[发明专利]螺旋式工业伴生废气余热深度回收模块及含该模块的装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种工业伴生废气余热利用领域，尤其涉及一种螺旋式工业伴生废气余热深度回收模块及含该模块的装置。

背景技术

我国能源结构以煤为主，能源消费数量巨大，造成国内环境出现很严重的问题，特别是大气污染等。当前，治理雾霾和其它环境问题，需要能源结构快速调整。最近，我国政府出台了许多政策性文件，旨在力促全国范围的节能减排。

2013年9月，国务院印发的《大气污染防治行动计划》中明确提出，所有燃煤电厂、钢铁企业的烧结机和球团生产设备、石油炼制企业的催化裂化装置、有色金属冶炼企业都要安装脱硫设施，每小时20蒸吨及以上的燃煤锅炉要实施脱硫；除循环流化床锅炉以外的燃煤机组均应安装脱硝设施，新型干法水泥窑要实施低氮燃烧技术改造并安装脱硝设施；燃煤锅炉和工业窑炉现有除尘设施要实施升级改造；力争到2017年，全国地级及以上城市可吸入颗粒物浓度比2012年下降10％以上，优良天数逐年提高；京津冀、长三角、珠三角等区域细颗粒物浓度分别下降25％、20％、15％左右，其中北京市细颗粒物年均浓度控制在60微克/立方米左右。2014年初，国家能源局印发的《2014年能源工作指导意见》中明确指出，要着力降低煤炭消费比重，提高天然气和非化石能源比重；2014年，京津冀鲁分别削减原煤消费300万吨、200万吨、800万吨和400万吨；全国淘汰煤炭落后产能3000万吨，关停小火电机组200万千瓦；力争实现煤电脱硫比重接近100％，火电脱硝比重达到70％。2014年9月，国家发展改革委、环境保护部、国家能源局联合印发的《煤电节能减排升级与改造行动计划(2014-2020年)》中明确提到，全国新建燃煤发电机组平均供电煤耗低于300克标准煤/千瓦时；到2020年，现役燃煤发电机组改造后平均供电煤耗低于310克/千瓦时，其中现役60万千瓦及以上机组(除空冷机组外)改造后平均供电煤耗低于300克/千瓦时；在执行更严格能效环保标准的前提下，到2020年，力争使煤炭占一次能源消费比重下降到62％以内，电煤占煤炭消费比重提高到60％以上。2014年9月，国家发展改革委印发的《国家应对气候变化规划(2014-2020年)》中明确提出，到2020年，单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降40％～45％，非化石能源占一次能源消费的比重到15％左右，尤其要重点推进电力、钢铁、建材、有色、化工和石化等高能耗行业重大节能技术与装备研发，开展能源梯级综合利用技术研发。

我国在很长一段时间内，燃煤火力发电仍将占据我国发电领域的主导地位。据统计资料显示，截至2014年7月底，我国6000千瓦及以上电厂装机容量12.6亿千瓦，同比增长9.5％，其中，火电厂装机容量创新高，达8.81亿千瓦。火电机组提供了我国70％以上的社会用电量，为国民经济的快速可持续发展提供了有力保障。但同时，火电机组也消耗了全国约50％的燃煤和20％的工业水，排放出的SO₂、NO_x和CO₂分别约占全国总量的45％、50％和48％。

电站锅炉的排烟是丰富的低温余热资源。我国燃煤电站锅炉的设计排烟温度大多在120～140℃，实际运行排烟温度一般还要略高些，约高出20～50℃，而一部分燃用高硫煤和褐煤的电站锅炉排烟温度可达160℃，甚至更高。锅炉效率约为88％～94％。锅炉的各项热损失包括排烟热损失、化学不完全燃烧热损失、机械不完全燃烧热损失、锅炉散热损失等。其中，排烟热损失是锅炉热损失中最多的一项，占锅炉热损失的60％～70％，而排烟温度为影响排烟热损失的主要因素。排烟温度每增加10℃，排烟热损失约增加0.6％～1％，相应多耗煤1.2％～2.4％。因此，降低排烟温度是提高锅炉效率的关键。若能有效降低电站锅炉的排烟温度至70～90℃，锅炉效率将提高2～5个百分点，供电煤耗将下降2～6g/(kW·h)。

为回收电站锅炉的排烟余热，可以在烟道上加装低温省煤器，其具体方案为：部分或全部凝结水在低温省煤器内吸收排烟热量，降低排烟温度，自身被加热后再返回汽轮机低压加热器(以下简称低加)系统，从而提高机组效率。同时，由于进入脱硫塔的烟气温度下降，还可以节约脱硫工艺水的消耗量。低温省煤器与低加系统的连接形式包括串联和并联，前者指串于两级低加之间，但串联易出现因低温省煤器故障而造成停机事故；后者中低温省煤器和某级低加并联，不存在低温省煤器故障停机风险，该连接方式比较常用。至于低温省煤器的具体布置方式，根据其在烟气系统中的位置可分为除尘器前、吸风机前、吸风机后和除尘器前后二级布置等。