一种燃煤电站余热和水回收系统及方法
技术领域
本发明涉及燃煤发电技术领域，尤其是涉及一种燃煤电站余热和水回收系统及方法及系统。
背景技术
随着对火电机组节能减排提出更高要求，增量燃煤发电机组平均供电煤耗低于300克标煤/千瓦时，存量燃煤发电机组经改造平均供电煤耗低于310克标煤/千瓦时。因此，实现燃煤电站烟气水回收及烟气余热回收节能是电力行业亟待解决的关键问题。提高燃煤电站效率及运行灵活性，减少污染物排放以及资源消耗是燃煤电站长期关注的问题。燃煤电站排烟余热回收可降低锅炉排烟热损失，进而提高燃煤电站发电效率。锅炉烟气水回收是对锅炉排烟进行处理，回收烟气中的水分。
现有烟气水回收的主要技术冷凝法等。烟气冷凝水回收，可以降低水回收能耗同时回收部分水分，但现有技术为孤立技术，难以实现能量的梯级利用，能耗水平依然很高。因此，急需一种降低烟气水回收系统能耗和投资的系统迫切需要。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种燃煤电站余热和水回收系，该燃煤电站余热和水回收系统结构合理，且分级进行烟气中的热量和水分回收，使得整体投资降低；
本发明的第二目的在于提供一种应用燃煤电站余热和水回收系的方法，该方法合理利用各环节的组成部分，在烟气正常排放的过程中进行热量和水分的回收。
本发明提供一种燃煤电站余热和水回收系统，锅炉、空气预热器、除尘器、脱硫塔、烟囱、汽轮机和冷却回热装置，锅炉、空气预热器、除尘器、脱硫塔和烟囱依次连接；锅炉、汽轮机和冷却回热装置通过管路连接后形成回路；还包括：
烟气余热回收装置，设置在空气预热器与除尘器之间，且分别与冷却回热装置和空气预热器连接；
水回收装置，设置在脱硫塔和烟囱之间。
作为进一步的技术方案，烟气余热回收装置包括：
烟气高温冷却器，设置在空气预热器与除尘器之间，且与冷却回热装置连通后形成回路；
烟气低温冷却器，设置在烟气高温冷却器与除尘器之间；
暖风器，与烟气低温冷却器连通；且分别与水回收装置和空气预热器连通。
作为进一步的技术方案，烟气余热回收装置还包括：
循环水泵，设置在烟气低温冷却器与暖风器之间。
作为进一步的技术方案，水回收装置包括：
换热装置，设置在脱硫塔和烟囱之间；
增压装置，与换热装置连通；
反渗透装置，与增压装置连通；
空气冷却器，与反渗透装置连通。
作为进一步的技术方案，增压装置包括：
压力交换器，一端与换热装置连通；
增压泵，一端与压力交换器连通，另一端与反渗透装置连通。
优选的，换热装置、增压装置、反渗透装置和空气冷却器依次连通形成回路。
优选的，换热装置为喷淋换热装置。
本发明还提出了一种应用燃煤电站余热和水回收系统的方法，包括如下步骤：
S1、烟气经锅炉排出后进入到烟气余热回收装置，并通过冷却回热装置对烟气进行冷却；并在烟气余热回收装置中使烟气进一步冷却；
S2、经S1步骤冷却后的烟气经除尘器除尘后进入到水回收装置；
S3、进入到水回收装置的烟气经水回收装置处理后得到水及溶液，溶液处于水回收装置中，水进行回收。
作为进一步的技术方案，S1步骤包括：
S11、烟气经锅炉排出后进入到烟气高温冷却器；
S12、进入到烟气高温冷却器的烟气经冷却回热装置冷却后返回烟气高温冷却器；
S13、返回烟气高温冷却器的烟气进入到烟气低温冷却器进一步冷却；
S14、S3步骤中获取的热量经增压后进入到暖风器，并通过暖风器进行进入空气的加热。
作为进一步的技术方案，S3步骤包括：
S31、脱硫后的烟气进入到换热装置，并通过换热装置对进入的烟气进行浓溶液喷淋，通过浓溶液吸收烟气中的水分，并使吸收水分后的浓溶液形成稀溶液；
S32、对S31步骤中形成的稀溶液经增压后进行反渗透，并在反渗透后将水进行回收；
S33、将S32中反渗透后稀溶液形成浓溶液经降温后返回换热装置再次使用。
本发明的技术方案通过烟气余热回收装置将锅炉排出的烟气进行热量回收，且通过水回收装置进行水回收，且热量回收和水回收的过程中回收和产生的热量被存储，对进入空气预热器前的空气进行加热，使得进入到空气预热器的空气带有一定的热量，进而使得回收后的热量得以利用；与现有技术相比，本发明的技术方案结构合理，在烟气排放的过程中进行了热量和水的回收，并使得热量得以应用，在节能减排的同时降低整体投资；
具体的：
(1)本发明可实现锅炉排烟余热与水的同时回收，系统节能潜力达2.7g/kWh至4.3g/kWh。
(2)本发明透过渗透与反渗透回收纯水，常规冷凝法回收水PH偏低一般为2～4，本发明水回收方法减少了回收水后续处理，可直接利用，减少水处理能耗。
(3)本发明技术方案合理分配各换热器面积，可以降低投资成本，减少静态回收年限。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一种燃煤电站余热和水回收系统的结构框图；
图2为本发明一种应用燃煤电站余热和水回收系统的方法的流程图。
附图标记说明：
1-锅炉；2-空气预热器；3-除尘器；4-脱硫塔；5-烟囱；6-汽轮机；7-冷却回热装置；81-烟气高温冷却器；82-烟气低温冷却器；83-暖风器；84-循环水泵；91-换热装置；92-压力交换器；93-增压泵；94-反渗透装置；95-空气冷却器。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语"中心"、"纵向"、"横向"、"长度"、"宽度"、"厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"竖直"、"水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"、"顺时针"、"逆时针"等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语"第一"、"第二"仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有"第一"、"第二"的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个特征。在本发明的描述中，"多个"的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。此外，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1所示，本发明提供一种燃煤电站余热和水回收系统，锅炉1、空气预热器2、除尘器3、脱硫塔4、烟囱5、汽轮机6和冷却回热装置7，锅炉1、空气预热器2、除尘器3、脱硫塔4和烟囱5依次连接；锅炉1、汽轮机6和冷却回热装置7通过管路连接后形成回路；还包括：
烟气余热回收装置设置在空气预热器2与除尘器3之间，且分别与冷却回热装置7和空气预热器2连接；水回收装置设置在脱硫塔4和烟囱5之间；
通过锅炉1产生的烟气进入到烟气余热回收装置，并通过烟气余热回收装置将烟气中的部分热量进行回收，而未被回收部分热量的烟气经过管道传送，被依次传送到除尘器3和脱硫塔4，经除尘和脱硫后的烟气进入到水回收装置，通过水回收装置将烟气中的水分进行回收后经烟囱5排出；此过程中无需对原有结构进行改变则能够进行热量和水的回收，且回收的热量能够对进入锅炉1的空气进行预热，进而提高了能源的使用率；
其中，
烟气余热回收装置包括烟气高温冷却器81、烟气低温冷却器82和暖风器83，该烟气高温冷却器81设置在空气预热器2与除尘器3之间，且与冷却回热装置7连通后形成回路；烟气低温冷却器82设置在烟气高温冷却器81与除尘器3之间；暖风器83与烟气低温冷却器82连通；且分别与水回收装置和空气预热器2连通；
即，烟气经锅炉1排出后进入到烟气高温冷却器81，由于烟气高温冷却器81与冷却回热装置7之间形成回路，因此，利用从冷却回热装置7中引出的水对烟气进行冷却，然后使冷却后烟气进入到烟气低温冷却器82，并将进入到烟气低温冷却器82的烟气进行降温，具体的使进入到烟气低温冷却器82的烟气冷却到95℃；经过烟气低温冷却器82的热量被传送到暖风器83待用；而经过烟气低温冷却器82的烟气进入到除尘器3进行后续操作；
本发明中烟气低温冷却器82为水冷，且与暖风器83之间形成回路，含有温度的水会经过暖风器83使用后进行降温，而降温后的水会回流到烟气低温冷却器82进行后续使用；且在本发明中，为增加烟气低温冷却器82和暖风器83之间的水流量，优选的设置有循环水泵84，该循环水泵84设置在烟气低温冷却器82与暖风器83之间；具体的设置在烟气低温冷却器82和暖风器83之间的管道上，通过循环水泵84增加烟气低温冷却器82和暖风器83之间的水流量；
经烟气低温冷却器82降温后的烟气经过除尘器3和脱硫塔4后进入到水回收装置，进行水分回收，该水回收装置包括：
换热装置91、增压装置、反渗透装置94和空气冷却器95，该换热装置91设置在脱硫塔4和烟囱5之间；增压装置与换热装置91连通；反渗透装置94与增压装置连通；空气冷却器95与反渗透装置94连通；且在本发明中，换热装置91、增压装置、反渗透装置94和空气冷却器95通过管路连接形成回路，经脱硫塔4脱落后的烟气进入到换热装置91，进行操作，本发明中，换热装置91优选为喷淋换热装置91；由于进入到换热装置91的烟气中的水分及热量，在换热装置91中喷淋的为高浓度盐溶液，因此，在换热装置91中烟气与高浓度盐溶液直接接触，利用浓溶液的吸收作用脱除烟气中的水分，浓溶液吸收水分后形成稀溶液；
形成的稀溶液经过管道传送后进入到增压装置，本发明中，增压装置包括压力交换器92和增压泵93，该压力交换器92一端与换热装置91连通；增压泵93一端与压力交换器92连通，另一端与反渗透装置94连通；因此，形成的稀溶液是依次进入到压力交换器92和增压泵93，并通过压力交换器92和增压泵93提高压力后进入到反渗透装置94；稀溶液在反渗透装置94内由稀溶液形成浓溶液和水，形成的水为纯水，经反渗透装置94流出后进行收集待后续使用；而浓溶液继续通过管道传输进入到空气冷却器95；并经空气冷却器95后返回换热装置91，进行再次使用；
需要说明的是：换热装置91出口溶液压力增大，入口溶液压力减小，从而减小增压泵93耗功；通过调节增压泵93转速，从而调整循环盐溶液流量，保持进入喷淋换热器的循环盐溶液温度在设定参数范围；
如图1所示，处理后有部分热量是存储在暖风器83和空气冷却器95中，且在本发明中暖风器83和空气冷却器95通过管路连通，且锅炉1使用的空气通过冷却器进入，依次经过空气冷却器95和暖风器83后进入到锅炉1，这样在空气进入的过程中通过空气冷却器95和暖风器83进行加热，使得进入锅炉1的空气带有一定热量，进而能够降低锅炉1对空气燃烧时所需燃料，达到节能和和资源再利用的目的。
如图2所示，本发明还提出了一种应用燃煤电站余热和水回收系统的方法，包括如下步骤：
烟气经锅炉排出后进入到烟气余热回收装置，并通过冷却回热装置对烟气进行冷却；并在烟气余热回收装置中使烟气进一步冷却；具体的，烟气经锅炉排出后进入到烟气高温冷却器；进入到烟气高温冷却器的烟气经冷却回热装置冷却后返回烟气高温冷却器；返回烟气高温冷却器的烟气进入到烟气低温冷却器进一步冷却；经烟气低温冷却器冷却后获取的热量经增压后进入到暖风器，并通过暖风器进行进入空气的加热；
经压气低温冷却器却后的烟气经除尘器除尘后进入到水回收装置；
进入到水回收装置的烟气经水回收装置处理后得到水及溶液，溶液处于水回收装置中，水进行回收。具体的，脱硫后的烟气进入到换热装置，并通过换热装置对进入的烟气进行浓溶液喷淋，通过浓溶液吸收烟气中的水分，并使吸收水分后的浓溶液形成稀溶液；形成的稀溶液经增压后进行反渗透，并在反渗透后将水进行回收；反渗透后稀溶液形成浓溶液经降温后返回换热装置再次使用。
本发明的技术方案通过烟气余热回收装置将锅炉排出的烟气进行热量回收，且通过水回收装置进行水回收，且热量回收和水回收的过程中回收和产生的热量被存储，对进入空气预热器前的空气进行加热，使得进入到空气预热器的空气带有一定的热量，进而使得回收后的热量得以利用；与现有技术相比，本发明的技术方案结构合理，在烟气排放的过程中进行了热量和水的回收，并使得热量得以应用，在节能减排的同时降低整体投资。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，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，或者对其中部分或者全部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发明各实施例技术方案的范围。
