集成锅炉烟气余热、脱碳废热与吸收式热泵燃煤发电系统技术方案

本实用新型专利技术公开了属于燃煤电厂发电技术领域的一种集成锅炉烟气热、脱碳废热与吸收式热泵的燃煤发电系统。该系统包括燃煤发电子系统、脱碳废热利用子系统和烟气热利用子系统。本实用新型专利技术在结构上(1)利用脱碳过程废热预热空气，节省部分锅炉较高温烟气旁路加热给水，减少回热系统用汽轮机抽汽；(2)通过吸收式热泵回收脱碳过程废热，替代部分脱碳用汽为再沸器提供热量；(3)通过再沸器疏水再循环，充分利用抽汽过热度，从而减少脱碳用抽汽量。本实用新型专利技术相较于常规基于MEA脱碳的燃煤系统，集成吸收式热泵和烟气余热利用两种节能手段，对电厂燃煤脱碳进行优化，为脱碳过程余热的利用提供了方向。

Integrated boiler flue gas waste heat, decarbonization waste heat and absorption heat pump coal-fired power generation system

【技术实现步骤摘要】
集成锅炉烟气余热、脱碳废热与吸收式热泵燃煤发电系统
本技术属于燃煤电厂发电
，特别涉及一种集成锅炉烟气余热、脱碳废热与吸收式热泵燃煤发电系统。
技术介绍
长期以来我国煤炭消费量占到一次能源消费总量的70％左右。其中，以火力发电为主的电力行业，其原煤消耗量占到国内煤炭消费总量的50％以上。电力生产的不断发展，随之而来的是空气污染和温室效应的日益加重，这已严重威胁到人类赖以生存的自然环境。CO2作为主要的温室气体，其排放量约占人类活动排放温室气体总量的80％，我国作为CO2排放大国，努力开展碳捕集技术的研究势在必行。基于MEA(一乙醇胺)吸收的燃烧后脱碳被广泛认为是相对成熟且具有大规模应用潜力的技术，受到广大学者的关注。然而，基于MEA的化学吸收法脱碳过程需要消耗大量热量，同时释放出大量低品位废热。一般来说，脱碳过程所需热量由汽轮机中低压缸连通管的抽汽供给，这意味着脱碳过程将减少系统有效功的输出，造成较高的能效惩罚，并给低压缸的安全性带来一定的影响。为了在实现CO2减排的同时有效降低能效惩罚，集成吸收式热泵和烟气余热利用两种节能手段，通过系统集成对燃煤脱碳电厂进行优化，为脱碳过程余热的利用提供了方向。
技术实现思路
本技术的目的是针对现有技术中MEA脱碳给机组带来的巨大能效惩罚这一问题，提出一种集成锅炉烟气余热、脱碳废热与吸收式热泵燃煤发电系统。该系统包括燃煤发电子系统、脱碳废热利用子系统和烟气余热利用子系统，其特征在于：1号水媒式空气预热器1、2号水媒式空气预热器2、3号水媒式空气预热器3、主空气预热器4、锅炉5空气入口依次串联，锅炉5主蒸汽出口与高压缸6蒸汽入口相连，高压缸6各抽汽出口与高压加热器组15相连，高压缸6排汽口与锅炉5再热冷段入口相连，锅炉5再热热段出口与中压缸7蒸汽入口相连，中压缸7各抽汽出口与高压加热器组15、除氧器13、低压加热器组12相连，中压缸7排气口与节流阀18、低压缸8蒸汽入口相连，低压缸8各抽汽口与低压加热器组12相连，低压缸8与发电机9连接；低压缸8排汽口与凝汽器10、凝结水泵11、低压加热器组12、除氧器13、给水泵14、高压加热器组15、锅炉5给水入口串联，低温省煤器16水侧与高压加热器组15水侧、低压加热器组12水侧并联，锅炉5排烟分为两路，一路与主空气预热器4烟气侧、烟气尾部预处理17相连，另一路与低温省煤器16、烟气尾部预处理17相连；烟气尾部预处理17、烟气冷却器22、烟气压缩机23、吸收塔24烟气侧入口依次串联，吸收塔24底部与富液泵25、贫富液换热器26、再生塔27依次串联，再生塔27底部与贫液泵28、贫富液换热器26、贫液-水换热器29、贫液冷却器30、吸收塔24串联，再生塔27顶部与1#CO2冷却器31、CO2-水换热器32、2#CO2冷却器33、CO2–水分离器34相连，CO2–水分离器34底部与再生塔27相连，CO2–水分离器34顶部与多级压缩单元36入口相连，多级压缩单元36入口与1#CO2-水换热器35、2#CO2-水换热器37、3#CO2-水换热器38依次串联；再沸器19疏水出口分为三路，一路是疏水循环泵20与再沸器19并联，第二路是与第二类吸收式热泵21蒸发器和再生器、凝汽器10串联，第三路是第二类吸收式热泵21与再沸器19并联。所述烟气余热利用子系统为贫液-水换热器29、CO2-水换热器32、1#CO2-水换热器35的水侧出口分别与1号水媒式空气预热器1、2号水媒式空气预热器2、3号水媒式空气预热器3水侧入口相连，1号水媒式空气预热器1、2号水媒式空气预热器2、3号水媒式空气预热器3的水侧出口分别与贫液-水换热器29、CO2-水换热器32、1#CO2-水换热器35入口相连；1#CO2-水换热器35经主空气预热器4与锅炉5；旁路烟道内低温省煤器16水侧入口与凝结水泵11出口相连接，低温省煤器16水侧出口与高压加热器组15水侧出口相连接，低温省煤器16经过主空气预热器4和锅炉5与烟气尾部预处理17连接。所述脱碳废热利用子系统中的再沸器19的疏水出口分为三路，第一路经疏水循环泵20与再沸器19入口连接；第二路为再沸器19的疏水出口经脱碳废热利用子系统的第二类吸收式热泵21蒸发器和再生器连接至凝汽器10；第三路为再沸器19的疏水出口与脱碳废热利用子系统的第二类吸收式热泵21的吸收器入口连接，第二类吸收式热泵21的吸收器出口分别与节流阀18出口、疏水循环泵20出口和再沸器19连接。所述脱碳废热利用子系统的第二类吸收式热泵21的再生器和蒸发器放热水侧入口与1#CO2冷却器31、2#CO2-水换热器37水侧出口相连，第二类吸收式热泵21的再生器和蒸发器放热水侧出口与1#CO2冷却器31、2#CO2-水换热器37水侧入口相连；第二类吸收式热泵21吸收器与再沸器19出口连接。本技术的有益效果是：(1)利用脱碳过程废热预热空气，节省部分锅炉较高温烟气旁路加热给水，减少回热系统用汽轮机抽汽；(2)通过吸收式热泵回收脱碳过程废热，替代部分脱碳用汽为再沸器提供热量；(3)通过再沸器疏水再循环，充分利用抽汽过热度，从而减少脱碳用抽汽量。附图说明图1为集成锅炉烟气余热、脱碳废热与吸收式热泵燃煤发电系统的流程示意图。图中各编号为：1-1号水媒式空气预热器；2-2号水媒式空气预热器；3-3号水媒式空气预热器；4-主空气预热器；5-锅炉；6-高压缸；7-中压缸；8-低压缸；9-发电机；10-凝汽器；11-凝结水泵；12-低压加热器组；13-除氧器；14-给水泵；15-高压加热器组；16-低温省煤器；17-烟气尾部预处理；18-节流阀；19-再沸器；20-疏水循环泵；21-第二类吸收式热泵；22-烟气冷却器；23-烟气压缩机；24-吸收塔；25-富液泵；26-贫富液换热器；27-再生塔；28-贫液泵；29-贫液-水换热器；30-贫液冷却器；31-1#CO2冷却器；32-CO2-水换热器；33-2#CO2冷却器；34-CO2–水分离器；35-1#CO2-水换热器；36-多级压缩单元；37-2#CO2-水换热器；38-3#CO2-水换热器。具体实施方式本技术提出一种集成锅炉烟气余热、脱碳废热与吸收式热泵燃煤发电系统。下面结合附图对本技术进一步予以说明。如图1所示，该系统包括燃煤发电子系统、脱碳废热利用子系统和烟气余热利用子系统，图中所示，1号水媒式空气预热器1、2号水媒式空气预热器2、3号水媒式空气预热器3、主空气预热器4、锅炉5空气入口依次串联，锅炉5主蒸汽出口与高压缸6蒸汽入口相连，高压缸6各抽汽出口与高压加热器组15相连，高压缸6排汽口与锅炉5再热冷段入口相连，锅炉5再热热段出口与中压缸7蒸汽入口相连，中压缸7各抽汽出口与高压加热器组15、除氧器13、低压加热器组12相连，中压缸7排气口与节流阀18、低压缸8蒸汽入口相连，低压缸8各抽汽口与低压加热器组12相连，低压缸8与发电机9连接；低压缸8排汽口与凝汽器10、凝结水泵11、低压加热器组12、除氧器13、给水泵14、高压加热器组15、锅炉5给水入口串联，低温省煤器16水侧与高压加热器组15水侧、低压加热器组12水侧并联，锅炉5排烟分为两路，一路与主空气预热器4烟气侧、烟气尾部预处理1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种集成锅炉烟气余热、脱碳废热与吸收式热泵燃煤发电系统，该系统包括燃煤发电子系统、脱碳废热利用子系统和烟气余热利用子系统，其特征在于：1号水媒式空气预热器(1)、2号水媒式空气预热器(2)、3号水媒式空气预热器(3)、主空气预热器(4)、锅炉(5)空气入口依次串联，锅炉(5)主蒸汽出口与高压缸(6)蒸汽入口相连，高压缸(6)各抽汽出口与高压加热器组(15)相连，高压缸(6)排汽口与锅炉(5)再热冷段入口相连，锅炉(5)再热热段出口与中压缸(7)蒸汽入口相连，中压缸(7)各抽汽出口与高压加热器组(15)、除氧器(13)、低压加热器组(12)相连，中压缸(7)排气口与节流阀(18)、低压缸(8)蒸汽入口相连，低压缸(8)各抽汽口与低压加热器组(12)相连，低压缸(8)与发电机(9)连接；低压缸(8)排汽口与凝汽器(10)、凝结水泵(11)、低压加热器组(12)、除氧器(13)、给水泵(14)、高压加热器组(15)、锅炉(5)给水入口串联，低温省煤器(16)水侧与高压加热器组(15)水侧、低压加热器组(12)水侧并联，锅炉(5)排烟分为两路，一路与主空气预热器(4)烟气侧、烟气尾部预处理(17)相连，另一路与低温省煤器(16)、烟气尾部预处理(17)相连；烟气尾部预处理(17)、烟气冷却器(22)、烟气压缩机(23)、吸收塔(24)烟气侧入口依次串联，吸收塔(24)底部与富液泵(25)、贫富液换热器(26)、再生塔(27)依次串联，再生塔(27)底部与贫液泵(28)、贫富液换热器(26)、贫液‑水换热器(29)、贫液冷却器(30)、吸收塔(24)串联，再生塔(27)顶部与1#CO2冷却器(31)、CO2‑水换热器(32)、2#CO2冷却器(33)、CO2–水分离器(34)相连，CO2–水分离器(34)底部与再生塔(27)相连，CO2–水分离器(34)顶部与多级压缩单元(36)入口相连，多级压缩单元(36)入口与1#CO2‑水换热器(35)、2#CO2‑水换热器(37)、3#CO2‑水换热器(38)依次串联；再沸器(19)疏水出口分为三路，一路是疏水循环泵(20)与再沸器(19)并联，第二路是与第二类吸收式热泵(21)蒸发器和再生器、凝汽器(10)串联，第三路是第二类吸收式热泵(21)与再沸器(19)并联。...

【技术特征摘要】
1.一种集成锅炉烟气余热、脱碳废热与吸收式热泵燃煤发电系统，该系统包括燃煤发电子系统、脱碳废热利用子系统和烟气余热利用子系统，其特征在于：1号水媒式空气预热器(1)、2号水媒式空气预热器(2)、3号水媒式空气预热器(3)、主空气预热器(4)、锅炉(5)空气入口依次串联，锅炉(5)主蒸汽出口与高压缸(6)蒸汽入口相连，高压缸(6)各抽汽出口与高压加热器组(15)相连，高压缸(6)排汽口与锅炉(5)再热冷段入口相连，锅炉(5)再热热段出口与中压缸(7)蒸汽入口相连，中压缸(7)各抽汽出口与高压加热器组(15)、除氧器(13)、低压加热器组(12)相连，中压缸(7)排气口与节流阀(18)、低压缸(8)蒸汽入口相连，低压缸(8)各抽汽口与低压加热器组(12)相连，低压缸(8)与发电机(9)连接；低压缸(8)排汽口与凝汽器(10)、凝结水泵(11)、低压加热器组(12)、除氧器(13)、给水泵(14)、高压加热器组(15)、锅炉(5)给水入口串联，低温省煤器(16)水侧与高压加热器组(15)水侧、低压加热器组(12)水侧并联，锅炉(5)排烟分为两路，一路与主空气预热器(4)烟气侧、烟气尾部预处理(17)相连，另一路与低温省煤器(16)、烟气尾部预处理(17)相连；烟气尾部预处理(17)、烟气冷却器(22)、烟气压缩机(23)、吸收塔(24)烟气侧入口依次串联，吸收塔(24)底部与富液泵(25)、贫富液换热器(26)、再生塔(27)依次串联，再生塔(27)底部与贫液泵(28)、贫富液换热器(26)、贫液-水换热器(29)、贫液冷却器(30)、吸收塔(24)串联，再生塔(27)顶部与1#CO2冷却器(31)、CO2-水换热器(32)、2#CO2冷却器(33)、CO2–水分离器(34)相连，CO2–水分离器(34)底部与再生塔(27)相连，CO2–水分离器(34)顶部与多级压缩单元(36)入口相连，多级压缩单元(36)入口与1#CO2-水换热器(35)、2#CO2-水换热器(37)、3#CO2-水换热器(38)依次串联；再沸器(19)疏水出口分为三路，一路是疏水循环泵(20)与再沸器(19)并联...

【专利技术属性】
技术研发人员：许诚，高亚驰，张强，陈锐，徐钢，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：新型
国别省市：北京,11