[发明专利]电厂烟气中蒸汽潜热与水回收系统及其回收方法和控制方法

说明书

本发明属于废热资源回收领域，尤其涉及电厂烟气中蒸汽潜热与水回收系统及其回收方法和控制方法，锅炉补给水先后经过管壳式换热器与环形低翅片管换热器进行预热，锅炉补给水与脱硫塔前的烟气进行换热，能有效降低脱硫塔入口烟温，提高脱硫效率。预热后的锅炉补给水直接输送至除氧器，能减少除氧器对锅炉补给水的加热能耗，脱硫塔后烟气在连续的两段换热器中接触冷却介质，能同时回收饱和烟气中水蒸汽汽化潜热与显热；烟气温度降低至水蒸汽露点以下，既能有效降低排烟中SO₂与NO_X等有害物质的浓度，又能将冷凝水作为水资源回收。本发明结构简单，投资及运行成本低，可为企业带来显著经济效益，并具有良好的环境与社会效益。

技术领域

本发明属于废热资源回收领域，尤其涉及电厂烟气中蒸汽潜热与水回收系统及其回收方法和控制方法，主要适用于采用湿法脱硫的电厂。

背景技术

电力企业是我国国民经济的重要组成部分和支柱产业，煤电为主的格局将长期存在，但我国煤炭资源丰富的地区大多缺水，这种富煤缺水的困境严重制约了中国电力行业的发展。

石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺因具备超高的脱硫效率，技术成熟，副厂品脱硫石膏品质好，运行稳定且维护方便等特点被视为燃煤发电机组烟气脱硫的首选配置。但脱硫后烟气湿度较高，一般在100-200g/Nm³，远远高于大气平均湿度值约9g/Nm³。有研究表明，若烟气中20％的水蒸汽能被捕集，燃煤发电厂可达到水资源的自给自足，若超过20％的水蒸汽能被捕集，电厂可对外界提供一定量的水，即可以实现“无水耗电厂”运行。

烟气中水蒸汽的来源主要是电厂用煤以及脱硫塔，一方面，电厂用煤中水蒸汽一部分是煤中氢元素与氧气反应的生成的水蒸汽，另一部分是原煤中水分直接蒸发的水蒸汽，还有一小部分是随氧化空气带入的水蒸汽。根据煤种、煤质和机组容量的不同，燃煤产物中水蒸汽量有很大差异，以褐煤为燃料的电厂，煤燃烧所产生的烟气中水蒸汽体积分数为10％-12％；以烟煤为燃料的电厂，水蒸汽体积分数为7％-10％。另一方面，脱硫塔中补充水以及循环浆液的水分蒸发也会导致烟气中水蒸汽含量的增加。

针对当前燃煤电厂烟气中存在庞大的水蒸汽量的现状，国内外研究人员开发了各种回收烟气中水的方法。专利号为CN201610273797的中国专利公布了一种烟气余热回收系统，将锅炉排放出来的湿烟气通入烟气冷却器中的换热箱体中，冷却器中的换热管体一端通入冷流体与热烟气进行热交换，一端连接余热使用装置，提高烟气余热资源的利用效率；专利号为CN201110292730的中国专利公布了一种烟气水分回收的装置及方法，先将湿烟气的部分热量储存在热管换热器的热管中，降温后的湿烟气在管壳式换热器中与冷流体交换热量，最后再利用热管中储存的热量使烟气升温，有利于烟气在烟囱中向上流动。专利号为CN201710474560的中国专利公布了一种基于陶瓷膜换热器的烟气余热及水分回收系统，利用金属低温省煤器回收引风机后烟气显热，陶瓷膜换热器回收烟气显热与潜热及烟气中水蒸汽。以上方法都利用烟气中的余热来回收烟气中水蒸汽，主要采用低温冷凝技术以及膜法分离技术，这也是目前应用较为广泛的技术。低温冷凝具备技术经验较多，冷凝速度快，用料省，制造简单等优点，但在低温冷凝过程中大多采用金属材料换热器，会造成烟道酸腐蚀，且单一布置换热器无法同时回收烟气中水蒸汽的汽化潜热和显热，水资源回收率低；膜分离技术能在一定程度上同时回收烟气中水蒸汽汽化潜热和显热，但存在膜材料筛选复杂以及石膏垢污堵问题，运行不稳定，且投资成本大。因此，需要开发多段换热器系统同时回收烟气中水蒸汽汽化潜热和显热，可大大提高水回收效率。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种电厂烟气中蒸汽潜热与水回收系统及其回收方法和控制方法，同时回收燃煤电厂高湿烟气中水蒸汽汽化潜热和显热，热利用效率和水回收率高。

为解决上述问题，本发明所采取的解决方案是：

电厂烟气中蒸汽潜热与水回收系统，包括环形低翅片管换热器、换热箱体；