一种火电厂烟气除湿系统
技术领域
本发明属于环保技术领域，尤其涉及一种火电厂烟气除湿系统。
背景技术
烟气脱硫采用湿法脱硫时，脱硫出口烟气温度大约在50℃左右，此时的烟气通常是处在饱和湿度状态，饱和湿度烟气从烟囱排出后受到温度较低的大气急剧冷却，烟气中的水蒸气冷凝为液态，透光率下降，从而出现了肉眼可见的白色湿烟羽现象；随着水蒸气在大气中的扩散，水蒸气浓度降低，透光率提高，白色湿烟羽慢慢减少直至消失不可见。
目前，通常抽取中压缸和低压缸连通管的蒸汽作为汽源，进行烟气除湿，但是此处的蒸汽温度和压力均不能满足烟气除湿所需的参数要求，必须经过减温减压之后才能使用，造成很大的节流损失和换热损失，导致机组效率较低。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种火电厂烟气除湿系统，以解决由于中压缸和低压缸连通管的蒸汽的温度和压力均不能满足烟气除湿所需的参数要求，必须经过减温减压之后才能使用，造成很大的节流损失和换热损失，导致机组效率较低的问题。
本发明实施例提供了一种火电厂烟气除湿系统，包括：烟气加热器、湿烟羽汽轮机和二次再热机组；
所述二次再热机组包括超高压缸和加热器组；所述加热器组包括第九加热器；
所述湿烟羽汽轮机分别与所述超高压缸和所述烟气加热器连接，所述烟气加热器与所述第九加热器的出口连接，所述超高压缸和所述湿烟羽汽轮机均与所述加热器组连接；
所述烟气加热器利用所述湿烟羽汽轮机抽汽得到的高温蒸汽对低温烟气进行加热，得到高温烟气，并将所述高温烟气传输至外部烟囱，同时，将所述高温蒸汽放热形成的低温蒸汽传输至所述第九加热器的出口处；
所述湿烟羽汽轮机的汽源为所述超高压缸以预先确定的抽汽参数进行抽汽得到的蒸汽。
本发明实施例与现有技术相比存在的有益效果是：烟气加热器利用湿烟羽汽轮机抽汽得到的高温蒸汽对低温烟气进行加热，得到高温烟气，并将高温烟气传输至外部烟囱，同时，将高温蒸汽放热形成的低温蒸汽传输至第九加热器的出口处；其中，湿烟羽汽轮机的汽源为超高压缸以预先确定的抽汽参数进行抽汽得到的蒸汽，本发明实施例中的湿烟羽汽轮机以超高压缸以预先确定的抽汽参数进行抽汽得到的蒸汽作为进汽，其抽汽参数恰好可以满足烟气加热器所需蒸汽参数，无需减温减压即可直接进入烟气加热器，为烟气升温供能，且无需高压缸和中压缸再为烟气加热器供汽，可以大大减少节流损失和换热损失，提高机组效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一实施例提供的火电厂烟气除湿系统的结构示意图；
图2是本发明又一实施例提供的火电厂烟气除湿系统的结构示意图；
图3是本发明一实施例提供的烟气加热器的结构示意图。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本申请。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。
为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
图1是本发明一实施例提供的一种火电厂烟气除湿系统的结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。如图1所示，火电厂烟气除湿系统包括：烟气加热器、湿烟羽汽轮机和二次再热机组；
二次再热机组包括超高压缸VHP和加热器组；加热器组包括第九加热器(低压加热器组中的#9)；
湿烟羽汽轮机分别与超高压缸VHP和烟气加热器连接，烟气加热器与第九加热器的出口连接，超高压缸VHP和湿烟羽汽轮机均与加热器组连接；
烟气加热器利用湿烟羽汽轮机抽汽得到的高温蒸汽对低温烟气进行加热，得到高温烟气，并将高温烟气传输至外部烟囱，同时，将高温蒸汽放热形成的低温蒸汽传输至第九加热器的出口处；
湿烟羽汽轮机的汽源为超高压缸VHP以预先确定的抽汽参数进行抽汽得到的蒸汽。
可选地，参见图2，火电厂烟气除湿系统还可以包括脱硫塔，脱硫塔与烟气加热器连接；外部烟气经过脱硫塔脱硫之后形成上述低温烟气。
可选地，参见图1，火电厂烟气除湿系统还可以包括水泵W3，水泵W3分别与烟气加热器和第九加热器的出口连接；上述低温蒸汽经过水泵W3形成回水，回水传输至第九加热器的出口处，与凝结水混合后进入第八加热器。
在本发明实施例中，烟气加热器利用湿烟羽汽轮机抽汽得到的高温蒸汽对低温烟气进行加热，得到高温烟气，并将高温烟气传输至外部烟囱，同时，将高温蒸汽放热形成的低温蒸汽传输至第九加热器的出口处；其中，湿烟羽汽轮机的汽源为超高压缸VHP以预先确定的抽汽参数进行抽汽得到的蒸汽，本发明实施例中的湿烟羽汽轮机以超高压缸VHP以预先确定的抽汽参数进行抽汽得到的蒸汽作为进汽，其抽汽参数恰好可以满足烟气加热器所需蒸汽参数，无需减温减压即可直接进入烟气加热器，为烟气升温供能，且无需高压缸HP和中压缸IP再为烟气加热器供汽，可以大大减少节流损失和换热损失，提高机组效率和机组经济性。湿烟羽汽轮机流量压差均增大，具有更高的效率。
在本发明的一个实施例中，上述抽汽参数的确定过程包括：
生成超高压缸VHP的抽汽参数的初始种群，初始种群包括多个粒子；
计算每个粒子的适应度值，并根据每个粒子的适应度值更新每个粒子的速度和位置；
若某一粒子的位置优于该粒子的最优值，则将该粒子的位置作为新的该粒子的最优值；
若某一粒子的位置优于全局最优值，则将该粒子的位置作为新的全局最优值；
若预设的收敛条件已满足，则当前的全局最优值为最终确定的超高压缸VHP的抽汽参数；
若预设的收敛条件未满足，则继续执行计算每个粒子的适应度值的步骤。
其中，抽汽参数可以包括抽汽压力。
在本发明实施例中，根据现场烟气含水量引入自适应权重粒子群算法对抽汽参数进行实时优化。具体地，首先生成上述抽汽参数的初始粒子种群，并随机生成各个粒子的最优值以及全局最优值；根据当前工况生成适应度函数，根据适应度函数计算每个粒子的适应度值，根据计算的每个粒子的适应度值确定当前迭代中的最佳适应度值(与当前工况最匹配的粒子的适应度值)和平均适应度值(所有粒子的适应度值取平均值)，根据当前迭代中的最佳适应度值和平均适应度值更新每个粒子的速度和位置；若某一粒子的更新后的位置优于该粒子的最优值，则将该粒子的更新后的位置作为新的该粒子的最优值，否则，继续执行下一步骤；若某一粒子的更新后的位置优于全局最优值，则将该粒子的更新后的位置作为新的全局最优值，否则，继续执行下一步骤；判断预设的收敛条件是否满足，若满足，则当前的全局最优值为最终确定的抽汽参数，若不满足，则跳转到计算每个粒子的适应度值的步骤循环执行。
预设的收敛条件可以根据实际需求进行设置，例如可以设置为达到预设的迭代次数等等。
在本发明的一个实施例中，根据每个粒子的适应度值更新每个粒子的速度和位置的公式为：
其中，
c1和c2均为加速系数，可以根据实际需求确定两者的具体值。r1、r2、α和β为在[0,1]范围内变化的随机数。
在本发明的一个实施例中，参见图1，二次再热机组还包括锅炉B、高压缸HP、中压缸IP、低压缸LP、凝汽器C和凝结水泵W1；
锅炉B分别与超高压缸VHP、高压缸HP、中压缸IP和加热器组连接，低压缸LP分别与中压缸IP和凝汽器C连接；凝结水泵W1分别与凝汽器C和加热器组连接，高压缸HP、中压缸IP、低压缸LP和凝汽器C均与加热器组连接。
在本发明的一个实施例中，参见图1，加热器组还包括第一加热器(高压加热器组中的#1)、第二加热器(高压加热器组中的#2)、第三加热器(高压加热器组中的#3)、第四加热器(高压加热器组中的#4)、第五加热器(除氧器#5)、第六加热器(低压加热器组中的#6)、第七加热器(低压加热器组中的#7)、第八加热器(低压加热器组中的#8)、第十加热器(低压加热器组中的#10)和给水泵W2；
超高压缸VHP和锅炉B均与第一加热器连接，高压缸HP分别与第二加热器和第三加热器连接，中压缸IP分别与第四加热器、给水泵W2、第五加热器和第六加热器连接，低压缸LP分别与第七加热器、第八加热器、第九加热器和第十加热器连接，湿烟羽汽轮机分别与第三加热器、第四加热器、第五加热器和第六加热器连接，凝汽器C和凝结水泵W1均与第十加热器连接；
第二加热器分别与第一加热器和第三加热器连接，第四加热器分别与第三加热器、给水泵W2和第五加热器连接，第五加热器分别与给水泵W2和第六加热器连接，第七加热器分别与第六加热器和第八加热器连接，第九加热器分别与第八加热器和第十加热器连接。
在本发明的一个实施例中，参见图1，第一加热器、第二加热器、第三加热器和第四加热器均为高压加热器，第五加热器为除氧器，第六加热器、第七加热器、第八加热器、第九加热器和第十加热器均为低压加热器；
加热器组的疏水采用逐级自流的方式，高压加热器的疏水流入除氧器，低压加热器的疏水流入凝汽器C。
在本发明实施例中，加热器组采用10级回热加热器，布置方式为“四高五低一除氧”，高压加热器组包括第一加热器、第二加热器、第三加热器和第四加热器，低压加热器组包括第六加热器、第七加热器、第八加热器、第九加热器和第十加热器，第五加热器为除氧器。高压加热器组和低压加热器组的疏水均采用逐级自流的方式，高压加热器组的疏水流入除氧器，低压加热器组的疏水流入凝汽器C。
锅炉B出口的主蒸汽进入超高压缸VHP做功，然后返回锅炉B进行第一次再热。第一次再热后的蒸汽进入高压缸HP做功，之后返回锅炉B进行第二次再热，第二次再热后的蒸汽依次进入中压缸IP和低压缸LP做功，然后进入凝汽器C，由湿蒸汽凝结为饱和水后经过凝结水泵W1加压，打入低压加热器组，低压加热器组进行加热后流入除氧器，在除氧器内加热除氧后通过给水泵W2加压之后，打入高压加热器组，高压加热器组进行加热后，进入锅炉B，在锅炉B中被加热成为主蒸汽，重复上述循环过程。
湿烟羽汽轮机以超高压缸VHP抽汽作为进汽，并设有抽汽口，抽汽可以供给部分加热器，例如，可以供给烟气加热器、第三加热器、第四加热器、第五加热器和第六加热器。超高压缸VHP的抽汽可以供给部分加热器，例如，可以供给第一加热器。高压缸HP的抽汽可以供给部分加热器，例如，可以供给第二加热器和第三加热器。中压缸IP的抽汽可以供给部分加热器，例如，可以供给第四加热器、第五加热器和第六加热器。低压缸LP的抽汽可以供给部分加热器，例如，可以供给第七加热器、第八加热器、第九加热器和第十加热器。
可选地，超高压缸VHP、高压缸HP、中压缸IP、低压缸LP和烟湿羽汽轮机均可以通过稳压阀与各个加热器连接。
低压缸LP根据流量进行设计，无需将同流部分选择性隔离，中压缸IP和低压缸LP连通管处无需增加稳压阀。
根据湿烟羽汽轮机抽汽经烟气加热器回水位置的选择条件，该机组回水位置选择在第九加热器出口处，回水与凝结水混合后进入第八加热器。
湿烟羽汽轮机疏水根据实际情况，分别与第三加热器、第四加热器、第五加热器和第六加热器连接。
在本发明的一个实施例中，参见图1，二次再热机组还包括与低压缸LP连接的第一发电机G1。
在本发明的一个实施例中，参见图1，火电厂烟气除湿系统还包括与湿烟羽汽轮机连接的第二发电机G2。
在本发明实施例中，湿烟羽汽轮机单独拖动一台发电机，与二次再热机组组成双轴发电系统，可以提高效率。
在本发明的一个实施例中，参见图3，烟气加热器包括上箱体31、下箱体32和热管33；热管33贯穿上箱体31和下箱体32，且热管33内充入换热介质；
低温烟气从上箱体31的入口流入，高温烟气从上箱体31的出口流出；
高温蒸汽从下箱体32的入口流入，低温蒸汽从下箱体32的出口流出；
换热介质吸收高温蒸汽的热量后，蒸发成为气体介质，气体介质上升至上箱体31侧，同时，高温蒸汽放热形成低温蒸汽；低温烟气吸收气体介质的热量，得到高温烟气，同时，气体介质放热冷凝形成换热介质，并下降至下箱体32侧。
在本发明的一个实施例中，参见图3，低温烟气的流动方向与高温蒸汽的流动方向相反。
在本发明实施例中，烟气加热器为热管33烟气加热器，是利用热管33技术设计的换热设备。热管33内被抽成真空后，充入换热介质。热管33连通上箱体31和下箱体32。烟气在上箱体31流动，高温蒸汽在下箱体32逆向流动，也就是说下箱体32的入口设置在上箱体31的出口侧，下箱体32的出口设置在上箱体31的入口侧。
高温蒸汽的热量通过管壁传递给热管33内的换热介质，换热介质在吸热后沸腾蒸发变位气体介质。气体介质在压力差作用下上升至低温侧(即上箱体31侧)，并将汽化潜热传递给热管33外的低温烟气后冷凝形成换热介质，然后在重力的作用下回到高温侧(即下箱体32侧)。通过换热介质如此周而复始实现热量的传递。其中，换热介质可以为液态的介质。
本发明实施例通过对低温烟气进行加热达到对烟气进行除湿的目的，进而达到消除白色烟羽的目的。消除白色烟羽可以消除视觉污染：消除烟囱出口湿烟羽，消除公众反感的视觉污染，树立积极的企业社会形象；可以节水：以300MW机组为例，净烟气冷凝5℃，可回收冷凝水约30～40t，可减少脱硫水，降低工艺水耗量；可以对污染物进行深度处理：饱和湿烟气冷凝后析出细小液滴，对粉尘、SO3、部分可溶性盐、汞等污染物具有进一步协同去除的作用；可以避免酸性腐蚀：降低脱硫塔下游烟道和烟囱因酸性液滴凝结发生腐蚀。
需要说明的是，上述实施例中的所有举例仅仅是为了解释本发明的技术方案，并不用于限定本发明。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述系统的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述装置中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的终端设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的终端设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括是电载波信号和电信信号。
以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。
