回收烟气余热的低压水媒换热器及防堵防腐的系统的制作方法

1.本实用新型涉及一种回收烟气余热的低压水媒换热器及防堵防腐的系统，属烟气余热利用技术领域。


背景技术：

2.低压水媒换热器在工业领域应用较为广泛，如燃煤发电领域。随着我国发电行业低碳环保政策的推进，燃煤锅炉余热利用技术得到长足的发展，在空预器之后安装低压水媒换热器，是上述余热利用的一种具体型式。低压水媒换热器是由若干管束组成，管内是水(冷介质)，管外是烟气(热介质)。低压水媒换热器的管内进水温度一般为30-80℃，而管外入口烟气温度一般为120-180℃，从而使管外烟气热量传递给管内的介质水。
3.然而，在燃煤发电领域，传统的低压水媒换热器易出现腐蚀泄漏、积灰堵塞等问题，究其原因，至少包括以下两点：1)燃煤中的硫份在燃烧后部分转化为三氧化硫(so3)，与烟气中水蒸气(h2o)反应生成硫酸蒸汽(h2so4)，当流经烟气温度低于酸露点时(一般为95～160℃，与烟气中so3浓度密切相关)，硫酸蒸汽将凝结，与飞灰一起附着在低压水媒换热器的换热管壁面上；2)为了减少nox排放，燃煤锅炉普遍配备脱硝设备，一般采用选择性催化还原(scr)或选择性非催化还原(sncr)或scr+sncr联合的技术路线，但不管采用哪种技术路线，都需要向空预器上游烟气中喷入还原剂(液氨、尿素或氨水)，还原剂与nox不会完全反应，从而造成脱硝系统氨(nh3)逃逸的发生，逃逸的nh3与烟气中so3生成硫酸氢铵(nh4hso4)，该副产物在温度为146～207℃范围内，呈熔融状，极易与飞灰一起粘附在空预器蓄热元件及下游低压水媒换热器换热管壁面上。
4.类似燃煤发电领域空预器堵塞问题，在钢铁行业烧结机脱硝排放系统的烟气再热器上也同样存在。当前钢铁行业为实现烟气中nox超低排放，也普遍采用scr脱硝技术，scr 脱硝装置的进、出口分别连通烟气再热器的原烟气侧和净烟气侧，烟气再热器的低温段同样会存在堵塞问题，堵塞原因与燃煤发电领域空预器类似。


技术实现要素：

5.为了解决现有技术中回收烟气余热的低压水媒换热器低温结露、腐蚀、堵灰的问题，本实用新型提供一种回收烟气余热的低压水媒换热器及防堵防腐的系统。
6.为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案如下：
7.一种回收烟气余热的低压水媒换热器防堵防腐的方法，低压水媒换热器由三组以上独立的换热单元并联组成；低压水媒换热器安装在烟道内吸收烟气余热；换热单元均为由换热管组成的管束状，换热单元的换热管外均流通热烟气，换热单元的换热管内均交替流动液态水和干蒸汽，干蒸汽的温度不低于200℃。
8.上述方法，通过将换热管内交替通入干蒸汽，起到加热换热管的作用，进而使得换热单元管外与锅炉烟气接触的壁面上的凝露气化、粘附的飞灰在高温下变松散，并被烟气带出，简单高效、运行费用低，工程经济价值显著。
9.为了便于运行，每组换热单元上分别设有进水阀门和进气阀门，各组换热单元的进水阀门轮巡关闭；打开进水阀门关闭的换热单元上的进气阀门(也即当换热单元上的进水阀门关闭时，打开此换热单元上的进气阀门)、并通入不低于200℃的干蒸汽，直至此换热单元换热管内的液态水完全排出、并充满干蒸汽，此换热单元换热管的管壁温度上升，从而使此换热单元换热管外与烟气接触的壁面上的凝露气化、粘附的飞灰在高温下变松散，并被烟气带出。
10.申请人经研究发现，上述低压水媒换热器各组换热单元内交替流动液态水和气态蒸汽，轮巡排挤各换热单元中的介质水为干蒸汽，可以利用较少的蒸汽消耗轮巡大幅提高各组换热单元的温度，运行费用低，工程经济价值显著。干烧低压水媒换热器的某换热单元时，该换热单元的壁面温度能够大幅提升，从正常换热时80-120℃提升到干烧时160℃以上，对多组换热单元轮巡干烧，从而彻底解决了低压水媒换热器的腐蚀、堵灰问题。
11.为了提高能源的利用率，降低能耗，实现能源的就近利用，换热单元的换热管内流出的液态水用于给空预器的入口风道内的暖风器加热。
12.为了实现液态水的循环利用，给暖风器加热后的液态水循环进入换热单元的换热管。当然也可根据需要向换热单元中补给新的液态水。
13.一种回收烟气余热的低压水媒换热器，包括换热单元、供水管和供气管；换热单元的数量为三组以上，各个换热单元的结构相同、且相互并联；换热单元均为由换热管组成的管束状，换热单元的一端为进口、另一端为出口，供水管一端接水源、另一端分支为三路以上的供水支管，供水支管与换热单元的进口连通，每组换热单元至少对应一路供水支管，每路供水支管上均设有进水阀门；供气管一端接气源、另一端分支为三路以上的供气支管，供气支管与换热单元的进口连通，每组换热单元至少对应一路供气支管，每路供气支管上均设有进气阀门。
14.上述回收烟气余热的低压水媒换热器可有效实现换热单元的换热管内交替流动液态水和干蒸汽，从根本上解决低压水媒换热器的腐蚀、堵灰问题。
15.为了便于安装，同时满足工程需求，供水支管的数量与换热单元的数量相等、且一一对应，供水支管与其对应的换热单元的进口连通；供气支管的数量与换热单元的数量相等、且一一对应，供气支管与其对应的换热单元的进口连通。
16.一种回收烟气余热的低压水媒换热器防堵防腐系统，包括上述回收烟气余热的低压水媒换热器、空预器、缓冲水箱、暖风器和热水循环泵；
17.空预器上设有入口风道、出口风道、入口烟道和出口烟道，此为现有常识，本技术不再赘述；
18.低压水媒换热器安装在空预器的出口烟道内；
19.暖风器安装在空预器的入口风道内；
20.换热单元的出口、缓冲水箱的进口、缓冲水箱的出口、暖风器的进口、暖风器的出口、热水循环泵的进口、热水循环泵的出口、供水管和换热单元的进口依次连通、并形成循环。
21.上述系统，不仅实现了能量的充分利用，实现了资源的循环，而且彻底解决低压水媒换热器的腐蚀、堵灰问题。
22.上述暖风器用于加热空预器的入口风。
23.为了系统的安全性和洁净性，缓冲水箱侧壁顶部设有溢流管，溢流管上设有溢流阀；缓冲水箱底部设有排污管，排污管上设有排污阀。换热单元出口的管路上设有出口逆止门。
24.为了提高效率，低压水媒换热器的换热单元呈竖直布置，且上端为进口、下端为出口。也即换热单元为立式布置，以利于干烧某组换热单元时，气态蒸汽快速排挤液态水，并快速干燥换热管内壁，使换热管内充满干蒸汽。
25.优选，低压水媒换热器各组换热单元沿着空预器出口烟道截面宽度方向依次布置，空预器出口烟道截面宽度与烟气流动方向垂直。
26.上述换热单元既包括管壳式换热结构，也包括热管式换热器结构，不限定具体型式。
27.本实用新型未提及的技术均参照现有技术。
28.本实用新型回收烟气余热的低压水媒换热器防堵防腐的方法与系统，通过低压水媒换热器各组换热单元内交替流动液态水和气态蒸汽，轮巡排挤各换热单元中的介质水为干蒸汽，可以利用较少的蒸汽消耗轮巡大幅提高各组换热单元的温度，彻底解决低压水媒换热器的结露、腐蚀、堵灰问题，运行费用低，工程经济价值显著。
附图说明
29.图1为本实用新型回收烟气余热的低压水媒换热器的示意图。
30.图2为本实用新型回收烟气余热的低压水媒换热器防堵防腐系统示意图。
31.图中，1为液态水，2为气态蒸汽，3为烟道截面，4为换热单元，5为进水阀门，6 为进气阀门，7为出口逆止门，8为缓冲水箱，9为溢流阀，10为排污阀，11为空预器或烟气再热器入口风道，12为暖风器，13为热水循环泵；20为空预器或烟气再热器。
具体实施方式
32.为了更好地理解本实用新型，下面结合实施例进一步阐明本实用新型的内容，但本实用新型的内容不仅仅局限于下面的实施例。
33.实施例1
34.如图1所示，一种回收烟气余热的低压水媒换热器，包括换热单元、供水管和供气管；换热单元的数量为三组以上，各个换热单元的结构相同、且相互并联；换热单元均为由换热管组成的管束状，换热单元的一端为进口、另一端为出口，供水管一端接水源、另一端分支为三路以上的供水支管，供水支管的数量与换热单元的数量相等、且一一对应，供水支管与其对应的换热单元的进口连通，每路供水支管上均设有进水阀门；供气管一端接气源、另一端分支为三路以上的供气支管，供气支管的数量与换热单元的数量相等、且一一对应，供气支管与其对应的换热单元的进口连通，每路供气支管上均设有进气阀门。
35.上述回收烟气余热的低压水媒换热器可有效实现换热单元的换热管内交替流动液态水和干蒸汽，从根本上解决低压水媒换热器的腐蚀、堵灰问题。
36.实施例2
37.如图2所示，一种回收烟气余热的低压水媒换热器防堵防腐系统，包括实施例1中的回收烟气余热的低压水媒换热器、空预器、缓冲水箱、暖风器和热水循环泵；
38.空预器上设有入口风道、出口风道、入口烟道和出口烟道；
39.低压水媒换热器安装在空预器的出口烟道内；
40.暖风器安装在空预器的入口风道内；
41.换热单元的出口、缓冲水箱的进口、缓冲水箱的出口、暖风器的进口、暖风器的出口、热水循环泵的进口、热水循环泵的出口、供水管和换热单元的进口依次连通、并形成循环。
42.上述系统，不仅实现了能量的充分利用，实现了资源的循环，而且彻底解决低压水媒换热器的腐蚀、堵灰问题。
43.实施例3
44.在实施例2的基础上，进一步作了如下改进：为了系统的安全性和洁净性，缓冲水箱侧壁顶部设有溢流管，溢流管上设有溢流阀；缓冲水箱底部设有排污管，排污管上设有排污阀。换热单元出口的管路上设有出口逆止门。
45.实施例4
46.在实施例3的基础上，进一步作了如下改进：为了提高效率，低压水媒换热器的换热单元呈竖直布置，且上端为进口、下端为出口。也即换热单元为立式布置，以利于干烧某组换热单元时，气态蒸汽快速排挤液态水，并快速干燥换热管内壁，使换热管内充满干蒸汽。低压水媒换热器各组换热单元沿着空预器出口烟道截面宽度方向依次布置，空预器出口烟道截面宽度与烟气流动方向垂直。
47.600mw机组，在空预器下游烟道(出口烟道)内安装低压水媒换热器，同时在空预器入口风道内安装暖风器。经工程实践，改造前低压水媒换热器又存在积灰、腐蚀及堵塞问题。
48.如图2所示，按照实施例4中的结构改造后，各组换热单元的进水阀门轮巡关闭，打开进水阀门关闭的换热单元上的进气阀门、并通入不低于200℃的干蒸汽，直至此换热单元换热管内的液态水完全排出、并充满干蒸汽，此换热单元换热管的管壁温度上升，从而使此换热单元换热管外与锅炉烟气接触的壁面上的凝露气化、粘附的飞灰在高温下变松散，并被烟气带出。也即低压水媒换热器各组换热单元内交替流动液态水和气态蒸汽，轮巡排挤各换热单元中的介质水为干蒸汽，可以利用较少的蒸汽消耗轮巡大幅提高各组换热单元的温度，运行费用低，工程经济价值显著。干烧低压水媒换热器的某换热单元时，该换热单元的壁面温度能够大幅提升，从正常换热时80-120℃提升到干烧时160℃以上，对多组换热单元轮巡干烧，从而彻底解决低压水媒换热器的腐蚀、堵灰问题，连续运作18 月，低压水媒换热器无结露、腐蚀、堵灰问题。换热单元的换热管内流出的液态水用于给空预器的入口风道内的暖风器加热，进而加热空预器的入口风，给暖风器加热后的液态水循环进入换热单元的换热管加热，之后经缓冲水箱后循环进入暖风器加热入口风。
49.实施例5
50.某烧结机烟气处理技术路线为先脱硝再脱硫，烧结烟气先经过除尘设备，除尘后的原烟气进入脱硝烟气再热器，原烟气加热后，再经过补燃设备将烧结烟气温度提升至脱硝需求温度进入scr脱硝装置，脱硝后净烟气进入烟气再热器，高温的净烟气通过烟气再热器进行热量交换，降温后净烟气进入脱硫装置后续设备。原设计中，烟气再热器的原烟气入口温度为150℃、出口温度为300℃，经补燃设备后烟气温度达330℃，从而满足scr 脱硝温
度要求，烟气再热器的净烟气出口温度为180℃左右。采用上述工艺，scr脱硝装置的氨逃逸进入烟气再热器中，与烧结烟气中的三氧化硫等酸性物质反应，生成粘结性物质，导致烟气再热器堵塞。
51.为解决上述问题，在烟气再热器净烟气出口安装实施例1中的低压水媒换热器，同时在烟气再热器原烟气入口安装暖风器，采用闭式水循环实现净烟气与原烟气的换热。通过在净烟气侧和原烟气侧分别设置换热器，烟气再热器的冷端温度大幅提高，从而避免烟气中生成粘性物质粘附在烟气再热器的蓄热元件表面。
52.本案例中，暖风器入口原烟气温度为150℃，出口原烟气温度达180℃，也即烟气再热器的原烟气入口温度为180℃，相应烟气再热器的净烟气出口温度达210℃左右，再经低压水媒换热器降至180℃左右。进而有效防止了烟气再热器的堵塞。