一种基于陶瓷膜烟气水热捕集装置的原烟气水热利用系统

1.本发明属于节能环保领域,具体涉及一种基于膜法烟气水热回收技术的原烟气水热利用系统。

背景技术：

2.火电厂的烟气中含有大量的热量和水蒸气，烟气分为原烟气和净烟气，其中原烟气的温度在110℃-130℃之间，其中的水蒸气主要来自于燃料中的水分和一次风。净烟气的温度在50℃-60℃之间，其中的水蒸气体积分数达到12%，主要来自于脱硫塔。如果烟气中的20％的水分可以被回收，发电厂就可以自给自足。发电厂将高湿度的烟气排放到大气中，不仅造成了水和热量的损失，同时还会造成一系列环境问题。排烟湿度太高不利于烟气的举升，阻碍排出烟气的扩散。同时水蒸气含有大量的汽化潜热，直接排入大气也将造成能量的浪费。
3.现有的水热回收技术有冷凝法、吸收法和膜法。
4.冷凝法回收水与烟气混合，水质较差，易堆积表面污垢。例如现有技术1(cn 102759096 a)中公开了一种烟气余热利用系统，该技术就是基于冷凝法的工作原理回收烟气余热，但其其采用的凝热交换器及冷却器无法回收利用烟气中的水分。吸收法成本较高尚且无法在工程中投入使用，膜法烟气水热回收技术，烟气和冷却水在膜的两侧流动换热，能够在回收烟气余热的同时回收烟气中的水，由于冷凝及膜孔的选择透过性，结合膜法建立原烟气水热回收系统具有良好的发展前景。
5.现有技术2（cn107115768a）已提供了陶瓷膜制备思路，在膜法水热回收技术中，陶瓷膜具有较大的渗透通量和一定的选择性，可以进行废气和污水处理。

技术实现要素：

6.本发明目的在于提供一种合理回收利用烟气水分及余热，降低整个电厂的热耗和水耗，提高能源利用效率，实现节能降耗的原烟气余热利用系统。
7.达到上述目的，本发明采用的技术方案是：包括锅炉以及通过烟气通道与锅炉的烟气出口相连通过的空气预热器、电除尘器、脱硫塔和烟囱，在静电除尘器和脱硫塔之间安装有陶瓷膜烟气水热捕集装置，冷却水经过陶瓷膜烟气水热捕集装置加热后通过换热器加热电厂凝结水。烟气中水分被冷却水带走，冷却水回到水箱中降温至初始温度，再继续进入陶瓷膜烟气水热捕集装置循环，烟气中的回收水使水箱水位升高，系统将该部分水送至脱硫塔做补水。与锅炉相连的汽轮机出口冷凝水经换热器进入汽轮机回热系统。
8.所述的静电除尘器与脱硫塔之间还安装有陶瓷膜烟气水热捕集装置。烟气在陶瓷膜外侧流动，冷却水在陶瓷膜内侧流动，经过传热传质过程后，烟气中的水分通过陶瓷膜孔进入冷却水，被冷却水带走。
9.陶瓷膜烟气水热捕集装置采用耐腐蚀的中空微米或者中空纳米陶瓷膜材料制作，结构包括选择层、中间层和支撑体。
10.陶瓷膜烟气水热捕集装置与汽轮机之间安装有换热器，用以将回收的热量加热电厂冷凝水。
11.换热器与陶瓷膜水热捕集装置之间安装有水箱，用以冷却水循环使用并实现缓冲、降温的作用。水箱中设有检测水位装置，当水位超出设定水位则连锁排出至脱硫塔作为补水。
附图说明
12.图1是本发明的整体结构示意图。
13.下面结合附图和实施案例对本发明作进一步详细说明。
具体实施方式
14.参考图1，本发明包括锅炉1以及通过烟气通道与锅炉的烟气出口相连通过的空气预热器2、静电除尘器3、脱硫塔5和烟囱6，在静电除尘器3和脱硫塔5之间安装有陶瓷膜烟气水热捕集装置4，冷却水经过陶瓷膜烟气水热捕集装置4加热后通过换热器加热电厂凝结水，冷却水回收的烟气中水分做脱硫塔补水，其余冷却水继续进入陶瓷膜烟气水热捕集装置4循环，与锅炉1相连的汽轮机8出口冷凝水经换热器进入汽轮机回热系统。
15.本发明分成3个部分，即原烟气水热回收系统、电厂凝结水加热系统，脱硫塔补水系统。
16.1）原烟气水热回收系统。
17.在陶瓷膜烟气水热捕集装置中，膜法水热回收系统的原理是冷却水在陶瓷膜组件膜管内测流动，与膜管外侧烟气换热后温度升高，烟气内部水蒸气冷凝，冷凝水在膜两侧压差作用下渗透到膜管内，从而实现烟气热量和水分的回收。
18.]2）电厂凝结水加热系统。
19.冷却水在膜组件内升温，在换热器内加热电厂的凝结水。凝结水在凝结水泵的作用下，在换热器内吸热升温后进入第八级加热器。
20.3）脱硫塔补水系统。
21.经过换热器后冷却水温度降低，返回循环水箱，继续进入陶瓷膜烟气水热捕集装置做冷却介质。随水分回收增多，水箱水位升高。当水位超过设定水位时，连锁排出多余的水通过电厂循环水回水母管进入脱硫塔作补充水加以利用。
22.经申请人的中试试验测试表明：本实施例的脱硫尾部烟气余热及凝水回收系统，脱硫后的饱和烟气流经冷凝换热器，与冷却水换热，可使烟气温度降低10℃，其中的水蒸气发生凝结，回收后可循环使用；烟气释放的热量以及水蒸气冷凝的汽化潜热被冷却水吸收可使冷却水温升达到20℃以上，作为低温热源二次使用。对于330mw机组，可回收水70t/h，相当于湿法脱硫耗水量，若将回收水处理返还脱硫系统，可实现脱硫系统零水耗；回收余热6万kw/h以上，具有巨大的节水及节能潜力。
23.本发明的优点在于：大量余热和水分被烟气带入大气，造成能源的浪费和环境的污染。本发明能够有效降低排烟温度，回收水资源，降低脱硫塔水耗。
24.与其他方式相比，本发明具有如下优点：
1）系统简单、容易实现。本发明不需要改造其他系统，只是在脱硫塔前安装陶瓷膜烟气水热捕集装置和水箱，在八号低温加热器前安装一个换热器，投资成本低，改造容易。
25.2）运行成本低。陶瓷膜烟气水热捕集装置中的冷却水可以循环使用。本系统结构简单，不容易出现故障，一次运行成本低。
26.3）节水率高。本发明可回收原烟气中的水分，同时降低脱硫塔入口烟气温度，降低脱硫塔水耗，两方面入手节水效率高。
27.4）可以有效降低烟气温度，从而可以减小烟气体积，增大烟气密度，有助于降低风机的功率消耗和提高脱硫效率。
28.5）离开脱硫塔的烟气处于饱和或过饱和状态，有利于co2的捕集。

技术特征：

1.一种基于陶瓷膜烟气水热捕集装置的原烟气水热利用系统，其特征在于：还包括锅炉(1)以及通过烟气通道与锅炉(1)的烟气出口相连通过的空气预热器(2)、电除尘器(3)、脱硫塔(5)和烟囱(9)，在静电除尘器(3)和脱硫塔(5)之间安装有陶瓷膜烟气水热捕集装置(4)，冷却水经过陶瓷膜烟气水热捕集装置(4)加热后通过换热器(7)加热电厂凝结水，冷却水回到(9)水箱中降温至初始温度，再继续进入陶瓷膜烟气水热捕集装置(4)循环，冷却水回收的烟气中水分从水箱(9)流入脱硫塔(5)做补水，与锅炉(1)相连的汽轮机(8)出口冷凝水经换热器(7)进入汽轮机回热系统。2.如权利要求1所叙述的基于陶瓷膜烟气水热捕集装置的原烟气水热利用系统，其特征在于：所述的静电除尘器(3)与脱硫塔(5)之间还安装有陶瓷膜烟气水热捕集装置(4)，该装置具有传热传质功能。3.如权利要求1所叙述的基于陶瓷膜烟气水热捕集装置的原烟气水热利用系统，其特征在于：陶瓷膜烟气水热捕集装置(4)采用耐腐蚀的中空微米或者中空纳米陶瓷膜材料制作。4.如权利要求1所叙述的基于陶瓷膜烟气水热捕集装置的原烟气水热利用系统，其特征在于：陶瓷膜烟气水热捕集装置(4)与汽轮机(8)之间安装有换热器(7)，用以将回收的热量加热电厂冷凝水。5.如权利要求1所叙述的基于陶瓷膜烟气水热捕集装置的原烟气水热利用系统，其特征在于：换热器(7)与陶瓷膜水热捕集装置(4)之间安装有水箱(9)，用以冷却水循环使用并实现缓冲、降温的作用。水箱中设有检测水位装置，当水位超出设定水位则连锁排出至脱硫塔(5)作为补水。

技术总结

本发明公开了一种基于陶瓷膜烟气水热捕集装置的原烟气水热利用系统，在静电除尘器和脱硫塔之间增加一套陶瓷膜烟气水热捕集装置，利用电厂低温除盐水进水对原烟气进行冷凝，烟气中的水分在陶瓷膜组件表面冷凝后通过陶瓷膜组件膜孔汇入膜管冷却水中，烟气中的热量传递到冷却水侧。将从烟气中回收的热量用于加热电厂凝结水，回收的水作为脱硫塔补水。本发明能有效节约电厂用水，首先该系统可以回收烟气中的水分，其次该系统降低脱硫塔入口烟气温度从而降低脱硫塔水耗。本发明能降低电厂能耗，回收烟气余热并用来预热电厂凝结水，能够减少了汽轮机抽汽量提升了发电机功率，同时煤耗降低。为电厂节能减排提供了有效途径。为电厂节能减排提供了有效途径。为电厂节能减排提供了有效途径。