一種基于陶瓷膜換熱器的煙氣余熱及水分回收系統的制作方法

本發明涉及燃煤電廠節能技術領域，具體涉及一種基于陶瓷膜換熱器的煙氣余熱及水分回收系統。

背景技術：

我國火電機組集中的地區，淡水資源相對匱乏。截至2017年5月底，全國6000千瓦及以上電廠裝機容量16.2億千瓦，其中，火電10.6億千瓦，占裝機總容量的65.4%，據統計，大約有41%以上的火電機組受水資源短缺的影響。可是，電廠排放煙氣中有10%左右的水蒸氣排入大氣，以一臺300mw燃煤機組為例，每小時排放煙氣中的含水量就達150噸左右，若其中20%的水蒸氣被捕集利用，則該機組基本上可實現補水自足。

目前在國內，金屬管及氟塑料管低溫省煤器已得到大量的研究與應用，但是由于這些換熱器在煙溫較低的煙道中會發生水蒸氣的外部冷凝，冷凝水質差且會對換熱器進行一定程度的腐蝕，對換熱器與煙道都有一定損害。雖然煙氣余熱能夠得到一定程度的回收利用但是還不能有效解決煙氣中水資源及其潛熱的浪費以及附帶的煙道腐蝕、環境污染等問題。金屬管及氟塑料管低溫省煤器雖然已有不同的余熱回收方案在燃煤機組得以應用，如串、并聯在機組回熱系統中，以替代部分抽氣從而提高機組效率。但是這些方案還是沒能完全避免低溫腐蝕，而且也無法解決機組補水耗水的問題。

本發明以陶瓷膜換熱器為基礎，設計了一種煙氣余熱及水分回收方案。

技術實現要素：

為了深度回收燃煤鍋爐排煙中的余熱及水蒸氣，為火電廠節水節能開辟一條全新途徑，本發明提供一種基于陶瓷膜換熱器的煙氣余熱及水分回收系統，該裝置在當今燃煤電廠主要依靠金屬低溫換熱器回收煙氣余熱的環境中是個全新的探索。

一種基于陶瓷膜換熱器的煙氣余熱及水分回收系統，其特征在于：該系統包括金屬低溫省煤器、陶瓷膜換熱器、管道連接系統與閥門；陶瓷膜換熱器主要由中空微納米陶瓷膜組成，兩側為法蘭接口可多個換熱器串聯在煙道中使用，也可以單個使用，使用數量的多少主要取決于煙氣量與煙氣溫度高低；金屬低溫省煤器放置在引風機之后，濕式煙氣脫硫裝置之前，可保證在煙氣進入脫硫塔之前溫度降低到脫硫效率最好的煙氣溫度范圍內；金屬低溫省煤器的水流串聯在機組6號加熱器與7號加熱器之間；陶瓷膜換熱器放置在濕式煙氣脫硫裝置之后，脫硫之后進入陶瓷膜換熱器中的煙氣已含有極低量硫氧化物甚至沒有，這樣可以保證陶瓷膜換熱器回收的水分品質高；煙氣經過濕式脫硫以后，煙氣中水蒸氣基本處于飽和狀態，水蒸氣含量增加，這樣可保證回收水分量大；水流串聯在機組凝汽器與凝結水泵之間，凝汽器出來的凝結水基本處于幾個千帕的壓力之下，這部分水進入陶瓷膜換熱器中可以保證陶瓷膜換熱器所需要的管內負壓環境，這樣可以使系統避免引入外部耗能設備，直接借助機組中已有設備，在保證系統簡潔的同時還可以減少耗能。

一種基于陶瓷膜換熱器的煙氣余熱及水分回收系統的運作流程：

煙氣依次流經空氣預熱器，除塵器后經引風機引出，進入金屬低溫省煤器中進行煙氣放熱；此時從7號加熱器出來的凝結水在金屬低溫省煤器中吸收煙氣顯熱實現升溫并繼續進入6號加熱器；在金屬低溫省煤器中將其溫度降低至最佳脫硫溫度后，煙氣進入陶瓷膜換熱器中進行顯熱與潛熱釋放，此時凝結水流入并保持負壓狀態，煙氣中水蒸氣由于受到中空微納米陶瓷膜的毛細凝聚作用與凝結水流的負壓作用會經中空微納米陶瓷膜滲透進入管內與水流匯合；這部分被煙氣顯潛熱加熱的凝結水會經凝結水泵進入8號加熱器。最后水被回收利用。

本發明的有益效果為：

本發明在某600mw機組中使用，可使發電標準煤耗降低值達到2.005g/(kw?h)，回收水量即可完全替代機組此工況下3%的補水率。年節約費用高達近千萬元。

附圖說明

圖1為煙氣余熱及水分回收系統方案示意圖。

圖2為陶瓷膜換熱器結構示意圖。

編號說明：1為6號低溫加熱器，2為7號低溫加熱器，3為8號低溫加熱器，4為凝結水泵，5為凝汽器，6為空氣預熱器，7為除塵器，8為引風機，9為金屬低溫省煤器，10為濕式煙氣脫硫裝置，11為陶瓷膜換熱器，12、13、14、15、16、17均為閥門,18為中空微納米陶瓷膜。

具體實施方式

本發明提供了一種基于陶瓷膜換熱器的煙氣余熱及水分回收系統，下面結合附圖和具體實施方式對本發明做進一步說明。

一種基于陶瓷膜換熱器的煙氣余熱及水分回收系統，其特征在于：

該系統包括金屬低溫省煤器（9）、陶瓷膜換熱器（11）、管道連接系統與閥門；陶瓷膜換熱器（11）主要由中空微納米陶瓷膜（18）組成，兩側為法蘭接口可多個換熱器串聯在煙道中使用，也可以單個使用；金屬低溫省煤器（9）放置在引風機（8）之后，濕式煙氣脫硫裝置（10）之前，可保證在煙氣進入脫硫塔之前溫度降低到脫硫效率最好的煙氣溫度范圍內；金屬低溫省煤器（9）的水流串聯在機組6號加熱器（1）與7號加熱器（2）之間；陶瓷膜換熱器（11）放置在濕式煙氣脫硫裝置（10）之后，可以保證陶瓷膜換熱器（11）回收的水分品質高；水流串聯在機組凝汽器（5）與凝結水泵（4）之間，凝汽器（5）出來的凝結水基本處于幾個千帕的壓力之下，這部分水進入陶瓷膜換熱器（11）中可以保證陶瓷膜換熱器（11）所需要的管內負壓環境。

一種基于陶瓷膜換熱器的煙氣余熱及水分回收系統，該系統的運作流程如下：

煙氣依次流經空氣預熱器（6），除塵器（7）后經引風機（8）引出，進入金屬低溫省煤器（9）中進行煙氣放熱；關閉閥門（12），打開閥門（14）與閥門（13），從7號加熱器（2）出來的凝結水在金屬低溫省煤器（9）中吸收煙氣顯熱實現升溫并繼續進入6號加熱器（1）；在金屬低溫省煤器（9）中將其溫度降低至最佳脫硫溫度后，煙氣進入陶瓷膜換熱器（11）中進行顯熱與潛熱釋放；關閉閥門（15），打開閥門（16）與閥門（17），此時凝結水流入陶瓷膜換熱器（11）中并保持負壓狀態，煙氣中水蒸氣由于受到中空微納米陶瓷膜（18）的毛細凝聚作用與凝結水流的負壓作用會經中空微納米陶瓷膜（18）滲透進入管內與水流匯合；這部分被煙氣顯潛熱加熱的凝結水會經凝結水泵（4）進入8號加熱器（3）。最后水被回收利用。

技術特征：

技術總結
一種基于陶瓷膜換熱器的煙氣余熱及水分回收系統，將金屬低溫省煤器與陶瓷膜換熱器結合起來應用到燃煤煙氣的余熱及水分回收利用中。金屬低溫省煤器回收引風機后煙氣顯熱，降低煙氣溫度，提高煙氣脫硫效率。陶瓷膜換熱器在脫硫之后回收煙氣顯熱與潛熱及煙氣中水蒸氣，回收煙氣中的水蒸氣量可以減少甚至完全替代機組補水。系統回收的熱量可替代機組抽氣，以增加汽輪機做功發電。該系統在燃煤機組的效率提高與煤耗水耗降低上具有巨大潛力。

技術研發人員：陳海平;周亞男;韋佳娣
受保護的技術使用者：華北電力大學
技術研發日：2017.06.21
技術公布日：2017.09.15