基于烟气余热与太阳能互补的全天候烟气消白羽系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种基于烟气余热与太阳能互补的全天候烟气消白羽系统，包括锅炉、脱硫塔、有机朗肯循环系统、烟气冷却系统和烟气再热系统；锅炉通过脱硫塔入口烟道与脱硫塔的入口相连接，脱硫塔入口烟道上连接有机朗肯循环系统，锅炉燃烧产生的烟气通过有机朗肯循环系统后经脱硫塔入口烟道送入脱硫塔中；脱硫塔的出口通过脱硫塔出口烟道与烟囱相连接通；脱硫塔出口烟道上依次连接有烟气冷却系统和烟气再热系统；通过烟气余热发电的有机朗肯循环系统、烟气冷却系统和烟气再热系统三个子系统有机互补协调运行，实现全天候供应烟气再热系统和烟气冷却系统工作所需电能，可全天候消除白色烟羽视觉污染，同时节水节能，并协同脱除细微颗粒物等污染物。

【技术实现步骤摘要】
基于烟气余热与太阳能互补的全天候烟气消白羽系统
本技术涉及能源环保
，尤其涉及一种基于烟气余热与太阳能互补的全天候烟气消白羽系统及方法。
技术介绍
常见的烟囱白羽（白烟）来源于多个行业，包括燃煤发电、垃圾发电、生物质发电、供热锅炉等烟气；钢铁行业烧结机、球团、竖炉、转炉、热轧生产线产生的烟气；焦化行业焦炉烟道气、水熄焦烟气；玻璃、水泥、砖瓦、陶瓷窑炉产生的烟气；能源、有色、化工、石化、建材等行业生产过程中产生的烟气。此外，有些特殊行业比如PVC（聚氯乙烯）糊树脂装置干燥尾气，尾气成分为水蒸气、微量粉尘、醇类，还有少量氯乙烯（VCM）。不同的气源，污染物组成、成分不同，治理的思路、技术路线也不同。有的需进行深入治理，将烟气中存在可溶性硫酸盐、硫酸雾、微细颗粒进行深度治理，减轻有色烟羽危害；有的需进行消白、减轻视觉污染。燃煤发电是我国主要发电形式，截至2017年，火电装机容量约占我国发电装机总容量的62.2%，煤炭消费量能源消费总量的60.4%。作为耗水耗能大户，巨大的水资源、能源消耗使得燃煤电站成为节能减排的重点。我国2005—2020年电力发展规划中明确提出了发电节水的问题，必须着力发展适用于水资源短缺地区的节水型烟气污染控制技术；此外，工业用水成本逐步升高，2012年，国家修订了取水定额标准，将火力发电取水定额在2002年的基础上下调了30%以上；2015年4月，我国出台了《水污染防治行动计划》（简称“水十条”），提出了严格的水污染防治目标，燃煤电厂面临着巨大的节水减排压力，而我国大部分新建燃煤机组选址在西部产煤缺水地区，节水降耗需求迫切，经济有效的节水降耗措施将对我国建设环境友好型、资源节约型社会意义重大。如何减少脱硫后水蒸汽及余热的排放，是燃煤电厂节水降耗的重点方向之一。由于烟气中水分及潜热的耦合效应，有效的烟气除湿技术可同时回收水分及潜热，降低电厂水耗及排烟损失，并从根本上解决烟囱腐蚀及“白烟”现象。当前，上海、浙江、天津、邯郸等已先后出台或制定地方政策，积极推进烟羽治理工作。上海市于2016年1月29日颁布了《燃煤电厂大气污染物排放标准》（DB31/963-2016），要求“燃煤发电锅炉应采取烟温控制及其他有效措施消除石膏雨、有色烟羽等现象”；《上海市燃煤电厂石膏雨和有色烟羽测试》提出了具体技术要求；浙江省于2017年8月28日发布了《燃煤电厂大气污染物排放标准》（征求意见稿），要求“位于城市主城区及环境空气敏感区的燃煤发电锅炉应采取眼温控制及其他有效措施消除石膏雨、有色烟羽等现象”；天津市于2017年10月21日发布了《关于进一步加强我市火电、钢铁等重点行业大气污染深度治理有关工作的通知》，要求“发电燃煤锅炉（已安装湿电除外）等应采用烟温控制及其他有效措施消除石膏雨、有色烟羽等现象”；邯郸市于2017年10月16日发布了《邯郸市大气污染防治工作领导小组办公室关于全市各类电厂和重点行业无组织排放治理实施意见》，2017年12月底前，各类电力企业要消除烟囱冒白烟问题。此外，衡水、荆门等地环保局也要求当地电厂安装烟气再热装置提高排烟温度，消除大白烟，提高污染物扩散效果。白烟不仅产生视觉污染，对会加重环境污染。在较高的相对湿度条件下，气溶胶粒子会吸收大气中的水汽，同时，这层水膜也是可溶性污染物气体NOx、SO2进入气溶胶颗粒的通道，在这里NOx、SO2、SO3发生液相传质和非均相氧化反应，二次转化为硝酸、亚硝酸、硫酸和盐，阻碍污染物干态扩散的同时使气溶胶酸化并形成危害更大的二次气溶胶颗粒。可见，烟气消白羽尤其是湿法脱硫领域烟气消白羽有很大的市场需求，有望成为一个新的环保热点。目前，烟气消白羽总体尚处于起步阶段，所采取的烟气消白羽技术路线主要有以下几种：路线一：将湿烟气直接加热以消除白烟，该技术路线为纯升温的方式，通过改变湿烟气的相对饱和湿度来改善白烟现象，通常采用电加热、蒸汽加热等加热方式，需消耗占用机组正常发电份额或蒸汽等，能耗大、尤其是冬季消白羽成本高。也有采用GGH等间接换热的加热方式，但由于存在设备结垢、故障率高、污染物泄漏等问题，目前主流火电机组已基本取消GGH换热而采用湿烟气直排的方式。该技术路线无法回收烟气中的水分、不节水，也不能降低烟气中所含污染物的排放量，仅仅实现视觉污染消除。路线二：将湿烟气直接冷凝降温至常温消除白烟，该技术路线为纯冷凝的方式，通过降低湿烟气的含湿量来消除白烟，一般在海水脱硫或有充足冷源的情况下考虑，但通常只能在一定程度上减轻白烟现象，无法较彻底地消除白烟。路线三：采用湿式电除尘（雾）等方式高效脱除湿烟气所携带的液滴，但该技术路线只能在一定程度上减轻白烟现象，无法较彻底地消除白烟。路线四：采用冷凝等方式将湿烟气先除湿、再加热消除白烟，该技术路线为除湿+再热方式，可实现较理想的消白效果，但目前通常采用的电加热、蒸汽加热等加热方式，需消耗占用机组正常发电份额或蒸汽等，其节能效果有待改善。我国的太阳能资源十分丰富，每年有2/3的陆地面积可接收到2200h及以上的太阳光照射，年太阳能辐照强度可达到3340~8400MJ/m2，日照条件更好的地区可达到5852MJ/m2。我国境内太阳能辐照强度强的地区主要有西藏、青海、新疆、甘肃、内蒙古、山西、陕西、河北、山东、辽宁、吉林、云南、广东、福建以及海南等地，在上述地区，均建有大型的太阳能光伏电站项目以及太阳能光热应用系统，同时，民用太阳能热水器、太阳能路灯等设施也得到大面积推广。对太阳能资源的利用方便，可实现对资源的合理应用，保护环境。太阳能虽然是一种清洁可再生能源，使用潜力巨大，但易受天气、气候以及昼夜影响，能量供应具有不稳定性，为了保证能量持续可靠供应，需要其他能源形式与太阳能进行互补集成。余热利用是一种可行的互补方式。对于工业余热，特别是烟气余热可通过不同的热力循环方式对热量进行回收再利用，对工业生产以及动力机械排出的低温烟气余热进行回收，将热能转化为电量、冷量向用户提供，同时减少温室气体的排放，通过对烟气进行余热回收利用，可进一步提高原机组总体发电效率。有机朗肯循环（OrganicRankineCycle,简称ORC）技术是一种新型环保型的发电技术，其基本原理与常规的朗肯循环类似，两者最大的区别是有机朗肯循环的工质是低沸点、高蒸汽压的有机工质，而不是水。有机朗肯循环发电技术克服了常规水蒸汽朗肯循环发电技术存在的系统构成复杂、管道内容易结垢生锈、维修成本较高、单机容量不能太小、一般只适用于350℃以上的余热等缺点，适用于温度高于70℃以上的低温余热源。在缺水地区，有机朗肯循环发电可优先使用空气冷却的冷凝器。常规锅炉出口烟气温度通常在150℃左右，可与有机朗肯循环系统实现良好匹配。鉴于烟气消白羽的特性，常规技术虽然能够取得一定效果，但是或存在消白效果欠佳，或存在消白能耗过大，或存在无法节水和无法协同治理污染物等不足，与当前节能的大趋势和环保的新需求存在一定的差距。亟需能够全天候消除白色烟羽视觉污染，同时节水、节能，并可协同脱除细微颗粒物等污染物，节能环保综合效果突出的新技术。因此，现在有必要开发一种基于有机朗肯循环烟气余热利用与太阳能利用互补的全天候烟气消白羽系统，能够实现更加节能环保；系统适应本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于烟气余热与太阳能互补的全天候烟气消白羽系统，其特征在于，包括锅炉、脱硫塔、有机朗肯循环系统、烟气冷却系统和烟气再热系统；所述锅炉通过脱硫塔入口烟道与所述脱硫塔的入口相连接，所述脱硫塔入口烟道上连接有机朗肯循环系统，所述锅炉燃烧产生的烟气通过有机朗肯循环系统后经脱硫塔入口烟道送入脱硫塔中；所述脱硫塔的出口通过脱硫塔出口烟道与烟囱相连接通；所述脱硫塔出口烟道上依次连接有烟气冷却系统和烟气再热系统；将所述锅炉燃烧产生的烟气依次经过所述烟气冷却系统和所述烟气再热系统后再进入所述烟囱。

【技术特征摘要】
1.一种基于烟气余热与太阳能互补的全天候烟气消白羽系统，其特征在于，包括锅炉、脱硫塔、有机朗肯循环系统、烟气冷却系统和烟气再热系统；所述锅炉通过脱硫塔入口烟道与所述脱硫塔的入口相连接，所述脱硫塔入口烟道上连接有机朗肯循环系统，所述锅炉燃烧产生的烟气通过有机朗肯循环系统后经脱硫塔入口烟道送入脱硫塔中；所述脱硫塔的出口通过脱硫塔出口烟道与烟囱相连接通；所述脱硫塔出口烟道上依次连接有烟气冷却系统和烟气再热系统；将所述锅炉燃烧产生的烟气依次经过所述烟气冷却系统和所述烟气再热系统后再进入所述烟囱。2.根据权利要求1所述的基于烟气余热与太阳能互补的全天候烟气消白羽系统，其特征在于，所述有机朗肯循环系统包括蒸发器a、膨胀机、发电机、冷凝器a和工质泵，所述蒸发器a安装于所述脱硫塔入口烟道上，所述蒸发器a与所述膨胀机的一端相连接，所述膨胀机的另一端与所述冷凝器a的一端相连接，所述冷凝器a另一端通过所述工质泵与所述蒸发器a相连接；所述膨胀机还连接有发电机；所述蒸发器a依次与膨胀机、冷凝器a和工质泵形成一个回路。3.根据权利要求1所述的基于烟气余热与太阳能互补的全天候烟气消白羽系统，其特征在于，所述烟气冷却系统包括冷凝器b、节流阀、蒸发器b和压缩机，所述冷凝器b安装于所述脱硫塔...

【专利技术属性】
技术研发人员：李明波，徐延忠，李军民，刘大华，陈任远，
申请(专利权)人：江苏德义通环保科技有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏,32