一种高硫煤机组烟气余热利用协同脱除中试试验台的制作方法

本实用新型属于工业排烟余热利用和环境保护领域，涉及一种高硫煤机组烟气余热利用协同脱除中试试验台。

背景技术：

以烟气冷却器+电除尘为核心的烟气余热利用协同脱除技术是当前燃煤机组超净排放的主要技术之一，可有效提高电除尘除尘效率并显著缓解下游烟道因烟气SO3冷凝造成的腐蚀问题，同时还可以减少引风机能耗及湿法脱硫工艺水量。目前，国内众多燃煤电厂都已经进行了烟气余热利用协同脱除改造并取得了良好的经济和社会效益，但其全面推广尚存在一些问题。其中，最主要的问题是迄今为止烟气余热利用协同脱除技术在国内外尚无高硫煤机组应用工程实例，已有的成功工程实例均为中、低硫份燃煤机组。据调研统计，截止2015年底，国内投运烟气余热利用协同脱除技术的机组燃煤设计含硫量不超过2％，国外不超过1.17％。这些中、低硫份燃煤机组的运行经验是否适用于我国众多含硫量高达4-8％的高硫燃煤电厂尚不得而知，因此非常有必要开展高硫煤机组的烟气余热利用协同脱除试验研究，以指导工程实践。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种高硫煤机组烟气余热利用协同脱除中试试验台，该试验台开展高硫煤机组的烟气余热利用协同脱除试验研究。

为达到上述目的，本实用新型所述的高硫煤机组烟气余热利用协同脱除中试试验台包括烟道、电除尘系统、引风机、水水换热器、循环泵及若干换热模块；

烟道的上游出口依次经各换热模块的放热侧、电除尘系统及引风机与烟道的下游入口相连通，水水换热器的放热侧出口经循环泵分别与各换热模块的吸热侧入口相连通，各换热模块的吸热侧出口与水水换热器的放热侧入口相连通。

各换热模块的放热侧出口处均设置有声波吹灰器。

各换热模块的吸热侧出口经过管道并管后分为两路，其中一路与经第一调节水阀与水水换热器的放热侧入口相连通，另一路与第二调节水阀的入口相连通，水水换热器的放热侧出口经第三调节水阀与第二调节水阀通过管道并管后与循环泵的入口相连通。

还包括疏水膨胀箱，其中，疏水膨胀箱的出口经第四调节水阀与循环泵的入口相连通。

还包括用于检测循环泵出口处水温的第一温度传感器，其中，第一温度传感器的输出端与第二调节水阀的控制端相连接。

循环泵的出口分为多路，其中，一路对应一个换热模块，各路均经第五调节水阀与对应换热模块的吸热侧入口相连通，各换热模块的放热侧出口处均设置有用于检测换热模块放热侧出口处温度的第二温度传感器，其中，第二温度传感器的输出端与对应第五调节水阀的控制端相连接，烟道的上游出口处设置有第三温度传感器。

烟道的上游出口处设置有第一截止阀，烟道的下游入口处设置有第二截止阀。

各换热模块的外壁上设置有泄水阀及排汽阀。

还包括四个腐蚀测试模块，其中，换热模块的数目为5组，其中，四个腐蚀测试模块分别对应第二组换热模块、第三组换热模块、第四组换热模块及第五组换热模块，各腐蚀测试模块均包括三根20G试样管、三根ND钢试样管、三根316L试样管及一个试件块，其中，换热模块放热侧的侧壁上开设有10个测孔，三根20G试样管、三根ND钢试样管、三根316L试样管及一个试件块分别插入于测孔内，20G试样管、ND钢试样管、316L试样管及试件块分别对应一个测孔。

各换热模块放热侧的出口处设置有压力传感器。

本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型所述的高硫煤机组烟气余热利用协同脱除中试试验台在具体操作时，烟道上游出口输出的烟气在引风机的作用下经各换热模块放热、电除尘系统电除尘后进入到烟道的下游入口中，水水换热器放热侧出口输出的循环水在循环泵的作用下经各换热模块的吸热侧吸热后进入到水水换热器的放热侧中，实现高硫煤机组的烟气余热利用协同脱除试验研究，操作简单、方便，具有较好的工程应用价值。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

其中，1为换热模块、2为水水换热器、3为循环泵、4为电除尘系统、5为引风机、6为声波吹灰器、7为疏水膨胀箱、8为腐蚀测试模块、9为第五调节水阀、10为第二调节水阀、11为第一调节水阀、12为第三温度传感器、13为压力传感器、14为排汽阀、15为泄水阀、16为第一截止阀、17为第二截止阀、18为第三调节水阀、19为第四调节水阀。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述：

参考图1，本实用新型所述的高硫煤机组烟气余热利用协同脱除中试试验台包括烟道、电除尘系统4、引风机5、水水换热器2、循环泵3及若干换热模块1；烟道的上游出口依次经各换热模块1的放热侧、电除尘系统4及引风机5与烟道的下游入口相连通，水水换热器2的放热侧出口经循环泵3分别与各换热模块1的吸热侧入口相连通，各换热模块1的吸热侧出口与水水换热器2的放热侧入口相连通；各换热模块1的放热侧出口处均设置有声波吹灰器6。

各换热模块1的吸热侧出口经过管道并管后分为两路，其中一路与经第一调节水阀11与水水换热器2的放热侧入口相连通，另一路与第二调节水阀10的入口相连通，水水换热器2的放热侧出口经第三调节水阀18与第二调节水阀10通过管道并管后与循环泵3的入口相连通。

本实用新型还包括疏水膨胀箱7，其中，疏水膨胀箱7的出口经第四调节水阀19与循环泵3的入口相连通；本实用新型还包括用于检测循环泵3出口处水温的第一温度传感器，其中，第一温度传感器的输出端与第二调节水阀10的控制端相连接。

循环泵3的出口分为多路，其中，一路对应一个换热模块1，各路均经第五调节水阀9与对应换热模块1的吸热侧入口相连通，各换热模块1的放热侧出口处均设置有用于检测换热模块1放热侧出口处温度的第二温度传感器，其中，第二温度传感器的输出端与对应第五调节水阀9的控制端相连接，烟道的上游出口处设置有第三温度传感器12。

烟道的上游出口处设置有第一截止阀16，烟道的下游入口处设置有第二截止阀17；各换热模块1的外壁上设置有泄水阀15及排汽阀14。

本实用新型还包括四个腐蚀测试模块8，其中，换热模块1的数目为5组，其中，四个腐蚀测试模块8分别对应第二组换热模块1、第三组换热模块1、第四组换热模块1及第五组换热模块1，各腐蚀测试模块8均包括三根20G试样管、三根ND钢试样管、三根316L试样管及一个试件块，其中，换热模块1放热侧的侧壁上开设有10个测孔，三根20G试样管、三根ND钢试样管、三根316L试样管及一个试件块分别插入于测孔内，20G试样管、ND钢试样管、316L试样管及试件块分别对应一个测孔；各换热模块1放热侧的出口处设置有压力传感器13。

本实用新型在具体操作时，所述烟道为600MW等级高硫燃煤机组尾部烟道，通过引风机5从600MW等级高硫燃煤机组尾部烟道抽取烟气，烟气经各换热模块1、电除尘系统4及引风机5后回到机组尾部烟道。引风机5采用负压为5kPa的离心式风机，可通过变频器调节转速，烟气流量范围为5000-10000m³/h；为保证抽取烟气与烟道烟气成分尽可能一致，在烟道垂直段壁面开三个抽烟口，每个抽烟口伸入原烟道一定深度，避免壁面T形开口产生的边界效应；在抽烟口和回烟口，设置有第一截止阀16及第二截止阀17，以实现机组运行过程中中试试验台的投运及停运。

换热模块1的数量为5组，前三组换热模块1水平布置，后两组换热模块1垂直布置。五组换热模块1对烟气逐级降温，沿烟气流动方向，五组换热模块1放热侧入口及出口的烟温分别为180/140℃、140/120℃、120/105℃、105/95℃及95/85℃。每组换热模块1共8组管束，材质分别为20G、ND钢及316L钢，管径Φ38×5mm，换热模块1设置有进水集箱及出水集箱；在实施时，根据换热量选取各管束的长度。换热模块1吸热侧内的循环水为电厂闭冷水，换热模块1吸热侧入口的水温为75℃。循环水经循环泵3分别进入五组换热模块1，五组换热模块1入口均设置有第五调节水阀9，可以根据换热模块1放热侧出口处的烟温调节第五调节水阀9，以控制进入到换热模块1吸热侧入口处的水流量；另外，疏膨胀水箱7起到补水及稳压作用。声波吹灰器6每间隔6小时吹灰一次，在系统启动、停运阶段，适当增加吹灰频次；当系统运行阻力明显上升，也适当增加吹灰频次。

各换热模块1烟道两侧边堆成设置有10个测孔，其中，9个测试孔分别放置1.5m长的20G试样管、ND钢试样管和316L试样管，且20G、ND钢及316L试样管的数量为三根，并与换热模块1的出口水集箱及入口水机箱可拆卸连通。第十个测试孔设置有不通水的试件块，试件块的高度为3cm，以开展管内有水、无水情况的腐蚀差异。

本实用新型能够研究以下性能

1)研究不同低温省煤器管组材质的腐蚀速率。具体的，在120℃、105℃、90℃及85℃的烟温以及75℃进水水温试验工况下，研究20G、ND钢、316L管子的腐蚀情况，以及酸露点下管组的积灰及堵塞情况。试验时，试样管内水温稳定在75℃，并将第2-5组换热模块1对应的第二温度传感器测试的烟温控制在120℃、105℃、90℃和85℃，每个第二温度传感器的温度点稳定运行7天、15天及30天，在第8天、第16天、第31天、第45天和第60天更换全部试样管，完成75℃水温、各不同烟温条件下的腐蚀测试，然后对试样管进行金相腐蚀检测，计算腐蚀速率，并与试件块进行对比。

2)研究在不同烟温条件下，电除尘系统4中极丝、极板腐蚀的腐蚀速率。具体的，控制电除尘系统4的烟温，其它参数采用统计数据作为测试边界条件，进行90℃和120℃等级烟温条件下试验，每个温度点下试验一个月，试验完成后更换极丝及极板，并对原极丝及极板进行金相腐蚀检测，计算腐蚀速率，并与试件块进行对比。

3)研究不同烟温试验工况下，研究引风机5中各部件的腐蚀情况。具体的，引风机5的叶片及壳体等部件不可替换，因此无法进行特定参数条件下腐蚀测试。试验过程中，以烟温、负荷、煤质、含硫量及SO2浓度等统计数据以及SO3测量结果作为测试边界条件，让引风机5长期运行，在运行一定时间后，将引风机5的叶轮及壳体进行金相腐蚀检测，再估算各自的腐蚀速率。

4)研究不同温度、灰硫比条件下SO3的脱除能力。具体的，在105℃、90℃及85℃烟温试验工况下，测试不同灰硫比的烟气中SO3含量，研究高硫烟气中飞灰对SO3的脱除能力。在第1组换热模块1进口和第3、4、5组换热模块1出口处同时测量SO3浓度及烟尘浓度，测量时要求烟温和水温，负荷、煤质要求稳定，烟尘样本测重后，密封保存作为飞灰性能样本。

5)研究不同温度、灰硫比条件下电除尘系统4的协同除尘能力。在不同煤质及烟气温度条件下，测量电除尘系统4进口烟尘浓度、出口烟尘浓度及SO3浓度。不同温度条件下，SO3冷凝析出率不同，SO3冷凝析出并吸附在烟尘上的量也不同，对烟尘比电阻影响也不同。在相同SO3冷凝条件下，不同烟尘浓度对烟尘比电阻的影响也不同。通过不同灰分煤质燃煤及不同温度下测量结果，确认最优的换热模块1出口温度。

6)研究尾部烟道SO3沿程迁移规律。具体的，测试各换热模块1放热侧入口及出口的SO3浓度、电除尘系统4入口处SO3浓度及引风机5入口处SO3浓度，通过调节各换热模块1放热侧出口处的烟气温度，以研究实际尾部烟道内SO3浓度的迁移规律。