专利名称：燃煤电厂烟气中热量和水分的回收系统及其回收方法
技术领域：
本发明涉及一种燃煤电厂烟气中热量和水分的回收系统及其回收方法，属于电厂节能领域。
背景技术：
我国是一个水资源极为匮乏的国家，淡水资源总量为28000亿立方米，人均只有 2300立方米，若扣除难以利用的洪水径流和散布在偏远地区的地下水资源后，现实可利用的淡水资源量更少，仅为11000亿立方米左右，人均可利用水资源量约为900立方米，我国人均水资源占有量仅相当于世界人均水资源占有量的1/4。在全国600多个城市中有400 多个存在供水不足问题，2003年缺水比较严重的城市达到157个，全国城市缺水年总量达 60亿立方米。专家预测，中国人ロ在2030年将达到16亿的高峰，届时人均水资源量仅有 1750立方米，可利用资源量不足700立方米，中国将成为严重缺水的国家。据初步统计，晋、陕、内蒙古、宁、甘、新6省(自治区)共有煤炭资源量4. 19万亿吨，占全国煤炭资源总量的82. 8% ;埋藏深度浅于IOOOm的资源量为2. 24万亿吨，占全国同样深度煤炭资源总量的83. 8% ;有关预测到“十二五”末我国煤炭需求可能突破40亿吨 /年，晋、蒙、新、宁、陕、甘六省，年产能可能达到30亿吨(75% )，煤炭储量占全国的65%， 其中山西为10亿吨；陕西5亿吨(主要在榆林地区)；内蒙古10亿吨(鄂尔多斯地区5 亿 6亿吨);宁甘青地区2亿吨；新疆2. 5亿吨，这些北方地区是我国重要的能源基地和我国能源战略的支撑点。这些地区煤炭资不仅数量多，而且埋藏相对较浅，煤质好，品种齐全，可为大型火力发电厂提供充足的燃料，具备发展大型煤电基地和坑口电站群的基础条件，是我国现今和今后煤炭生产建设的重点地区，也是我国现今与未来煤炭供应的主要基地。但是这些地区全部处于缺水地区，其水资源总量仅占全国的8.3%，生态十分脆弱。我国水资源与煤炭资源分布呈典型的逆向分布特征，给我国煤炭及电カ供应带来巨大挑战。水资源是国民经济的命脉，特别在北方缺水地区，水已经成为制约我国电カエ业发展的主要因素，要維持ー个120万kW的现代化火电厂运行，至少需要I立方米/秒的持续水资源量，每千瓦装机需要26. 3立方米/年的水资源量，火电厂是耗水大户用水量占整个エ业用水量的45%，エ业节水潜力巨大，火电厂烟气中蕴含大量水分和热能，这些水分和热能均随着烟气排入大气中，一方面浪费水资源，另ー方面使热能白白浪费，还会提高电厂周围空气温度，另外烟气中的ニ氧化硫和汞元素也排入大气。但是目前全世界还没有回收烟气中水分和热能的系统及回收方法。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种燃煤电厂烟气中热量和水分的回收系统及其回收方法，它能够回收烟气中的水分并充分利用烟气中的余热，能够有效減少电厂的用水量，有效提高能源的利用率。此外，它还能脱除烟气中的部分ニ氧化硫和汞元素，减轻电厂烟气对空气的污染。
本发明的技术方案，一种燃煤电厂烟气中热量和水分回收系统，包括依次连接的锅炉、空预器、电除尘器、脱硫塔和畑 ，在电除尘器和脱硫塔之间设置一级换热器，ー级换热器通过管道与锅炉连接；在脱硫塔和畑 之间设置ニ级换热器。前述的燃煤电厂烟气中热量和水分回收系统中，ニ级换热器上设有送风机。前述的燃煤电厂烟气中热量和水分回收系统中，一级换热器采用低温省煤器；ニ 级换热器采用低温省煤器或空冷凝气器。ー种使用前述系统对烟气中热量和水分回收的方法，包括以下步骤步骤a，锅炉排出的高温烟气经过空预器和电除尘器后进入ー级换热器，高温烟气在ー级换热器内进行热交換，加热锅炉的给水，产生热交換后的烟气温度下降至60° 85°，在烟气温度下降的同时烟气中10% 20%的水分子冷凝并产生冷凝水，冷凝水被回收储存；步骤b，冷却后的烟气进入脱硫塔进行脱硫处理，脱硫后的烟气进入ニ级换热器，在ニ级换热器中与送风机送入的自然风进行热交换，发生热交换后的烟气温度降低至 30° 40°，随着烟气温度的降低烟气中的30% 60%的水分子冷凝形成冷凝水，冷凝水被回收储存，低温烟气通过烟 排入大气。前述的燃煤电厂烟气中热量和水分的回收方法中，锅炉排出的高温烟气在ー级换热器和ニ级换热器内进行热交换时产生冷凝水，冷凝水吸收或凝结烟气中的ニ氧化硫和元素汞。前述的燃煤电厂烟气中热量和水分的回收方法中，所述步骤a中，高温烟气在一级换热器内发生热交換，热交换后的烟气温度下降至70°，在烟气温度下降的同时烟气中 15 %的水分子冷凝产生冷凝水。前述的燃煤电厂烟气中热量和水分的回收方法中，所述步骤b中，高温烟气在ニ 级换热器内发生热交換，热交换后的烟气温度下降至35°，在烟气温度下降的同时烟气中 50 %的水分子冷凝产生冷凝水。前述的燃煤电厂烟气中热量和水分的回收方法中，所述ー级换热器采用低温省煤器，ニ级换热器采用空冷凝气器。与现有技术相比，由于设置了一级换热器和ニ级换热器，使锅炉排出的烟气中的温度能够回收再利用，并且将烟气中的水分最大限度的回收，而且兼备除汞功能，同时有效減少湿法烟气脱硫系统的水分蒸发，可以实现“零水耗”湿法脱硫，解决缺水地区湿法脱硫适用性的问题。采用本发明可以使电厂效率提高1.5 3个百分点，以一台1000丽燃用褐煤锅炉机组为例，燃煤量650 700t/h，褐煤含水30% 50%，烟气中的水分回收率为 50% -80%，每小时收集到的烟气中的水分为IOOt 150t。
图I为本发明的系统结构示意图。附图中的标记为ト锅炉，2-空预器，3-电除尘器，4-脱硫塔，5-烟園，6- —级换热器，7- ニ级换热器，8-送风机。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明作进ー步的说明。本发明的实施例I :如图I所示，一种燃煤电厂烟气中热量和水分回收系统，包括依次连接的锅炉I、空预器2、电除尘器3、脱硫塔4和烟囱5，在电除尘器3和脱硫塔4之间设置ー级换热器6，一级换热器6通过管道与锅炉I连接；在脱硫塔4和畑 5之间设置ニ 级换热器7。ニ级换热器7上设有送风机8。一级换热器6采用低温省煤器，ニ级换热器7 采用空冷凝气器。ー种使用前述系统对烟气中热量和水分回收的方法，包括以下步骤步骤a，锅炉I排出的高温烟气经过空预器2和电除尘器3后进入ー级换热器6， 高温烟气在一级换热器6内进行热交換，加热锅炉I的给水，产生热交換后的烟气温度下降至60°，在烟气温度下降的同时烟气中10%的水分子冷凝并产生冷凝水，冷凝水被回收储存；步骤b，冷却后的烟气进入脱硫塔4进行脱硫处理，脱硫后的烟气进入ニ级换热器7，在ニ级换热器7中与送风机8送入的自然风进行热交换，发生热交换后的烟气温度降低至30°，随着烟气温度的降低烟气中的30%的水分子冷凝形成冷凝水，冷凝水被回收储存，低温烟气通过烟 5排入大气。锅炉I排出的高温烟气在一级换热器6和ニ级换热器7内进行热交换时产生冷凝水，冷凝水吸收烟气中的ニ氧化硫和元素汞。一级换热器6采用低温省煤器，ニ级换热器7 采用空冷凝气器。本发明的实施例2 :如图I所示，一种燃煤电厂烟气中热量和水分回收系统，包括依次连接的锅炉I、空预器2、电除尘器3、脱硫塔4和烟囱5，在电除尘器3和脱硫塔4之间设置ー级换热器6，一级换热器6通过管道与锅炉I连接；在脱硫塔4和畑 5之间设置ニ 级换热器7。ニ级换热器7上设有送风机8。一级换热器6和ニ级换热器7均采用低温省煤器。—种使用前述系统对烟气中热量和水分回收的方法，包括以下步骤步骤a，锅炉I排出的高温烟气经过空预器2和电除尘器3后进入ー级换热器6， 高温烟气在一级换热器6内进行热交換，加热锅炉I的给水，产生热交換后的烟气温度下降至70°，在烟气温度下降的同时烟气中15%的水分子冷凝并产生冷凝水，冷凝水被回收储存；步骤b，冷却后的烟气进入脱硫塔4进行脱硫处理，脱硫后的烟气进入ニ级换热器7，在ニ级换热器7中与送风机8送入的自然风进行热交换，发生热交换后的烟气温度降低至35°，随着烟气温度的降低烟气中的50%的水分子冷凝形成冷凝水，冷凝水被回收储存，低温烟气通过烟 5排入大气。锅炉I排出的高温烟气在一级换热器6和ニ级换热器7内进行热交换时产生冷凝水，冷凝水凝结烟气中的ニ氧化硫和元素汞。所述ー级换热器6和ニ级换热器7均采用低温省煤器。本发明的实施例3 :如图I所示，一种燃煤电厂烟气中热量和水分回收系统，包括依次连接的锅炉I、空预器2、电除尘器3、脱硫塔4和烟囱5，在电除尘器3和脱硫塔4之间设置ー级换热器6，一级换热器6通过管道与锅炉I连接；在脱硫塔4和畑 5之间设置ニ级换热器7。ニ级换热器7上设有送风机8。所述ー级换热器6采用低温省煤器，ニ级换热器7采用空冷凝气器。ー种使用前述系统对烟气中热量和水分回收的方法，包括以下步骤步骤a，锅炉I排出的高温烟气经过空预器2和电除尘器3后进入ー级换热器6， 高温烟气在一级换热器6内进行热交換，加热锅炉I的给水，产生热交換后的烟气温度下降至85°，在烟气温度下降的同时烟气中20%的水分子冷凝并产生冷凝水，冷凝水被回收储存；步骤b，冷却后的烟气进入脱硫塔4进行脱硫处理，脱硫后的烟气进入ニ级换热器7，在ニ级换热器7中与送风机8送入的自然风进行热交换，发生热交换后的烟气温度降低至40°，随着烟气温度的降低烟气中的60%的水分子冷凝形成冷凝水，冷凝水被回收储存，低温烟气通过烟 5排入大气。锅炉I排出的高温烟气在一级换热器6和ニ级换热器7内进行热交换时产生冷凝水，冷凝水吸收烟气中的ニ氧化硫和元素汞。所述ー级换热器6采用低温省煤器，ニ级换热器7采用空冷凝气器。
权利要求
1.一种燃煤电厂烟气中热量和水分回收系统，包括依次连接的锅炉(I)、空预器(2)、 电除尘器(3)、脱硫塔(4)和烟囱(5)，其特征在于在电除尘器(3)和脱硫塔(4)之间设置一级换热器出)，一级换热器(6)通过管道与锅炉(I)连接；在脱硫塔(4)和烟囱(5)之间设置二级换热器(7)。
2.根据权利要求I所述的燃煤电厂烟气中热量和水分回收系统，其特征在于二级换热器(7)上设有送风机(8)。
3.根据权利要求I或2所述的燃煤电厂烟气中热量和水分回收系统，其特征在于一级换热器(6)采用低温省煤器；二级换热器(7)采用低温省煤器或空冷凝气器。
4.一种使用权利要求I 3中任意一项所述系统对烟气中热量和水分回收的方法，其特征在于，包括以下步骤步骤a，锅炉(I)排出的高温烟气经过空预器(2)和电除尘器(3)后进入一级换热器(6)，高温烟气在一级换热器￠)内进行热交换，加热锅炉(I)的给水，产生热交换后的烟气温度下降至60° 85°，在烟气温度下降的同时烟气中10% 20%的水分子冷凝并产生冷凝水，冷凝水被回收储存；步骤b，冷却后的烟气进入脱硫塔(4)进行脱硫处理，脱硫后的烟气进入二级换热器(7)，在二级换热器(7)中与送风机(8)送入的自然风进行热交换，发生热交换后的烟气温度降低至30° 40°，随着烟气温度的降低烟气中的30% 60%的水分子冷凝形成冷凝水，冷凝水被回收储存，低温烟气通过烟 (5)排入大气。
5.根据权利要求4所述的燃煤电厂烟气中热量和水分的回收方法，其特征在于锅炉(I)排出的高温烟气在一级换热器(6)和二级换热器(7)内进行热交换时产生冷凝水，冷凝水吸收或凝结烟气中的二氧化硫和元素汞。
6.根据权利要求4或5所述的燃煤电厂烟气中热量和水分的回收方法，其特征在于 所述步骤a中，高温烟气在一级换热器￠)内发生热交换，热交换后的烟气温度下降至 70°，在烟气温度下降的同时烟气中15%的水分子冷凝产生冷凝水。
7.根据权利要求6所述的燃煤电厂烟气中热量和水分的回收方法，其特征在于所述步骤b中，高温烟气在二级换热器(7)内发生热交换，热交换后的烟气温度下降至35°，在烟气温度下降的同时烟气中50 %的水分子冷凝产生冷凝水。
8.根据权利要求4所述的燃煤电厂烟气中热量和水分的回收方法，其特征在于所述一级换热器(6)采用低温省煤器，二级换热器(7)采用空冷凝气器。
全文摘要
本发明公开了一种燃煤电厂烟气中热量和水分的回收系统及其回收方法，包括依次连接的锅炉(1)、空预器(2)、电除尘器(3)、脱硫塔(4)和烟囱(5)，在电除尘器(3)和脱硫塔(4)之间设置一级换热器(6)，一级换热器(6)通过管道与锅炉(1)连接；在脱硫塔(4)和烟囱(5)之间设置二级换热器(7)。本发明能够回收烟气中的水分并充分利用烟气中的余热，能够有效减少电厂的用水量，有效提高能源的利用率。此外，它还能脱除烟气中的部分二氧化硫和汞元素，减轻电厂烟气对空气的污染。
文档编号F22D1/36GK102588945SQ201210061818
公开日2012年7月18日 申请日期2012年3月9日 优先权日2012年3月9日
发明者孙路长, 李超, 汪洋, 沈煜晖, 胡永锋, 谷吉林, 金颖姗, 陶爱平 申请人:中国华电工程(集团)有限公司, 华电环保系统工程有限公司