烟气余热氨气汽轮机发电系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种烟气余热氨气汽轮机发电系统，其特征在于包括氨水-烟气换热器、氨气汽轮机、发电机、喷射泵、浓氨水储罐、稀氨水储罐、两台氨水升压泵；所述氨水-烟气换热器布置在烟道中，氨水在该换热器中进行加热、蒸发、气液分离；所述稀氨水储罐中的稀氨水经稀氨水升压泵管道输送至所述喷射泵凝结吸收来自该氨气汽轮机排气管的氨气，同时在该氨气汽轮机系统内形成真空；该氨气汽轮机将氨气的动能及热能转化为机械能带动所述发电机发电。使排烟热能给予充分利用，减少大气热排放。脱硫吸收塔入口烟气温度降低后，吸收塔内蒸发水量减少，脱硫工艺水耗量相应节省，可以起到节约用水的目的。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及发电系统，尤其是一种烟气余热氨气汽轮机发电系统。
技术介绍
排烟损失是锅炉运行中最重要的一项热损失，我国火力发电厂的很多锅炉排烟温度都存在超过设计值的情况，对燃烧无烟煤、贫煤、烟煤的锅炉排烟温度设计值通常在 120 125°C左右，燃烧褐煤的锅炉其排烟温度设计值通常在155°C左右，而且烟气量非常大，对单台600丽机组引风机出口烟气量通常可达到370 400万m3/h。为了减少排烟损失，降低排烟温度，节约能源，提高电厂的经济性，目前有采用低温省煤器来设法提高高温烟气的利用效率的情况，图1是低温省煤器的系统连接示意，通常从某个低压加热器引出部分或全部冷凝水，送往低温省煤器。火电厂氨水烟气换热器布置方案如附图3所示，氨气烟气换热器(以下简称烟气换热器)的布置方案有两种选择方案一布置在空预器后、电除尘器前；方案二布置在引风机后、脱硫装置前。现有技术方案一布置在空预器后、电除尘器前日本的不少大型火电厂，如常陆那珂电厂(1000MW)和iTomato-Atsuma电厂 (700MW)等都有类似的布置。管式的GGH烟气放热段布置在空预器和除尘器之间。管式 GGH将烟气温度降低到90°C左右，并采用低低温电气除尘器。所谓低低温除尘器是指入口烟气温度在100°C以下的除尘器。对本工程此种布置方式，鉴于目前国内情况，为减少烟气换热器腐蚀的可能性，减少风险，建议烟气换热器出口烟温高于烟气酸露点以上5°C。这种布置方式最大的风险是腐蚀、积灰、磨损。烟气换热器出口烟温在烟气烟气酸露点以上5°C，经过烟道、除尘器后引风机后入口烟温要低3 4°C，已接近酸露点，对烟气换热器后全部烟道、引风机要考虑防低温腐蚀措施。烟气换热器出口烟气运行温度略高于酸露点温度，经过除尘器前烟道及除尘器，在除尘器尾部烟气温度也接近酸露点，对电除尘器最大的危害为烟气积露并腐蚀电除尘器壳体等金属构件，电瓷件(瓷套、瓷轴)积露爬电进而放电击碎，产生事故，影响电除尘器的安全运行和寿命。因此当烟气换热器布置电除尘器前时，需要考虑这些因素的影响，主要有以下几个方面1)对电除尘器进行防腐处理。向有关除尘器厂家咨询，主要集中在以下几个方(1)密封。电除尘器应该有很好的防止漏风措施，电除尘器过多的漏风，一方面造成电除尘器内烟温下降过大，加剧烟气积露造成危害，且在漏风点附近，由于烟气温度很低，必然有积露产生，该处将在短期产生腐蚀，时间长了腐蚀区域扩大最终导致电除尘器无法正常使用，而电除尘器的漏风点主要是穿过电除尘器孔洞，即人孔门、振打穿孔、阴极吊挂等。( 2 )保温。为了充分保持烟气在电除尘器内温度，客观上增加保温层厚度或选择导热系数更小的保温材料对低温电除尘器进行保温设计施工。(3)对绝缘子进行热风吹扫。电除尘器绝缘子为工业电瓷，其内壁处于电场烟气环境中，由于烟温过低，内表面容易产生积露并被带尘污染，对所有绝缘子进行有效加热保温使其温度在烟气酸露点以上10 15°c的同时对其内表面进行强制热风吹扫，从措施上保证吊挂绝缘子表面不产生积露现象，并保持其清洁，从而保证瓷套不被积露肥电击穿，使其安全运行。(4)防止板线沾灰。由于烟气温度降低，增加了灰的粘性，因而对于此时的电除尘器一定要适当提高板线的振打加速度，另一方面适当提高振打频率，预防板线粘灰。对于阴极线采用易清灰不易腐蚀的材料如不锈钢螺旋线或不锈钢放电芒刺等。(5)考虑到酸性气体由于积露对壳体的腐蚀，电除尘器的壳体采用抗腐蚀较好的金属材料如考顿钢或防酸涂料，以延长电除尘器的使用寿命。以上是对低温电除尘器安全可靠运行的一些针对性措施，对于该类电除尘器电场内应保持适当高的流速，过低的烟气流速对电场内烟温保持是不利的。因此，烟气换热器后的除尘器在同样的考核条件下，电除尘本体体积、收尘面积等不考虑进口烟气温度降低的情况时，电除尘器的投资比常规温度电除尘器将有所增加。2)烟气换热器内换热管道容易积灰，维护费用较高。烟气由于未经过电除尘器收尘，烟气中的灰分含量较高，当通过低温省煤器时，极易积灰，影响换热效果。因此需要在烟气换热器中设置有效的吹灰措施，以减少积灰的影响。3)由于烟气未被收尘，容易对烟气换热器中的换热管道造成磨损，运行风险大。4)对烟气换热器后全部烟道、引风机要考虑防低温腐蚀措施。对于引风机而言，需要考虑引风机叶片和通流部分的防腐处理，国内引风机的制造厂商尚无此设计经验。需要进行防腐处理的烟道长度较长，从烟气换热器出口一直到脱硫装置入口的烟道均需要进行类似脱硫净烟道的防腐处理，费用较高。5)烟气换热器的换热管材质选取既要考虑烟气运行温度在露点温度左右造成的腐蚀，又要考虑烟气未被收尘而造成的磨损，国内现有的材质难以适应如此恶劣的环境。结论针对本工程煤质特性，方案一最大的问题是腐蚀、积灰、磨损，除以上问题外，布置方案一还不能利用烟气通过引风机的温升，收益较差。
技术实现思路
一种烟气余热氨气汽轮机发电系统，其特征在于包括氨水一烟气换热器、氨气汽轮机、发电机、喷射泵、浓氨水储罐、稀氨水储罐、两台氨水升压泵；所述氨水一烟气换热器设置在烟道中，氨水是在该换热器中的。低温省煤器方案是用烟气加热凝结水以提高回热系统效率，有没有直接利用烟气余热发电的系统？我们研究并设计了一套烟气余热发电系统，既可用于火力发电厂，也可用于钢铁、化工等行业有排烟热损失的场合。如图2所示，包括氨水一烟气换热器、氨气汽轮机、发电机、喷射泵、浓氨水储罐、稀氨水储罐、两台氨水升压泵。烟气一氨水换热器布置在烟道中，氨水在该换热器中进行加热、蒸发、气液分离；稀氨水储罐中的稀氨水经稀氨水升压泵管道输送至氨喷射泵凝结吸收来自汽轮机排气管的氨气，同时在汽轮机系统内形成真空；汽轮机将氨气的动能及热能转化为机械能带动发电机发电。工艺流程如下浓氨水储罐中的浓氨水经浓氨水升压泵管道输送至换热器进行加热、蒸发、气液分离，气体被吸入汽轮机，液体流入稀氨水储罐，在汽轮机内做工后的氨气经汽轮机排气管输送至喷射泵与来自稀氨水升压泵后的稀氨水一起回收至浓氨水储罐，从而形成闭合循环回路，使排烟热能给予充分利用，减少大气热排放。本技术烟气换热器布置在弓I风机后、脱硫装置前对本工程此种布置方式，烟气通过除尘器前后烟道及除尘器后，可以利用烟气通过引风机后的温升。采用这种布置方式优点是，电除尘器、引风机不需要进行防腐处理，烟气换热器后烟气温度可以降到很低达到60°C左右，可采用国内常规的电除尘器及引风机，技术成熟可靠；烟气通过引风机的温升被利用，收益明显；烟气换热器内换热管道的磨损较小，积灰少，运行风险大为降低。采用这种布置方式的缺点是无法利用烟气温度降低带来的提高电除尘器效率、减少引风机功率的好处。综合比较，现阶段烟气换热器的设置方案，采用方案二。综上所述，由于采用了上述技术方案，本技术的有益效果是1、本方案采用烟气余热加热低沸点工质(氨气)，使其在换热器内加热、蒸发进入汽轮机，带动汽轮机，进而推动发电机发电，这样使排烟热能给予充分利用，减少大气热排放。2、脱硫吸收塔入口烟气温度降低后，吸收塔内蒸发水量减少，脱硫工艺水耗量相应节省，可以起到节约用水的目的。3、按现阶段电除尘器及引风机材料及技术发展水平，现阶段烟气换热器的布置方案二更加先进、科学。附图说明本实用新本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种烟气余热氨气汽轮机发电系统，其特征在于包括氨水－－－烟气换热器、氨气汽轮机、发电机、喷射泵、浓氨水储罐、稀氨水储罐、两台氨水升压泵；所述氨水－－－烟气换热器设置在烟道中，氨水是在该换热器中的。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：唐茂平，陈卫国，田蓉荣，李陆伟，余静，
申请(专利权)人：中国电力工程顾问集团西南电力设计院，
类型：实用新型
国别省市：90