一种脱硫烟气冷凝循环水势能回收装置及方法与流程

本发明涉及冷凝循环水回收技术领域，特别是一种脱硫烟气冷凝循环水势能回收装置及方法。

背景技术：

石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺是国内外最为主流的烟气脱硫技术，应用该技术对烟气进行脱硫，脱硫塔中烟气的露点温度和绝对含湿量逐渐得到提升形成饱和净烟气，易在烟囱出口形成湿烟羽现象。脱硫湿烟气含有大量的气态水及可凝结颗粒物、可溶盐等污染物，通常采用在湿法脱硫处理后的出口烟道上增加烟气冷凝器的方式回收烟气中的水分、脱除一部分可凝结颗粒物、可溶盐等污染物，并可消除烟道口处所产生烟气“白烟”的现象。

在实际操作中，由于脱硫湿烟气所含水蒸气潜热巨大，烟气冷凝器中所需的冷凝循环水量较大，高达几千吨甚至上万吨每小时，另外，烟气冷凝器一般需要高位布置，为了给烟气冷凝器提供冷凝循环水，必须使用扬程高、流量大的冷却水循环泵，这就导致了冷凝循环水的循环过程能耗巨大，如果能够回收冷凝循环水回流时携带的势能，将极大地降低能耗，节约成本。

技术实现要素：

本发明的目的在于，提供一种脱硫烟气冷凝循环水势能回收装置，本装置操作简单，运行可靠，能够回收冷凝循环水的势能，并进行转化后再利用，降低冷凝循环过程中的能耗，进而节约成本；同时，本发明还提供了一种脱硫烟气冷凝循环水势能回收的方法，本方法利用机械传动将冷凝循环水回流时所携带的势能进行转化，并应用于冷凝循环过程或对外供能，实现了冷凝循环水势能的回收。

为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：

一种脱硫烟气冷凝循环水势能回收装置，包括循环水来水管道、循环水泵、电动机、烟气冷凝器、势能回收管道、水力透平和循环水去水管道，循环水来水管道与烟气冷凝器的冷凝水入口连接，循环水泵设于循环水来水管道上，所述势能回收管道的一端与烟气冷凝器的冷凝水出口连接，势能回收管道的另一端与水力透平连接，水力透平还与循环水去水管道连接，所述电动机与循环水泵轴连接，水力透平与循环水泵轴连接，水力透平可以通过连接轴为循环水泵供能，将冷凝循环水的势能回收到冷凝循环过程中。

前述的脱硫烟气冷凝循环水势能回收装置还包括连接件，连接件设于水力透平与循环水泵之间，连接件分别与水力透平和循环水泵轴连接，具体的，连接件可以是齿轮箱或联轴器，齿轮箱相比于联轴器具有调节速度的功能，可以调节连接轴的转动速度，稳定水力透平的输出功率。

前述的脱硫烟气冷凝循环水势能回收装置还包括超速离合器，超速离合器设于水力透平与循环水泵之间，超速离合器分别与水力透平和循环水泵轴连接，超速离合器能够在连接轴转速不适宜对外做功时断开连接，防止系统稳定性被破坏。

前述的脱硫烟气冷凝循环水势能回收装置还包括发电机，所述发电机与水力透平轴连接，发电机还与电动机轴连接，所述发电机和电动机设于水力透平与循环水泵之间。

前述的脱硫烟气冷凝循环水势能回收装置还包括离合器，所述离合器设于发电机与电动机之间，离合器能够控制发电机和电动机之间的连接。

前述的脱硫烟气冷凝循环水势能回收装置中，所述循环水泵、水力透平、发电机和电动机同轴连接，同轴设计能够使结构简化，操作简单，还能够减少传动过程中的能量损耗。

前述的脱硫烟气冷凝循环水势能回收装置还包括分支管道、第一调节阀和第二调节阀，分支管道一端设于势能回收管道上，分支管道的另一端与循环水去水管道连接，第一调节阀设于分支管道上，第二调节阀设于分支管道后方的势能回收管道上，通过调节阀能够控制水力透平的进水流量，进而控制水力透平的输入功率。

前述的脱硫烟气冷凝循环水势能回收装置还包括变频器，变频器与电动机电性连接，变频器能够调节电动机的转速，进而对循环水泵的扬程、转速、流量等参数进行控制。

一种脱硫烟气冷凝循环水势能回收方法，采用前述的脱硫烟气冷凝循环水势能回收装置，包括以下步骤：

s1，冷却塔中的冷凝水经循环水泵沿循环水来水管道进入烟气冷凝器，并获得势能；

s2，冷凝水经过烟气冷凝器后，沿势能回收管道进入水力透平，并转化为水力透平的机械能，水力透平的机械能转化为循环水泵的机械能；

s3，冷凝水经过水力透平后，沿循环水去水管道再回到冷却塔中。

进一步的，前述的脱硫烟气冷凝循环水势能回收方法中，所述水力透平的机械能转化为发电机的机械能，发电机产生电能，并传递给电动机，由电动机为循环水泵供能。

与现有技术相比，本发明的有益之处在于：装置结构简单，操作方便，运行可靠，能够回收冷凝循环水的势能，并进行转化后再利用，应用于冷凝循环过程或对外供能，实现了冷凝循环水势能的回收，降低冷凝循环过程中的能耗，进而节约成本。应用本装置及方法，能够减少能源浪费，实现能源再利用，节省冷凝循环运行成本，提高企业经济效益。

附图说明

图1是本发明水力透平与循环水泵连接时的运行流程图；

图2是本发明水力透平与发电机连接时的运行流程图。

附图标记的含义：1-循环水来水管道，2-循环水泵，3-电动机，4-烟气冷凝器，5-势能回收管道，6-水力透平，7-循环水去水管道，8-发电机，9-连接件，10-超速离合器，11-离合器，12-分支管道，13-第一调节阀，14-第二调节阀，15-变频器。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明。

具体实施方式

本发明的实施例1：如图1所示，一种脱硫烟气冷凝循环水势能回收装置,包括循环水来水管道1、循环水泵2、电动机3、烟气冷凝器4、势能回收管道5、水力透平6和循环水去水管道7，循环水来水管道1与烟气冷凝器4的冷凝水入口连接，循环水泵2设于循环水来水管道1上，所述势能回收管道5的一端与烟气冷凝器4的冷凝水出口连接，势能回收管道5的另一端与水力透平6连接，水力透平6还与循环水去水管道7连接，所述电动机3与循环水泵2轴连接，水力透平6与循环水泵2轴连接，利用势能回收管道5和水力透平6对冷凝循环水的势能进行回收，并通过连接轴传递给循环水泵2，能够降低冷凝循环过程中的能耗。

实施例2：如图1所示，所述的脱硫烟气冷凝循环水势能回收装置还包括连接件9，连接件9设于水力透平6与循环水泵2之间，连接件9分别与水力透平6和循环水泵2轴连接，具体的，连接件9可以是齿轮箱或联轴器，齿轮箱能够调节两侧连接轴的转速，通过调节连接轴的转速控制水力透平6对循环水泵2的输出功率。

实施例3：如图1所示，所述的脱硫烟气冷凝循环水势能回收装置还包括超速离合器10，超速离合器10设于水力透平6与循环水泵2之间，超速离合器10分别与水力透平6和循环水泵2轴连接，超速离合器10能够根据连接轴的转速控制连接或断开，这种设计可以对循环水泵2进行保护。

实施例4：如图2所示，所述的脱硫烟气冷凝循环水势能回收装置还包括发电机8，所述发电机8与水力透平6轴连接，发电机8还与电动机3轴连接，所述发电机8和电动机3设于水力透平6与循环水泵2之间。

实施例5：如图2所示，所述的脱硫烟气冷凝循环水势能回收装置还包括离合器11，所述离合器11设于发电机8与电动机3之间，离合器11能够控制两侧连接轴的连接情况，起到开关作用，可以控制发电机8向电动机3供能，或断开连接，此时发电机8还能够向系统外输出电能。

实施例6：如图2所示，所述脱硫烟气冷凝循环水势能回收装置中，循环水泵2、水力透平6、发电机8和电动机3同轴连接，同轴设计能够使结构简化，操作简单，还能够降低传动过程中的能量损耗。

实施例7：如图1或图2所示，所述的脱硫烟气冷凝循环水势能回收装置还包括分支管道12、第一调节阀13和第二调节阀14，分支管道12一端设于势能回收管道5上，分支管道12的另一端与循环水去水管道7连接，第一调节阀13设于分支管道12上，第二调节阀14设于分支管道12后方的势能回收管道5上，通过增设分支管道12、第一调节阀13和第二调节阀14，可以对流入水力透平6中的水量进行控制，进而控制水力透平6的输入功率，进一步的，还能够对后续设备进行控制。

实施例8：如图1或图2所示，所述的脱硫烟气冷凝循环水势能回收装置还包括变频器15，变频器15与电动机3电性连接，变频器15可以调节电动机3的转速，进而对循环水泵2的扬程、转速、流量等参数进行控制。

实施例9：如图1所示，一种脱硫烟气冷凝循环水势能回收方法，采用前述的脱硫烟气冷凝循环水势能回收装置，包括以下步骤：

s1，冷却塔中的冷凝水经循环水泵2沿循环水来水管道1进入烟气冷凝器4，并获得势能；

s2，冷凝水经过烟气冷凝器4后，沿势能回收管道5进入水力透平6，并转化为水力透平6的机械能，水力透平6的机械能转化为循环水泵2的机械能；

s3，冷凝水经过水力透平6后，沿循环水去水管道7再回到冷却塔中。

实施例10：如图2所示，所述脱硫烟气冷凝循环水势能回收方法中，水力透平6的机械能转化为发电机8的机械能，发电机8产生电能，并传递给电动机3，电动机3为循环水泵2供能。

本发明的工作原理：如图1所示，冷却塔中的冷凝循环水由循环水泵2提供动力，经循环水来水管道1进入烟气冷凝器4中，对经过脱硫的高温烟气进行降温冷凝，之后冷凝循环水经烟气冷凝器4的排水口排出，进入势能回收管道5，由于烟气冷凝器4的布置位置比较高，所以排出的冷凝循环水也具有了较高的势能，冷凝循环水携带势能经势能回收管道5进入水力透平6，此时冷凝循环水的势能已经转化为自身的动能，水力透平6被冷凝循环水的速度带动，获得动能，并通过连接轴向其他设备传递，冷凝循环水则沿循环水去水管道7回到冷却塔中。

如图1所示，水力透平6与循环水泵2轴连接，能够为循环水泵2供能，从而减少电动机3的能耗，实现了将冷凝循环水的势能回收到冷凝循环过程中，节约了系统运行的成本。

如图2所示，水力透平6与发电机8轴连接，再由发电机8为后续设备供能，增加了发电机8后，通过本装置回收的冷凝循环水势能可以向系统外供能，而并非仅仅返回到系统内，这种连接设计能够使本装置的能量转化更加灵活。

如图1或图2所示，本装置在水力透平6和循环水泵2或发电机8之间还增加了连接件9和超速离合器10，其中，如果连接件9应用齿轮箱，可以调节后方连接轴的转速，在水力透平6的转速不能满足使用要求时，可以通过齿轮箱进行调节，提高了本装置的适用性。超速离合器10的作用是根据转速控制转动轴的连接情况，在本装置中，当水力透平6转速过快或过慢时能够断开连接，防止对后续设备的运行造成干扰甚至对后续设备造成损害，这种设计能够提高本装置运行的稳定性。同样的，如图2所示，在发电机8和电动机3之间加设离合器11，控制发电机8和电动机11之间的连接，也能起到提高本装置稳定性的作用。

如图1或图2所示，本装置还增加了分支管道12、第一调节阀13和第二调节阀14，通过调节阀控制水力透平6的进水量，进而控制后续设备的运行，能够使本装置运行更稳定，并且便于本装置运行维护和检修。