專利名稱：順流式鍋爐煙氣余熱回收系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于能源環(huán)保領(lǐng)域，具體說涉及一種順流式鍋爐煙氣余熱回收系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
我國目前絕大多數(shù)鍋爐的燃料還是以煤為主，其中含有S元素，經(jīng)燃燒后使得鍋爐排放的煙氣中含有酸性氣體，煙溫高時它們會以氣態(tài)的形式流經(jīng)鍋爐各受熱面。當(dāng)煙溫低于某一溫度時，它們會與煙氣中的水蒸氣結(jié)合成硫酸而腐蝕換熱設(shè)備。低溫腐蝕通常出現(xiàn)在鍋爐空氣預(yù)熱器的冷端以及給水溫度低的省煤器中。當(dāng)受熱面的溫度低于煙氣的露點(diǎn)時，煙氣中的水蒸氣和煤燃燒后所生成的三氧化硫(只是硫的燃料產(chǎn)物的很少一部分)結(jié)合成的硫酸會凝結(jié)在受熱面上，嚴(yán)重腐蝕受熱面。為避免鍋爐尾部受熱面的酸露腐蝕，通常鍋爐排煙溫度設(shè)計較高，新鍋爐140°C左右，運(yùn)行一段時間后往往會高達(dá)160°C。
為了達(dá)到國家環(huán)保規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)，降低酸雨形成危害，這一部分的煙氣必須經(jīng)過脫硫處理，即去除煙氣中的S02、S03等酸性氣體；按吸收劑及脫硫產(chǎn)物在脫硫過程中的干濕狀態(tài)又可將脫硫技術(shù)分為濕法、干法和半干(半濕)法。濕法技術(shù)是用含有吸收劑的溶液或漿液在濕狀態(tài)下脫硫和處理脫硫產(chǎn)物，該法具有脫硫反應(yīng)速度快、設(shè)備簡單、脫硫效率高等優(yōu)點(diǎn)，因此無論是大型發(fā)電鍋爐，還是中小型工業(yè)鍋爐，都占有主導(dǎo)地位。根據(jù)前述所知，鍋爐的排煙一般14(T160°C，為提高脫硫效率及保護(hù)脫硫塔自身設(shè)備，脫硫時會對進(jìn)入脫硫塔的鍋爐煙氣進(jìn)行降溫處理，一般降至60°C以下，煙氣溫度從14(T160°C降至60°C，不光浪費(fèi)了大量的煙氣余熱，而且提高脫硫運(yùn)行成本；回收這部分煙氣余熱、降低進(jìn)入脫硫塔的煙氣溫度，與之設(shè)備經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，環(huán)保節(jié)能都大有裨益。通常的做法是回收這部分煙氣余熱加熱鍋爐的給水，我們知道進(jìn)鍋爐的水一般流程為先除鹽軟化，再除氧，然后再經(jīng)過省煤器至鍋爐；煙氣余熱加熱鍋爐的給水即是指加熱去除氧的除鹽軟化水；對于普通工業(yè)鍋爐來說，除鹽軟化水溫度為環(huán)境溫度，25°C左右，隨環(huán)境溫度變化而變化；若直接拿這部分除鹽水冷卻鍋爐煙氣回收煙氣余熱，會使與煙氣接觸的換熱器壁面溫度過低，造成煙氣中的酸性氣體結(jié)露于換熱器壁面腐蝕換熱設(shè)備。國內(nèi)對于回收這部分煙氣余熱的技術(shù)主要為有低壓省煤器、熱管換熱器及相變換熱器等成熟技術(shù)。低壓省煤器技術(shù)在降低排煙溫度上主要對象是國內(nèi)大中型電廠的鍋爐，它安裝在鍋爐尾部煙道中，利用汽輪機(jī)回?zé)嵯到y(tǒng)中的低壓加熱器水側(cè)的凝結(jié)水而非高壓給水來冷卻煙氣，其換熱條件類似于省煤器，但水側(cè)的壓力遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于省煤器的壓力，故稱其低壓省煤器。低壓省煤器的安裝使得汽輪機(jī)換熱系統(tǒng)得到一份外來熱量，節(jié)省了一部分抽汽氣，很好的回收排煙熱損失，提高了全廠的熱效率。熱管是依靠自身內(nèi)部工作液體相變來實(shí)現(xiàn)傳熱的元件。熱管可分為蒸發(fā)段、冷凝段兩個部分，當(dāng)熱源在蒸發(fā)段對其供熱時，工質(zhì)自熱源吸熱汽化變?yōu)檎羝?，蒸汽在壓差的作用下沿中間通道高速流向另一端，蒸汽在冷凝段向冷源放出潛熱后冷凝成液體；工質(zhì)在蒸發(fā)段蒸發(fā)時，其氣液交界面下凹，形成許多彎月形液面，產(chǎn)生毛細(xì)壓力，液態(tài)工質(zhì)在管芯毛細(xì)壓力和重力等的回流動力作用下又返回蒸發(fā)段，繼續(xù)吸熱蒸發(fā)，如此循環(huán)往復(fù)，工質(zhì)的蒸發(fā)和冷凝便把熱量不斷地從熱端傳遞到冷端。由于熱管是利用工質(zhì)的相變換熱來傳遞熱量，因此熱管具有很大的傳熱能力和傳熱效率。相變換熱器在熱管的基礎(chǔ)上又做了進(jìn)一步的延伸，把原先熱管簇做了聯(lián)通，使其內(nèi)部介質(zhì)可以任意的流動，而且內(nèi)部介質(zhì)的工作壓力可隨負(fù)荷的變動而隨意的調(diào)整，可以隨時排放熱管簇中的不凝氣體。然而上述三種換熱技術(shù)都是利用換熱設(shè)備的壁面溫度高于煙氣的酸露點(diǎn)溫度而使設(shè)備不受酸露腐蝕，考慮的傳熱溫差等因素，因此降低煙氣的溫度幅度很小。近年來隨著耐腐蝕材料的廣泛應(yīng)用，使得溫降空間有了進(jìn)一步的提升。公開號為CN1477333A的中國發(fā)明申請，為一種復(fù)合式換熱技術(shù)，給水先經(jīng)過相變換熱器被煙氣冷端預(yù)加熱，再經(jīng)過省煤器被煙氣熱端直接換熱，從而達(dá)到更高的加熱水溫度，這種冷流體先經(jīng)過被煙氣低溫段加熱，然后流向煙氣高溫段進(jìn)一步加熱的流向稱為逆流式，其適用范圍為低溫冷源——鍋爐給水較少，回收的熱量能全部利用至加熱給水中；假 設(shè)煙氣露點(diǎn)溫度為80°C，留有一定安全余量和傳熱溫差，為保證設(shè)備正常運(yùn)行，其最終排煙溫度仍在100°C以上；公開號為201844388U的中國實(shí)用新型專利，為一種逆流式的煙氣余熱回收裝置，給水先經(jīng)過位于煙道低溫段的分離式熱管換熱器，然后流向位于煙道高溫段的串聯(lián)式的管式換熱器。然而為保證換熱器不受酸露腐蝕的影響，逆流式換熱器對進(jìn)水溫度有一定的要求，其煙氣溫度區(qū)間利用有限，降溫仍不徹底。換熱器壁面溫度大于煙氣的酸露點(diǎn)溫度時，由于無硫酸蒸汽析出，可以近似看做不腐蝕換熱器，以上技術(shù)和所列專利正是基于此；隨著壁面溫度的降低，硫酸開始凝結(jié)，開始時由于硫酸濃度很高，凝結(jié)的量也不多，故腐蝕速度不是很快，隨壁溫降低，凝結(jié)量增加，腐蝕加快，在露點(diǎn)溫度以下20-30°C達(dá)到最大值，溫度再降低，金屬與酸液反應(yīng)活性降低，腐蝕速度亦隨之降低，當(dāng)壁面溫度低于煙氣水露點(diǎn)溫度時，大量水蒸氣析出，腐蝕極具增大；因此對于煙氣換熱器來說有兩個腐蝕嚴(yán)重的區(qū)域1、壁溫為酸露點(diǎn)以下2(T30°C區(qū)域；2、壁溫為水露點(diǎn)以下區(qū)域。以上技術(shù)和所列專利使煙氣換熱器的壁面溫度高于煙氣酸露點(diǎn)溫度來避免酸露腐蝕問題，然而正如前述分析，相較于煙氣溫度160°C降至60°C這一可利用空間，存在降溫不徹底的問題，基于此種情況，給出本發(fā)明所列解決方案。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種順流式鍋爐煙氣余熱回收系統(tǒng)，煙氣加熱水總的流向為順流，第一換熱器先加熱冷水，預(yù)加熱后的冷水再去第二換熱器加熱，這樣冷水先經(jīng)過被煙氣高溫段加熱，然后與煙氣低溫段進(jìn)一步加熱，這一總流程為順流，這樣可以很好地控制兩級換熱器的壁溫，可以把煙溫降地更低。本發(fā)明采用以下技術(shù)方案一種順流式鍋爐煙氣余熱回收系統(tǒng)，包括第一、第二換熱器，所述第一換熱器設(shè)于煙道高溫側(cè)，包括吸熱段、和放熱段，所述吸熱段、放熱段通過第一管路連接成循環(huán)回路，所述吸熱段設(shè)于煙道中；所述第二換熱器設(shè)于煙道低溫側(cè)，所述第二換熱器包括第二管路的進(jìn)口集管、出口集管；所述第一、第二換熱器通過第三管路連接，所述第一換熱器的放熱段置于第三管路內(nèi)，待加熱介質(zhì)流入所述第三管路中再通過第二換熱器的進(jìn)口集管進(jìn)入第二換熱器并且通過所述第二換熱器的出口集管流出。優(yōu)選的，所述第三管路包括第一支路、用于流量調(diào)節(jié)的第二支路，第一支路和第二支路并聯(lián)，所述第一換熱器的放熱段置于所述第一支路內(nèi)。優(yōu)選的，所述第三管路的第二支路上設(shè)有調(diào)節(jié)閥，所述調(diào)節(jié)閥的開度由控制裝置控制。優(yōu)選的，連接所述第一換熱器的吸熱段和放熱段之間的第一管路上設(shè)有溫度測點(diǎn)，該溫度測點(diǎn)將溫度信號輸送至控制裝置。本發(fā)明主要包括兩級換熱器，分別為第一換熱器和第二換熱器，其中第一換熱器位于煙道中的高溫側(cè)，煙氣先與之換熱，第二換熱器位于煙道中的低溫側(cè)； 本發(fā)明的其中第一換熱器分為吸熱段和放熱段兩個部分；吸熱段安裝于鍋爐除塵器后的煙道中，吸收流經(jīng)煙氣的余熱；吸熱段與放熱段由管路連接為一閉路循環(huán)系統(tǒng)，連接管路上接有一循環(huán)泵；管線內(nèi)介質(zhì)為強(qiáng)制循環(huán)水；帶加熱介質(zhì)(即要加熱的低溫給水)先去第一換熱器的放熱段加熱，其中設(shè)有一旁路(即第二支路)，旁路上接有一調(diào)節(jié)閥，調(diào)節(jié)旁路給水的流量；加熱后的給水和旁路來的給水，匯聚后去第二換熱器加熱；本發(fā)明的第二換熱器為省煤器式的換熱器，分為進(jìn)出口集管和管束；第一換熱器放熱段及第二支路管路與第二換熱器的進(jìn)口集管相連，然后連接第二換熱器管束，要加熱的給水走管內(nèi)與管外的煙氣直接換熱；本發(fā)明第二換熱器材質(zhì)根據(jù)具體實(shí)施的案例可以為耐腐蝕鋼，也可為普通碳鋼。本發(fā)明的控制系統(tǒng)主要包括一控制裝置和安裝于強(qiáng)制循環(huán)泵出口端的溫度測點(diǎn)，溫度測點(diǎn)測得的溫度信號傳給控制裝置，控制裝置根據(jù)所得的溫度信號，控制調(diào)節(jié)閥的開度，實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)旁路的給水流量。


圖I為本發(fā)明涉及的順流式鍋爐煙氣余熱回收系統(tǒng)的系統(tǒng)原理圖。其中I-控制裝置；2_調(diào)節(jié)閥；3_第一換熱器放熱段；4_第二換熱器出水集管；5_第二換熱器進(jìn)水集管；6_第二換熱器管束；7_第一換熱器吸熱段；8-煙道；9_溫度測點(diǎn)；10_強(qiáng)制循環(huán)泵；11-第一管路；12-第二管路；13-第三管路；14-第一支路；15-第二支路
具體實(shí)施例方式參見圖1，為本發(fā)明涉及的順流式鍋爐煙氣余熱回收系統(tǒng)的系統(tǒng)原理圖。包括第一、第二換熱器，所述第一換熱器設(shè)于煙道8高溫側(cè)，包括吸熱段7、和放熱段3，所述吸熱段7、放熱段3通過第一管路11連接成循環(huán)回路，所述吸熱段7設(shè)于煙道8中；所述第二換熱器設(shè)于煙道8低溫側(cè)，所述第二換熱器包括第二管路12的進(jìn)口集管5、出口集管4 ;所述第一、第二換熱器通過第三管路13連接，所述第三管路13包括第一支路14、第二支路15，所述第一支路14上設(shè)所述第一換熱器的放熱段3，帶加熱介質(zhì)流經(jīng)所述第一支路14、第二支路15匯合后通過第二換熱器的進(jìn)口集管5進(jìn)入第二換熱器再通過第二換熱器的出口集管4流出。所述第三管路13的第二支路15上設(shè)有調(diào)節(jié)閥2，所述調(diào)節(jié)閥2的開度由控制裝置I控制，而在連接所述第一換熱器的吸熱段7和放熱段3之間的第一管路11上設(shè)有溫度測點(diǎn)9，該溫度測點(diǎn)9將溫度信號輸送至控制裝置I。所述第一換熱器的第一管路11中流動強(qiáng)制循環(huán)水，在第一管路11上設(shè)有循環(huán)泵10。而所述第三管路13的第一支路14、第二支路15上都流動著鍋爐低溫給水。另外，所述第二換熱器的管束6與煙氣接觸部分的材料為耐腐蝕鋼或者普通碳鋼?，F(xiàn)對本發(fā)明的實(shí)施進(jìn)行闡述；為了更大程度地降低進(jìn)入脫硫設(shè)備的煙氣溫度，回收更多的煙氣余熱；本發(fā)明分為第一換熱器和第二換熱器；分兩級換熱對煙氣進(jìn)行余熱回收；第一換熱器目的為初步加熱鍋爐的低溫給水，加熱后的低溫給水與旁路(即第二支路15)的給水匯聚，然后進(jìn)入第二省煤器式換熱器中與煙氣換熱，回收煙氣余熱，降低進(jìn)入脫硫設(shè)備的煙氣溫度。 為了方便闡述本發(fā)明兩個換熱器的防腐蝕機(jī)理，現(xiàn)以某一具體案例進(jìn)行分析說明假設(shè)某鍋爐空預(yù)器后的排煙溫度為125°C，經(jīng)過除塵器后其溫度降為120°C ;假設(shè)其煙氣的酸露點(diǎn)為90°C，水露點(diǎn)溫度為45°C ;冷凝器出口進(jìn)低壓加熱器(或除氧器)的除鹽給水溫度為40V。鍋爐節(jié)能改造前，除塵器后的120°C煙氣直接進(jìn)入脫硫設(shè)備中降溫脫硫，然后排放，造成很大的能量浪費(fèi)。技術(shù)背景中的種種技術(shù)和所列專利，僅從換熱器壁面溫度高于酸露點(diǎn)溫度出發(fā)，對煙氣進(jìn)行余熱回收，因此煙氣酸露點(diǎn)溫度為90°C時，加上傳熱溫差等因素，經(jīng)此節(jié)能改造后，其排煙溫度約110°C左右，節(jié)能改造空間只有10°C，因此降溫節(jié)能投資效益不明顯。本發(fā)明做法為分兩個換熱器，其中第一換熱器對40°C除鹽給水進(jìn)行預(yù)加熱；第一換熱器分為吸熱段7和放熱段3兩個部分，吸熱段7吸收煙氣的余熱，把它傳遞給流經(jīng)的強(qiáng)制循環(huán)水，循環(huán)水再在放熱段3把熱量傳遞給40°C除鹽給水，通過調(diào)節(jié)旁路調(diào)節(jié)閥2的開度來控制旁路除鹽給水的流量，間接地控制了第一換熱器放熱段3的傳熱量，從而控制了第一換熱器放熱段3與吸熱段7閉路循環(huán)中強(qiáng)制循環(huán)水的溫度，達(dá)到了第一換熱器吸熱段7免受酸露腐蝕的目的；正如前述的種種技術(shù)一樣，第一換熱器最大節(jié)能空間為10°C左右，其排煙溫度約為110°c左右；這樣可以把40°C部分除鹽給水加熱至某一溫度，通過布置合理的受熱面，可以把混合后的除鹽水溫度控制在45°C左右，若煙氣的水露點(diǎn)溫度為42°C，可調(diào)大旁路流量，使第一換熱器放熱段3的換熱量減少，此時第一換熱器吸熱段7的排煙溫度會高于(或者等于)IlO0Co由第一換熱器過來混合后的除鹽水溫約為煙氣的水露點(diǎn)溫度45°C，此時進(jìn)入第二省煤器式換熱器中直接與煙氣換熱(應(yīng)保證通過第二換熱器的進(jìn)口集管5進(jìn)入第二換熱器的流動介質(zhì)溫度為煙氣的水露點(diǎn)溫度)，我們知道此時省煤器式換熱器與煙氣接觸側(cè)的壁面溫度約為流經(jīng)除鹽水的溫度+5°C左右；因此此時第二換熱器的壁面溫度為50°C左右，高于煙氣的水露點(diǎn)溫度，假設(shè)煙氣降至70°C，總的吸熱量可使除鹽水的溫升為20°C，因此除鹽水的出口溫度65 V ;這樣第二換熱器的與煙氣接觸側(cè)的壁面溫度區(qū)間為5(T70°C，雖然避免了煙氣水露點(diǎn)附近的酸露腐蝕，然而第二換熱器部分壁溫可能落在酸露點(diǎn)以下2(T30°C區(qū)域的嚴(yán)重腐蝕區(qū)域， 對于這部分第二換熱器管束6采用耐腐蝕鋼，或者調(diào)整總的節(jié)能量，總之結(jié)合鍋爐的具體型號、煙氣的酸露點(diǎn)、煙氣的水露點(diǎn)等因素綜合考量，得出最優(yōu)節(jié)能方案。
權(quán)利要求
1.一種順流式鍋爐煙氣余熱回收系統(tǒng)，其特征是包括第一、第二換熱器，所述第一換熱器設(shè)于煙道(8)高溫側(cè)，包括吸熱段(7)、和放熱段(3)，所述吸熱段(7)、放熱段(3)通過第一管路(11)連接成循環(huán)回路，所述吸熱段(7)設(shè)于煙道(8)中；所述第二換熱器設(shè)于煙道(8)低溫側(cè)，所述第二換熱器包括第二管路(12)的進(jìn)口集管(5)、出口集管(4);所述第一、第二換熱器通過第三管路(13)連接，所述第一換熱器的放熱段(3)置于第三管路(13)內(nèi)，待加熱介質(zhì)流入所述第三管路(13)中再通過第二換熱器的進(jìn)口集管(5)進(jìn)入第二換熱器并且通過所述第二換熱器的出口集管(4)流出。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的順流式鍋爐煙氣余熱回收系統(tǒng)，其特征是所述第三管路(13)包括第一支路(14)、用于流量調(diào)節(jié)的第二支路(15)，第一支路(14)和第二支路(15)并聯(lián)，所述第一換熱器的放熱段(3)置于所述第一支路(14)內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的順流式鍋爐煙氣余熱回收系統(tǒng)，其特征是所述第三管路(13)的第二支路(15)上設(shè)有調(diào)節(jié)閥(2)，所述調(diào)節(jié)閥(2)的開度由控制裝置(I)控制。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的順流式鍋爐煙氣余熱回收系統(tǒng)，其特征是連接所述第一換熱器的吸熱段(7 )和放熱段(3 )之間的第一管路(11)上設(shè)有溫度測點(diǎn)(9 )，該溫度測點(diǎn)(9 )將溫度信號輸送至控制裝置(I)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的順流式鍋爐煙氣余熱回收系統(tǒng)，其特征是所述第一換熱器的第一管路(11)中流動強(qiáng)制循環(huán)水。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的順流式鍋爐煙氣余熱回收系統(tǒng)，其特征是所述待加熱介質(zhì)為鍋爐低溫給水。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的順流式鍋爐煙氣余熱回收系統(tǒng)，其特征是所述第二換熱器的管束(6)與煙氣接觸部分的材料為耐腐蝕鋼。
8.根據(jù)權(quán)利要求I或4所述的順流式鍋爐煙氣余熱回收系統(tǒng)，其特征是所述第二換熱器的管束(6)與煙氣接觸部分的材料為普通碳鋼。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種順流式鍋爐煙氣余熱回收系統(tǒng)，包括第一、第二換熱器，所述第一換熱器設(shè)于煙道高溫側(cè)，包括吸熱段、和放熱段，所述吸熱段、放熱段通過第一管路連接成循環(huán)回路，所述吸熱段設(shè)于煙道中；所述第二換熱器設(shè)于煙道低溫側(cè)，所述第二換熱器包括第二管路的進(jìn)口集管、出口集管；所述第一、第二換熱器通過第三管路連接，所述第一換熱器的放熱段置于第三管路內(nèi)，待加熱介質(zhì)流入所述第三管路中再通過第二換熱器的進(jìn)口集管進(jìn)入第二換熱器并且通過所述第二換熱器的出口集管流出。本發(fā)明可以把煙溫降地更低，大大提高了鍋爐煙氣余熱節(jié)能回收的空間，降低了進(jìn)入脫硫除塵設(shè)備的鍋爐煙氣溫度，節(jié)省脫硫設(shè)備運(yùn)行成本。
文檔編號F22D1/00GK102734787SQ201210234270
公開日2012年10月17日 申請日期2012年7月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月6日
發(fā)明者劉兵 申請人:上海伏波環(huán)保設(shè)備有限公司