、第14阀门1.14、第18阀门1.18、第19阀门1.19，关闭其余阀门；

从锅炉出来的烟气依次经空气预热器、第一换热器、除尘器，脱硫塔处理，再进入喷淋式直接接触式换热器，喷淋降温，然后进入空气混合热交换器、进入烟囱排到大气中，经过上述处理后，烟囱出口不再有白烟出现。

烟气从锅炉出来，经过空气预热器，第一换热器，除尘器，脱硫塔，进入喷淋式直接接触式换热器，喷淋降温，然后进入空气混合加热器、进入烟囱排到大气中。烟气在空气预热器中加热空气，在第一换热器中，加热循环水；从脱硫塔出来的烟气在喷淋式直接接触式换热器中冷凝，冷凝后的烟气进入空气混合加热器中与从空气预热器出来的热空气混合被加热，然后从烟囱排向大气。热第一换热器中加热的循环水进入溴化锂制冷机，制取的冷却水进入喷淋式直接接触式换热器，除去烟气中的水蒸气和污染物，烟气中的水蒸气凝结成水，凝结水处理后回到溴化锂制冷机，其余部分到回热系统，提高汽轮机效率，提高能源利用率。烟气从喷淋式直接接触式换热器出来，进入空气混合加热器，与热空气混合加热后进入烟囱排到大气中。

优选地，脱硫塔烟气出口烟温为45℃以上。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本系统可解决不同环境温度下烟气排放过程中出现的烟羽现象；即可采用烟气直接排放的方式处理脱硫塔烟温为45℃以上，环境温度为34.4-40.4℃以上的烟气排放；采用烟气冷凝降温方式处理脱硫塔烟温为45℃以上，环境温度为25-34.4℃时的烟气排放；采用烟气加热技术处理脱硫塔烟温为45℃以上、环境温度为16-25℃烟气排放；采用烟气冷凝再加热技术处理脱硫塔烟温为45℃以上、环境温度低于16℃的烟气排放；利用不同环境温度下，消除湿烟羽所消耗的能量不同，采用不同的技术方案：冷凝技术除湿烟羽，利用烟气余热带动溴化锂制冷机，将烟气中的水蒸气冷凝；烟气加热技术除湿烟羽，利用烟气余热分别加热空气和循环水，利用热水和热空气分级加热烟气，降低换热温差，减少能量损失；先冷凝再加热烟气技术除湿烟羽，可充分利用烟气余热，降低除湿烟羽所需能量，最大限度的节约烟气的余热热能，可真正实现节能、减排和消除视觉污染的作用，同时，将供热和制冷系统引入烟气余热利用系统，充分将烟气余热利用起来，消除湿烟羽减少环境污染。

此外，本实用新型所述消除烟羽烟气余热系统也可按照供热和制冷的实际需求来确定消除湿烟羽的方法；比如，供暖期，若余热有富余则可选取加热除烟羽方案，制冷期，冷量有富余则可选取冷凝除烟羽方案，即充分将烟气余热利用起来，消除湿烟羽减少环境污染。

附图说明

图1为本实用新型所述一种消除烟羽烟气余热利用系统第一实施例的结构示意图；

图2为本实用新型所述一种消除烟羽烟气余热利用系统第二实施例的结构示意图；

图3为本实用新型所述一种消除烟羽烟气余热利用系统第三实施例的结构示意图；

图4为本实用新型所述一种消除烟羽烟气余热利用系统第四实施例的结构示意图；

图5为本实用新型所述一种消除烟羽烟气余热利用系统的流程图；

图中：

1-锅炉、2-空气预热器、3-第一换热器、4-除尘器、5-脱硫塔、6-喷淋式直接接触式换热器、7-溴化锂制冷机、8-冷用户、9-第二换热器、10、空气混合加热器、11、烟囱、1.1-第1阀门、1.2-第2阀门、1.3-第3阀门、1.4-第4阀门、1.5-第5阀门、1.6-第6阀门、1.7-第7阀门、1.8-第8阀门、1.9-第9阀门、1.10-第10阀门、1.11-第11阀门、1.12-第12阀门、1.13-第13阀门、1.14-第14阀门、1.15-第15阀门、1.16-第16阀门、1.17-第17阀门、1.18-第18阀门、1.19-第19阀门。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。

涉及本实用新型的详细说明及技术内容，现就配合图式说明如下：

请参考图1和图5，图1为本实用新型所述一种消除烟羽烟气余热利用系统第一实施例的结构示意图。如图1所示，当脱硫塔5烟气出口烟温为45℃以上，环境温度为34.4-40.4℃以上时，开启第8阀门1.8和第18阀门1.18(具体参考图5)，关闭其余阀门；从锅炉1出来的烟气依次经空气预热器2、第一换热器3、除尘器4、脱硫塔5的处理，再由烟囱11排入大气；脱硫塔出口烟温45℃以上，环境温度在34.4-40.4℃以上时可直接排放且无可见湿烟羽，对于高温干燥地区，夏季饱和湿烟气直接排放即可能实现无湿烟羽运行。此时第8阀门1.8、1.18开启，其余阀门都关闭，烟气从锅炉1出来，经过空气预热器2，第一换热器3，除尘器4，脱硫塔5，烟气从脱硫塔5出来到烟囱11，直接排放至大气中，经过上述处理后，烟囱出口不再有白烟出现。

请参考图2和图5，图2为本实用新型所述一种消除烟羽烟气余热利用系统第二实施例的结构示意图。如图2所示：当脱硫塔5烟气出口烟温为45℃以上，环境温度为25-34.4℃时，开启第6阀门1.6、第9阀门1.9、第18阀门1.18、第10阀门1.10、第15阀门1.15、第16阀门1.16，关闭其余阀门；从锅炉1出来的烟气依次经空气预热器2、第一换热器3、除尘器4、脱硫塔5处理，再进入喷淋式直接接触式换热器6，喷淋降温，降温后的烟气进入烟囱11，直接排放到大气中，经过上述处理后，烟囱出口不再有白烟出现；溴化锂制冷机7中的循环水与第一换热器3的烟气进行热交换，降低烟气温度，溴化锂制冷机7制冷，冷却水进入喷淋式直接接触式换热器6，喷淋烟气，冷却水经过处理再回到溴化锂制冷机7；烟气从锅炉1出来，经过空气预热器2，第一换热器3，除尘器4，脱硫塔5，进入喷淋式直接接触式换热器6，喷淋降温，降温后的烟气进入烟囱11，直接排放到大气中；烟气经过第一换热器3，将溴化锂制冷机7中的循环水加热，烟气的温度降低，溴化锂制冷机7制冷，冷却水进入喷淋式直接接触式换热器6，喷淋烟气，将烟气中的水蒸气冷凝，同时除去一部分污染物，冷凝水经过处理再回到溴化锂制冷机7，其余部分到回热系统，提高汽轮机效率，提高能源利用率；当需要制冷时，开启第11阀门1.11、第12阀门1.12；溴化锂制冷机7将加热过的水供给制冷机制冷，将制冷量供给冷用户8。

请参考图3和图5，图3为本实用新型所述一种消除烟羽烟气余热利用系统第三实施例的结构示意图。当当脱硫塔5烟气出口烟温为45℃以上，环境温度为16-25℃时，开启第1阀门1.1、第3阀门1.3、第4阀门1.4、第8阀门1.8、第17阀门1.17、第14阀门1.14，关闭其余阀门；

从锅炉1出来的烟气依次经空气预热器2、第一换热器3、除尘器4、脱硫塔5、第二换热器9、空气混合加热器10处理、进入烟囱11排到大气中；

烟气从锅炉1出来，经过空气预热器2，第一换热器3，除尘器4，脱硫塔5，第二换热器9、空气混合加热器10、进入烟囱11排到大气中，经过上述处理后，烟囱出口不再有白烟出现。烟气在空气预热器2中加热空气，烟气放热，烟气的温度降低，在第一换热器3中，加热循环水，烟温进一步下降，烟气流动体积变小，飞灰比电阻也相应的减少，进而使得除尘器4工作性能得到大幅度提升。相同的除尘效率条件下，除尘器4设计上可采用较小的除尘器4规格、较少的能耗、较小的占地。热循环水在第二换热器9中加热从脱硫塔5出来的烟气，加热后的烟气从第二换热器9出来后到空气混合加热器10中与从空气预热器2出来的热空气混合再次被加热，然后从烟囱11排向大气。烟气被热水和热空气分级加热，降低传热温差，减小能量损失。若处于供暖期，则在烟气加热技术消除湿烟羽的同时，开启第2阀门1.2、第5阀门1.5，第一换热器3加热热网循环水，供给热用户，同时一部分热网循环水用于加热从脱硫塔5出来的烟气。

请参考图4和图5，图4为本实用新型所述一种消除烟羽烟气余热利用系统第四实施例的结构示意图。当脱硫塔5烟气出口烟温为45℃以上，环境温度不大于16℃时，开启第1阀门1.1、第6阀门1.6、第9阀门1.9、第10阀门1.10、第13阀门1.13、第15阀门1.15、第16阀门1.16、第14阀门1.14、第18阀门1.18、第19阀门1.19，关闭其余阀门；

从锅炉1出来的烟气依次经空气预热器2、第一换热器3、除尘器4，脱硫塔5处理，再进入喷淋式直接接触式换热器6，喷淋降温，然后进入空气混合热交换器、进入烟囱11排到大气中，经过上述处理后，烟囱出口不再有白烟出现。

烟气从锅炉1出来，经过空气预热器2，第一换热器3，除尘器4，脱硫塔5，进入喷淋式直接接触式换热器6，喷淋降温，然后进入空气混合加热器10、进入烟囱11排到大气中。烟气在空气预热器2中加热空气，在第一换热器3中，加热循环水；从脱硫塔5出来的烟气在喷淋式直接接触式换热器6中冷凝，冷凝后的烟气进入空气混合加热器10中与从空气预热器2出来的热空气混合被加热，然后从烟囱11排向大气。热第一换热器3中加热的循环水进入溴化锂制冷机7，制取的冷却水进入喷淋式直接接触式换热器6，除去烟气中的水蒸气和污染物，烟气中的水蒸气凝结成水，凝结水处理后回到溴化锂制冷机7，其余部分到回热系统，提高汽轮机效率，提高能源利用率。烟气从喷淋式直接接触式换热器6出来，进入空气混合加热器10，与热空气混合加热后进入烟囱11排到大气中。

由技术常识可知，本实用新型可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本实用新型范围内或在等同于本实用新型的范围内的改变均被本实用新型包含。

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