本技術涉及一種不凝氣體脫硫抽真空的脫硫漿液閃蒸余熱回收系統,屬于燃煤鍋爐余熱供熱。
背景技術:
1、鍋爐在熱量生產過程中伴隨著大量的高溫煙氣排放,進行煙氣的余熱回收不僅可以減少鍋爐熱損失,還可以降低燃料耗量和溫室氣體等污染物排放,提高鍋爐的熱效率,因此,發展煙氣余熱回收技術是助力“雙碳”戰略目標實現的重要途徑。近年來采用吸收式熱泵進行煙氣余熱回收方式中,出現了采用脫硫漿液閃蒸方式取熱+吸收式熱泵的方式,即放棄煙氣余熱換熱器,而是從脫硫漿液中通過閃蒸罐取出煙氣中的熱量,并將閃蒸汽送入熱泵進行余熱回收,并加熱熱網回水或其它工藝水,而濃縮液返回脫硫循環水。其優點是:無需改造煙氣系統,減少現場實施難度;凝結水的水質較好,便于回收利用。但缺點也非常明顯:煙溫通常只能降低到42~45℃,回收煙氣余熱約一半,不屬于深度熱回收,只能算作半截子工程,仍然有大量煙氣余熱從煙氣中白白跑掉,未來還需要做二次改造,才能實現深度熱回收。單位余熱回收量計算的造價相對較高,投資回收期較長。其無法把煙溫降低到30℃級、并實現深度熱回收的根本原因是:其一,脫硫漿液閃蒸成套設備為真空設備,其系統集成較為復雜、保障要求較高,且閃蒸汽溫度越低、比容越大、設備體積越大,而造價越高;其二,脫硫漿液閃蒸過程中會逸出較多so2等不凝氣體,閃蒸汽送入吸收式熱泵,而在熱泵橫置式蒸發器內冷凝放熱過程中抽真空難度較大,實際運行時的絕壓只能維持在7~8kpa左右,現有設備及條件很難將真空度繼續提高,無法象通常的凝汽器那樣進一步提高真空度,因此閃蒸汽的飽和溫度只能降低到38~40℃級,導致煙氣溫度只能降低到40~45℃級;其三,該技術方式在本質上仍屬于熱泵方式,只是取熱裝置不同,仍需耗費大量驅動蒸汽,運行費用高,惡化電廠的火電靈活性調整問題,乃至有時會嚴重影響電廠的技術經濟效益。
技術實現思路
1、本實用新型的目的和任務是,針對上述各類煙氣余熱回收系統各自固有的技術限制及對電廠經濟性的影響,通過采用化學或物理防腐大幅降低不凝氣體中的so2等成份,從而顯著降低不凝氣體總量,實現高真空度運行,有效降低脫硫漿液出口溫度、降低脫硫塔出口煙氣溫度、實現煙氣深度余熱回收。
2、本實用新型的具體描述是:一種不凝氣體脫硫抽真空的脫硫漿液閃蒸余熱回收系統,由原脫硫塔系統和脫硫漿液閃蒸加熱與真空控制子系統組成,所述的原脫硫塔系統包括原脫硫塔1、原煙氣進煙管2和原漿液泵3,其特征在于,所述的脫硫漿液閃蒸加熱與真空控制子系統包括高真空閃蒸罐31、吸收式熱泵36、不凝氣體脫硫真空罐39、真空泵18、微壓差抽真空裝置38及連接管線與部件,其中所述的高真空閃蒸罐31的漿液進口經余熱漿液泵10與原脫硫塔1的底部脫硫漿液池的余熱漿液出口相連,高真空閃蒸罐31的末級濃縮漿液出口與原漿液泵3的進口或脫硫漿液池相連;高真空閃蒸罐31的閃蒸汽出口通過末級連接管35與吸收式熱泵36內部的蒸發器36c的熱源進口相連,蒸發器36c的熱源出口與末級凝結泵37的進口相連;吸收式熱泵36的內部還設置有與驅動蒸汽相通的發生器36b和吸收器冷凝器組件36a;吸收器冷凝器組件36a的低溫水進口與熱網回水來水h1的來水管相通,吸收器冷凝器組件36a的低溫水出口與熱網回水退水h2的退水管相通;蒸發器36c的熱源出口側的多含so2不凝氣體s2的出口與不凝氣體脫硫真空罐39的不凝氣體進口相連,不凝氣體脫硫真空罐39內部還設置有堿液噴淋裝置39a、防水式不凝氣體吸入裝置39b,下部液面以下及罐體外部還設置有熱井液位測量及控制組件39c,其中堿液噴淋裝置39a的下部為多含so2不凝氣體s2的區域,上部為少含so2不凝氣體s1的區域;末級凝結泵37的出口經過混水調節閥39d與末級外排凝結水w2的出水管相通,末級凝結泵37的出口還與加堿泵30的出口和堿液噴淋裝置39a的進口相連,加堿泵30的進口與氫氧化鈉溶液na的進料管相通;不凝氣體脫硫真空罐39的底部出水口與末級凝結泵37的進水口相連;防水式不凝氣體吸入裝置39b的出口與微壓差抽真空裝置38的進氣口相連,微壓差抽真空裝置38的排氣口與真空泵18的進口相連,真空泵18的排氣口與原脫硫塔1的原煙氣進煙管2相通;原煙氣進煙管2的上游即為來自鍋爐出口的原煙氣y1的進口,下游即為原脫硫塔1的進煙口,原脫硫塔1的頂部即為凈煙氣y2的出口,原脫硫塔1的底部脫硫漿液池的排污口與脫硫廢水p的排水管相通。
3、當熱網回水來水h1的溫度低于余熱漿液泵10的出口脫硫漿液的溫度減去10℃的差時,所述的脫硫漿液閃蒸加熱與真空控制子系統中還設置前置閃蒸罐21和前置加熱器26,此時前置閃蒸罐21的漿液進口經余熱漿液泵10與原脫硫塔1的底部脫硫漿液池的余熱漿液出口相連,前置閃蒸罐21的漿液出口與高真空閃蒸罐31的漿液進口相連;前置閃蒸罐21的閃蒸汽出口通過前置連接管25與前置加熱器26的蒸汽進口相連,前置加熱器26的凝結水出口與前置凝結泵27的進口相連,前置凝結泵27的出口與前置外排凝結水w1的出水管相通;前置加熱器26的低溫水進口與熱網回水來水h1的來水管相通,前置加熱器26的低溫水出口與吸收式熱泵36的吸收器冷凝器組件36a的低溫水進口相連;前置加熱器26的底部熱井凝結水液面上的前置不凝氣體s的出口與真空泵18的進口相連;不凝氣體脫硫真空罐39的凝結水出口與脫硫罐排水泵39e的進口相連,脫硫罐排水泵39e的出口與末級外排凝結水w2的出水管相通。
4、前置加熱器26采用豎向列管式換熱結構或橫置列管式換熱結構,其中當采用豎向列管式換熱結構時底部設置有凝結水熱井,熱井液面上部設置有不凝氣體排出口;當采用橫置列管式換熱結構時凝結水出口側一端的上部設置有不凝氣體排出口。
5、微壓差抽真空裝置38采用一個或多個羅茨壓縮機或負壓引射器。
6、真空泵18采用水環式真空泵、射水抽汽器或羅茨真空泵結構。
7、前置外排凝結水w1和末級外排凝結水w2的出水管分別與脫硫補水b、熱網回水來水h1的補水管進口相通。
8、本實用新型的創新點和有益效果如下。
9、(1)對不凝氣體采用不凝氣體脫硫真空罐39進行二次脫硫以大幅降低其中的so2及其它可被吸收或吸附的成份,從而顯著降低不凝氣體總量,實現高真空度運行,有效降低脫硫漿液出口溫度、降低脫硫塔出口煙氣溫度,實現煙氣深度余熱回收,余熱回收量可比目前常規脫硫漿液閃蒸方式提高50%乃至100%以上。
10、(2)可采用二級閃蒸、分級換熱方式,其中前置閃蒸采用列管換熱器對較低溫度的熱網回水直接加熱,出水再送入吸收式熱泵進行二級加熱,則可大幅壓縮吸收式熱泵的容量及其造價。常規的脫硫漿液閃蒸+吸收式熱泵方案的余熱回收量與驅動蒸汽之比只有0.7左右,而本專利可提高到1.4~5.0左右,大幅降低驅動蒸汽需求量,提高全廠熱電聯產系統調整的靈活性。
11、(3)前置加熱器26采用豎向管束換熱結構,雖然不凝氣體中含有大量so2等,仍可由真空泵18大量抽出不凝氣體并實現有效降低閃蒸罐壓力,進而有效降低煙氣溫度。
12、(4)采用微壓差抽真空裝置38可實現吸收式熱泵的蒸發器內的閃蒸汽凝結水側的不凝氣體很好的排出,為高真空閃蒸罐創造更高的真空度,從而大幅降低脫硫漿液出口溫度、大幅降低煙氣出口溫度,實現深度熱回收。
13、(5)閃蒸汽的凝結水還可作為熱網回水的補水,有助于大幅降低軟化水的制水量及其費用;同時,凝結水的全面回收利用,也相應地大幅減少水資源的耗費。
14、(6)本方案及系統可廣泛適用于火電廠及鍋爐房的煙氣余熱回收供熱系統,促進實現節能環保一體化的綜合技術及經濟效益。