消白烟余热发电装置的制作方法

[0001]
本发明涉及烟气处理技术领域，尤其涉及一种消白烟余热发电装置。


背景技术：

[0002]
目前燃煤锅炉及工业炉窑等行业的尾部排烟一般都在100℃以上，该烟气经过脱硫以后的排烟温度一般在50度左右。在脱硫后，烟气会带走大量的水蒸气、热量，最终烟囱出现白羽现象。此外，烟气产生的大量余热废热，若直接排放，会造成热能的浪费，同时还会污染环境。


技术实现要素：

[0003]
本发明提出一种消白烟余热发电装置以解决上述技术问题。
[0004]
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：
[0005]
一种消白烟余热发电装置，包括依次连接的脱硫塔、烟气冷却塔和至少一个余热处理单元，所述余热处理单元包括依次连接的升温制取蒸汽机组、蒸汽发电机组和第二冷却塔，所述脱硫塔的烟气出口连接烟气冷却塔的烟气入口，烟气冷却塔第一出口和热水入口之间的内部空间设有烟气加热器，烟气冷却塔的第一出口连接升温制取蒸汽机组的供热端，蒸汽发电机组的热源端连接烟气冷却塔的热水入口，蒸汽发电机组的热水回流端连接升温制取蒸汽机组的热量输出端，最后一个余热处理单元的第二冷却塔出口连接至烟气冷却塔的烟气加热器。
[0006]
作为优选，所述升温制取蒸汽机组包括清水缓存罐、吸收液缓存罐、膜浓缩单元和蒸发吸收单元，所述膜浓缩单元通过管道分别和清水缓存罐、吸收液缓存罐相连接，所述蒸发吸收单元通过管道分别和膜浓缩单元、清水缓存罐、吸收液缓存罐相连接；所述蒸发吸收单元用于通过吸收液将来自烟气冷却塔的低温蒸气吸收并释放热量，所述膜浓缩单元用于对蒸发吸收单元的吸收液进行浓缩再生处理。
[0007]
作为优选，所述蒸发吸收单元包括依次排列的初级蒸发吸收单元、至少一个中间级蒸发吸收单元、末级蒸发吸收单元，所述初级蒸发吸收单元、中间级蒸发吸收单元、末级蒸发吸收单元均分别包括一个蒸发器和一个吸收器，每个蒸发器的供水端均连接清水缓存罐；初级蒸发吸收单元蒸发器的蒸汽入口通过管道连接烟气冷却塔的第一出口；中间级蒸发吸收单元蒸发器的供热端分别连接至前一级蒸发吸收单元吸收器的热量输出端；初级蒸发吸收单元和中间级蒸发吸收单元的吸收器的供液端分别连接至后一级蒸发吸收单元吸收器的出液端，末级蒸发吸收单元的吸收器的供液端连接膜浓缩单元，末级蒸发吸收单元的蒸发器的热量输出端连接蒸汽发电机组的热水回流端。
[0008]
作为优选，所述蒸发吸收单元还包括吸收液换热器，初级蒸发吸收单元的吸收液换热器分别连接吸收液缓存罐、膜浓缩单元、初级蒸发吸收单元吸收器的出液端和下一级蒸发吸收单元的吸收液换热器，各中间级蒸发吸收单元的吸收液换热器分别连接上一级蒸发吸收单元吸收器的供液端、上一级蒸发吸收单元吸收液换热器、同级蒸发吸收单元吸收
器的出液端、下一级蒸发吸收单元吸收液换热器，末级蒸发吸收单元的吸收液换热器分别连接上一级蒸发吸收单元吸收器的供液端、上一级蒸发吸收单元吸收液换热器、同级蒸发吸收单元吸收器的出液端、同级蒸发吸收单元吸收器的供液端。。
[0009]
作为优选，所述膜浓缩单元包括膜组件和冷却器，所述膜组件连接冷却器后再通过管道分别和清水缓存罐、吸收液缓存罐相连接。
[0010]
作为优选，所述蒸汽发电机组为orc余热发电机组。
[0011]
作为优选，所述吸收液为溴化锂、氯化锂或溴化锂与氨形成的化合物的水溶液。
[0012]
作为优选，所述余热处理单元多于一个时，余热处理单元之间串联连接。
[0013]
与现有技术相比较，本发明通过将烟气温度从50℃降温至20℃(根据需求最低可以降至10℃以下)以下，使得烟气中的水蒸气冷凝下来并收集回用，以达到节水的目的；降温过程采用溴化锂热泵和膜浓缩的组合实现，将烟气中的低品位热量通过升温模块，提升为120度℃以上的热蒸汽；再将产生的蒸汽驱动orc发电机组发电，以达到节能的目的；蒸汽通过orc机组后冷凝为100℃以上的热水，再将热水送至烟气冷却塔出口的烟气加热器去加热烟气使其变成不饱和热烟气，以达到消白烟的目的。
附图说明
[0014]
图1为本发明消白烟余热发电装置的一种结构示意图。
[0015]
图中，1-脱硫塔，2-烟气冷却塔，3-升温制取蒸汽机组，5-蒸汽发电机组，6-第二冷却塔，11-烟气入口，12-水箱，13-喷淋器，14-第一除雾器，21-烟气加热器，22-第二除雾器，23-第二喷淋器，24-第二水箱，31-初级蒸发器，32-二级蒸发器，33-三级蒸发器，34-末级蒸发器，35-初级吸收器，36-二级吸收器，37-三级吸收器，38-末级吸收器，39-清水缓存罐，40-吸收液缓存罐，41-膜组件，42-冷却器，43-初级吸收液换热器，44-二级吸收液换热器，45-三级吸收液换热器，46-末级吸收液换热器，51-热水罐，52-蒸发器，53-再热器，54-储液罐，55-冷凝器，56-一级膨胀机，57-二级膨胀机，58-发电机。
具体实施方式
[0016]
以下将结合附图所示的具体实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。
[0017]
在本发明使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
[0018]
如图1所示，一种消白烟余热发电装置，包括依次连接的脱硫塔1、烟气冷却塔2和至少一个余热处理单元，所述余热处理单元包括依次连接的升温制取蒸汽机组3、蒸汽发电机组5和第二冷却塔6，所述脱硫塔1的烟气出口连接烟气冷却塔2的烟气入口，烟气冷却塔2第一出口和热水入口之间的内部空间设有烟气加热器21，烟气冷却塔2的第一出口连接升温制取蒸汽机组3的供热端，蒸汽发电机组5的热源端连接烟气冷却塔2的热水入口，蒸汽发电机组5的热水回流端连接升温制取蒸汽机组3的热量输出端，最后一个余热处理单元的第
二冷却塔6出口连接至烟气冷却塔的烟气加热器2。
[0019]
脱硫塔1为塔状结构，内腔从上到下依次为烟气出口、第一除雾器14、喷淋器13和水箱12，烟气入口11开设于侧壁，用于烟气排放的第二出口设于顶部开口。烟气冷却塔2也为塔状结构，内腔从上到下依次为烟气加热器21、第二除雾器22、第二喷淋器23和第二水箱24，第一出口设于烟气加热器21的出口端，热水入口设于喷淋器23和第二水箱24之间的侧壁。余热处理单元多于一个时，余热处理单元之间串联连接。
[0020]
升温制取蒸汽机组3包括清水缓存罐39、吸收液缓存罐40、膜浓缩单元和蒸发吸收单元，膜浓缩单元通过管道分别和清水缓存罐39、吸收液缓存罐40相连接，蒸发吸收单元通过管道分别和膜浓缩单元、清水缓存罐39、吸收液缓存罐40相连接；蒸发吸收单元用于通过吸收液将来自烟气冷却塔2的低温蒸气吸收并释放热量，所述膜浓缩单元用于对蒸发吸收单元的吸收液进行浓缩再生处理。
[0021]
蒸发吸收单元包括依次排列的初级蒸发吸收单元、至少一个中间级蒸发吸收单元、末级蒸发吸收单元，初级蒸发吸收单元、中间级蒸发吸收单元、末级蒸发吸收单元均分别包括一个蒸发器和一个吸收器，每个蒸发器的供水端均连接清水缓存罐；初级蒸发吸收单元蒸发器的蒸汽入口通过管道连接烟气冷却塔的第一出口；中间级蒸发吸收单元蒸发器的供热端分别连接至前一级蒸发吸收单元吸收器的热量输出端；初级蒸发吸收单元和中间级蒸发吸收单元的吸收器的供液端分别连接至后一级蒸发吸收单元吸收器的出液端，末级蒸发吸收单元的吸收器的供液端连接膜浓缩单元，末级蒸发吸收单元的蒸发器的热量输出端连接蒸汽发电机组的热水回流端。图1中为两个中间级蒸发吸收单元。
[0022]
为了维持热平衡，蒸发吸收单元还可以包括吸收液换热器，初级蒸发吸收单元的吸收液换热器分别连接吸收液缓存罐40、膜浓缩单元、初级蒸发吸收单元吸收器的出液端和下一级蒸发吸收单元的吸收液换热器，各中间级蒸发吸收单元的吸收液换热器分别连接上一级蒸发吸收单元吸收器的供液端、上一级蒸发吸收单元吸收液换热器、同级蒸发吸收单元吸收器的出液端、下一级蒸发吸收单元吸收液换热器，末级蒸发吸收单元的吸收液换热器分别连接上一级蒸发吸收单元吸收器的供液端、上一级蒸发吸收单元吸收液换热器、同级蒸发吸收单元吸收器的出液端、同级蒸发吸收单元吸收器的供液端。
[0023]
通过吸收液换热器，可以使各级吸收液流出的吸收液稀溶液和由膜浓缩单元浓缩再生的吸收液浓溶液两者进行热交换，如此吸收液稀溶液浓缩前预热，吸收液浓溶液返回前得以先冷却一下。
[0024]
这里，膜浓缩单元包括膜组件41和冷却器42，膜组件41连接冷却器42后再通过管道分别和清水缓存罐39、吸收液缓存罐40相连接；为保证膜组件的安装运行，膜组件41对运行温度有一定要求，温度不能过高，冷却器42可以将待处理的高温稀溶液和膜组件41产出的低温清水进行换热，保证系统的最大热效率。吸收液可以为溴化锂、氯化锂或溴化锂与氨形成的化合物的水溶液。
[0025]
中间级蒸发吸收单元的数量可根据实际需要进行设置，此处以有两个中间级蒸发吸收单元(即二级蒸发吸收单元和三级蒸发吸收单元)进行举例介绍。
[0026]
燃煤锅炉(工业炉窑)高温原烟气通过脱硫塔1脱硫、除尘除雾后进入烟气冷却塔。烟气进入冷却塔后通过喷淋冷却液(水等)降温冷却，烟气通过第二喷淋器24降温后冷却至20度以下，烟气中的热量能转移到冷却液中。冷却液吸收了烟气中的热量后温度升高，再将
升温后的冷却液输送至蒸发吸收单元冷却，经过冷却降温后的冷却液再次输送到冷却塔喷淋降温烟气，吸收烟气的热量。
[0027]
在初级蒸发器31中，清水缓存罐14中的水通过蒸发泵不断输送至初级蒸发器31，不断吸收分离器过来的二次蒸汽冷凝所释放的热量并不断蒸发成水蒸气。初级蒸发器31中的水蒸气通过管道输送到初级吸收器35中，在初级吸收器35中水蒸气不断被二级吸收器36喷淋下来的吸收液吸收并释放热量，吸收液吸收水蒸气之后浓度不断下降，吸收水蒸气的能力不断下降，吸收液稀溶液通过管道输送吸收液缓存罐15中。在初级吸收器35中水蒸气被吸收液吸收不断释放热量，这些热量通过导热装置把热量输送至二级蒸发器32中去。在二级蒸发器32中，清水缓存罐14中的水通过蒸发泵不断输送至二级蒸发器32并不断吸收初级吸收器35输送过来的热量并不断蒸发成水蒸气。此时，二级蒸发器32所产生的蒸汽温度要比初级蒸发器31产生的蒸汽温度要高的多。
[0028]
二级蒸发器32、二级吸收器36、三级蒸发器33、三级吸收器37的功能同理。这里中间级的蒸发器和吸收器数量不限为两个。
[0029]
末级蒸发器34中的水蒸气通过管道输送到末级吸收器38中，在末级吸收器38中水蒸气不断被膜组件41浓缩后输送过来的吸收液浓溶液吸收并释放热量，吸收液浓溶液吸收水蒸气之后浓度有一定下降，这些吸收液被输送到前一级吸收器去吸收温度相对低一级的水蒸气。
[0030]
其中，升温制取蒸汽机组3为膜浓缩溴化锂热泵，吸收液为溴化锂浓溶液时，浓度可设为50％～66％，根据不同需求进行选择。用水冷却溴化锂溶液释放出来的热量，经过4效(四级蒸发吸收单元)吸收升温后，制取150度左右的蒸汽，蒸汽可以用于发电或其他用途。
[0031]
蒸汽发电机组5可以为orc余热发电机组，orc余热发电机组包含蒸发器52、再热器53、一级膨胀机56、二级膨胀机57、发电机58、冷凝器55、储液罐54和热水罐51等，连接方式如图1所示。由于orc发电机组的热效率一般只有10％左右，可以在orc机组后再串联一组或多组升温制取蒸汽机组3和蒸汽发电机组5，使热效率提升至50％以上甚至更高。
[0032]
升温制取蒸汽机组3升温制取的蒸汽首先供给orc余热发电机组发电，蒸汽在经过发电之后被冷凝成了热水，热水因仍具有一定的热量可以用来加热低温烟气，使烟气变成不饱和烟气从顶部的，达到消白烟的目的。150度左右的蒸汽通过orc余热发电机组后冷却为100度以上的热水，再将热水输送至烟气冷却塔2顶部的烟气加热器21中去加热烟气，使烟气温度升高至60度以上，达到消白烟的目的。加热烟气后的热水冷却至80度以下，再重新输送至蒸发吸收单元制取蒸汽。
[0033]
吸收水蒸汽后的溴化锂溶液变稀后输送到膜组件41，通过膜分离技术将溴化锂溶液浓缩后重新输送回蒸发吸收单元去吸收水蒸汽，分离出来的清水重新输送至蒸发吸收单元去蒸发。
[0034]
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由本申请的权利要求指出。
[0035]
应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。