一种基于有机朗肯循环的烟气余热回收及烟气处理系统技术方案

发明专利技术涉及一种基于有机朗肯循环的烟气余热回收及烟气处理系统，包括有机朗肯循环发电系统和烟气处理器系统，有机朗肯循环系统包括蒸发器、膨胀机、发电机、冷凝器、储液罐、工质泵和有机工质流量控制阀门，烟气处理器系统包括除尘器和有害气体吸收装置。本发明专利技术将工业余热发电系统和烟气处理器相结合，工业余热发电系统回收工业中的中低品位余热并输出电能，提高了工业余热利用率和能源的利用率，烟气处理器对工业烟气进行处理，减少了污染物的排放。本发明专利技术能够进行节能减排，提高能源利用率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于中低温余热利用领域，尤其是涉及一种基于有机朗肯循环的烟气余热回收及烟气处理系统。
技术介绍
能源问题是社会经济发展的首要问题。近年来，伴随着经济的快速发展，我国对能源的需求呈现快速增长的趋势。当前，我国能源利用仍然存在着利用效率低、经济效益差，生态环境压力大的主要问题，这极大的制约了我国经济的发展。节能减排、降低能耗、提高能源综合利用率作为能源发展战略规划的重要内容，是解决我国能源问题的根本途径，处于优先发展的地位。实现节能减排、提高能源利用率的目标主要依靠工业领域。处在工业化中后期阶段的中国，工业是主要的耗能领域，也是污染物的主要排放源。我国工业领域能源消耗量约占全国能源消耗总量的70％，主要工业产品单位能耗平均比国际先进水平高出30％左右。除了生产工艺相对落后、产业结构不合理的因素外，工业余热利用率低，能源没有得到充分综合利用是造成能耗高的重要原因，我国能源利用率仅为33％左右，比发达国家低约10％，至少50％的工业耗能以各种形式的余热被直接废弃。因此从另一角度看，我国工业余热资源丰富，广泛存在于工业各行业生产过程中，余热资源约占其燃料消耗总量的17％～67％，其中可回收率达60％，余热利用率提升空间大，节能潜力巨大，工业余热回收利用又被认为是一种“新能源”，近年来成为推进我国节能减排工作的重要内容。其中烟气余热量占工业余热资源总量的50％以上，分布在冶金、化工、建材、机械及电力行业，节能潜力大，是余热利用的主要对象。以电站烟气余热为例，电站的一般排烟温度在120℃到140℃，烟气脱硫要求的温度在90℃，因此需要将烟气的温度降下来，电站一般所采用的降温方式是在锅炉尾部烟道布置低温省煤器，利用烟气加热给水，采用这种方式换热温差小，需要很大的水流量才能将烟气的温度降下来，并且使得汽轮机系统复杂性提高，汽轮机需要重新设计，汽轮机变工况时调节控制操作困难。其他类型的烟气余热的应用技术主要集中在制冷制热上，但是这种技术缺少热用户，或者热用户对冷热的需求量不大、不连续或者波动性较大，而工业烟气是一直存在的且量不变，
从而采用余热制冷和制热技术是一个不连续的过程，导致烟气余热没有得到利用或者利用率不高。有机朗肯循环是以低沸点有机物作为工质的闭式朗肯循环。与水相比，低沸点有机物在中低温热源下能够汽化产生较高压力蒸汽做功，发电效率高，且系统设备简单易维护，成本较低，被认为是一种回收中低温余热的有效方式。针对烟气余热的特点，采用有机朗肯循环发电技术，梯级利用烟气中的余热，对提高我国化石能源综合利用效率，促进工业节能具有重要意义。
技术实现思路
专利技术目的：为了克服上述现有烟气余热利用技术存在的上述不足，专利技术人经过研究和改进，提出了一种基于有机朗肯循环的烟气余热回收及烟气处理系统，在利用烟气余热进行发电的同时对烟气进行减排处理，实现烟气余热的梯级利用和污染物的减排。技术方案：为解决上述技术问题，本专利技术提供的一种基于有机朗肯循环的烟气余热回收及烟气处理系统，包括与锅炉尾部烟道相连接的烟气处理系统，所述锅炉尾部烟道上安装有用于烟气余热回收利用的有机朗肯循环发电系统，所述有机朗肯循环发电系统包括通过管道依次连接的蒸发器、膨胀机、冷凝器、储液罐、有机工质流量控制阀门和工质泵，所述膨胀机与所述的发电机共轴相连；所述烟气处理系统包括通过管道依次相连的控制阀门、除尘器和有害气体吸收装置，所述的控制阀门与蒸发器相连。作为优选，所述有害气体吸收装置包括依次串联的集烟道、第一反应装置、连接烟道、第二反应装置和烟气出口，所述第一反应装置用于吸收二氧化碳、二氧化硫和二氧化氮，所述第二反应装置用于吸收一氧化碳。作为优选，所述有机朗肯循环发电系统的循环工质是R124、R245ca、R245fa或R134a。作为优选，所述烟气的种类可以是电站锅炉烟气、工业锅炉烟气、燃气轮机排气或燃机排气。作为优选，所述控制阀门与蒸发器之间的管路中安装有引风机。作为优选，还包括与所述控制阀门相并联的排烟阀门。使用时其烟气处理装置包括除尘器和有害气体脱除装置，有害气体脱除装置设有入口及出口的第一反应装置和第二反应装置，集烟道将第一反应装置与除尘器相连，第一反应装置的出气口和第二反应装置的进气口将第一反应装置和第二反应装置相连，烟气从除尘器出来后由集烟道进入第一反应装置，由第一反应装置顶部的喷嘴喷射出的氢氧
化钾溶液烟雾与烟气充分混合并吸收烟气中的二氧化碳、二氧化硫和二氧化氮，然后在第一反应装置底部汇集排出，剩余的烟气由连接烟道进入第二反应装置，由反应装置顶部的喷嘴喷射出氯化亚铜的氨溶液烟雾与剩余的烟气充分混合并吸收烟气中一氧化碳，然后烟雾凝结成液体在第二反应装置底部汇集排出，剩余的烟气由烟气出口排向环境中。其有机朗肯循环系统包括蒸发器、膨胀机、发电机、冷凝器、冷却塔、工质泵，流量控制阀门和储液罐。蒸发器布置在炉膛的尾部烟道内，使尾部烟道中的烟气先后流经蒸发器、除尘器及脱除污染物装置，进行放热，除尘，脱除烟气中二氧化硫、二氧化碳、二氧化碳及一氧化碳之后排入大气中；蒸发器、膨胀机、冷凝器、工质泵、储液罐、有机工质流量控制阀门通过管道依次相连，且发电机与膨胀机共轴相连，有机工质流量控制阀门位于储液罐之后，控制回路中的有机工质流量；冷凝器、冷却塔、循环水泵、冷水流量控制阀门依次相连，冷水流量控制阀门位于冷凝器入口，用于控制进入冷凝器中的冷却水流量。所述的烟气处理组件包括除尘器、有害气体吸收装置、控制阀门。控制阀门、除尘器、有害气体吸收装置通过管道依次相连，通过控制阀门控制烟气的流向。专利技术原理：由于工业烟气的温度范围大，例如电站锅炉烟气温度在120℃到140℃，工业窑炉的烟气温度在350℃到550℃，针对不同的烟气余热温度，有机朗肯循环可采用不同的卤代烃等有机物作为循环工质，能够适应不同温度范围的低温余热热源，且设备简单，热效率较高。因此采用有机朗肯循环将烟气中低品位热量转化为电能，实现了烟气中能量的梯级利用。同时设有烟气处理装置对烟气进行除尘和脱除烟气中污染物。有益效果：与现有的技术相比，本专利技术的技术方案可以脱除烟气中的污染物，且可以回收工业烟气中的热能和连续的发出电能，提高锅炉的效率和能源利用率，减少污染物的排放，促进工业节能减排，具体阐述如下：常规的烟气余热利用方法有两种，一种是利用烟气中的余热加热水供给热用户，这种方法存在的问题有无热用户，或者冬夏两季热用户需热量不同，一天的不同时段热用户需热量也不同，因此，采用烟气余热加热给水的方法，烟气余热的利用不连续及利用率不高，造成烟气余热的浪费，电站热效率的降低；另外一种方法是利用低温省煤器回收烟气余热加热凝结水(以电站锅炉为主)，这种方法是利用烟气余热加热冷凝水，这种烟气利用方式是一个连续的过程但换热温差比较小，此时烟气余热通过介入的汽轮机系统来增加系统的输出功率，但低温省煤器使得汽轮机系统复杂化，汽轮机需要重新设
计，汽轮机变工况时调节控制操作困难。本专利技术采用有机朗肯循环发电系统回收烟气余热，能够有效地解决上述两种方法存在的一些不足之处，实现了烟气余热的有效利用。从烟气的利用方面，相比于采用烟气加热给水，采用有机朗肯循环利用烟气余热发电，能过连续的利用发出的高品质的电能直接本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于有机朗肯循环的烟气余热回收及烟气处理系统，包括与锅炉尾部烟道相连接的烟气处理系统，其特征在于：所述锅炉尾部烟道上安装有用于烟气余热回收利用的有机朗肯循环发电系统，所述有机朗肯循环发电系统包括通过管道依次连接的蒸发器、膨胀机、冷凝器、储液罐、有机工质流量控制阀门和工质泵，所述膨胀机与所述的发电机共轴相连；所述烟气处理系统包括通过管道依次相连的控制阀门、除尘器和有害气体吸收装置，所述的控制阀门与蒸发器相连。

【技术特征摘要】
1.一种基于有机朗肯循环的烟气余热回收及烟气处理系统，包括与锅炉尾部烟道相连接的烟气处理系统，其特征在于：所述锅炉尾部烟道上安装有用于烟气余热回收利用的有机朗肯循环发电系统，所述有机朗肯循环发电系统包括通过管道依次连接的蒸发器、膨胀机、冷凝器、储液罐、有机工质流量控制阀门和工质泵，所述膨胀机与所述的发电机共轴相连；所述烟气处理系统包括通过管道依次相连的控制阀门、除尘器和有害气体吸收装置，所述的控制阀门与蒸发器相连。2.根据权利要求1所述的一种基于有机朗肯循环的烟气余热回收及烟气处理系统，其特征在于：所述有害气体吸收装置包括依次串联的集烟道、第一反应装置、连接烟道、第二反应装置和烟气出口，所述第一反应装置用于吸收二氧化碳、二氧化硫和二氧化氮，所述第二反应装置用于吸收一氧化碳。3.根据权利要求1所述的一种基于有机朗肯循环的烟气余热回收及烟气处理系统，其特征在于：所述有机朗肯循环发电系统的循环工质是R124、R245ca、R245fa或R134a。4.根据权利要求1所述的一种基于有机朗肯循环的烟气余热回收及烟气处理系统，其特征在于：所述烟气的种类是电站锅炉烟气、工业锅炉烟气、燃气轮机排气或燃机排气。5.根据权利要求1所述的一种基于有机朗肯循环的烟气余热回收及烟气处理系统，其特征在于：所述控制阀门与蒸发器之间的管路中安装有引风机。6.根据权利要求1所述的一种基于有机朗肯循环的烟气余热回收及烟气处理系统，其特征在于：还包括与所述控制阀门相并联的排烟阀门。7.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：胥建群，张方，陈飞翔，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32