一种基于陶瓷膜换热器的烟气余热及水分回收系统的制作方法

本发明涉及燃煤电厂节能技术领域，具体涉及一种基于陶瓷膜换热器的烟气余热及水分回收系统。

背景技术：

我国火电机组集中的地区，淡水资源相对匮乏。截至2017年5月底，全国6000千瓦及以上电厂装机容量16.2亿千瓦，其中，火电10.6亿千瓦，占装机总容量的65.4%，据统计，大约有41%以上的火电机组受水资源短缺的影响。可是，电厂排放烟气中有10%左右的水蒸气排入大气，以一台300mw燃煤机组为例，每小时排放烟气中的含水量就达150吨左右，若其中20%的水蒸气被捕集利用，则该机组基本上可实现补水自足。

目前在国内，金属管及氟塑料管低温省煤器已得到大量的研究与应用，但是由于这些换热器在烟温较低的烟道中会发生水蒸气的外部冷凝，冷凝水质差且会对换热器进行一定程度的腐蚀，对换热器与烟道都有一定损害。虽然烟气余热能够得到一定程度的回收利用但是还不能有效解决烟气中水资源及其潜热的浪费以及附带的烟道腐蚀、环境污染等问题。金属管及氟塑料管低温省煤器虽然已有不同的余热回收方案在燃煤机组得以应用，如串、并联在机组回热系统中，以替代部分抽气从而提高机组效率。但是这些方案还是没能完全避免低温腐蚀，而且也无法解决机组补水耗水的问题。

本发明以陶瓷膜换热器为基础，设计了一种烟气余热及水分回收方案。

技术实现要素：

为了深度回收燃煤锅炉排烟中的余热及水蒸气，为火电厂节水节能开辟一条全新途径，本发明提供一种基于陶瓷膜换热器的烟气余热及水分回收系统，该装置在当今燃煤电厂主要依靠金属低温换热器回收烟气余热的环境中是个全新的探索。

一种基于陶瓷膜换热器的烟气余热及水分回收系统，其特征在于：该系统包括金属低温省煤器、陶瓷膜换热器、管道连接系统与阀门；陶瓷膜换热器主要由中空微纳米陶瓷膜组成，两侧为法兰接口可多个换热器串联在烟道中使用，也可以单个使用，使用数量的多少主要取决于烟气量与烟气温度高低；金属低温省煤器放置在引风机之后，湿式烟气脱硫装置之前，可保证在烟气进入脱硫塔之前温度降低到脱硫效率最好的烟气温度范围内；金属低温省煤器的水流串联在机组6号加热器与7号加热器之间；陶瓷膜换热器放置在湿式烟气脱硫装置之后，脱硫之后进入陶瓷膜换热器中的烟气已含有极低量硫氧化物甚至没有，这样可以保证陶瓷膜换热器回收的水分品质高；烟气经过湿式脱硫以后，烟气中水蒸气基本处于饱和状态，水蒸气含量增加，这样可保证回收水分量大；水流串联在机组凝汽器与凝结水泵之间，凝汽器出来的凝结水基本处于几个千帕的压力之下，这部分水进入陶瓷膜换热器中可以保证陶瓷膜换热器所需要的管内负压环境，这样可以使系统避免引入外部耗能设备，直接借助机组中已有设备，在保证系统简洁的同时还可以减少耗能。

一种基于陶瓷膜换热器的烟气余热及水分回收系统的运作流程：

烟气依次流经空气预热器，除尘器后经引风机引出，进入金属低温省煤器中进行烟气放热；此时从7号加热器出来的凝结水在金属低温省煤器中吸收烟气显热实现升温并继续进入6号加热器；在金属低温省煤器中将其温度降低至最佳脱硫温度后，烟气进入陶瓷膜换热器中进行显热与潜热释放，此时凝结水流入并保持负压状态，烟气中水蒸气由于受到中空微纳米陶瓷膜的毛细凝聚作用与凝结水流的负压作用会经中空微纳米陶瓷膜渗透进入管内与水流汇合；这部分被烟气显潜热加热的凝结水会经凝结水泵进入8号加热器。最后水被回收利用。

本发明的有益效果为：

本发明在某600mw机组中使用，可使发电标准煤耗降低值达到2.005g/(kw∙h)，回收水量即可完全替代机组此工况下3%的补水率。年节约费用高达近千万元。

附图说明

图1为烟气余热及水分回收系统方案示意图。

图2为陶瓷膜换热器结构示意图。

编号说明：1为6号低温加热器，2为7号低温加热器，3为8号低温加热器，4为凝结水泵，5为凝汽器，6为空气预热器，7为除尘器，8为引风机，9为金属低温省煤器，10为湿式烟气脱硫装置，11为陶瓷膜换热器，12、13、14、15、16、17均为阀门,18为中空微纳米陶瓷膜。

具体实施方式

本发明提供了一种基于陶瓷膜换热器的烟气余热及水分回收系统，下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。

一种基于陶瓷膜换热器的烟气余热及水分回收系统，其特征在于：

该系统包括金属低温省煤器（9）、陶瓷膜换热器（11）、管道连接系统与阀门；陶瓷膜换热器（11）主要由中空微纳米陶瓷膜（18）组成，两侧为法兰接口可多个换热器串联在烟道中使用，也可以单个使用；金属低温省煤器（9）放置在引风机（8）之后，湿式烟气脱硫装置（10）之前，可保证在烟气进入脱硫塔之前温度降低到脱硫效率最好的烟气温度范围内；金属低温省煤器（9）的水流串联在机组6号加热器（1）与7号加热器（2）之间；陶瓷膜换热器（11）放置在湿式烟气脱硫装置（10）之后，可以保证陶瓷膜换热器（11）回收的水分品质高；水流串联在机组凝汽器（5）与凝结水泵（4）之间，凝汽器（5）出来的凝结水基本处于几个千帕的压力之下，这部分水进入陶瓷膜换热器（11）中可以保证陶瓷膜换热器（11）所需要的管内负压环境。

一种基于陶瓷膜换热器的烟气余热及水分回收系统，该系统的运作流程如下：

烟气依次流经空气预热器（6），除尘器（7）后经引风机（8）引出，进入金属低温省煤器（9）中进行烟气放热；关闭阀门（12），打开阀门（14）与阀门（13），从7号加热器（2）出来的凝结水在金属低温省煤器（9）中吸收烟气显热实现升温并继续进入6号加热器（1）；在金属低温省煤器（9）中将其温度降低至最佳脱硫温度后，烟气进入陶瓷膜换热器（11）中进行显热与潜热释放；关闭阀门（15），打开阀门（16）与阀门（17），此时凝结水流入陶瓷膜换热器（11）中并保持负压状态，烟气中水蒸气由于受到中空微纳米陶瓷膜（18）的毛细凝聚作用与凝结水流的负压作用会经中空微纳米陶瓷膜（18）渗透进入管内与水流汇合；这部分被烟气显潜热加热的凝结水会经凝结水泵（4）进入8号加热器（3）。最后水被回收利用。

技术特征：

技术总结
一种基于陶瓷膜换热器的烟气余热及水分回收系统，将金属低温省煤器与陶瓷膜换热器结合起来应用到燃煤烟气的余热及水分回收利用中。金属低温省煤器回收引风机后烟气显热，降低烟气温度，提高烟气脱硫效率。陶瓷膜换热器在脱硫之后回收烟气显热与潜热及烟气中水蒸气，回收烟气中的水蒸气量可以减少甚至完全替代机组补水。系统回收的热量可替代机组抽气，以增加汽轮机做功发电。该系统在燃煤机组的效率提高与煤耗水耗降低上具有巨大潜力。

技术研发人员：陈海平;周亚男;韦佳娣
受保护的技术使用者：华北电力大学
技术研发日：2017.06.21
技术公布日：2017.09.15