一种利用锅炉排烟余热的制冷节水处理系统的制作方法

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1.本实用新型涉及电厂锅炉系统节能减排技术领域，特别涉及一种利用锅炉排烟余热的制冷节水处理系统。

背景技术：

2.当前，我国最主要的发电方式仍为火力发电，占全国总发电量的62.2％。我国大多数燃煤电厂采用石灰石-石膏湿法脱硫技术对烟气进行脱硫处理，该技术具有脱硫效率高、运行稳定的优点，但在生产过程中需要补充大量新鲜水，同时产生大量脱硫废水，对北方缺水地区影响巨大。国家环保政策不断趋严，随着《水污染防治行动计划》《火电厂污染防治技术政策》等政策的相继出台，实现零排放已迫在眉睫。目前的零排放技术研究主要聚焦于废水蒸发，但回收水问题关注较少。为降低湿法脱硫系统的水耗，缓解当前水资源对环境压力，提供一种节水方法。
3.湿法脱硫系统水耗主要是三个方面，烟气的携带水，石膏携带水，废水排放，其中烟气携带水占主要部分。脱硫塔出口烟气为饱和湿烟气，当烟气从一个饱和状态降温至另一个饱和状态，烟气中的水分随之析出。以一台600mw发电机组为例，当烟气由50℃下降到30℃时，烟气中的水分由14％降低到5％，当烟气在2*106nm3/h时，可节水约200吨，完全可以满足机组补水，将极大的降低厂用水量，对于北方缺水地区具有很重要的意义，同时烟气降温20℃可以回收约300gj/h热量，可以回收用于供暖等节能工程的热源，同时减少脱硫塔的蒸发量。
4.基于此，需要研发一种新的能够有效的节水的利用锅炉排烟余热的制冷节水处理系统。

技术实现要素：

5.本实用新型所要解决的技术问题是提供一种利用锅炉排烟余热的制冷节水处理系统，有效的克服了现有技术的缺陷。
6.本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：
7.一种利用锅炉排烟余热的制冷节水处理系统，包括低温加热系统、烟气空冷节水系统、低温烟气回热系统、溴化锂制冷系统和净烟气深冷系统；上述低温加热系统包括低温换热器，上述烟气空冷节水系统包括空冷塔和第一气液分离器，上述低温烟气回热系统包括回热换热器和第二气液分离器，上述溴化锂制冷系统包括溴化锂制冷器，上述净烟气深冷系统包括深冷换热器和第三气液分离器；上述低温换热器具有烟气换热通道和绕设于烟气换热通道外的换热管，上述烟气换热通道的进口连接烟气管线，其出口连接脱硫塔，上述换热管的出口、溴化锂制冷器的发生器入口及出口和上述换热管的进口首尾顺次相连；上述溴化锂制冷器的蒸发器的出口、深冷换热器的管程入口及出口和上述溴化锂制冷器的蒸发器的入口首尾顺次相连；上述深冷换热器的壳程入口与上述第二气液分离器的气相出口相连，上述深冷换热器的壳程出口与上述第三气液分离器的入口连接，上述第三气液分离
器的气相入口与上述回热换热器的壳程入口相连；上述空冷塔内设有换热器，该换热器的入口连接上述脱硫塔的烟道，该换热器的出口连接上述第一气液分离器的入口，上述第一气液分离器的气相出口、回热换热器的管程入口及管程出口和上述第二气液分离器的入口顺次连接。
8.在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。
9.进一步，上述低温加热系统还包括热媒缓存箱，上述热媒缓存箱连通设置在上述溴化锂制冷器的发生器出口与上述换热管的进口之间。
10.进一步，还包括冷凝水箱，上述第一气液分离器的液相出口、第二气液分离器的液相出口以及第三气液分离器的液相出口分别连接上述冷凝水箱。
11.进一步，上述回热换热器的壳程出口、第一气液分离器的气相出口以及上述脱硫塔的烟道分别通过尾气管线连接尾气排放设备。
12.进一步，上述尾气管线上设有第一引风机。
13.进一步，上述溴化锂制冷系统还包括冷水缓存箱，上述冷水缓存箱连通设置在上述深冷换热器的管程出口和上述溴化锂制冷器的蒸发器的入口之间。
14.进一步，还包括分支烟气管线，上述分支烟气管线与上述烟气换热通道并联，并连接于上述烟气管线和脱硫塔之间。
15.进一步，上述溴化锂制冷器的冷凝器出入口连接电厂厂区的循环水管线。
16.进一步，上述烟气管线上设有电除尘设备。
17.进一步，上述烟气换热通道的出口与上述脱硫塔之间连通设有第二引风机。
18.本实用新型的有益效果是：结构简单，能够大幅的降低电厂的综合水耗，且该系统制造容易，使用安全可靠，便于实施推广应用，机具经济价值。
附图说明
19.图1为本实用新型的利用锅炉排烟余热的制冷节水处理系统的结构示意图；
20.图2为本实用新型的利用锅炉排烟余热的制冷节水处理系统中低温换热器的结构示意图。
21.附图中，各标号所代表的部件列表如下：
22.3、脱硫塔；4、冷凝水箱；9、分支烟气管线；11、低温换热器；12、热媒缓存箱；21、空冷塔；22、第一气液分离器；31、回热换热器；32、第二气液分离器；41、溴化锂制冷器；42、冷水缓存箱；51、深冷换热器；52、第三气液分离器；111、换热管；211、换热器。
具体实施方式
23.以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。
24.实施例：如图1所示(图1中箭头所指为流体流动方向)，本实施例的利用锅炉排烟余热的制冷节水处理系统主要五大核心部分，具体为：低温加热系统、烟气空冷节水系统、低温烟气回热系统、溴化锂制冷系统和净烟气深冷系统。
25.上述低温加热系统包括低温换热器11。
26.上述烟气空冷节水系统包括空冷塔21和第一气液分离器22。
27.上述低温烟气回热系统包括回热换热器31和第二气液分离器32。
28.上述溴化锂制冷系统包括溴化锂制冷器41。
29.上述净烟气深冷系统包括深冷换热器51和第三气液分离器52。
30.其中，如图2所示(图2中箭头所指为流体流动方向)，上述低温换热器11具有烟气换热通道(图中a指代)和绕设于烟气换热通道外的换热管111，上述烟气换热通道的进口连接烟气管线，其出口连接脱硫塔3，上述换热管111的出口、溴化锂制冷器41的发生器入口及出口和上述换热管111的进口首尾顺次相连；上述溴化锂制冷器41的蒸发器的出口、深冷换热器51的管程入口及出口和上述溴化锂制冷器41的蒸发器的入口首尾顺次相连；上述深冷换热器51的壳程入口与上述第二气液分离器32的气相出口相连，上述深冷换热器51的壳程出口与上述第三气液分离器52的入口连接，上述第三气液分离器52的气相入口与上述回热换热器31的壳程入口相连；上述空冷塔21内设有换热器211，该换热器211的入口连接上述脱硫塔3的烟道，该换热器211的出口连接上述第一气液分离器22的入口，上述第一气液分离器22的气相出口、回热换热器31的管程入口及管程出口和上述第二气液分离器32的入口顺次连接。
31.整个系统中，各个功能口之间的连接均采用适配的管路连接，利用烟气余热将低温换热器11出口介质加热至100-120℃，为溴化锂制冷器41提供热源，脱硫后的饱和净烟气经过空冷塔21降温后进入回热换热器31的管程中降温，然后进入深冷换热器51的壳程中进一步降温，再进入回热换热器31的壳程，之后排出；在此过程中，脱硫后的净烟气经过三次降温后，从烟气中析出大量凝结水，在经过对应的三个气液分离器后收集凝结水。
32.具体地，本实施例中五大核心部件的具体作用如下：
33.烟气空冷节水装置主要目的在于：将脱硫塔3出来的脱硫后的饱和烟气通过空冷塔21再次降温，由于降温幅度收当地环境温度影响较大，根据工艺要求可以将饱和烟气降温至35—40℃；
34.低温烟气回热装置的目的在于：将净烟气深冷系统出来的低温烟气(25—30℃)通过换热升温至30
‑‑
35℃，空冷塔21出来的烟气(35-40℃)通过回热换热器31出口的烟气降温至30—35℃；
35.本实施例中，溴化锂制冷系统的主要目的在于：通过低温换热器11输送的热源进入溴化锂制冷器41的发生器内，在通过冷却循环水进入溴化锂制冷器41的冷凝器将蒸汽热量带走，从而制取10—15℃的冷水，其中，上述溴化锂制冷器41的热源媒介采用乙二醇溶液，温度控制在100-110℃之间；
36.净烟气深冷系统的主要目的在于：将溴化锂制冷器41出来的冷水(10—15℃)进入深冷换热器51中进一步将饱和烟气从30-35℃降温至25-30℃。
37.需要补充说明的是：在低温加热系统中，在烟气换热通道的出口与脱硫塔3连接的管线上设有第二引风机，并且，在烟气换热通道的出口设有阀门，烟气换热通道的入口处连接有隔离阀，低温换热器11整体采取气液两相逆流换热方式，结构类似翘片管换热器(现有技术的产品)，翅片对流体的扰动使边界层不断破裂，因而具有较大的换热系数，同时由于翅片很薄，具有高导热性，可以达到很高的效率，此外，本实施例中，在上述烟气管线上设有烟气除尘设备(图中m指代)，在电除尘之后，烟气中大部分三氧化硫和硫酸盐在电除尘中被去除，进入低温换热器11的壳程(烟气换热通道)烟气中三氧化硫很小，所以该处烟气露点
较空预器处露点小很多，当烟气中水蒸气含量在6-14％之间，二氧化硫浓度在1％以下，烟气的露点一般在60℃左右，控制加热器烟气出口在80℃以上，可以减少烟气对换热器的腐蚀。加热器管程热媒出口温度可以控制在100℃以上。
38.本实施例中，空冷塔21采用双曲线风筒和可调节通风口，风筒内置换热器211，换热器211采用大管径翘片管换热器，采取气气两相逆流换热方式。因为翅片对流体的扰动使边界层不断破裂，因而具有较大的换热系数，同时由于翅片很薄，具有高导热性，可以达到很高的效率。换热器211管内是低温烟气通道，控制烟气流速在5m/s内，管外是空气气通道，因烟气中含有少量二氧化硫，凝结水程酸性，换热器211采用耐腐蚀不锈钢材质。
39.本实施例中，回热换热器31采用大管径翘片管换热器，采取气气两相逆流换热方式。因为翅片对流体的扰动使边界层不断破裂，因而具有较大的换热系数，同时由于翅片很薄，具有高导热性，可以达到很高的效率。回热换热器31的管程是低温烟气通道，控制烟气流速在5m/s内，回热换热器31的壳程是高温烟气通道，因烟气中含有少量二氧化硫，凝结水呈酸性，换热器采用耐腐蚀不锈钢材质。
40.本实施例中，溴化锂制冷器41采用热水型，热媒采用高沸点的乙二醇溶液，运行时热媒温度控制在100-120℃之间。
41.本实施例中，深冷换热器51采用翘片管换热器，采取气液两相逆流换热方式。因为翅片对流体的扰动使边界层不断破裂，因而具有较大的换热系数，同时由于翅片很薄，具有高导热性，可以达到很高的效率。深冷换热器51的管程是冷水通道，深冷换热器51的壳程是烟气通道，因烟气中含有少量二氧化硫，凝结水程酸性，深冷换热器51采用耐腐蚀不锈钢材质。
42.作为一种优选的实施方式，上述低温加热系统还包括热媒缓存箱12，上述热媒缓存箱12连通设置在上述溴化锂制冷器41的发生器出口与上述换热管111的进口之间。
43.上述实施方案中，热媒缓存箱12的作用在于对溴化锂制冷器41的发生器出口出来的流体进行缓存，从而使得热媒缓存箱12出来的流体进入换热管111的流速与系统匹配，达到较好的换热效果，同时，在热媒缓存箱12与换热管111的进口之间的管线上设有输送泵，确保管线内流体的良好流动。
44.需要进一步补充说明的是：溴化锂制冷器41的蒸发器的出口还通过管线连接厂区内其他点位冷水站点(现有技术)，冷水站点的回水管线回流至蒸发器的入口，也可以是回流至热媒缓存箱12中。
45.作为一种优选的实施方式，还包括冷凝水箱4，上述第一气液分离器22的液相出口、第二气液分离器32的液相出口以及第三气液分离器52的液相出口分别连接上述冷凝水箱4。
46.上述实施方案中，通过冷凝水箱4对三个气液分离器(第一气液分离器22、第二气液分离器32和第三气液分离器52)的冷凝水进行集中收集，简化了冷凝水收集的工序，收集后的冷凝水可以通过管线输送至各个用水站循环利用。
47.本实施例中，上述尾气管线上设有第一引风机，在第一引风机的作用下更利于最终烟气的排放。
48.作为一种优选的实施方式，上述溴化锂制冷系统还包括冷水缓存箱42，上述冷水缓存箱42连通设置在上述深冷换热器51的管程出口和上述溴化锂制冷器41的蒸发器的入
口之间。
49.上述实施方案中，冷水缓存箱42的设计更利于冷媒持续的进入溴化锂制冷器41的蒸发器中实现良好的换热，并且，系统中三个气液分离器的液相出口均通过疏水阀连接冷凝水箱4。
50.作为一种优选的实施方式，还包括分支烟气管线9，上述分支烟气管线9与上述烟气换热通道并联，并连接于上述烟气管线和脱硫塔3之间。
51.上述实施方案中，该分支烟气管线9的主要作用是在系统停运或检修时投运，确保烟气能够正常排放，一般地，在分支烟气管线9上设有流量阀或控制阀。
52.作为一种优选的实施方式，上述回热换热器31的壳程出口、第一气液分离器22的气相出口以及上述脱硫塔3的烟道分别通过尾气管线连接尾气排放设备。
53.上述实施方案中，经过气液分离器除水的烟气与脱硫塔直排的未降温的饱和净烟气在尾气管线内汇聚混合，提高烟气的不饱和度，降低设施的腐蚀，降低最终排烟中的白烟羽。
54.本实施例中，在各个管路上均根据实际需要增设输送泵，使得管线内流体正常的流动，如，在溴化锂制冷器41的发生器出口(或是热媒缓存箱12)与换热管111的进口连接的管线上设置输送泵，在溴化锂制冷器41的蒸发器进口与冷水缓存箱42之间连接的管线上也设置输送泵，本实施例中，在系统运行之初，先开启低温换热器11的管线上的输送泵，开启低温加热器进出口阀，热媒介开始升温；当热媒温度达到100℃时，启动溴化锂制冷器41开始制冷，同时启动溴化锂制冷器41的蒸发器进口与冷水缓存箱42之间连接的管线上的输送泵，当冷水温度降到10℃时，开启空冷塔21的热口阀门，系统开始通入净烟气；系统正常运行时，凝结水通过汽水分离器进入冷凝水箱4(冷凝水再送入各用水站)；当冬季室外温度较低，空冷塔21降温幅度较大时，可以停运深冷换热器51，脱硫烟气不进入深冷换热器51(也就是打开上述脱硫塔3的烟道与尾气管线之间的连接管线上的阀门，关闭脱硫塔3的烟道向回热换热器31流动的管线上的阀门)，通过尾气管线经尾气排放设备排出。
55.本实施例中，上述溴化锂制冷器41的冷凝器出入口连接电厂厂区的循环水管线，作为溴化锂制冷器41的冷却水主要来源。
56.本实施例中，在上述烟气换热通道的出口与上述脱硫塔3之间连通设有第二引风机，确保该段管线内流体流动顺畅。
57.本实施例中，第一引风机和第二引风机的作用均可以克服系统中各个换热器装置中的流动阻力，确保管线内流体的良好流动，促进系统的良好运行，一般地，系统中各个换热器装置内的流体流速低于5m/s。
58.本实施例中，三个气液分离器的收水率(也就是冷凝水)均可以达到80％左右。
59.上述空冷塔21采用现有技术的闭式空冷塔。
60.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”、“轴向”、“径向”、“周向”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。
61.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至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
62.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
63.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
64.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
65.尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

技术特征：

1.一种利用锅炉排烟余热的制冷节水处理系统，其特征在于：包括低温加热系统、烟气空冷节水系统、低温烟气回热系统、溴化锂制冷系统和净烟气深冷系统；所述低温加热系统包括低温换热器(11)，所述烟气空冷节水系统包括空冷塔(21)和第一气液分离器(22)，所述低温烟气回热系统包括回热换热器(31)和第二气液分离器(32)，所述溴化锂制冷系统包括溴化锂制冷器(41)，所述净烟气深冷系统包括深冷换热器(51)和第三气液分离器(52)；所述低温换热器(11)具有烟气换热通道和绕设于烟气换热通道外的换热管(111)，所述烟气换热通道的进口连接烟气管线，其出口连接脱硫塔(3)，所述换热管(111)的出口、溴化锂制冷器(41)的发生器入口及出口和所述换热管(111)的进口首尾顺次相连；所述溴化锂制冷器(41)的蒸发器的出口、深冷换热器(51)的管程入口及出口和所述溴化锂制冷器(41)的蒸发器的入口首尾顺次相连；所述深冷换热器(51)的壳程入口与所述第二气液分离器(32)的气相出口相连，所述深冷换热器(51)的壳程出口与所述第三气液分离器(52)的入口连接，所述第三气液分离器(52)的气相入口与所述回热换热器(31)的壳程入口相连；所述空冷塔(21)内设有换热器(211)，该换热器(211)的入口连接所述脱硫塔(3)的烟道，该换热器(211)的出口连接所述第一气液分离器(22)的入口，所述第一气液分离器(22)的气相出口、回热换热器(31)的管程入口及管程出口和所述第二气液分离器(32)的入口顺次连接。2.根据权利要求1所述的一种利用锅炉排烟余热的制冷节水处理系统，其特征在于：所述低温加热系统还包括热媒缓存箱(12)，所述热媒缓存箱(12)连通设置在所述溴化锂制冷器(41)的发生器出口与所述换热管(111)的进口之间。3.根据权利要求1所述的一种利用锅炉排烟余热的制冷节水处理系统，其特征在于：还包括冷凝水箱(4)，所述第一气液分离器(22)的液相出口、第二气液分离器(32)的液相出口以及第三气液分离器(52)的液相出口分别连接所述冷凝水箱(4)。4.根据权利要求1所述的一种利用锅炉排烟余热的制冷节水处理系统，其特征在于：所述回热换热器(31)的壳程出口、第一气液分离器(22)的气相出口以及所述脱硫塔(3)的烟道分别通过尾气管线连接尾气排放设备。5.根据权利要求4所述的一种利用锅炉排烟余热的制冷节水处理系统，其特征在于：所述尾气管线上设有第一引风机。6.根据权利要求1所述的一种利用锅炉排烟余热的制冷节水处理系统，其特征在于：所述溴化锂制冷系统还包括冷水缓存箱(42)，所述冷水缓存箱(42)连通设置在所述深冷换热器(51)的管程出口和所述溴化锂制冷器(41)的蒸发器的入口之间。7.根据权利要求1所述的一种利用锅炉排烟余热的制冷节水处理系统，其特征在于：还包括分支烟气管线(9)，所述分支烟气管线(9)与所述烟气换热通道并联，并连接于所述烟气管线和脱硫塔(3)之间。8.根据权利要求1所述的一种利用锅炉排烟余热的制冷节水处理系统，其特征在于：所述溴化锂制冷器(41)的冷凝器出入口连接电厂厂区的循环水管线。9.根据权利要求1所述的一种利用锅炉排烟余热的制冷节水处理系统，其特征在于：所述烟气管线上设有电除尘设备。10.根据权利要求1所述的一种利用锅炉排烟余热的制冷节水处理系统，其特征在于：所述烟气换热通道的出口与所述脱硫塔(3)之间连通设有第二引风机。

技术总结

本实用新型涉及利用锅炉排烟余热的制冷节水处理系统，包括低温换热器，空冷塔，回热换热器，溴化锂制冷器和深冷换热器；低温换热器的烟气换热通道出口连接脱硫塔，换热管出口、溴化锂制冷器的发生器入口及出口和换热管进口首尾相连；溴化锂制冷器的蒸发器出口、深冷换热器的管程入口及出口和蒸发器入口首尾相连；深冷换热器壳程入口与第二气液分离器气相出口相连，深冷换热器壳程出口与第三气液分离器入口连接，第三气液分离器气相入口与回热换热器壳程入口相连；空冷塔内换热器入口连接脱硫塔，出口连接第一气液分离器入口，第一气液分离器气相出口、回热换热器管程入口及管程出口和第二气液分离器入口顺次连接。优点：能降低水耗。低水耗。低水耗。