[0001] 本发明涉及节能技术领域，尤其涉及热电厂烟道气低温余热回收技术。

[0002] 电厂烟道气余热回收是一个常见的余热回收工艺，根据烟气的不同温度品位，设置不同的余热锅炉或汽轮发电机系统，进而对能量进行回收利用。一般末端烟道气含酸含水且压力不高，属于不易利用能源，但其中水蒸气的气相潜热蕴含大量热能，在工艺上具有很大的回收潜力和回收价值，而目前业内对该部分的热能回收利用并不完全。通常，低压的湿烟道气直接进入尾气处理单元，处理达标后排放，造成了能源的大量浪费，既不节能也不环保。

[0010] 下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

[0011] 本实施方式的热电厂烟道气低温余热回收系统包括按顺序依次连接的酸性气体脱除系统1、热泵系统2、高压除氧器系统3以及膨胀发电系统4，其中，酸性气体脱除系统1对含酸湿烟道气进行除酸并向热泵系统2排出除酸后的湿烟道气，热泵系统2对除酸后的湿烟道气进行压缩升温升压，将其分离为气相和液相，并向高压除氧器系统3排出饱和气相，高压除氧器系统3利用该气相进行热交换并向膨胀发电系统4排出不凝气，膨胀发电系统4利用该不凝气对外膨胀做功。高压除氧器系统3中的不凝气接入膨胀发电系统4，对外膨胀做功实现压力能向电能的转换，以此对烟道气中的低温低压能量实现回用。膨胀发电系统4出口的低压干烟道气进入后处理工艺。

[0012] 上述含酸湿烟道气例如含有氮气、二氧化碳、水蒸汽、氧气和酸性气体等，酸性气体为例如二氧化硫、二氧化氮等。

[0013] 优选地，热泵系统2包括压缩机7及气液分离器6，其中，压缩机7的入口与酸性气体脱除系统1的出口相连，压缩机7的出口与气液分离器6的第一入口相连，压缩机7对除酸后的湿烟道气进行压缩升温升压形成气液两相混合气，气液分离器6将来自压缩机7出口的气液两相混合气分离为气相和液相。

[0014] 优选地，高压除氧器系统3包括高压除氧器加热器9和高压除氧器10，高压除氧器加热器9的入口与热泵系统2(气液分离器6)的气相排出口相连，高压除氧器加热器9利用来自热泵系统2(气液分离器6)的气相，对高压除氧器10中的热水进行加热，高压除氧器加热器9通过顶部开口向膨胀发电系统4排出不凝气，并在底部排出凝水。

[0015] 进一步地，高压除氧器系统3还包括凝水回流泵5，其入口与高压除氧器加热器9的底部凝水排出口相连，出口与热泵系统2中的气液分离器6的第二入口相连，凝水回流泵5将来自高压除氧器加热器9的凝水补充进气液分离器6。

[0016] 优选地，气液分离器6的液相排出口与热泵系统2中的压缩机7的入口相连，气液分离器6中的凝水(例如通过压力自回流的形式)补充至热泵系统2中的压缩机7的入口。由此可以消除增压后气相产生的过热度。

[0017] 本实施方式的热电厂烟道气低温余热回收方法包括以下步骤：(1)使含酸湿烟道气通过酸性气体脱除系统1进行除酸，然后向热泵系统2排出除酸后的湿烟道气；(2)热泵系统2将除酸后的湿烟道气进行压缩升温升压，然后分离为气相和液相，向高压除氧器系统3排出气相；(3)高压除氧器系统3利用上述气相进行热交换并产生不凝气；(4)不凝气进入膨胀发电系统4，对外膨胀做功。高压除氧器系统3中的不凝气接入膨胀发电系统4，对外膨胀做功，实现压力能向电能的转换，以此对烟道气中的低温低压能量实现回用。膨胀发电系统4出口的低压干烟道气进入后处理工艺。

[0018] 优选地，热泵系统2包括热泵压缩机7及与压缩机7的出口相连的气液分离器6，在步骤(2)中，通过压缩机7对除酸后的湿烟道气进行压缩升温升压，然后使升温升压后的气体进入气液分离器6，分离为气相和液相，向高压除氧器系统3排出气相。

[0019] 优选地，高压除氧器系统3包括高压除氧器加热器9和高压除氧器10，在步骤(3)中，上述气相进入高压除氧器加热器9进行热交换，对高压除氧器10中的热水进行加热，并产生不凝气和凝水，向膨胀发电系统4排出该不凝气。

[0020] 进一步地，高压除氧器系统3还包括与气液分离器6相连的凝水回流泵5，在步骤(3)中，来自高压除氧器加热器9的凝水通过凝水回流泵5补充进气液分离器6。

[0021] 优选地，在步骤(2)中，将气液分离器6中产生的液相凝水(例如通过压力自回流的形式)补充至热泵系统2中的压缩机7的入口。由此可以消除增压后气相产生的过热度。

[0022] 进一步地，在步骤(2)中，还通过电厂软化水管道向压缩机7的入口处喷入软化水。由于压缩机7的增压操作中不凝气和水蒸汽会成为过热蒸气，因此在压缩机7入口处喷入软化水可以消除过热。

[0023] 本实施方式的烟道气低温余热回收系统和余热回收方法取消了现有技术中原本需要的除水单元，而将饱和气相分压下的水蒸汽气相潜热回收，提高了热量的品位，并将热量释放在高压除氧器中，减少了一次蒸汽的消耗量，同时优化了部分处理单元，在简化工艺的基础上将低品位热量回收。本申请的烟道气低温余热回收系统的热量回收方法，在工艺上更加节能。

[0024] 本实施方式通过将电厂烟道气末端低温低压烟道气中的低品位热源提高品位后回收其热量，并将过剩的压力能转化为电能，从而实现了热电厂烟道气低品位能量的有效回用。

[0025] 实施例1

[0026] 如图1所示，本申请实施例1提供了一种热电厂烟道气低温余热回收的工艺系统，包括：酸性气体脱除系统1，热泵系统2，高压除氧器系统3，以及膨胀发电系统4。其中，酸性气体脱除系统1和热泵系统2相连，将除酸后的湿烟道气压缩升温升压后，向高压除氧器系统3的高压除氧器加热器9供热。换热后湿烟道气中的气相水蒸汽放热冷凝，在高压除氧器加热器9中实现气液两相分离，凝水通过凝水回流泵5补充进热泵系统2中的气液分离器6。气液分离器6中的凝水通过压力自回流的形式补充至热泵系统2中压缩机7的入口，用以消除增压后气相产生的过热度。高压除氧器系统3中的高压除氧器加热器9中的不凝气接入膨胀发电系统4，膨胀发电系统4包括膨胀机及发电机，对外膨胀做功后，实现压力能向电能的转换，以此对烟道气中的低温低压能量实现回用。

[0027] 下面，结合附图，以未后处理的热电厂烟道气为开始流股，对实施例1的工艺系统和方法做进一步详细描述。烟道气首先进入酸性气体脱除系统1(酸性气体脱除装置8)，对烟道气中的二氧化硫、二氧化氮等酸性气体进行脱除。此时，除酸后的湿烟道气中主要成分为氮气、二氧化碳、水蒸汽，该流股作为进压缩机7的气源接入热泵系统2，在压缩机7中进行增压操作。由于增压操作中不凝气和水蒸汽会成为过热蒸气，因此在压缩机7入口处喷入软化水消除过热，该流股软化水一部分由电厂软化水(除盐水)管道输送，一部分为高压除氧器系统3中加热单元(高压除氧器加热器9)换热后的蒸汽凝液。在压缩机7入口喷入过量的软化水，在压缩机7出口处以气液两相(饱和)状态进入热泵系统2中的气液分离器6，实现气液两相分离。饱和气相进入高压除氧器系统3的高压除氧器加热器9，对高压除氧器10中的热水进行加热，换热后在高压除氧器加热器9中水蒸汽液化，在高压除氧器加热器9中实现气液分离。高压除氧器加热器9顶部开口排出不凝气，底部由凝水回流泵5将冷凝后的水蒸汽凝液送入热泵系统2中的气液分离器6。高压除氧器系统3中的高压除氧器加热器9顶部排出的不凝气进入膨胀发电系统4，对外膨胀做功，实现压力能向电能的转换，从而实现对余热余压的回收。

[0028] 本发明实施例创造性地优化结合了热泵系统和膨胀发电系统，并通过这两者的结合将废弃烟气中的水蒸汽气相潜热提高品位后回收其热量，减少高压除氧器蒸汽消耗，进而对整个烟道气处理工艺的末端余热完成回收利用，并对不凝气压力能进行回收发电，充分利用了废弃能源。

[0029] 应用例：

[0030] 以下，以每小时烟气处理量为20000Nm3/h设计，将实施例1的工艺系统参数及处理效果列于下表1中。

[0031] 表1本申请实施例1的热电厂烟道气低温余热回收系统的处理效果

[0032]

[0033]

[0034]

[0035] 由以上实施例1和应用例可知，本发明的热电厂烟道气低温余热回收系统创造性地优化结合了热泵系统和膨胀发电系统，并通过这两者的结合将废弃烟气中的水蒸汽气相潜热提高品位后回收其热量，减少了高压除氧器的蒸汽消耗，进而对整个烟道气处理工艺的末端余热完成了回收利用，并对不凝气压力能进行回收发电，充分利用了废弃能源，在简化工艺的同时更加节能。

[0036] 显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。