[发明专利]一种基于陶瓷膜法的燃煤机组烟气水分及余热回收利用系统

说明书

本发明公开了一种基于陶瓷膜法的燃煤机组烟气水分及余热回收利用系统。该系统的核心元件是纳米陶瓷膜换热器和微米陶瓷膜换热器。在毛细冷凝机制的作用下，纳米膜陶瓷换热器从脱硫前的烟气中回收热量和水分，其回收的水分作为锅炉补水补入凝汽器热井，回收的热量加热低温加热器之间流动的凝结水。在膜状凝结的作用下，微米膜陶瓷换热器从脱硫后的烟气中回收水分，其回收的水分进入冷却塔，补充循环冷却水。

技术领域

本发明涉及一种基于陶瓷膜法的燃煤机组烟气水分及余热回收利用系统，属于节能技术领域。

背景技术

一直以来，我国水资源极其匮乏，2017年，我国水资源总量为28761.2亿立方米，约占全球水资源总量的6%。火电行业作为耗水大户由来已久，截至2018年底，我国发电装机容量为19亿千瓦，火电总装机容量为11.437亿千瓦，占总装机容量的60.2%。据统计，约有41%以上的火电机组受水资源短缺限制。但是，电厂的排烟中就有大约10%的水蒸汽，对于燃用高水分煤的机组，烟气中水蒸气含量甚至会超过20%，若是这些水蒸汽能够被合理的回收利用，火电机组的耗水量将大大减少。

在国内，目前大多数燃煤机组将低温省煤器置于脱硫前回收烟气余热。但是，脱硫前烟气中含有大量二氧化硫气体，烟气在低温省煤器的金属管表面凝结时，二氧化硫会溶解在凝结液中，形成酸性溶液，对低温省煤器和烟道产生腐蚀。

亲水性纳米陶瓷膜、微米陶瓷膜具有较强的抗高温、抗高压、抗腐蚀性能，可以在严苛的燃煤机组烟气环境中工作。

发明内容

本发明设计一种基于陶瓷膜法的燃煤机组烟气水分及余热回收利用系统，实现毛细冷凝技术和膜状凝结技术在多孔膜材料上的应用，系统由纳米陶瓷膜换热器、微米陶瓷膜换热器、水—水换热器、低温加热器、空气预热器、除尘器、引风机、脱硫塔、小型循环水泵、阀门、凝结水泵、循环水泵、冷却塔、膨胀水箱、凝汽器组成。

利用毛细冷凝技术，烟气中的水蒸汽在纳米陶瓷膜孔隙中凝结成液态水；利用膜状凝结技术，烟气中的水蒸汽在微米陶瓷膜管外表面凝结成液态水；在膜管内外压差的驱动下凝结形成的液态水渗透进陶瓷膜管内，汇入冷却水加以回收。

纳米陶瓷膜换热器主要由孔径为0.1—50纳米的亲水性陶瓷膜组成，置于脱硫塔之前，引风机之后；纳米陶瓷膜换热器的水路接入水—水换热器中与6号低温加热器和7号低温加热器之间的凝结水进行热交换；微米陶瓷膜换热器主要由孔径为0.5—5微米的陶瓷膜组成，置于脱硫塔之后；水路与凝汽器的循环冷却水系统并联，入口水来自冷却塔的冷却水池，出口水与凝汽器的冷却回水一起汇入冷却塔；在循环水泵的作用下，满足了陶瓷膜换热器回收水分所需的管内微负压运行条件；纳米陶瓷膜换热器和微米陶瓷膜换热器结构相似，其差异之处在于所用陶瓷膜不同。

本发明的有益效果为：

（1）纳米陶瓷膜换热器回收的水分可以作为锅炉补水，不断补入凝汽器热井；

（2）纳米陶瓷膜换热器回收的热量可以加热低温加热器内部流动的凝结水；

（3）微米陶瓷膜换热器回收的水分可以进入冷却塔，补充循环冷却水。

附图说明

图1是燃煤机组烟气水分及余热利用系统示意图；

图2是陶瓷膜换热器结构图。