本发明涉及一种用于净化和再加热烟气的方法，其中，热的烟气在散热的情况下流过换热器，然后流过烟气净化装置，再然后在吸热的情况下流过换热器，并且再然后输送至烟囱。另外，本发明涉及一种用于净化和再加热沿流动方向流动的烟气的设备，该设备具有被用于再加热的气体流过的换热器壳体和换热元件。
背景技术
这种方法和这种设备例如应用在净化燃煤发电站或燃油发电站的烟气时应用(下面燃煤发电站或燃油发电站简称为“发电站”)。
本发明的目标是阻止换热器被硬的和固体的结块污染。固体结块加剧在换热器中的压力损失，造成显著的净化成本并且在最坏情况下甚至会迫使发电站的临时的且不期望的停止。
发电站通常配备有在烟气净化装置之后用于再加热烟气的装置，以便烟气、包含在烟气中的剩余硫酸和细尘尽可能高地带入到大气中。在没有再加热情况中，通常已经在烟囱中构成冷凝物。这种冷凝物大部分情况下在烟囱壁上或烟囱壁的附近产生，然后聚集一团并且构成大液滴。另外，由烟气净化装置的液滴分离器的洗涤产生的大的洗涤水滴同样随着烟气一起被带入到烟囱中并且然后由烟囱抛出。在再加热烟气时，这些洗涤水滴在换热器中被蒸发。液滴(大的冷凝液滴和大的洗涤水滴)然后由烟囱抛出并且在直接的且较近的环境中降落。
这种所谓的烟囱雨当然是酸性的(硫酸作为组成部分)并且通过腐蚀导致对车辆(漆损害和腐蚀)、建筑物(分解的混泥土和建筑材料)、设备(工业设备和私有设备)的严重损害并且也导致对植物和花园的损害(酸雨)。这当然尤其在居住区中一定要避免。这导致与当地居民的持久矛盾，这些居民只能看着，他们的私家车、房屋、企业设备等如何被酸雨毁坏。
烟气的再加热通过如下方式避免所述问题：避免冷凝物构成，并且通过再加热蒸发液滴，并且在烟囱外才凝结液滴。因为烟气被加热，烟气上升，并且冷凝物首先小地构成并且然后在到达地面之前在环境空气中蒸发。
对于再加热，几十年以来使用所谓的容克氏
在原气中的加热期间，换热器除了吸收热量之外还接纳灰尘成分。再生的换热器不是密封的(有泄漏)，通过该泄漏，热的原气会泄漏到干净的冷的净气流中。通过这两种效应，一定量的灰尘成分被带入到净气流中并且提高灰尘运送，这些灰尘成分在烟气净化装置中被分离，该运送还包括在烟气净化装置之后的净气。
这当然是不期望的，发电站的灰尘排放恰好应最小化。因此在再生的换热器中通过泄漏引起的净气被细尘污染是不期望的。
所以发展无泄漏的换热器的构思。这种换热器能构成为气体/气体-换热器。该气体/气体-换热器可包括管路系统，该管路系统在内部被原气穿过并且在外部被净气穿过。但是该换热器也可以构成为气体/液体-换热器。在该气体/液体-换热器中，两个气流被液体回路分开，该液体回路将热量从原气输送至净气。烟气流过管状的或板状的换热器，该换热器在其中一侧上具有液体并且在另一侧上具有输送液体。热的原气将其热量输出给冷液体。然后该液体输送至净气侧并且在那里将热量在类似管式或板式换热器中又返回给净气。原气并且从而细尘成分至净气侧的泄漏在换热器的两种布置中是不可能的。
但是这种无泄漏的换热器的运行经验是，在运行时会明显污染这些换热器。在换热器的用烟气冲刷的表面上构成结块。这些结块由石膏、石灰石、细尘和烟气的其他成分或较好地由在烟气中的剩余液滴构成。它们在绝大部分情况下非常强地与换热器表面连接并且具有硬的且部分甚至结晶的结构。因为结块尤其构成在换热器的由烟气流流过的表面上。
这种结块导致压力损失上升以及换热器功率下降。结块随着时间的推移越来越厚并且通过换热器的管或板生长到烟气路径中。因此用于烟气的通道空间变窄，速度上升并且压力损失升高。污染速度(即结块的构成)随着结块厚度的上升甚至还增大。结块导致在各换热器表面之间的自由通道中的涡流，并且导致，更多液体遇到换热器表面并且在那里堆积。压力损失的上升可如此强，使得锅炉必须被降速调节或者完全停止。当然压力损失的显著上升导致显著的运行成本。烟气鼓风机需要抵制压力损失地运行并且比在正常且干净的条件下消耗明显更多的电流。这种自身消耗使得能被分配的功率量并且从而发电站的营业额和收益下降。
换热器功率随着时间的推移下降得越来越多，再加热不再起作用。结块通常不是非常良好地导热的，而是用作为在烟气与换热器表面之间的隔热层。
附加地，与结块相关地通常发生腐蚀。换热器的空着的且相对干净的表面显示微少腐蚀直至没有腐蚀，而在结块的情况下经常发生显著的腐蚀。结块实际上如保护层一样起作用，在该保护层下，腐蚀液体会作用到换热器表面上并且腐蚀该表面。
净化污染的换热器通常有困难。结块不仅会非常硬地而且会牢固地与换热器元件的表面连接。这种连接必须通过机械力松开，结块必须用高压净化方法进行分离。这不仅是劳动密集的，而且导致对换热器材料的损坏，因为高压净化器的磨损力不仅磨损地分离结块，而且也因此剥蚀换热器表面。这降低相对昂贵的换热器的寿命。
净化通常是非常费时的并且明显持续几个小时以上。为了净化换热器，短时间停机通常是不够的。如果在运行周期结束之前发生压力损耗的显著上升并且热式加热的相关干扰，那么更长的运行失灵是不可避免的。
净化也是非常昂贵的。换热器的要被净化的元件例如管束或板束实际中不可接近，并且为了净化必须多次从其位置上抬起。为此于是必需具有显著杠杆力的起重机。干净的管束或板束已经具有非常显著的重量，如果发生持续污染，则这些束越来越重。根据结块的方式和厚度的不同情况，在特别地方上的净化需要显著的时间和人力。
可惜大部分情况下去除所有结块是不可能的。此外，在正常的检验中，时间不够，人力也不够。此外，位于内部的换热器表面仅能非常有限地够着。然后保留在换热器中的剩余结块对于新结块的构成起加速作用。另外，用高压净化器的洗涤使得换热器表面粗糙不平，这也导致新结块构成的加速。粗糙不平的表面和剩余结块起结块促进或加速的作用。与在光滑干净的表面上相比，在粗糙不平的或剩余结块上，新结块更快速地沉积。
另外，净化措施导致换热器的继续损坏。一方面发生换热器表面的损害和损坏，另一方面拆卸和重新组装能导致对换热器结构的继续损坏。换热器寿命缩短。经验是，净化与12个月运行相比具有更强地缩短寿命的效果。
这种经验已经导致，考虑并且安装净化设备。这些净化设备的目标是，阻止或者延缓污染并且从而一方面确保在运行期间发电站的运行并且另一方面降低运行成本和净化成本。
首先，这些净化装置仅在沿烟气的流动方向看处于前面的换热器束之前安装。经验是，在此以最显著的间距构成结块。首先用压缩空气和蒸汽进行工作，但是快速地发现，因此不产生期望的延长运行寿命的效果。因此通过高压水进行净化。
实际上用高压进行洗涤导致，能明显降低前面的束的污染。虽然不能完全避免结块，但是不再发生大量地构成。首先避免压力损失的提高并且将热损失保持在界限内。
但是现在有如下经验：在上述没有或仅相对少地提及的区域中，在换热器的位于更后面的束中产生结块。虽然结块在一定的延迟中产生(较长的运行寿命)，但是因此在时间和成本方面净化成本显著提高。
因此，在一些发电站中也在那里加装洗涤系统，在另外的发电站中也可不具有这样的位置。基于成本原因，在刚刚提及的发电站中，用换热器填充的通道尽可能小地且紧密排列地构成。
但是然后如下认识也得到认可：也通过其他洗涤装置，结块仅继续朝后移动至其他的换热器束，并且换热器的净化耗费或损坏继续上升。此外，许多洗涤系统导致显著的投资成本和运行成本。最后，当然每次洗涤导致烟气的立刻冷却并且导致液体进入到烟囱并且然后进入到环境。但是这刚好是要被避免的。
如下认识得到认可：洗涤系统根本不能产生期望的功能。一方面产生提高的投资成本和运行成本，并且另一方面洗涤措施仅有限地满足，并且甚至导致在运行静止中净化成本的上升。
对于净化设备的这种功能失常的解释是相对容易的。如果被固体污染的液滴遇到加热的或甚至热的表面上，那么一部分液滴保留在表面上并且使得这些表面湿润。通过持续不断的热输送，液体然后被蒸发并且仅保留固体。这种固体在蒸发时与换热器表面连接并且挤入到表面中的微缝隙和孔中并且将它们填满。然后随着时间的推移，生长成非常厚的且硬的结块。
如果结块的这种构成通过净化洗涤降低，那么净化液滴在换热器中在更后面在与由烟气净化装置来的原始液滴一样的功能中出现。如果最后的换热器也还被净化，那么洗涤液滴飞到通道和烟囱中，并且因此作为烟囱雨降落在环境中。
洗涤系统在一个位置上的净化效果导致在另一位置上的污染效果。烟气在洗涤期间的暂时冷却或洗涤液体由烟囱暂时抛出，抵消加热作用并且导致在环境中的干扰，这些干扰本来应通过加热来避免。必要时甚至发生与监管机关的问题，因为暂时不能满足这些机关规定。
这种经验与可以如下情况相关：必须避免换热器的洗涤，因为与使用相比，在运行时洗涤带来更多的问题和成本。
因此在另一目标方向中继续考虑，在换热器上游设置烟气净化装置。完全正确的考虑是，通过改进分离，能降低污染构成的量和速度。由于这种考虑，烟气净化装置的液滴分离器三级并且在一些情况中四级地构成，并且液滴分离器的功能通过因设备而异的其他措施来改进。
因此完全实现进步。减少结块的量并且延缓结块的构成。改进的液滴分离器一方面在运行时透过少量的液滴(改进的分离功能)，另一方面液滴在平均中更少量地被固体加载。
三重或甚至四重的液滴分离器与两重液滴分离器相比容易具有更好的分离。这与每个液滴分离器相比显而易见，拦截仅在98％与99.9％之间的较大液滴，但从未是100％。多级意味着更高的分离效率。
另外也降低在液滴中的固体量。在液滴分离器之后大部分液滴由来自最后的液滴分离器的洗涤过程的分裂物构成。如果该最后的液滴分离器相对强地被污染，那么分裂的洗涤液滴同样强地被固体污染。如果该液滴分离器相反是非常干净的并且没有污染，那么洗涤液滴也仅略微被污染。如果具有带有高的净化能力的三级的或甚至四级的液滴分离器，那么最后一级的洗涤冲走物比由两级液滴分离器构成的洗涤冲走物明显更小地被污染。
通过改进分离能明显降低结块的构成。在大部分设备中，因此可能的是，进行没有中断的完整的运行周期。但是留下两个问题：
1)显著的净化耗费，和
2)压力损失的持续的形成。
可知，通过这种方法达到界限，进一步改进是不可能的。
技术实现要素：
因此本发明的目的是，实现一种鉴于上述问题改进的方法以及一种适用于执行该方法的设备。为此要找到一种满足如下三个条件的分离构思：
1.持久地确保对于大液滴的高的分离能力。不通过持续污染来发生分离能力的降低。
2.必须避免洗涤分裂物。洗涤分裂物被避免并且因此关于细尘方面净化能力加倍，该洗涤分裂物在常用的设备中对60％至70％的所有液滴分裂物负责。
3.不允许产生在压力损失方面的上升。通过结块的持续构成而产生的在压力损失方面的上升被避免。
有不同的液滴分离器构思，通过这些构思，液滴能由烟气中分离出来。作为现有技术在不同的配置中在吸收器中多层的液滴分离器属于这些构思。
特别成功的构思是所谓的“辊式分离器”。辊式分离器采用管段作为碰撞体(与常用的片式分离器相反，它们采用经挤压的且特别成型的型材)。
这种辊式分离器在运行时证实为非常抗污染和抗结块的，并且尽管如此还带来与常用的片式分离器的分离相比可接受的分离能力。但是辊式分离器至今通常仅用作为粗分离器，因为片式分离器在用作为细分离器时比辊式分离器占优。
辊式分离器至今主要用于改进已存在的液滴分离器。在这些改进的设备中，期间能收集足够的经验，以便作为基础应用在新设备中。
已认识到，尤其大的液滴造成结块构成的效应。
小液滴完全不到达表面。这些小液滴具有小的质量并且所以通过烟气避开换热器管或换热器板并且环绕所述换热器管或换热器板飞过。这些小的液滴不碰撞。这些小的液滴然后通过热的输送而被蒸发，固体作为细尘继续飞行。
中等的液滴部分能完全避开流动阻力，根据飞行路径的不同情况或仅触碰换热器表面并且然后大部分情况下分裂成多个分液滴随着烟气继续飞行并且然后同样蒸发。
仅大液滴由于其质量不能避开换热器管或换热器板的流动阻力并且撞击到换热器的热的表面上。在那里然后发生小的表面区域的短期的湿透并且紧接着在表面上的蒸发，留下硬的且牢固地连接的覆层。
大液滴或者是大的洗涤液滴或者是大的冷凝液滴，这些大的洗涤液滴通过洗涤最后一个分离器产生并且断裂，这些大的冷凝液滴在分离器与换热器之间的烟气通道中被顶盖、壁或其他的断流棱边撕裂。这些冷凝液滴产生，因为环境温度明显小于烟气温度并且所以也在烟气通道良好隔热的情况下明显的温度差起作用。也可以是，在断裂物又被夹带之前，该断裂物在壁上沉淀并且然后冷凝。
冷凝液滴也具有一定的固体成分。灰尘积聚在烟气通道的壁和顶盖上(部分以干燥的灰尘形式)，该灰尘与湿的表面接触并且挂住，并且该灰尘部分通过具有固体成分的小的液滴沉积，所述小的液滴同样与表面接触并且在那里积聚。如果由于冷凝和积聚而贴靠了足够的液体，那么液滴又断开回到烟气流中并且朝换热器方向飞行。
通过常用的液滴分离器不可能的是，阻碍这些大液滴到达换热器或者将其事先从烟气流去除。常用的分离器设有薄片并且设置在吸收器内。这具有如下缺点：这些常用的分离器有利于在薄片中的积聚并且因此同样构成结块直至堵塞。另外显著的冷凝量会在吸收器与换热器之间堆积(根据在环境中的温度状况的不同情况)。
为了实现与之相关的补救，在用于净化和再加热烟气的按本发明的方法中，烟气引导通过沿流动方向在烟气净化装置之后且在换热器之前设置的附加的液体分离器，在该方法中，热的烟气在散热的情况下流过换热器，然后流过烟气净化装置，再然后在吸热的情况下流过换热器，并且再然后输送至烟囱。
附加的液体分离器相对于换热器的从而实现的相对接近，避免在液体分离器与换热器之间构成冷凝液滴，这些冷凝液滴在换热器中然后导致上述的污染问题。
按本发明的方法的如下一种方案是优选的，在该方案中，烟气在吸热的情况下大致水平地流过换热器。
在按本发明的方法的一种尤其优选的进一步方案中，液体分离器包括多个长形的三维的碰撞体，这些液体分离器的碰撞体的纵向伸长方向倾斜于或横向于烟气的流动方向定向，并且这些液体分离器的碰撞体的伸展方向和布置倾斜于或横向于纵向伸长方向如下构成，即碰撞体在沿烟气的流动方向的投影中彼此重叠，使得烟气在没有改变流动方向的情况下不能流过液体分离器。
本发明也涉及一种用于净化和再加热沿流动方向流动的烟气的设备，该设备具有带有换热器壳体的换热器，该换热器被用于再加热的气体流过，在该换热器中，在换热器壳体内设置沿烟气的流动方向看在换热器之前的液体分离器。通过将液体分离器设置在换热器壳体中，一方面确保对于执行按本发明的方法有利的、液体分离器相对于换热器的相对接近。另一方面，由于换热器壳体的通常相对大的体积，烟气流过换热器的流动速度并且从而流到液体分离器上的流动速度是相对小的，因此实现大液滴的较好的分离能力。
意想不到地已经显示，包括多个碰撞体的液体分离器尤其适用于应用在换热器壳体中。
尤其完全优选的是，碰撞体长形地且三维地构成，优选大致管形地构成。这种液体分离器也称作为“辊式分离器”。因为这种辊式分离器被认为是具有相对不好的分离能力的分离器，把这种辊式分离器应用在换热器壳体中显得无意义。
不过现在建议，采用辊式分离器作为对换热器的保护。辊式分离器相对于片式分离是已知的不良的分离器。因此这与当前主流教导相对立，根据这个主流教导，最后的分离器需要带来最好的分离能力。
实际上通过本发明，要改变这种主流教导。即主流教导引入到了死胡同，根据主流教导，分离能力必须逐级地提高并且在那里液滴分离器全部相继地在吸收器中安装。它不考虑，从确定的分离能力开始，在载有固体的气体中，与分离能力的上升相比，不可避免的洗涤造成更大的污染。此外这种布置是有问题的。
其他说明：因为在最后一级中分离能力的上升导致分离器薄片的非常小的间距，所以这些液滴分离器是非常容易受污染的并且必须经常洗涤。通过洗涤产生大量的分裂物，与通过提高的净化能力从烟气滤出排放物的分离器级相比，该分裂物造成更多的排放物。一个进步的步骤迫使两个退步的步骤。
所以按本发明的解决方案走上相反途径。意想不到地认识到，洗涤从整个系统的确定的分离能力开始造成大部分排放物，并且尤其在换热器中导致令人不舒服的结块直至导致堵塞。
所以按本发明结构的目标是要找到一种解决方案，在该解决方案中，最后的分离级甚完全不必进行洗涤。在此容忍，最后一级带来更不好的分离能力。
已经显示，在辊式分离器中即使在没有洗涤的长时间运行中，或者完全干净地保持或者仅略微污染。辊的污染像对来自分离系统的分裂物的总量没有影响地一样好。
另外已经显示，辊式分离器尤其适合用作为保护再加热的换热器。可能的解释是，辊式分离器尤其良好地分离大液滴。但是如上面所述恰好最后的分离器的主功能是，拦截并且分离位于前面的分离器的夹带的洗涤液滴。已知这些洗涤液滴较早是大液滴直到是非常大的液滴。
也已确定，辊式分离器在换热器壳体中的布置由于其尺寸导致非常小的烟气速度，因此避免负面效应例如在液滴分离器与换热器之间的冷凝。
已经显示，可忽略如下缺点：已经通过位于前面的分离级实现的小液滴然后不被分离。在到达辊式分离器的液体量方面，这些小液滴仅具有相对小的份额。根据洗涤频率的不同情况，90％至99％的液体量是来自位于前面的分离级的洗涤过程的分裂物。
构成为辊式分离器的液体分离器必须具有至少两层彼此错开的管(或者类似管的碰撞体)，这些管这样构成，使得它们沿流动方向完全封锁路径，即彼此重叠。因此确保，至少大部分数量的大液滴碰到碰撞体上。
优选辊式分离器包括三个或四个管层。如果分离器非常接近换热器地安装，那么第三和第四管层尤其是有意义的。第三层并且必要时第四层拦截换热器的辐射热，并且防止第一管层发生加热并且然后发生液滴在碰撞管上的蒸发。
分离器应尽可能接近换热器布置。通常烟气通道在换热器之前扩宽，因为烟气速度在换热器中与在通道中相比通常必须更低。管式分离器对于良好的功能同样需要尽可能低的烟气速度。此外，然后在分离器与换热器之间不会再预期到冷凝液滴。换热器的辐射热通常足够，在直至2.5m的距离中使得通道保持干燥，即避免冷凝物。但是与换热器的小于0.5m的间距导致管式分离器的加热，这是不期望的，因为干燥过程能在管式分离器上发生，所述干燥过程可使得该管式分离器的功能下降并且压力损失会提高。液体分离器与换热器的间距因此优选在0.5m与2.5m之间、优选在1m与2m之间、尤其优选大致为1.5m。
换热器尤其优选可构成为无泄漏的，尤其可构成为气体/气体-换热器。
另外可建议一种洗涤系统用于按需要地净化液体分离器，但是优选该洗涤系统尤其在设备停止时是可激活的。
附图说明
现在应借助于附图继续解释本发明。其中：
图1纯粹示意地且部分剖视地显示用于净化和再加热烟气的设备，该设备包括换热器、烟气净化装置和型砖，以及
图2再次纯粹示意地显示按本发明设备的换热器的局部放大图。
具体实施方式
在图1中描述的设备中，来自在附图中未描述的发电站的热的烟气(也称作为“原气”)沿流动方向s流过通向换热器2的输入管1。换热器2包括换热器壳体3以及换热器元件4。它们在描述的实施例中构成管状的并且被热的烟气在散热的情况下流过。
在此发生冷却的原气紧接着通过排出管5输送至烟气净化装置6。后者包括多个液滴分离系统7，这些液滴分离系统由下往上被冷却的原气流过，并且因此净化成所谓的净气。烟气净化装置也可以包括用于液滴分离系统的洗涤装置，但是所述洗涤装置在附图中未描述。通过另一输入管8，冷却的净气导入到换热器壳体3中。沿流动方向看在换热器元件4之前，液体分离器9处于该换热器壳体3中。如在图2中可见，该液体分离器具有多个横向于气体的流动方向s延伸的管状的碰撞体10。
在图2中描述的实施例中，设置三列11、12、13碰撞体10。碰撞体这样确定尺寸和布置，使得这些碰撞体在沿流动方向的投影中彼此重叠。在流过液体分离器9之后，净气在吸热的情况下在外部环流换热器元件4。再加热的净气于是通过另一排出管14输送至烟囱15。
附图标记列表
1输入管
2换热器
3换热器壳体
4换热器元件
5排出管
6烟气净化装置
7液滴分离系统
8输入管
9液体分离器
10碰撞体
11、12、13列
14排出管
15烟囱
s流动方向