具有烟气再加热功能的电厂烟气余热直接蒸发式淡化系统的制作方法

本发明属于海水淡化和烟气余热利用技术领域，涉及一种具有烟气再加热功能的电厂烟气余热直接蒸发式海水淡化系统。

背景技术：

水资源短缺是世界范围内涉及人类生存和社会发展的重大问题，随着我国经济社会的快速发展和城市化进程的不断推进，水资源短缺已成为制约我国经济社会可持续发展的重要因素。海水淡化作为从源头增加水资源量的有效手段，正日益得到重视和发展。海水淡化技术通过多年的发展，有了很大的提高。但是目前成熟的海水淡化过程还存在一些问题，一方面无论采用热法还是膜法都必须消耗大量能源，海水淡化的能耗成本是直接决定其应用推广的关键因素；另一方面，为防止结垢和腐蚀，低温多效蒸馏海水的最高蒸发温度不超过70℃，而依附于电厂的低温多效蒸馏海水淡化装置热源蒸汽主要来源于汽轮机第四段抽汽，对于600mw及以上机组，抽汽温度高于320℃，抽汽参数远高于所需参数，减少了汽轮机做功，也造成了高品位能源的浪费。

燃煤电厂在消耗能源发电的同时，也会产生大量的余热。燃煤产生的热能，大部分以汽轮机乏汽的形式，通过凝结放热被冷却水带走，释放到环境中，由于汽轮机乏汽温度较低，能量利用价值不大。而排烟损失是锅炉热损失中最大的一项。为保证稳定运行，电厂锅炉的排烟温度一般在120℃～150℃之间，占煤炭低位发热值8～12％的热量随排烟散失。近年来随着节能减排力度的增大，开发了多种对排烟热量进一步回收利用的技术。热媒体气-气换热系统(mggh)是以日本三菱公司的电除尘器及湿法烟气脱硫工艺的单一除尘和脱硫工艺路线为基础，演变而来的一项既可提高除尘效率、减少脱硫塔耗水量、降低烟气腐蚀，又能实现利用余热节能的新技术。mggh系统是由“热回收器+电除尘器+再加热器”部分组成。其中，热回收器布置在空气预器之后和电除尘器的入口端之间，再加热器布置在湿法脱硫后与烟囱之间的烟道上。现有的mggh系统只是实现了热量的转移，即将除尘器前烟气的热量通过热媒水的换热转移到了脱硫塔后的烟气中。

目前的烟气余热海水淡化，利用的一般是较高温度烟气的余热。一般为间接法，即通过高温烟气首先产生热水或蒸汽，然后用于海水淡化。所利用的烟气一般来自内燃机，因此烟气量有限，烟气海水淡化装置规模较小，大多用于船舶和海上石油平台。由于烟气中含有的腐蚀性气体在温度降低时会凝结析出，对换热面造成露点腐蚀，因此较低温度烟气的余热回收有更多困难。mggh系统工作在烟温小于150℃的环境条件下，属于低温换热设备。目前,在mggh系统的低温腐蚀、积灰以及磨损等问题上积累了丰富的经验。这些经验为采用电厂锅炉烟气余热直接海水淡化提供了借鉴。

将电厂锅炉烟气余热应用在海水淡化方面的研究很少，亟需开发一种利用电厂锅炉烟气余热进行海水淡化，并能够避免低温腐蚀、积灰以及磨损等问题的系统。

技术实现要素：

本发明目的是克服现有技术中的不足，提供一种既能提高除尘效率、减少脱硫塔耗水量、降低烟气腐蚀，又能利用余热实现海水淡化的具有烟气再加热功能的电厂烟气余热直接蒸发式淡化系统。

本发明的技术方案概述如下：

具有烟气再加热功能的电厂烟气余热直接蒸发式淡化系统，包括锅炉1，锅炉通过管道与烟气余热海水蒸发器2的热烟气进口20连接，烟气余热海水蒸发器2的冷烟气出口21通过管道依次与电除尘器3，引风机4，脱硫塔5，第一烟气加热器6的壳程，第二烟气加热器7的壳程，增压风机8和烟囱9连接；烟气余热海水蒸发器2的蒸汽出口22通过管道依次与第一烟气加热器6的管程、第一海水预热器10的壳程、产品水罐15和真空泵13连接；烟气余热海水蒸发器2的浓水出口23通过管道依次与第二烟气加热器7的管程、第二海水预热器11壳程和浓水泵14连接；原料水泵12通过管道依次与第一海水预热器10的管程，第二海水预热器11的管程和烟气余热海水蒸发器2的原料海水入口24连接；产品水罐15与产品水出水管16连接。

优选地，烟气余热海水蒸发器2包括壳体27，在壳体内设置有淋水板17，布液器18，布液器18与传热管19连接，在传热管19的外表面设置有翅片26，烟气余热海水蒸发器2的浓水出口23通过管道与循环泵25连接后再与烟气余热海水蒸发器2的原料海水入口24连接。

本发明的优点：

(1)由于进入电除尘器3的烟气温度较低，降低了烟气中粉尘的比电阻，避免反电晕现象的产生，大幅提高电除尘效率。

(2)由于除尘效率提高，使得湿法脱硫工艺的副产品石膏的品质提高。

(3)由于进入脱硫塔5的烟气温度较低，能减少湿法脱硫工艺的耗水量。

(4)一部分sox在烟气粉尘表面凝结，随除尘过程脱除，降低了脱硫负载，脱硫效率提高。

(5)由于对脱硫塔后烟气进行再加热，避免了石膏雨现象的产生。

(6)在实现减排效果的同时，实现海水淡化，获得淡水。

(7)与间接式烟气余热海水淡化相比，减少了流程，降低了设备投资。

附图说明

图1为具有烟气再加热功能的电厂烟气余热直接蒸发式淡化系统示意图。

图2为烟气余热海水蒸发器示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

具有烟气再加热功能的电厂烟气余热直接蒸发式淡化系统，见图1，包括锅炉1，锅炉通过管道与烟气余热海水蒸发器2的热烟气进口20连接，烟气余热海水蒸发器2的冷烟气出口21通过管道依次与电除尘器3，引风机4，脱硫塔5，第一烟气加热器6的壳程，第二烟气加热器7的壳程，增压风机8和烟囱9连接；烟气余热海水蒸发器2的蒸汽出口22通过管道依次与第一烟气加热器6的管程、第一海水预热器10的壳程、产品水罐15和真空泵13连接；烟气余热海水蒸发器2的浓水出口23通过管道依次与第二烟气加热器7的管程、第二海水预热器11壳程和浓水泵14连接；原料水泵12通过管道依次与第一海水预热器10的管程，第二海水预热器11的管程和烟气余热海水蒸发器2的原料海水入口24连接；产品水罐15与产品水出水管16连接。

优选地，烟气余热海水蒸发器2(见图2，为竖管降膜蒸发器)包括壳体27，在壳体内设置有淋水板17，布液器18，布液器18与传热管19连接，在传热管19的外表面设置有翅片26，烟气余热海水蒸发器2的浓水出口23通过管道与循环泵25连接后再与烟气余热海水蒸发器2的原料海水入口24连接。

烟气横向地在传热管外流动，海水在管内降膜蒸发。传热管19管外加翅片。

烟气余热海水蒸发器2为竖向的传热管内降膜蒸发。

系统工作原理：

通过在电除尘器前布置烟气余热海水蒸发器将海水部分蒸发得到二次蒸汽和浓水，同时烟气温度得以降低。由于进入电除尘器的烟气温度较低，降低了烟气中粉尘的比电阻，避免反电晕现象的产生，大幅提高电除尘效率。由于除尘效率提高，使得湿法脱硫工艺的副产品石膏的品质提高。由于进入脱硫塔的烟气温度较低，能减少湿法脱硫工艺的耗水量。一部分sox在烟气粉尘表面凝结，随除尘过程脱除，降低了脱硫负载，脱硫效率提高。二次蒸汽和浓水分别进入第一烟气加热器和第二烟气加热器，将烟气进行再加热。由于对脱硫塔后烟气进行再加热，避免了石膏雨现象的产生。从第一烟气加热器和第二烟气加热器出来的凝结淡水和浓水分别进入第一海水预热器和第二海水预热器，对进料海水进行预热。整个系统在实现减排效果的同时，实现海水淡化，获得淡水。

具体工作步骤为：原料海水经过第一海水预热器和第二海水预热器预热后，进入烟气余热海水蒸发器，进行喷淋降膜蒸发，产生二次蒸汽和浓水，浓水通过循环浓缩至适宜浓度后排出。烟气余热海水蒸发器产生的二次蒸汽进入第一烟气加热器凝结成淡水，凝结的淡水进入第一海水预热器进一步降温后进入产品水罐，产品水罐的上部不凝气体通过真空泵抽出，产品水从产品水罐的下部输出。烟气余热海水蒸发器排出的浓水首先进入第二烟气加热器进行降温，然后进入第二海水预热器进一步降温后通过浓水泵排出。锅炉空气预热器后的烟气经过烟气余热海水蒸发器降温后，进入电除尘器除尘，然后通过引风机进入脱硫塔进行脱硫，经过脱硫的烟气依次经过第一烟气加热器和第二烟气加热器再加热后，通过增压风机排入烟囱。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。