一种节能低尘排放燃煤火力发电系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种节能低尘排放燃煤火力发电系统，包括锅炉、脱硫塔和静电除尘器，其特征在于：在脱硫塔的上游方向布置余热回收系统，在脱硫塔后布置除尘系统；或在脱硫塔的上游方向布置余热回收系统；或者在脱硫塔后布置除尘系统；所述余热回收系统，将锅炉尾部高温烟气中的热量回收，并送至汽轮机加热器中，通过节省加热器的抽汽量实现烟气余热的综合利用。本实用新型专利技术提供一种节能低尘排放燃煤火力发电系统，通过余热回收系统和除尘系统，达到真正意义上的清洁排放，且简单、可靠、高效。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于废气净化
，具体涉及一种节能低尘排放燃煤火力发电系统。
技术介绍
中国是典型的煤炭大国，国内电力主要以燃煤火力发电为主。截至2013年底，我国发电装机容量突破12亿千瓦，其中火电8.62亿千瓦，占全部装机容量的69.13％。而煤电的装机容量达到了7.86亿千瓦。在雾霾严重的京津冀鲁、长三角地区，单位国土面积上煤电装机远远超过西北地区，单位面积的大气污染排放均为全国平均水平的数倍以上。许多城市目前将治理大气污染的出路瞄准“煤改气”，但严重受制于气源不足。2013年中国天然气的产量达到1210亿立方米，表观消费量达到1692亿立方米，供需缺口超过500亿立方米；预计今年消费量将达1860亿立方米，进口天然气630亿立方米，对外依存度升至33.6％。尽管清洁能源项目不断上马，但考察中国能源结构，一次性能源消费里煤炭仍占70％以上，发电量中火电发电量仍占70％以上，煤炭作为主体能源的地位和承担保障中国能源安全稳定供应的重任相当长一段时间内难以改变。目前，中国国家能源局已经发布《煤电节能减排升级改造行动计划(2014-2020)》，重点力促煤炭、火电领域进行设备更新、技术改造，同时对于粉尘排放有了进一步严格的要求，东部地区(辽宁、北京、天津、河北、山东、上海、江苏、浙江、福建、广东、海南等11省市)新建燃煤发电机组大气污染物排放浓度基本达到燃气轮机组排放限值(即在基准氧含量6％条件下，烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放浓度分别不高于10、35、50毫克/立方米)。在减排方面，燃煤电厂为了解决锅炉烟气排放污染问题，近年来采取了大量技术措施，减少烟尘、SO2、氮氧化物等污染物的排放，先后进行了静电除尘器、烟气脱硫系统(FGD)、烟气脱硝系统(SCR)的增设和改造，但《煤电节能减排升级改造行动计划(2014-2020)》的发布意味着在当前的技术、设备基础上需要进一步革新，严格控制大气污染的排放水平。电站锅炉的排烟温度是锅炉设计的主要性能指标之一,它影响锅炉的热效率、锅炉制造成本、锅炉尾部受热面的烟气低温腐蚀、烟气结露引起的尾部受热面堵灰、烟道阻力和引风机电功率消耗等,涉及到锅炉的经济性和安全性。同时，锅炉排烟热损失占锅炉热损失的一半以上，通过烟气余热利用减少排烟热损失是降低电站锅炉能耗的重要途径之一。传统电站锅炉的排烟温度在120～140℃之间，然而当前广泛采用的湿法脱硫工艺要求通过喷淋方式在脱硫塔内先将烟气温度降低到50℃左右，不仅消耗了大量的水和电能,而且也增加了烟气排放量，加剧了电厂周边的石膏雨现象，因此从节能减排和经济性两方面考虑,进一步降低排烟温度成为目前电站锅炉节能减排技术发展的必然选择。锅炉烟气余热回收设备通常布置在烟气温度相对较低的尾部烟道，采用普通的不锈钢金属管材质，在这一温度条件下烟气中的硫酸蒸汽和水蒸汽容易结露,附着在金属管壁面后会引起低温腐蚀和堵灰问题，严重限制了设备的使用寿命，降低了余热回收的经济性与安全性。虽然可以通过采用耐腐蚀的特种合金钢材质缓解低温腐蚀，但仍然不能完全解决这一问题，同时高昂的造价与维护成本也大大降低余热回收的经济性。工程中为了避免低温腐蚀问题，普遍将余热回收后的烟气温度维持在酸露点以上，通常情况最低选在90℃左右，然而与脱硫塔内的工作温度50℃相比，有大量的余热没有得到有效回收利用，并且烟气仍然需要通过消耗水与能量的方式实现降温。因此，要达到真正意义上的清洁排放，需要一种简单、可靠、高效的系统来解决。
技术实现思路
本技术提供一种节能低尘排放燃煤火力发电系统，通过余热回收系统和除尘系统，达到真正意义上的清洁排放，且简单、可靠、高效。为了解决上述技术问题，本技术采用如下技术方案：(1)一种节能低尘排放燃煤火力发电系统，包括锅炉、空气预热器、风机、静电除尘器和脱硫塔，其特征在于：在脱硫塔的上游方向布置余热回收系统，在脱硫塔后布置除尘系统；或在脱硫塔的上游方向布置余热回收系统；或者在脱硫塔后布置除尘系统。(2)根据(1)所述的节能低尘排放燃煤火力发电系统，所述余热回收系统，将锅炉尾部高温烟气中的热量回收，通过加热汽轮机冷凝水或给水，将回收的热量送至下列三项中的任一项或任意组合之中：汽轮机低压加热器、汽轮机高压加热器和除氧器。(3)根据(1)至(2)的任一项所述的节能低尘排放燃煤火力发电系统，所述余热回收系统包括非金属管式换热器和非接触式冷却器，所述非金属管式换热器与非接触式冷却器组成闭式水循环回路。(4)根据(1)至(3)的任一项所述的节能低尘排放燃煤火力发电系统，所述非金属管式换热器处回收的热量通过直接或者间接的利用方式加热汽轮机冷凝水或给水。(5)根据(1)至(4)的任一项所述的节能低尘排放燃煤火力发电系统，所述非金属管式换热器布置于烟道上，管程为来自非接触式冷却器出口的循环水，壳程为锅炉尾部的高温烟气。(6)根据(1)至(5)的任一项所述的节能低尘排放燃煤火力发电系统，所述非接触式冷却器布置于非金属管式换热器与汽轮机加热器之间或布置在风机与空气预热器之间的风道上，管程为来自非金属管式换热器出口的循环水，壳程为来自冷凝器的冷凝水或加热器的给水，或者为来自风机的冷风。(7)根据(1)至(6)的任一项所述的节能低尘排放燃煤火力发电系统，其特征在于：所述非金属管式换热器中换热管均采用氟塑料或聚丁烯材料制成；换热管的管外径与壁厚之比均为10:0.8-10:1.2。(8)根据(1)至(7)的任一项所述的节能低尘排放燃煤火力发电系统，其特征在于：所述非金属管式换热器中换热管的垂直于烟气流向的横排管排数范围为100-1500排；换热管的平行于烟气流向的纵排管排数范围为10-120排。(9)根据(1)至(8)的任一项所述的节能低尘排放燃煤火力发电系统，其特征在于：所述非金属管式换热器入口处烟气温度范围为1-200℃，出口处烟气温度范围为1-140℃。(10)根据(1)至(9)的任一项所述的节能低尘排放燃煤火力发电系统，其特征在于：所述非金属管式换热器壳程入口处烟气流量范围为10000-6000000Nm3/h，管程循环水流量范围为10000-6000000kg/h。(11)根据(1)至(10)的任一项所述的节能低尘排放燃煤火力发电系统，其特征在于：所述非金属管式换热器入口处烟道分为9个区域，非金属管式换热器对烟道内各个区域的风速要求为：区域1的风速范围为1-30m/s，区域2的风速范围为1-30m/s，区域3的风速范围为1-30m/s，区域4的风速范围为1-30m/s，区域5的风速范围为1-30m/s，区域6的风速范围为1-30m/s，区域7的风速范围为1-30m/s，区域8的风速范围为1-30m/s，区域9的风速范围为1-30m/s；9个区域最大最小风速之差不能超过最大风速的30％。(12)根据(1)至(11)的任一项所述的节能低尘排放燃煤火力发电系统，其特征在于：所述非金属管式换热器的外观为矩形，尺寸范围为：长1-20米、宽1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种节能低尘排放燃煤火力发电系统，包括锅炉、空气预热器、风机、静电除尘器和脱硫塔，其特征在于：在脱硫塔的上游方向布置余热回收系统；或者在脱硫塔后布置除尘系统；或既在脱硫塔的上游方向布置余热回收系统又在脱硫塔后布置除尘系统；所述余热回收系统，将锅炉尾部高温烟气中的热量回收，通过加热汽轮机冷凝水或给水，将回收的热量送至下列三项中的任一项或任意组合之中：汽轮机低压加热器、汽轮机高压加热器和除氧器；所述除尘系统包括液膜除尘器和非接触式冷却器，所述液膜除尘器和非接触式冷却器组成闭式循环回路，循环回路中循环水在液膜除尘器内吸热后在非接触式冷却器中对冷源水放热。

【技术特征摘要】
1.一种节能低尘排放燃煤火力发电系统，包括锅炉、空气预热器、风机、静电除尘器和脱硫塔，其特征在于：在脱硫塔的上游方向布置余热回收系统；或者在脱硫塔后布置除尘系统；或既在脱硫塔的上游方向布置余热回收系统又在脱硫塔后布置除尘系统；
所述余热回收系统，将锅炉尾部高温烟气中的热量回收，通过加热汽轮机冷凝水或给水，将回收的热量送至下列三项中的任一项或任意组合之中：汽轮机低压加热器、汽轮机高压加热器和除氧器；
所述除尘系统包括液膜除尘器和非接触式冷却器，所述液膜除尘器和非接触式冷却器组成闭式循环回路，循环回路中循环水在液膜除尘器内吸热后在非接触式冷却器中对冷源水放热。
2.根据权利要求1所述的节能低尘排放燃煤火力发电系统，其特征在于：所述余热回收系统包括非金属管式换热器和非接触式冷却器，所述非金属管式换热器与非接触式冷却器组成闭式水循环回路。
3.根据权利要求2所述的节能低尘排放燃煤火力发电系统，其特征在于：所述非金属管式换热器处回收的热量通过直接或者间接的利用方式加热汽轮机冷凝水或给水；
所述回收的余热在非接触冷却器处直接用于加热来自冷凝器的冷凝水或者加热器的给水；或者所述回收的余热在非接触式冷却器处用于加热冷风，热量在送入空气预热器后置换出高热品位烟气，并使用此高热品位烟气加热来自冷凝器的冷凝水或者加热器的给水；
所述置换具有高热品位烟气为在空气预热器烟气进口前设置烟气旁路，在不改变空气预热器进出口烟气温度参数的前提下分离部分烟气用于加热来自冷凝器的冷凝水或者加热器的给水；或者所述置换具有高热品位烟气为提高空气预热器出口的高温烟气温度，用于直接加热来自冷凝器的冷凝水或者加热器的给水，
所述直接利用方式中非金属管式换热器中进口烟气温度范围为100-200℃，出口烟气温度范围为60-140℃,烟气流量范围为50000-6000000Nm3/h；循环水输入温度范围为30-60℃，输出温度范围为40-100℃,流量范围为20000-6000000kg/h；非接触式冷却器中冷凝水或给水输入温度范围为10-50℃，输出温度范围为30-100℃，流量范围为20000-6000000kg/h。
4.根据权利要求2所述的节能低尘排放燃煤火力发电系统，其特征在于：所述非金属管式换热器布置于烟道上，管程为来自非接触式冷却器出口的循环水，壳程为锅炉尾部的高温烟气。
5.根据权利要求2所述的节能低尘排放燃煤火力发电系统，其特征在于：所述非接触式冷却器布置于非金属管式换热器与汽轮机加热器之间或布置在风机与空气预热器之间的风道上，管程为来自非金属管式换热器出口的循环水，壳程为来自冷凝器的冷凝水或加热器的给水，或者为来自风机的冷风。
6.根据权利要求2所述的节能低尘排放燃煤火力发电系统，其特征在于：所述非金属管式换热器中换热管均采用氟塑料或聚丁烯材料制成；换热管的管外径与壁厚之比均为10:0.8-10:1.2。
7.根据权利要求2所述的节能低尘排放燃煤火力发电系统，其特征在于：所述非金属管式换热器中换热管的垂直于烟气流向的横排管排数范围为100-1500排；换热管的平行于烟气流向的纵排管排数范围为10-120排。
8.根据权利要求2所述的节能低尘排放燃煤火力发电系统，其特征在于：所述非金属管式换热器壳程入口处烟气流量范围为10000-6000000Nm3/h，管程循环水流量范围为10000-6000000kg/h。
9.根据权利要求2所述的节能低尘排放燃煤火力发电系统，其特征在于：所述非金属管式换热器入口处烟道分为9个区域，非金属管式换热器对烟道内各个区域的风速要求为：区域1的风速范围为1-30m/s，区域2的风速范围为1-30m/s，区域3的风速范围为1-30m/s，区域4的风速范围为1-30m/s，区域5的风速范围为1-30m/s，区域6的风速范围为1-30m/s，区域7的风速范围为1-30m/s，区域8的风速范围为1-30m/s，区域9的风速范围为1-30m/s；9个区域最大最小风速之差不能超过最大风速的30％。
10.根据权利要求2所述的节能低尘排放燃煤火力发电系统，其特征在于：所述非金属管式换热器的外观为矩形，尺寸范围为：长1-20米、宽1-20米；或外观为圆形，尺寸范围为：半径1-15米。
11.根据权利要求6所述的节能低尘排放燃煤火力发电系统，其特征在于：所述氟塑料的表面接触角为：95°-115°；所述氟塑料的化学通式为：
所述化学通式中：m为50-100，n为1；
所述氟塑料的分子量...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭桦，刘汉强，梁凌，孙振新，陈毅伟，李庚达，
申请(专利权)人：国电新能源技术研究院，
类型：新型
国别省市：北京;11