[发明专利]燃煤电厂烟气中热量和水分的回收系统及其回收方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种燃煤电厂烟气中热量和水分的回收系统及其回收方法，属于电厂节能领域。

背景技术

我国是一个水资源极为匮乏的国家，淡水资源总量为28000亿立方米，人均只有2300立方米，若扣除难以利用的洪水径流和散布在偏远地区的地下水资源后，现实可利用的淡水资源量更少，仅为11000亿立方米左右，人均可利用水资源量约为900立方米，我国人均水资源占有量仅相当于世界人均水资源占有量的1/4。在全国600多个城市中有400多个存在供水不足问题，2003年缺水比较严重的城市达到157个，全国城市缺水年总量达60亿立方米。专家预测，中国人口在2030年将达到16亿的高峰，届时人均水资源量仅有1750立方米，可利用资源量不足700立方米，中国将成为严重缺水的国家。

据初步统计，晋、陕、内蒙古、宁、甘、新6省(自治区)共有煤炭资源量4.19万亿吨，占全国煤炭资源总量的82.8％；埋藏深度浅于1000m的资源量为2.24万亿吨，占全国同样深度煤炭资源总量的83.8％；有关预测到“十二五”末我国煤炭需求可能突破40亿吨/年，晋、蒙、新、宁、陕、甘六省，年产能可能达到30亿吨(75％)，煤炭储量占全国的65％，其中：山西为10亿吨；陕西5亿吨(主要在榆林地区)；内蒙古10亿吨(鄂尔多斯地区5亿～6亿吨)；宁甘青地区2亿吨；新疆2.5亿吨，这些北方地区是我国重要的能源基地和我国能源战略的支撑点。这些地区煤炭资不仅数量多，而且埋藏相对较浅，煤质好，品种齐全，可为大型火力发电厂提供充足的燃料，具备发展大型煤电基地和坑口电站群的基础条件，是我国现今和今后煤炭生产建设的重点地区，也是我国现今与未来煤炭供应的主要基地。但是这些地区全部处于缺水地区，其水资源总量仅占全国的8.3％，生态十分脆弱。我国水资源与煤炭资源分布呈典型的逆向分布特征，给我国煤炭及电力供应带来巨大挑战。

水资源是国民经济的命脉，特别在北方缺水地区，水已经成为制约我国电力工业发展的主要因素，要维持一个120万kW的现代化火电厂运行，至少需要1立方米/秒的持续水资源量，每千瓦装机需要26.3立方米/年的水资源量，火电厂是耗水大户用水量占整个工业用水量的45％，工业节水潜力巨大，火电厂烟气中蕴含大量水分和热能，这些水分和热能均随着烟气排入大气中，一方面浪费水资源，另一方面使热能白白浪费，还会提高电厂周围空气温度，另外烟气中的二氧化硫和汞元素也排入大气。但是目前全世界还没有回收烟气中水分和热能的系统及回收方法。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种燃煤电厂烟气中热量和水分的回收系统及其回收方法，它能够回收烟气中的水分并充分利用烟气中的余热，能够有效减少电厂的用水量，有效提高能源的利用率。此外，它还能脱除烟气中的部分二氧化硫和汞元素，减轻电厂烟气对空气的污染。

本发明的技术方案，一种燃煤电厂烟气中热量和水分回收系统，包括依次连接的锅炉、空预器、电除尘器、脱硫塔和烟囱，在电除尘器和脱硫塔之间设置一级换热器，一级换热器通过管道与锅炉连接；在脱硫塔和烟囱之间设置二级换热器。

前述的燃煤电厂烟气中热量和水分回收系统中，二级换热器上设有送风机。

前述的燃煤电厂烟气中热量和水分回收系统中，一级换热器采用低温省煤器；二级换热器采用低温省煤器或空冷凝气器。

一种使用前述系统对烟气中热量和水分回收的方法，包括以下步骤：

步骤a，锅炉排出的高温烟气经过空预器和电除尘器后进入一级换热器，高温烟气在一级换热器内进行热交换，加热锅炉的给水，产生热交换后的烟气温度下降至60°～85°，在烟气温度下降的同时烟气中10％～20％的水分子冷凝并产生冷凝水，冷凝水被回收储存；

步骤b，冷却后的烟气进入脱硫塔进行脱硫处理，脱硫后的烟气进入二级换热器，在二级换热器中与送风机送入的自然风进行热交换，发生热交换后的烟气温度降低至30°～40°，随着烟气温度的降低烟气中的30％～60％的水分子冷凝形成冷凝水，冷凝水被回收储存，低温烟气通过烟囱排入大气。

前述的燃煤电厂烟气中热量和水分的回收方法中，锅炉排出的高温烟气在一级换热器和二级换热器内进行热交换时产生冷凝水，冷凝水吸收或凝结烟气中的二氧化硫和元素汞。

前述的燃煤电厂烟气中热量和水分的回收方法中，所述步骤a中，高温烟气在一级换热器内发生热交换，热交换后的烟气温度下降至70°，在烟气温度下降的同时烟气中15％的水分子冷凝产生冷凝水。