專利名稱：一種鍋爐煙氣深度冷卻余熱回收系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于余熱回收利用技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種電站鍋爐、工業(yè)鍋爐的煙氣深
度冷卻余熱回收利用系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
排煙熱損失是鍋爐各項(xiàng)熱損失中最大的一項(xiàng)，一般在5% 12%，占鍋爐總熱損 失的80%或更高。為回收利用鍋爐排煙余熱，針對(duì)不同機(jī)組主要采取了以下兩種形式
1)對(duì)于傳統(tǒng)的未配備脫硫系統(tǒng)的燃煤機(jī)組，現(xiàn)有技術(shù)通常在鍋爐的空氣預(yù)熱器和 靜電除塵器之間安裝低壓省煤器，利用煙氣余熱加熱回?zé)嵯到y(tǒng)的凝結(jié)水，凝結(jié)水吸熱后返 回低壓加熱器，然后低壓缸利用這部分煙氣熱量帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。 但是，空氣預(yù)熱器和靜電除塵器之間飛灰含量非常高，除塵效率按照99. 4% 99. 6%計(jì) 算，靜電除塵器前后煙氣飛灰濃度大約差400 600倍，必然導(dǎo)致管道受熱面嚴(yán)重磨損，換 熱管使用壽命縮短，設(shè)備的安全系數(shù)降低。為此，需要將管道的磨損控制在一個(gè)合理的范圍 內(nèi)，而飛灰對(duì)管壁的磨損速度與煙氣流速的3次方成正比，控制磨損就要控制煙氣流速。通 常，通過(guò)增加低壓省煤器的換熱面積以增加煙氣阻力，達(dá)到限制煙氣流速的目的，但增加了 設(shè)備投資成本。 同時(shí)，為了避免出現(xiàn)低溫腐蝕，低壓省煤器入口管壁溫度控制在煙氣酸露點(diǎn)之上， 出口煙溫控制在130°C 15(TC，熱量的回收受到嚴(yán)重制約。而煙氣經(jīng)低壓省煤器后的溫度 下降，煙塵比電阻升高較多，這對(duì)靜電除塵器的性能和壽命會(huì)有很大影響，除塵效率明顯下 降。即使保證煙氣溫度維持在酸露點(diǎn)溫度以上，也無(wú)法徹底避免煙氣結(jié)露的可能性，例如雨 季造成的原煤含水量大大增加會(huì)導(dǎo)致排煙中的水分含量大幅上升，或者鍋爐運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)爆 管情況等都會(huì)造成低壓省煤器管壁的結(jié)露現(xiàn)象。 一旦結(jié)露，飛灰中的鈣質(zhì)將會(huì)與煙氣中的 酸和水分結(jié)合形成水泥狀物質(zhì)沉積在管壁上難以清除。時(shí)間一長(zhǎng)，這些水泥狀物質(zhì)很容易 堵塞管排，這給機(jī)組的安全運(yùn)行帶來(lái)嚴(yán)重的隱患。堵塞一旦發(fā)生，煙氣通道將減小，流通阻 力增加，廠用電上升。嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成機(jī)組降出力甚至被迫停機(jī)。另外，處于靜除塵器前的低 溫省煤器，易受磨損和腐蝕， 一旦管道穿孔泄露，噴出的凝結(jié)水會(huì)成為靜電除塵器或布袋式 除塵器的災(zāi)難。 2)配套了脫硫系統(tǒng)的燃煤機(jī)組，通常會(huì)在脫硫系統(tǒng)中安裝氣-氣換熱器(GGH)煙 氣再熱裝置回收煙氣的余熱，為節(jié)約能源，通常安裝在脫硫塔之前。 —般來(lái)說(shuō)，鍋爐煙氣濕法脫硫的最佳脫硫工作溫度為80 90°C 。為此，利用GGH 將130°C 15(TC的鍋爐排煙溫度降到9(TC左右以后才通入脫硫塔中進(jìn)行脫硫，脫硫后溫 度降到5(TC左右。為了提高煙氣抬升高度，避免脫硫塔出口低溫濕煙氣腐蝕煙道和煙囪內(nèi) 壁，再利用氣-氣換熱器(GGH)將脫硫塔出口凈煙氣從5(TC左右加熱到8(rC IO(TC，最后 通過(guò)煙囪排放。可見，加裝氣-氣換熱器(GGH)并不能帶來(lái)顯著的經(jīng)濟(jì)效益，100多度的煙 氣余熱被白白地浪費(fèi)，而且氣-氣換熱器(GGH)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、運(yùn)行可靠性低，安裝工作周期較 長(zhǎng)，設(shè)備的初期投資較大，氣-氣換熱器(GGH)不可能被普遍推廣使用。
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隨著脫硫技術(shù)的發(fā)展和人們對(duì)氣_氣換熱器(GGH)作用認(rèn)識(shí)的深入，發(fā)現(xiàn)氣_氣 換熱器(GGH)并不具備增加環(huán)保的效用，即使裝了氣-氣換熱器(GGH)煙氣溫度仍然不 高，煙道和煙囪內(nèi)壁仍需采取防腐措施，而若不安裝氣-氣換熱器(GGH)導(dǎo)致的煙囪排煙 中呈現(xiàn)大量水霧氣的現(xiàn)象并不增加大氣污染。因此，現(xiàn)今發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)逐漸傾向于不設(shè) 氣-氣換熱器(GGH)，我國(guó)近年來(lái)新建的脫硫項(xiàng)目也開始接受不裝氣-氣換熱器(GGH)的設(shè) 計(jì)。 有鑒于此，如何在不設(shè)置氣-氣換熱器(GGH)的前提下，回收煙氣余熱，減小脫硫 塔后煙道及煙囪的腐蝕，成為亟待解決的技術(shù)問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種具有獨(dú)立運(yùn)行系統(tǒng)的 鍋爐煙氣深度冷卻余熱回收系統(tǒng)，通過(guò)煙氣深冷冷卻器將煙氣溫度降低到9(TC左右，回收 的煙氣熱量通過(guò)暖風(fēng)器加熱空氣，提高助燃空氣溫度，在回收煙氣余熱的同時(shí)，不僅不影響 現(xiàn)有熱力系統(tǒng)的長(zhǎng)周期安全運(yùn)行，降低了排煙溫度，而且節(jié)約了脫硫塔的耗水量，提高了機(jī) 組效率，增加了機(jī)組出力。 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的一種鍋爐煙氣深度冷卻余熱 回收系統(tǒng)，包括 —個(gè)煙氣深冷冷卻器8，煙氣深冷冷卻器8進(jìn)口煙道與靜電除塵器3出口煙道貫通 連接，煙氣深冷冷卻器8出口煙道與脫硫塔9的進(jìn)口煙道貫通連接， —個(gè)暖風(fēng)器4，暖風(fēng)器4的冷空氣進(jìn)口與送風(fēng)機(jī)5相連，暖風(fēng)器4的熱空氣出口與 空氣預(yù)熱器2貫通連接，暖風(fēng)器4冷水出口通過(guò)水泵6與煙氣深冷冷卻器8冷水進(jìn)口連通， 煙氣深冷冷卻器8熱水出口與暖風(fēng)器4的熱水進(jìn)口相連通，由此組成一個(gè)獨(dú)立的水循環(huán)系 統(tǒng)。 煙氣深冷冷卻器8進(jìn)口煙道與靜電除塵器3出口煙道之間可加裝增壓風(fēng)機(jī)7。
本發(fā)明的實(shí)質(zhì)是通過(guò)用作煙氣深冷冷卻器8的氣-水換熱裝置，利用靜電除塵器3 出口煙氣余熱加熱獨(dú)立水循環(huán)系統(tǒng)中的冷水，再將煙氣深冷冷卻器8熱水出口的熱水送到 暖風(fēng)器4加熱冷空氣，提高進(jìn)入空氣預(yù)熱器2的空氣溫度，從而實(shí)現(xiàn)提高鍋爐效率，增加機(jī) 組凈效率的目的。 本發(fā)明與安裝低壓省煤器或氣_氣換熱器(GGH)煙氣回收裝置的機(jī)組系統(tǒng)相比， 具有以下特點(diǎn) 1)本發(fā)明具有獨(dú)立的運(yùn)行系統(tǒng)、獨(dú)立的水循環(huán)系統(tǒng)，所以現(xiàn)役機(jī)組只需要增加這 套系統(tǒng)而不改變其它設(shè)備、系統(tǒng)等就可以完成改造，達(dá)到鍋爐排煙余熱回收利用，降低排煙 溫度，提高鍋爐效率，增加機(jī)組出力的目的，實(shí)現(xiàn)高效、節(jié)能、減排目標(biāo)。即使本系統(tǒng)使用過(guò) 程中出現(xiàn)故障，僅僅停修故障設(shè)備即可，并不影響機(jī)組的正常運(yùn)行。 2)煙氣深冷冷卻器8具有低壓省煤器和氣-氣換熱器(GGH)煙氣回收裝置所有的 優(yōu)點(diǎn)。煙氣深冷冷卻器8安裝在靜電除塵器3和脫硫塔9之間，保證煙氣深冷冷卻器8在 低塵區(qū)工作，煙氣腐蝕磨損、粘附堵塞較輕，工作可靠，效率高；增壓風(fēng)機(jī)7加裝在煙氣深冷 冷卻器8之前，這保證了煙氣深冷冷卻器8的加入并不改變機(jī)組原有系統(tǒng)，安裝周期短、投 資少、見效快；加裝煙氣深冷冷卻器8后，排煙溫度降低，煙氣余熱得以回收利用，鍋爐效率提高，機(jī)組出力增加；濕法脫硫耗水量大主要是吸收塔絕熱蒸發(fā)過(guò)程耗水量太大，而煙氣經(jīng) 過(guò)煙氣深冷冷卻器8后，溫度降到最佳脫硫溫度附近再通入脫硫塔9，不僅脫硫效率高，而 且蒸發(fā)水量大為減少，同時(shí)煙囪11出口的飽和水和水蒸氣排放量、污水排放及處理費(fèi)用大 大降低。 3)傳統(tǒng)暖風(fēng)器換熱介質(zhì)為蒸汽和空氣，而本發(fā)明中暖風(fēng)器4涉及熱水、空氣兩種 介質(zhì)換熱。由于煙氣深冷冷卻器8回收的熱量不太大，則暖風(fēng)器4熱負(fù)荷小，可以采取普 通熱交換器設(shè)計(jì)原理和方法，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠。加裝暖風(fēng)器4預(yù)熱空氣，提高了空氣預(yù)熱器2 的進(jìn)口溫度，防止發(fā)生低溫腐蝕。由于暖風(fēng)器4換熱量不太大，冷空氣溫度升高不大(一般 < 50°C )，而本發(fā)明獨(dú)立于機(jī)組原有系統(tǒng)，具有獨(dú)立可調(diào)的水循環(huán)系統(tǒng)，保證了加裝暖風(fēng)器 4后空氣預(yù)熱器2受熱面壁溫高于煙氣酸露點(diǎn)溫度且對(duì)空氣預(yù)熱器2換熱效果影響較小，所 以不會(huì)出現(xiàn)空氣預(yù)熱器2受熱面表面煙氣結(jié)露造成硫酸腐蝕現(xiàn)象，不影響空氣預(yù)熱器2的 正常使用。 4)煙氣經(jīng)過(guò)煙氣深冷冷卻器8后直接通入脫硫塔9，最后經(jīng)濕煙囪ll排放。由于 大部分火電廠都具有脫硫塔9，且現(xiàn)有脫硫技術(shù)比較成熟，具備處理煙氣結(jié)露腐蝕問(wèn)題，而 后續(xù)煙道及濕煙囪進(jìn)行了防腐處理，濕煙囪ll底部有盛酸池，煙氣在濕煙囪11中結(jié)露形成 硫酸掉入盛酸池，經(jīng)耐酸泵10送入脫硫塔9進(jìn)行處理，所以煙氣深冷冷卻器8出口煙氣可 以直接通入脫硫塔9進(jìn)行后續(xù)處理，不存在安全隱患問(wèn)題。


附圖為本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理和工作原理作詳細(xì)說(shuō)明。 參見附圖，一種鍋爐煙氣深度冷卻余熱回收系統(tǒng)，包括一個(gè)煙氣深冷冷卻器8和 一個(gè)暖風(fēng)器4，煙氣深冷冷卻器8包含1個(gè)冷水進(jìn)口 、 1個(gè)熱水出口 、 1個(gè)煙氣進(jìn)口 、 1個(gè)煙氣 出口，實(shí)現(xiàn)煙氣和冷水之間的熱量交換。煙氣深冷冷卻器8進(jìn)口煙道與靜電除塵器3出口 煙道貫通連接，煙氣深冷冷卻器8出口煙道與脫硫塔9的進(jìn)口煙道貫通連接。暖風(fēng)器4包 含1個(gè)熱水進(jìn)口 、 1個(gè)冷水出口 、 1個(gè)冷空氣進(jìn)口 、 1個(gè)熱空氣出口 ，實(shí)現(xiàn)熱水和冷空氣之間的 熱量交換，暖風(fēng)器4的冷空氣進(jìn)口與送風(fēng)機(jī)5相連，暖風(fēng)器4的熱空氣出口與空氣預(yù)熱器2 貫通連接，暖風(fēng)器4冷水出口通過(guò)水泵6與煙氣深冷冷卻器8冷水進(jìn)口連通，煙氣深冷冷卻 器8熱水出口與暖風(fēng)器4的熱水進(jìn)口相連通，由此組成一個(gè)獨(dú)立的水循環(huán)系統(tǒng)。
增壓風(fēng)機(jī)7置于靜電除塵器3和煙氣深冷冷卻器8之間，脫硫塔9緊隨煙氣深冷 冷卻器8布置，最后是濕煙囪11 ;暖風(fēng)器4布置于空氣預(yù)熱器2之前。 冷卻水從冷水進(jìn)口進(jìn)入煙氣深冷冷卻器8，與煙氣進(jìn)行熱量交換變成熱水，熱水從 煙氣深冷冷卻器8熱水出口流出經(jīng)暖風(fēng)器4的熱水進(jìn)口進(jìn)入暖風(fēng)器4，與冷空氣進(jìn)行熱量交 換后變成冷水；冷水由暖風(fēng)器4冷水出口經(jīng)水泵6再送入煙氣深冷冷卻器8，從而組成一個(gè) 獨(dú)立的水循環(huán)系統(tǒng)。 冷空氣由送風(fēng)機(jī)5經(jīng)暖風(fēng)器4的冷空氣進(jìn)口送到暖風(fēng)器4進(jìn)行預(yù)熱；熱空氣經(jīng)暖 風(fēng)器4的熱空氣出口進(jìn)入空氣預(yù)熱器2進(jìn)一步預(yù)熱；空氣預(yù)熱器2出口熱空氣送入鍋爐1的爐膛助燃，改善燃燒狀況；鍋爐1爐膛出口煙氣經(jīng)煙道進(jìn)入空氣預(yù)熱器2預(yù)熱空氣；空氣 預(yù)熱器2出口煙氣直接通入靜電除塵器3進(jìn)行煙氣除塵；靜電除塵器3出口煙氣經(jīng)增壓風(fēng) 機(jī)7送入煙氣深冷冷卻器8，降低煙氣溫度，回收煙氣余熱；煙氣深冷冷卻器8出口煙氣直 接通入脫硫塔9進(jìn)行脫硫處理；脫硫塔9出口煙氣經(jīng)濕煙囪11排出。濕煙囪11通過(guò)爆炸 脹接方法加以Ti合金內(nèi)襯，煙閨底部有盛酸池耐酸泵10將盛酸池中酸打入脫硫塔9進(jìn)行 處理，利于處理煙氣中S03等結(jié)露帶來(lái)的硫酸腐蝕問(wèn)題。 附圖中，1是鍋爐；2是空氣預(yù)熱器；3是靜電除塵器；4是暖風(fēng)器；5是送風(fēng)機(jī)；6是 水泵；7是增壓風(fēng)機(jī)；8是煙氣深冷冷卻器；9是脫硫塔；10是耐酸泵；11是濕煙囪。
權(quán)利要求
一種鍋爐煙氣深度冷卻余熱回收系統(tǒng)，包括一個(gè)煙氣深冷冷卻器(8)，煙氣深冷冷卻器(8)進(jìn)口煙道與靜電除塵器(3)出口煙道貫通連接，煙氣深冷冷卻器(8)出口煙道與脫硫塔(9)的進(jìn)口煙道貫通連接。一個(gè)暖風(fēng)器(4)，暖風(fēng)器(4)的冷空氣進(jìn)口與送風(fēng)機(jī)(5)相連，暖風(fēng)器(4)的熱空氣出口與空氣預(yù)熱器(2)貫通連接，暖風(fēng)器(4)冷水出口通過(guò)水泵(4)與煙氣深冷冷卻器(8)冷水進(jìn)口連通，煙氣深冷冷卻器(8)熱水出口與暖風(fēng)器(4)的熱水進(jìn)口相連通。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種鍋爐煙氣深度冷卻余熱回收系統(tǒng)，其特征在于煙氣深冷 冷卻器(8)進(jìn)口煙道與靜電除塵器(3)出口煙道之間可加裝增壓風(fēng)機(jī)(7)。
全文摘要
一種具有獨(dú)立運(yùn)行系統(tǒng)的鍋爐煙氣深度冷卻余熱回收系統(tǒng)，包括煙氣深冷冷卻器、暖風(fēng)器及其組成的獨(dú)立水循環(huán)系統(tǒng)，利用經(jīng)過(guò)靜電除塵器除塵后的煙氣在煙氣深冷冷卻器內(nèi)加熱冷水以回收排煙余熱，煙氣深冷冷卻器出口熱水被送到暖風(fēng)器預(yù)熱空氣，提高鍋爐助燃空氣溫度；煙氣經(jīng)煙氣深冷冷卻器后直接通入脫硫塔，進(jìn)行脫硫回收處理，最后經(jīng)濕煙囪排放；該系統(tǒng)不需要改變機(jī)組現(xiàn)有熱力系統(tǒng)，在回收煙氣余熱的同時(shí)，不影響其長(zhǎng)周期安全運(yùn)行，不僅降低了排煙溫度，而且節(jié)約了脫硫耗水量，提高了機(jī)組效率，增加了機(jī)組出力。
文檔編號(hào)F23L15/00GK101709879SQ20091002406
公開日2010年5月19日 申請(qǐng)日期2009年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月27日
發(fā)明者姜尚旭, 張建福, 張知翔, 王云剛, 王海超, 趙欽新 申請(qǐng)人:西安交通大學(xué);青島達(dá)能環(huán)保設(shè)備有限公司