一种生物质直燃电厂烟气余热利用系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及生物质直燃电厂烟气余热利用领域，具体地来讲为一种生物质直燃电厂烟气余热利用系统及方法。该系统包括：在烟气管道内设置第一换热器；设置的用于烘焙燃料的烘焙室；在所述烘焙室内设置的第二换热器；用于给所述第一换热器提供冷凝水，并将换热后的经过所述第一换热器第一次热交换后的冷凝水经过所述第二换热器第二次热交换后提供动力和冷却的循环水系统；用于控制所述系统运行的控制系统。本发明专利技术使用循环水系统间接利用烟气余热对燃料进行提前烘焙，最大限度地利用烟气余热来优化燃料的燃烧特性，极大地提高了电厂经济效益。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及生物质直燃电厂烟气余热利用领域，具体地来讲为。
技术介绍
生物质是一种新能源，因其具有储量丰富、碳中和、可再生的优点被人类给予厚望。目前世界上最为成熟并且已规模化应用的生物质能转化方式为生物质直燃发电技术，即通过锅炉燃烧生物质来发电。生物质直燃电厂锅炉排烟温度通常约为200°C，这一部分余热在未经过利用的情况下直接排入大气，从而造成能源浪费和环境热污染问题。另一方面，生物质电厂中使用的生物质通常为秸杆、木肩等，燃料中的水分含量较高，未经提前烘焙的燃料由于粘结力增加，容易造成输送管道的堵塞，增大进料的难度。燃料在锅炉内燃烧时所含水分蒸发会消耗大量的热量，既降低了锅炉热效率，同时也导致燃料的实际热值降低，炉温难以达到设定值从而影响系统的稳定性。除此之外，在水蒸气含量较高的环境中，烟气中气态碱金属更容易在管壁受热面处附着并形成原电池，从而造成管壁的沉积腐蚀问题，降低锅炉的传热效率并威胁到系统的安全运行。因此在考虑对烟气余热的利用的同时还要考虑对燃料的提前烘焙，由于从工艺和成本角度考虑烟气因含尘量过大难以作为燃料提前烘焙的直接热源使用。如果能通过循环水系统间接实现烟气余热对燃料的提前烘焙，不仅能提高锅炉的热效率，还能有效缓解因燃料所含高水分所带来的一系列锅炉问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种生物质直燃电厂烟气余热利用系统，能够降低生物质直燃电厂的排烟温度以提高锅炉的热效率，并在实现烟气余热综合利用的同时使用循环水系统，间接利用烟气余热对生物质燃料进行提前烘焙从而提高燃料热值并有效缓解因燃料所含高水分所带来的一系列锅炉问题。另一方面还提供一种生物质直燃电厂烟气余热利用方法。本专利技术采用的技术方案为:本专利技术一方面提供一种生物质直燃电厂烟气余热利用系统，该系统包括:在烟气管道内设置第一换热器；设置用于烘焙燃料的烘焙室；在所述烘焙室内设置的第二换热器；用于给所述第一换热器提供冷凝水，并将换热后的经过所述第一换热器第一次热交换后的冷凝水经过所述第二换热器第二次热交换后提供动力和冷却的水循环系统；用于控制所述系统运行的控制系统。系统进一步地，所述水循环系统包括:水容器，给第一换热器提供冷凝水源头；水栗，将水容器内的冷凝水强制循环流经布置在气管道内的第一换热器；冷却塔，用于将经过所述第二换热器换热后的冷凝水冷却至常温。系统进一步地，所述控制系统包括:采集烟气管道末端烟气温度的温度传感器；采集烟气管道末端烟气相对湿度的湿度传感器；采集冷凝水流量，设置在水循环系统回路中的流量传感器；控制水循环系统中水栗电源功率的变频器；接收温度数据、相对湿度数据以及流量数据，并根据接收的数据控制变频器输出功率的控制器。系统进一步地，所述控制器根据烟气相对湿度计算烟气管道末端烟气对应的露点温度，将其与控制器接收的烟气温度数据值作比较；烟气管道末端烟气温度低于烟气露点温度时，自动减少循环水流量以提高末端烟气温度，使得排烟温度升高至露点温度以上；当烟气管道末端烟气温度高于烟气露点温度时，增大循环水流量以降低末端烟气温度，使排烟温度接近露点温度。本专利技术还提供一种生物质直燃电厂烟气余热利用方法，该方法包括:采用换热器将烟气管道内的热量进行第一次热交换得到高温的冷凝水；将热交换后的冷凝水在烘焙室内对燃料进行第二次热交换得到降温后的冷凝水；将降温后的冷凝水进行冷却后再次对烟气管道内的热量采用所述第一次热交换完成一个循环；对上述步骤进行自动控制。方法进一步地，自动控制过程包括:采集烟气管道末端烟气温度；采集烟气管道末端烟气相对湿度；采集冷凝水流量；根据温度、相对湿度以及冷凝水流量，根据温度和相对湿度，改变冷凝水流量从而控制第一次热交换的程度与第二热交换的程度。方法进一步地，根据温度、相对湿度以及冷凝水流量，根据温度和相对湿度，改变冷凝水流量包括:根据相对湿度计算烟气管道末端烟气对应的露点温度，将其与烟气温度值作比较；烟气管道末端烟气温度低于烟气露点温度时，自动减少循环水流量以提高末端烟气温度，使得排烟温度升高至露点温度以上；当烟气管道末端烟气温度高于烟气露点温度时，增大循环水流量以降低末端烟气温度，使排烟温度接近露点温度。使烟气中水蒸气达到饱和时的温度就叫作“露点温度”。露点温度与烟气中的相对湿度相对应，根据烟气的相对湿度，控制器能计算出烟气的露点温度。在利用烟气余热的过程中时烟气温度会逐渐降低，为了避免烟气温度降低到其露点温度以下，导致烟气中的部分水蒸气凝结并引发锅炉管壁的腐蚀问题，故需要设置自动控制系统。本专利技术与现有技术相比，有益效果在于:本专利技术使用循环水系统间接利用烟气余热对燃料进行提前烘焙，最大限度地利用烟气余热，极大地提高了电厂经济效益。具体而言，本专利技术具有以下优点:1)本专利技术有效利用了生物质直燃电厂锅炉尾部烟气余热，进一步降低排烟温度以减少对周围环境的热污染，并提高了锅炉热效率；2)本专利技术选择用循环水换热系统间接利用烟气余热，以简单的工艺实现了对生物质燃料的提前烘焙，既能提高燃料燃烧的热值，也能有效减缓因燃料所含高水分所带来的一系列锅炉问题；3)本专利技术的循环水系统中作为热量传输工质的凝结水始终循环使用，节约了水资源；4)本专利技术引入自动控制系统，循环水系统能根据运行条件的改变自动调节水流量，实现在保证系统安全稳定运行的前提下，保障热力循环效率和系统经济性的最大化。【附图说明】图1为本专利技术实施例提供的系统总体结构示意图。【具体实施方式】为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术实施例为一种生物质直燃电厂烟气余热利用方法，采用换热器将烟气管道内的热量进行第一次热交换得到高温的冷凝水；将热交换后的冷凝水在烘焙室内对燃料进行第二次热交换得到降温后的冷凝水；<当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生物质直燃电厂烟气余热利用系统，其特征在于，该系统包括：在烟气管道内设置第一换热器；设置用于烘焙燃料的烘焙室；在所述烘焙室内设置的第二换热器；用于给所述第一换热器提供冷凝水，并将换热后的经过所述第一换热器第一次热交换后的冷凝水经过所述第二换热器第二次热交换后提供动力和冷却的水循环系统；用于控制所述系统运行的控制系统。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨天华，梅鹏，孙洋，开兴平，贺业光，李润东，
申请(专利权)人：沈阳航空航天大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21