一种采用低温冷凝器回收烟气余热的装置的制作方法

1.本发明属于余热利用领域，尤其涉及一种采用低温冷凝器回收烟气余热的装置。


背景技术：

2.近年来，我国在火力发电行业取得了长足的进步，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，因此燃煤电站余热深度利用对我国节能减排工作具有重要意义。
3.燃煤电厂对提高机组运行效率及灵活调峰提出了更高要求。锅炉排烟热损失为锅炉运行中最大部分，占总热损失的40～50％，降低排烟温度、回收烟气余热是提高锅炉效率的最直接和最有效的途径。
4.锅炉排烟温度在120～150℃，有进一步利用空间，若能对烟气余热实施深度回收利用，将烟气温度适当降低到一定程度，使其中一部水蒸汽凝结放热，除能回收烟气物理显热外，还能回收可观的水蒸汽凝结热。目前针对烟气余热利用已提出比较有效技术措施。例如：在空气预热器后除尘器入口加装低温省煤器加热凝结水、一、二次风、热网水；干燥燃料等。有效利用了空预器出口烟气余热。由于受到烟气酸结露腐蚀、磨损、积灰等的影响，目前低温省煤器只能将烟温降低到90℃左右，未能进一步利用烟气的低温余热。


技术实现要素：

5.本发明提供了一种采用低温冷凝器回收烟气余热的装置，解决燃煤工业锅炉和电站锅炉排烟温度过高和排烟热损失过大的问题。
6.为实现上述目的，本技术提供如下技术方案：
7.一种采用低温冷凝器回收烟气余热的装置，包括：空气预热器、脱硫塔、烟气冷凝换热器；所述烟气冷凝换热器设置在所述脱硫塔和所述空气预热器之间；所述空气预热器利用锅炉来的烟气进行预热；所述脱硫塔对来自所述烟气冷凝换热器的烟气进行脱硫处理；所述烟气冷凝换热器利用来自所述空气预热器的烟气进行热交换处理，得到温度降低的烟气和温度升高的水，温度降低的烟气通过脱硫塔排出，温度升高的水回收利用。
8.进一步的，在如上述的装置中，所述烟气冷凝换热器的烟气出口与所述脱硫塔的烟气入口直接连通，所述烟气冷凝换热器内换热后的烟气直接进入所述脱硫塔内。
9.进一步的，在如上述的装置中，包括：引风机；所述引风机设置在所述烟气冷凝换热器和所述空气预热器之间；所述引风机对来自所述空气预热器的烟气进行引导并加压，并将烟气输送到所述烟气冷凝换热器；来自所述引风机的烟气在所述烟气冷凝换热器内进行换热后直接进入所述脱硫塔。
10.进一步的，在如上述的装置中，包括：低温省煤器；所述低温省煤器设置在所述空气预热器和所述引风机之间；所述低温省煤器利用来自所述空气预热器的烟气进行初步降温换热，降温后的烟气再输送进入所述引风机。
11.进一步的，在如上述的装置中，所述烟气冷凝换热器包括换热管束；利用来自所述
空气预热器的烟气在所述换热管束中进行热交换，得到温度降低的烟气和温度升高的水；温度降低的烟气通过所述脱硫塔排出；温度升高的水回收利用；所述换热管束中的每个换热管沿水平方式设置；所述换热管束采用氟塑料。
12.进一步的，在如上述的装置中，包括：除尘器；所述除尘器设置在所述低温省煤器和所述引风机之间；所述除尘器用于降低来自所述低温省煤器的烟气中的烟尘含量；所述除尘器的烟气出口与所述引风机的烟气入口连通；所述除尘器的烟气入口与所述低温省煤器的烟气出口连通；所述低温省煤器的烟气入口与所述空气预热器的烟气出口连通。
13.进一步的，在如上述的装置中，包括：所述烟气冷凝换热器包括进口联箱、出口联箱；低温水由所述进口联箱进入，通过所述换热管束换热，水温升高后从所述出口联箱排出；所述换热管束中的水流方向与烟气流动方向相反；所述换热管束的焊缝位于烟道外侧。
14.进一步的，在如上述的装置中，所述烟气冷凝换热器设置有入口斜撑、中间加强隔板；所述入口斜撑设置在所述烟气冷凝换热器的烟气入口处，用于加强所述烟气冷凝换热器的整体强度；所述中间加强隔板设置在所述烟气冷凝换热器的中间部位，用于支撑所述烟气冷凝换热器。
15.进一步的，在如上述的装置中，在所述烟气冷凝换热器的烟气出口处设置有出口叶栅，所述出口叶栅向上倾斜设置。
16.进一步的，在如上述的装置中，所述烟气冷凝换热器的底部形成有一定坡度且所述烟气冷凝换热器的底部最低处与所述脱硫塔的所述烟气入口的底部相接，所述烟气冷凝换热器内形成的凝结液沿着所述烟气冷凝换热器的斜坡就通过所述烟气入口流入所述脱硫塔；所述坡度的范围在1-5％。
17.本发明的技术方案具有如下有益效果：
18.回收利用烟气显热及大量潜热，可以利用引风机部分烟气升温余热。烟气冷凝，可以净化部分so2、nox、烟尘等，减少脱硫塔耗水量。烟气冷凝换热器采用耐腐蚀的氟塑料，可有效解决烟气腐蚀的问题。烟气冷凝换热器输出的热水结合热泵技术为厂区及周边提供采暖、制冷负荷。烟气冷凝换热器设置在脱硫塔入口避免对后部烟道设备腐蚀。
附图说明
19.图1为本发明一种采用低温冷凝器回收烟气余热的装置的工艺流程图；
20.图2为本发明一种采用低温冷凝器回收烟气余热的装置的烟气冷凝换热器示意图；
21.图3为a方向的烟气冷凝换热器示意图；
22.图4为b方向的烟气冷凝换热器示意图。
23.附图数字说明：进口联箱11、出口联箱12、换热管束13、入口斜撑14、中间加强隔板15、出口叶栅16、烟气流动方向m。
具体实施方式
24.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。显然，所描述的实施例仅仅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。
25.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”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。
26.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，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。
27.参考图1-4对本发明提供的一种采用低温冷凝器回收烟气余热的装置进行的介绍。其中，图1为本发明一种采用低温冷凝器回收烟气余热的装置的工艺流程图；图2为本发明一种采用低温冷凝器回收烟气余热的装置的烟气冷凝换热器示意图；图3为a方向的烟气冷凝换热器示意图；图4为b方向的烟气冷凝换热器示意图。
28.简单来说，本技术公开了一种低温冷凝器回收烟气余热的装置，包括空气预热器、脱硫塔和烟气冷凝换热器，其中：烟气冷凝换热器设置在脱硫塔和空气预热器之间；空气预热器利用锅炉来的烟气进行预热；脱硫塔对来自烟气冷凝换热器的烟气进行脱硫处理；烟气冷凝换热器利用来自空气预热器的烟气进行热交换处理，得到温度降低的烟气和温度升高的水，温度降低的烟气通过脱硫塔排出，温度升高的水回收利用。
29.烟气冷凝换热器的烟气出口与脱硫塔的烟气入口直接连通，烟气冷凝换热器内换热后的烟气直接进入所述脱硫塔内。
30.引风机设置在烟气冷凝换热器和空气预热器之间；引风机对来自空气预热器的烟气进行引导并加压，并将烟气输送到烟气冷凝换热器；来自引风机的烟气在烟气冷凝换热器内进行换热后直接进入脱硫塔。因为加压的作用，经过引风机的烟气温度会升高。
31.低温省煤器设置在空气预热器和引风机之间。低温省煤器利用来自空气预热器的烟气进行初步降温换热，降温后的烟气再输送进入引风机。
32.在一具体实施方式中，烟气冷凝换热器的烟气出口与脱硫塔的烟气入口直接连通，烟气冷凝换热器内换热后的烟气直接进入脱硫塔内。
33.烟气冷凝换热器设置在引风机和脱硫塔之间，通过烟气冷凝换热器将烟气中的显热及潜热充分吸收，充分利用烟气显热及潜热，降低了进入脱硫塔烟气的温度；并且，烟气冷凝换热器将烟气经冷凝后凝结成酸液，进而减少了烟气中的酸性成分，减轻了烟气对后部烟道及相关设备的腐蚀。也就是说，烟气通过冷凝，降低了烟气中水分含量，同时脱除烟气中的污染物，减少进入脱硫塔的酸性成分。
34.在一具体实施方式中，烟气冷凝换热器可以紧贴脱硫塔设置，烟气凝结成的酸液以及冷却后的烟气都直接排入脱硫塔。烟气冷凝换热器采用抗腐蚀性材料，可有效解决烟气腐蚀换热器问题。
35.现有技术中，烟气先通过脱硫塔，然后再通过烟气冷凝换热器；本技术提供的该装置，烟气先通过烟气冷凝换热器，然后再通过脱硫塔，本技术相比于现有技术好处在于：
36.1、针对燃煤电厂常规采用的石灰石-石膏湿法脱硫工艺，进入脱硫塔的烟气温度要明显高于流出脱硫塔的烟气温度，将烟气冷凝换热器设置在脱硫塔入口之前可以利用更高温度的烟气余热。
37.2、将烟气冷凝器换热器设置在脱硫塔入口之前可以降低进入脱硫塔烟气的温度，有利于减少脱硫用水量。
38.3、烟气冷凝换热器在冷凝过程中可以将烟气中的部分有害气体及酸性成分凝结成酸液并排入脱硫塔，这样进入脱硫塔的烟气中有害气体及酸性成分(包括so2、hg等)减少了，脱硫塔中石灰石等原料消耗将减少，脱硫相关附属设备及运行费用相应降低；既能更高效的回收余热，又能节约成本。
39.上述装置还包括除尘器，除尘器的烟气出口与引风机的烟气入口连通，除尘器的烟气入口与低温省煤器的烟气出口连通。除尘器，用于把固体小颗粒从烟气中分离，大大降低了烟气中的烟尘含量，因为烟气经过除尘器后烟尘含量大大降低，所以烟气对烟气冷凝换热器的损耗减轻；低温省煤器对烟气进行初步降温换热，利用烟气余热加热凝结水和/或空气，循环利用上述凝结水和/或空气，节约机组能耗，起到省煤的作用。
40.低温省煤器出口的烟气约90℃，经过除尘器过滤之后经过引风机，烟气温度在80～90℃，然后经烟气冷凝器冷却后烟气的温度降至45～50℃，释放大量热量；并且，通过与烟气冷凝换热器换热后的水的温度可以达到60～70℃，热泵机组可以利用这部分低温热水及厂区辅助蒸汽为厂区及周边提供采暖、制冷负荷，提高电厂的综合效益。
41.为了进一步利用燃煤机组锅炉烟气余热，本技术提出了一种新的余热利用装置。下面详细论述一下本技术一种采用低温冷凝器回收烟气余热的装置。
42.该装置包括，上述实施方式中提到的烟气冷凝换热器、低温省煤器、除尘器、引风机、脱硫塔、热泵机组；还包括空气预热器。
43.本技术的核心部件是烟气冷凝换热器，烟气冷凝换热器的位置设置在引风机烟气出口紧贴脱硫塔烟气入口处。紧贴脱硫塔可以将烟气凝结的酸液排至脱硫塔内，避免了烟气对后部烟道及相关设备的腐蚀。因为烟气经过除尘器后烟尘含量大大降低，所以烟气对冷凝换热器的磨损减轻。
44.在一具体实施方式中，烟气冷凝换热器的抗腐蚀性材料可以为氟塑料或者氟塑钢材料，优选的，氟塑料。氟塑料(fluoroplastie)指用氟树脂制成的塑料。由于氟塑料分子结构中含有氟原子，所以具有许多优异的性能，如优良的电绝缘性能、高度的耐热性、突出的耐油性、耐溶剂和耐磨性能，良好的耐湿性和耐低温性。氟塑料可有效解决烟气腐蚀换热器问题。下面以氟塑料的烟气冷凝换热器为例详细说明。
45.在氟塑料的烟气冷凝换热器中，烟气中的水蒸气发生相变冷凝，可以降低烟气中水分含量，同时脱除烟气中其它污染物，进一步净化烟气排放，减缓烟气白色烟羽。
46.烟气冷凝换热器包括进口联箱11、出口联箱12、换热管束13。换热管束13中的每个换热管沿水平方向设置，换热管束13可以为翅片换热管束。利用来自空气预热器的烟气在换热管束13中进行热交换，得到温度降低的烟气和温度升高的水；温度降低的烟气通过脱硫塔排出，温度升高的水回收利用。具体来说，低温水由进口联箱11进入，通过换热管束13换热，水温升高后从出口联箱12排出。换热管束13中水流方向与烟气流动方向m相反，逆流换热可提高换热系数。此外换热管束13的焊缝均位于烟道外侧，既可以解决管道焊缝部位
易腐蚀问题，还便于烟气冷凝换热器检修维护方便，提高烟气冷凝换热器的可靠性。在一具体实施方式中，冷水由热泵机组提供，并且水温升高后也由热泵机组回收。
47.烟气冷凝换热器设置有入口斜撑14、中间加强隔板15、出口叶栅16。入口斜撑14设置在烟气冷凝换热器的烟气入口处，用于加强烟气冷凝换热器的整体强度；中间加强隔板15设置在烟气冷凝换热器的中间部位，用于支撑烟气冷凝换热器。出口叶栅16，设置在烟气冷凝换热器的烟气出口处，引导出口的烟气可以合理有序的进入脱硫塔，减小局部阻力，出口叶栅16向上倾斜设置可有效防止脱硫塔内含硫的气体腐蚀烟气冷凝换热器，起到一定程度的遮挡作用，引导烟气由换热器流入脱硫塔而阻止脱硫塔内的含硫气体或者液体进入换热器。入口斜撑14、中间加强隔板15、出口叶栅16、烟气冷凝换热器的外壳采用加强钢板或者加强型钢等材料，以保证换热器整体强度。
48.在一具体实施方式中，烟气冷凝换热器的烟气出口与脱硫塔的烟气入口直接连通，具体地，烟气冷凝换热器通过法兰(环状)与脱硫塔相连接，使得烟气冷凝换热器内换热后的烟气直接向脱硫塔内输出。如图2所示那样，烟气冷凝换热器的底部形成有一定的坡度且烟气冷凝换热器的底部最低处与脱硫塔的烟气入口的底部相接，而且烟气冷凝换热器的底部高于脱硫塔的底部，这样在烟气冷凝换热器内形成的凝结的酸液沿着烟气冷凝换热器的斜坡在重力的作用下就能直接通过烟气入口流入脱硫塔。烟气冷凝换热器的底部设置的坡度的范围在1-5％，例如1％、2％、3％、4％、5％。
49.在一具体实施方式中，烟气冷凝换热器设置有水冲洗喷头，用于冲洗换热管束13，防止换热管束13发生积灰堵塞或者局部腐蚀。
50.具体来说，烟气冷凝换热器的外壳和内衬采用玻璃鳞片或者橡胶防腐；换热管束13采用氟塑料，氟塑料的换热管束13对烟气中的液滴和颗粒进行拦截，使烟气发生激烈的绕流和撞击，液态颗粒包裹固态颗粒逐渐长大，并粘附在换热管上，由于换热管中通有冷水(也叫冷却水)，使得烟气中的水蒸汽发生冷凝现象，管外壁会形成足够厚度的水膜，由于列管采用垂直布置方式，上述水膜会自上向下流动，将粘附的固态颗粒带下排至底部斜坡中，流入脱硫塔。上述水膜带走部分烟气中的粉尘、nox、sox和hg等污染物，可以使粉尘、nox、sox和hg等污染物排放量进一步下降，从而使得排放烟气的各项指标降到较低的水平。
51.该烟气冷凝换热器具有效率高、能耗低、体积小、不堵灰、免维护、兼具烟气余热回收及烟气节水功能等技术优势，将常规金属换热器无法回收的热能进一步回收，做到深度节能。该烟气冷凝换热器安装在引风机(或者增压风机)之后、脱硫塔之前的烟道中，可以最大程度地降低烟气温度，回收能量。应用氟塑料的烟气冷凝换热器的余热深度回收能够将烟气温度降低到40-50℃。
52.本技术来自锅炉的烟气首先进入空气预热器，空气预热器是提高锅炉热交换性能，降低热量损耗的一种预热设备(用于烟气预热)。空气预热器利用烟气余热，进一步降低排烟时烟气的温度，因此提高了锅炉热效率。根据经验，当烟气在空气预热器中升高1.5℃，排烟温度可以降低1℃。在锅炉烟道中安装空气预热器后，可提高锅炉热效率，节约燃料。
53.在空气预热器的烟气出口设置有低温省煤器(即低温省煤器安装在空气预热器烟气出口的尾部烟道上)，也就是说，空气预热器的烟气出口与低温省煤器的烟气入口连通。低温省煤器对烟气进行初步降温换热，烟气温度由原先的130～140℃下降至90℃左右。低温省煤器利用低压回热加热装置中的凝结水和/或空气，可以进行高温和低温切换，出水引
入除氧器(即低温省煤器包括除氧器)。除氧器，除去溶解于水的氧及水中游离的co2、nh3、h2s等腐蚀性气体，保证给水的品质，防止和降低锅炉给水管、低温省煤器和其它附属设备的腐蚀。在低温省煤器的下方设置有收集口，用于收集含酸含尘冷凝液。凝结水和/或空气在低温省煤器内吸收排烟热量，降低排烟温度，凝结水和/或空气自身被加热、升高温度后可以返回加热装置，代替部分加热的作用。低温省煤器，提高发电厂循环热效率，节约机组的能耗，起到省煤的效果。
54.低温省煤器的烟气出口设置有除尘器(即低温省煤器的烟气出口与除尘器的烟气入口连通)。除尘器设置在低温省煤器和引风机之间。粉尘是能够较长时间呈浮游状态存在于空气中的一切固体小颗粒，是一种分散体系，叫做气溶胶，其中空气为分散介质，固体颗粒为分散相。除尘器就是把这种固体小颗粒从气溶胶中分离出来的设备。优选的，除尘器采用湿式电除尘器，湿式电除尘器是一种用来处理含微量粉尘和微颗粒的新除尘设备，主要用来除去含湿气体中的尘、酸雾、水滴、气溶胶、臭味、pm2.5等有害物质。烟气经过除尘器后烟尘含量大大降低，所以烟气对冷凝换热器的磨损减轻。也就是说，除尘器用于降低来自低温省煤器的烟气中的烟尘含量，减轻烟气对烟气冷凝换热器的损耗。
55.在除尘器的烟气出口设置有引风机(即除尘器的烟气出口与引风机的烟气入口连通)。引风机是通过叶轮转动产生负压，进而从设备抽取空气的一种设备。引风机的烟气出口烟气温度在80～90℃。
56.该装置还可以包括热泵机组，热泵机组和烟气冷凝换热器相连接。其中，热泵机组为烟气冷凝换热器提供冷水(即冷却水)，水温在30-40℃；烟气冷凝换热器利用烟气余热将冷水的水温升高，水温升高至60-70℃，由热泵机组回收。热泵机组利用这部分低温热水及厂区辅助蒸汽可以为厂区及周边提供采暖、制冷负荷，提高电厂的综合效益。
57.使用时，烟气的流动依次通过，空气预热器、低温省煤器、除尘器、引风机、烟气冷凝换热器、脱硫塔、最后通过烟囱排出。具体来说，锅炉来的烟气和冷风进入空气预热器；空气预热器输出的热风及烟气进入低温省煤器；低温省煤器加热凝结水和/或空气，输出的烟气约90℃进入除尘器；除尘器输出的烟气(80～90℃)进入烟气冷凝换热器；烟气冷凝换热器利用烟气加热后的水温度为60～70℃，热泵机组利用这部分低温热水及厂区辅助蒸汽可以为厂区及周边提供采暖、制冷负荷；烟气冷凝换热器输出的烟气(30～40℃)进入脱硫塔；脱硫塔与烟囱相连接，脱硫塔输出的烟气通过烟囱排出。
58.对于本领域技术人员而言，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，都只是举例说明，并不是仅有的，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。