專利名稱：用于鍋爐煙氣余熱回收的復合相變換熱裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鍋爐傳熱技術(shù)領(lǐng)域的裝置，具體來說是一種用于鍋爐煙氣余熱回收的復合相變換熱裝置。
背景技術(shù)：
目前國內(nèi)火電廠濕法煙氣脫硫(Flue Gas Desulfurization，簡稱F⑶)采用氣-氣換熱器(Gas Gas Heater，簡稱GGH)的約占80 %以上，若按每年新增FGD容量3000萬kW計算，安裝GGH的直接設(shè)備費用就達11億元左右。其它相關(guān)費用包括因安裝GGH而增加的增壓風機，控制系統(tǒng)增加的控制點數(shù)，增加煙道長度和GGH支架及相應的建筑安裝費用等，其總和約占FGD總投資的15 % 20 %。安裝GGH對煙氣的壓降約為1200 ，為了克服這些阻力，必須增加增壓風機的壓頭，這就使FGD系統(tǒng)的運行費用大大增加。濕法煙氣脫硫系統(tǒng)中吸收塔凈化后的煙氣(簡稱凈煙氣)溫度一般在47士5°C，在此溫度下，煙氣中含有飽和水蒸汽和酸性氣體，如302、303、而)(等，水蒸氣冷凝時會和這些酸性氣體產(chǎn)生硫酸、亞硫酸等一些腐蝕性液體，如直接排放，對吸收塔后面的煙道和煙 有很強的腐蝕性。為解決此問題，目前普遍的做法是設(shè)置GGH利用高溫原煙氣將凈煙氣加熱到82°C左右，滿足電力行業(yè)標準DL/T 5196-2004《火力發(fā)電廠煙氣脫硫設(shè)計技術(shù)規(guī)程》的要求，以抑制酸性冷凝液的大量產(chǎn)生，減輕對吸收塔下游設(shè)備的腐蝕程度。但是安裝GGH后，煙氣中的飛灰會積聚在GGH換熱元件上，飛灰中的重金屬會起催化劑作用，將煙氣中部分SO2轉(zhuǎn)化為SO3,盡管數(shù)量不多，但對升高煙氣的酸露點也是有影響的。凈煙氣流經(jīng)GGH加熱后，煙溫仍低于其酸露點(一般在90°C 110°C之間，有文獻報道甚至可達135°C )，即GGH —般在酸露點以下運行，因此在GGH的冷端會產(chǎn)生大量粘稠的濃酸液，這些酸液不但對GGH的換熱元件和殼體有很強的腐蝕作用，而且會粘附大量煙氣中的飛灰；另外，穿過除霧器的微小漿液液滴在換熱元件的表面上蒸發(fā)之后會結(jié)垢，這些固體物會堵塞換熱元件的通道，進一步增加GGH的壓降。還可能造成因粘污嚴重而導致增壓風機振動過大的問題。圖1為FGD流程示意圖A、B-增壓風機進、出口，C-脫硫塔原煙氣入口，D-脫硫塔凈煙氣出口，E-脫硫系統(tǒng)出口，F(xiàn)、G從鍋爐1來得煙氣，H、I-從鍋爐2來的煙氣，Ml為原煙氣擋板門，M2為旁路擋板門，M3為冷煙氣擋板門，N為增壓風機。常見的回轉(zhuǎn)式GGH，其缺點是1、由于自身結(jié)構(gòu)原因存在原煙氣向凈煙氣的泄漏問題，會污染濕法脫硫后的凈煙氣，降低脫硫效率；2、回轉(zhuǎn)式GGH屬于整體式換熱器，煙道進出的位置相對換熱器固定，無法靈活布置；3、在主機負荷降低時無法保證要求的凈煙氣出口溫度；4、各類動設(shè)備的存在使得能耗很高。常見的水媒式GGH，其利用往復循環(huán)的高壓水在原煙氣側(cè)和凈煙氣側(cè)進行熱交換，在低負荷時還可以輔以蒸汽加熱，因此可以克服回轉(zhuǎn)式GGH存在的前三個缺點，但是大流量、高揚程的循環(huán)水泵的能耗依然很高。專利201010527957. 3公布了一種解決上述問題的方法，即利用共知的相變換熱器技術(shù)回收鍋爐煙氣余熱，用來加熱空氣，回收余熱后的空氣再經(jīng)鍋爐原有的空預器升溫后，引出其中的一部分高溫空氣與脫硫塔出口處的低溫凈煙氣在混合室進行混合，達到提升凈煙氣溫度并滿足煙氣排放要求的目的。為進一步回收煙氣余熱，還提出了所述的II級相變換熱器，即將通常的翅片圓管式相變換熱器增加防腐措施，從而在煙氣酸露點下使用。 其典型流程如附圖2所示。圖中鍋爐1、空氣預熱器2、空氣連接管道3、I級相變換熱器 4、除塵器5、引風機6、脫硫風機7、旁通煙道8、11級相變換熱器9、脫硫塔10、混合室11、煙囪12、熱空氣管道13、控制系統(tǒng)14。其I、II級相變換熱器結(jié)構(gòu)示意圖分別如圖3、圖4所示汽包101、相變下段102、相變下段上端121、相變下段下端122、中間隔板103、換熱翅片管束104、聯(lián)箱105、I級相變換熱器測溫儀301、I級相變換熱器除鹽水流量調(diào)節(jié)閥303、汽包201、相變下段202、相變下段上端221、相變下段下端222、中間隔板203、換熱翅片管束 204、聯(lián)箱205、1級相變換熱器測溫儀302、1級相變換熱器除鹽水流量調(diào)節(jié)閥304。附圖3、 4中部分文字標示有錯誤。上述專利201010527957. 3確實為一種解決問題的方法，但其也存在一定的缺點 即相變下段102中的蒸發(fā)段和冷凝段，以及所謂的汽包(亦為冷凝段，系管殼式換熱器)101 必須分體布置，相變換熱器冷凝段必須布置在蒸發(fā)段的上方，設(shè)備體積龐大，所占空間大， 不緊湊；相變換熱器蒸發(fā)段只能布置在水平煙道中，對于豎直煙道則無法應用，傾斜煙道布置也較為困難；冷凝段部分包括所謂的汽包即管殼式換熱器必須布置在蒸發(fā)段的上方一定位置，才能依靠高位差使冷凝液回收到蒸發(fā)段入口處；當煙氣酸露點發(fā)生變化時，僅能依靠管殼式換熱器除鹽水旁路或空氣旁路進行調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)余量小。因此，如何克服上述技術(shù)的缺點，消除GGH的缺陷，利用熱空氣升溫脫硫后的凈煙氣，達到煙氣排放要求，并解決豎直煙道或傾斜煙道布置翅片圓管蒸發(fā)段困難的難題，以及相變換熱器蒸發(fā)段、冷凝段分體式布置的難題，實現(xiàn)相變換熱器蒸發(fā)段、冷凝段一體化緊湊布置，實現(xiàn)真正意義上的復合相變換熱器，并降低低溫腐蝕危害，成為合理利用鍋爐煙氣余熱、降低濕法脫硫過程水的消耗、簡化流程、滿足煙氣排放標準要求的追求目標。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，利用熱空氣升溫脫硫后的凈煙氣，消除GGH的缺陷，同時解決豎直煙道或傾斜煙道布置換熱圓管蒸發(fā)段困難的難題，以及相變換熱器蒸發(fā)段、冷凝段必須分體式布置的難題，實現(xiàn)相變換熱器蒸發(fā)段、冷凝段一體化緊湊布置，實現(xiàn)真正意義上的一體化的復合相變換熱器，有效降低脫硫塔前的煙氣溫度，節(jié)約脫硫用水，并降低低溫腐蝕的危害程度，達到節(jié)能、節(jié)水、減排的目的。本發(fā)明的目的是通過以下措施實現(xiàn)的
用于鍋爐煙氣余熱回收的復合相變換熱裝置，它包括鍋爐原有的省煤器22、空氣預熱器23、除塵器沈、脫硫塔30;原有煙道內(nèi)、外設(shè)備及其連接管道、控制儀表閥門；其特征在于還包括設(shè)置于煙道內(nèi)的一個或多個I級復合相變換熱器M、一個或多個II級復合相變換熱器四、混合室31 ；
以及煙道外設(shè)置的I級復合相變換熱器M的配套調(diào)溫系統(tǒng)包括換熱器34、I級調(diào)溫系統(tǒng)35、I級泵33、以及相配套的自控裝置；
煙道外設(shè)置的II級復合相變換熱器四的配套調(diào)溫系統(tǒng)包括II級調(diào)溫系統(tǒng)40、11級泵39，以及相配套的自控裝置；所述I級復合相變換熱器M包括至少一個內(nèi)換熱管對-1、至少一個相配套的套管 M-2、第一管板對-3、第二管板對-4以及管板之間的箱體M-5 ；所述II級復合相變換熱器包括至少一個內(nèi)換熱管四-1、至少一個相配套的套管四_2、第一管板四-3、第二管板四-4 以及管板之間的箱體四-5;
所述I級和II級復合相變換熱器分別形成內(nèi)換熱管管程、內(nèi)換熱管與套管間的套管程和套管外的殼程的三程一體式結(jié)構(gòu)；I級和II級復合相變換熱器依次設(shè)置于鍋爐煙道和排放煙囟之間的通道上。根據(jù)情況，所述I級復合相變換熱器M還設(shè)置管板之間的箱體M-6 ；所述II級復合相變換熱器還設(shè)置管板之間的箱體四-6。其中I級復合相變換熱器M的相變工質(zhì)回路由I級泵33、復合相變換熱器M的套管程、換熱器34和I級調(diào)溫系統(tǒng)35，經(jīng)管路連接形成回路；
其中II級復合相變換熱器四的相變工質(zhì)回路由II級泵39、II級復合相變換熱器 29的套管程、II級調(diào)溫系統(tǒng)40，經(jīng)管路連接形成回路。所述的I級復合相變換熱器M主要包括內(nèi)換熱管24-1、套管24-2、第一管板 M-3、第二管板M-4以及管板之間的箱體24-5。必要時設(shè)置套管外的第一管板M-3之間的殼程箱體。所述的I級復合相變換熱M的套管與內(nèi)換熱管之間的工作介質(zhì)為水或其他合適的工質(zhì)，本發(fā)明中以水為例加以說明。飽和水經(jīng)I級泵33打入復合相變換熱器M的套管與內(nèi)換熱管之間的腔體，與內(nèi)換熱管M-I的高溫煙氣進行換熱產(chǎn)生蒸汽，此高溫側(cè)相當于蒸發(fā)器，汽水混和物與套管外的待加熱工質(zhì)進行熱交換，起冷卻作用，低溫側(cè)相當于冷凝器， 與高溫煙氣進行熱交換產(chǎn)生的蒸汽或汽水混和物，出來后進入換熱器34冷卻后，飽和冷凝水進入I級調(diào)溫系統(tǒng)調(diào)35，再經(jīng)過I級泵33打入復合相變換熱器24，從而形成相變工質(zhì)循環(huán)回路。所述的復合相變換熱器M出來的蒸汽經(jīng)換熱器34加熱冷流體37，產(chǎn)生的冷凝水回到I級調(diào)溫系統(tǒng)調(diào)35，經(jīng)換熱器34加熱的熱流體38供后續(xù)工段使用。所述I級調(diào)溫系統(tǒng)35包括膨脹水箱35-4、I級加熱器35_3以及調(diào)壓部分；調(diào)壓部分包括調(diào)壓器35-2及氮氣瓶35-1。當煙氣酸露點變化時，例如增大，調(diào)節(jié)調(diào)壓部分，使膨脹水箱35-4中的氣壓適當增大，啟動I級加熱器35-3，由于壓力增大，原先的飽和水經(jīng)加熱后從不飽和狀態(tài)變成飽和狀態(tài)，調(diào)節(jié)溫度值以飽和水溫高于酸露點5°C 10°C以上為宜。所述的I級復合相變換熱器M的內(nèi)換熱管、套管作為優(yōu)選可以采用成熟的強化傳熱的措施，比如采用帶翅片的圓管、螺旋槽管等強化傳熱結(jié)構(gòu)。所述的I級復合相變換熱器M的內(nèi)換熱管與套管間通過的是相變工質(zhì)，高溫煙氣走內(nèi)換熱管管程或走套管外的殼程，待加熱的冷流體相應走另外一側(cè)，從而實現(xiàn)一個設(shè)備、 三種換熱介質(zhì)的有效結(jié)合。所述的I級復合相變換熱器M的內(nèi)換熱管內(nèi)工作介質(zhì)是高溫煙氣時，套管外的殼程的工作介質(zhì)為待加熱的冷流體；所述的內(nèi)換熱管內(nèi)工作介質(zhì)是待加熱的冷流體時，套管外的殼程的工作介質(zhì)為高溫煙氣。本發(fā)明采用的I級調(diào)溫系統(tǒng)35可以根據(jù)煙氣酸露點調(diào)節(jié)相變工質(zhì)溫度，進而控制相變換熱器壁面溫度，保證復合相變換熱器M有效避免煙氣的低溫腐蝕，調(diào)節(jié)靈活方便。
所述的冷流體，介質(zhì)可以為空氣、電廠凝汽器產(chǎn)生的冷凝水、導熱油或其他合適的工藝介質(zhì)。所述的內(nèi)換熱管M-I及套管M-2材料可選擇金屬或非金屬材料或復合材料，材料應為熱的良導體?？砂闯Ｒ?guī)選擇碳鋼或不銹鋼材料。本發(fā)明的核心設(shè)備之一是復合相變換熱器24，由至少一個內(nèi)換熱管M-1、相配套的至少一個套管M-2、第一管板M-3、第二管板M-4，以及第一管板及第二管板之間的箱體對-5等組成。所述的箱體M-5可以為圓筒型、矩形或其他曲面型的結(jié)構(gòu)。必要時設(shè)置套管外的第一管板M-3之間的殼程箱體M-6。所述的內(nèi)換熱管M-I與套管M-2之間可以設(shè)置相應的支撐結(jié)構(gòu)，作為優(yōu)選，支撐結(jié)構(gòu)與兩者的連接可以采用熱的良導體材料。所述的內(nèi)換熱管M-I采用圓管或中空扁管或其他曲面腔體結(jié)構(gòu)，相應地，套管M-2也采用與之匹配的結(jié)構(gòu)。比如內(nèi)換熱管、套管采用薄壁中空扁管結(jié)構(gòu)時，相當于平行流復合相變換熱器。具體結(jié)構(gòu)可參照ZL201020573U6. 5加以設(shè)計。所述的復合相變換熱器M可以根據(jù)煙道結(jié)構(gòu)及現(xiàn)場情況采用豎直、水平或傾斜結(jié)構(gòu)布置。因此對鍋爐系統(tǒng)實施節(jié)能改造的可操作性大大增強，可供選擇的因地制宜的可行方案多。本發(fā)明所述的II級復合相變換熱器的結(jié)構(gòu)與I級復合相變換熱器相似，主要包括內(nèi)換熱管四-1、套管四-2、第一管板四-3、第二管板四-4以及管板之間的箱體四-5。必要時設(shè)置套管外的第一管板四-3之間的殼程箱體四-6。需要注意的是為保證濕法脫硫的脫硫塔進口煙氣溫度達到要求，即90°C IOO0C, II級復合相變換熱器四中與溫度高的煙氣接觸的金屬壁面可能會發(fā)生低溫腐蝕，因此與煙氣接觸的金屬壁面應采用可靠的防腐措施或選用防腐的管子材料。所述的II級復合相變換熱四的套管與內(nèi)換熱管之間的工作介質(zhì)為水或其他合適的工質(zhì)。相變工質(zhì)經(jīng)II級泵39打入復合相變換熱器四的套管與內(nèi)換熱管之間的腔體，與高溫煙氣進行間接換熱產(chǎn)生蒸汽，此高溫側(cè)相當于蒸發(fā)器，同時汽水混和物與另一側(cè)的低溫工質(zhì)進行熱交換，起冷卻作用，低溫側(cè)相當于冷凝器，出來的相變工質(zhì)經(jīng)管道送入II級調(diào)溫系統(tǒng)調(diào)40，再經(jīng)過II級泵39打入II級復合相變換熱器四，從而形成相變工質(zhì)循環(huán)回路。所述的II級調(diào)溫系統(tǒng)調(diào)40包括膨脹箱40-1、II級加熱器40_2以及配套的儀表閥門。當相變工質(zhì)溫度過低時，啟動II級加熱器40-2加熱相變工質(zhì)，達到要求的溫度值。所述的II級復合相變換熱器四與I級復合相變換熱器M中的套管與內(nèi)換熱管之間的工作介質(zhì)為水。作為優(yōu)選，也可選擇沸點80°C左右的相變工質(zhì)，比如乙醇等。此時可設(shè)置與I級調(diào)溫系統(tǒng)35相似的調(diào)壓部分。設(shè)有煙氣排出溫度自控裝置36，多個自控裝置時，可區(qū)分為36-1、36_2等，自控裝置36根據(jù)煙氣側(cè)的金屬壁溫(如通過壁溫測試儀25測定)(或煙道出口處煙溫)的高低，通過控制換熱器34的調(diào)節(jié)閥的開度等手段，特別地，可以通過調(diào)溫系統(tǒng)方便調(diào)節(jié)相變工質(zhì)的溫度，在酸露點溫度變化的時候能迅速調(diào)節(jié)排煙溫度，可使排煙溫度滿足復合相變換熱器的運行要求。設(shè)有混合室31，經(jīng)空預器加熱后的熱空氣42分流出一部分經(jīng)凈煙氣升溫用熱空氣管道42-1到達混合室31，在混合室中與脫硫塔后的凈煙氣均勻混合，達到煙氣排放溫度要求，通過煙 排入大氣?；旌鲜抑锌稍O(shè)置保證熱空氣和凈煙氣均勻混合的部件。所述的I級、II級復合相變換熱器可根據(jù)需要設(shè)置煙氣旁路通道。所述的I級、II級復合相變換熱器參照管殼式換熱器標準進行設(shè)計、制造。本發(fā)明中所述的相變工質(zhì)循環(huán)部分利用高位差能實現(xiàn)冷凝液順利回流時，可以不設(shè)置調(diào)頻泵。同時利用高效緊湊的復合相變換熱器充分回收原煙氣的低溫余熱，在有效提高整個發(fā)電機組熱效率的同時，節(jié)約了大量的脫硫用水。本發(fā)明的復合相變換熱器應考慮采用成熟的防止煙氣中灰塵磨損的措施。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下益效果
1、本發(fā)明借助內(nèi)換熱管與套管間的相變工質(zhì)，在一臺設(shè)備中實現(xiàn)了蒸發(fā)器和冷凝器的復合，從而實現(xiàn)了真正意義上的一體化的復合相變換熱器；
2、利用II級復合相變換熱器回收脫硫塔前煙氣余熱，與煙氣接觸側(cè)壁面采用防腐措施或采用防腐材料，有效減輕低溫腐蝕危害，并節(jié)約脫硫用水，達到最大限度利用煙氣廢熱的目的；
3、同時設(shè)置的調(diào)溫系統(tǒng)調(diào)節(jié)手段靈活，能保證I級、II級復合相變換熱器的安全運行；
4、采用復合相變換熱器可以加熱冷空氣，取消原來的暖風機，保證原有鍋爐空預器的安全運行；
5、取消了GGH，通過原空預器出口的熱空氣在混合室混合加熱凈煙氣達到煙氣排放要求，機組可能發(fā)生的故障率有效降低，從根本上避免了目前濕法脫硫塔后凈煙氣加熱器必然發(fā)生的低溫腐蝕，以及加熱器失效對整個機組運行造成的不利影響。6、對于不設(shè)置濕法脫硫塔的鍋爐系統(tǒng)，通過II級復合相變換熱器的設(shè)置，可以有效回收煙氣中水蒸氣的冷凝潛熱，水蒸汽冷凝結(jié)露過程中，吸收了煙氣中的N0X、SO2, SO3等有害氣體，排放物中的有害氣體大大低于國家排放標準；再通過原空預器出口的熱空氣在混合室混合提升煙氣溫度，消除原來濕煙氣排放時可能出現(xiàn)的煙羽，以及對煙囪的危害，與環(huán)境的相容性大大增強?？偠灾酶咝Ьo湊的復合相變換熱器充分回收原煙氣的低溫余熱，在有效提高整個鍋爐機組熱效率的同時，節(jié)約了大量的脫硫用水，利用熱空氣與脫硫后凈煙氣混合升溫，避免了目前濕法脫硫塔后凈煙氣加熱器的低溫腐蝕，達到節(jié)能、降耗、減排的目的。


圖1是FGD流程示意圖。圖2 圖4是專利201010527957. 3工藝流程及結(jié)構(gòu)示意圖。圖5 圖7是本發(fā)明用于鍋爐煙氣余熱回收的復合相變換熱裝置的三種結(jié)構(gòu)示意圖。圖中21—鍋爐，22—省煤器，23-空氣預熱器，24-1級復合相變換熱器，24_1級復合相變換熱器，24-1-內(nèi)換熱管，24-2-套管，24-3-第一管板，24-4-第二管板，24-5-管板之間的箱體，25-測溫儀表，26-除塵器，27-引風機，28-增壓風機，29-11級復合相變換熱器，29-1-內(nèi)換熱管，29-2-套管，29-3-第一管板，29-4-第二管板，29-5-管板之間的箱體，30-脫硫塔，31-混合室，32-煙囪，33-1級泵，34-換熱器，35-1級調(diào)溫系統(tǒng)，35-1-氮氣瓶，35-2-調(diào)壓器，35-3-1級加熱器，35-4-膨脹水箱，36-自控裝置，37-冷流體，38-熱流體，39-11級泵，40-11級調(diào)溫系統(tǒng)，40-1-膨脹箱，40-2-II級加熱器，41 一冷空氣，42—熱空氣，42-1-凈煙氣升溫用熱空氣管道。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖5對本發(fā)明創(chuàng)造作進一步詳細描述。實施例1
用于鍋爐煙氣余熱回收的復合相變換熱裝置(見附圖5及附圖標識說明)，利用空氣作為回收利用余熱的工質(zhì)，包含鍋爐煙道及煙道內(nèi)、外設(shè)備及其連接管道、控制儀表閥門。煙道內(nèi)設(shè)有一個I級復合相變換熱器24、一個II級復合相變換熱器四、配套的控制系統(tǒng)、混合室31，以及鍋爐原有的省煤器22、空氣預熱器23、除塵器沈、脫硫塔30等。煙道外設(shè)置I級調(diào)溫系統(tǒng)35、11級調(diào)溫系統(tǒng)40、1級泵33、換熱器34、11級泵39，以及相配套的自控裝置36、配套的管道、儀表閥門等。從空氣預熱器23出來的熱空氣42分流出一部分，經(jīng)凈煙氣升溫用熱空氣管道42-1送至混合室31中與脫硫塔后的凈煙氣混合均勻后，送入煙囪32排入大氣。所述的I級復合相變換熱器M主要包括至少一個內(nèi)換熱管M-I、至少一個套于內(nèi)換熱管外的套管對-2、第一管板M-3、第二管板M-4以及管板之間的箱體24-5。所述的I級復合相變換熱M的套管與內(nèi)換熱管之間的工作介質(zhì)為水。飽和水經(jīng)I級泵33打入復合相變換熱器M的套管與內(nèi)換熱管之間的腔體，與內(nèi)換熱管M-I的高溫煙氣進行換熱產(chǎn)生蒸汽，此高溫側(cè)相當于蒸發(fā)器，汽水混和物與套管外的冷空氣進行熱交換，起冷卻作用，低溫側(cè)相當于冷凝器，與高溫煙氣進行熱交換產(chǎn)生的蒸汽或汽水混和物，出來后進入換熱器34冷卻后，飽和冷凝水進入I級調(diào)溫系統(tǒng)調(diào)35的膨脹水箱35-4中，再經(jīng)過I級泵33打入復合相變換熱器24，從而形成相變工質(zhì)循環(huán)回路。所述的復合相變換熱器M出來的蒸汽經(jīng)換熱器34加熱冷流體37(比如水或?qū)嵊?，產(chǎn)生的冷凝水回到I級調(diào)溫系統(tǒng)調(diào)35，經(jīng)換熱器34加熱的熱流體38供后續(xù)工段使用。所述I級調(diào)溫系統(tǒng)35包括膨脹水箱35-4、I級加熱器35_3以及調(diào)壓部分；調(diào)壓部分包括調(diào)壓器35-2及氮氣瓶35-1。當煙氣酸露點變化時，例如增大，調(diào)節(jié)調(diào)壓部分，使膨脹水箱35-4中的氣壓適當增大，啟動I級加熱器35-3，由于壓力增大，原先的飽和水經(jīng)加熱后從不飽和狀態(tài)變成飽和狀態(tài)，調(diào)節(jié)溫度值以飽和水溫高于酸露點5°C 10°C以上為宜。I級加熱器35-3采用蒸汽或電加熱等加熱方式。所述的I級加熱器35-3設(shè)置在膨脹水箱35-4內(nèi)，也可以設(shè)置在換熱器34、膨脹水箱35-4、I級調(diào)頻泵33之間連接的管道上。所述的I級復合相變換熱器M的內(nèi)換熱管、套管作為優(yōu)選可以采用成熟的強化傳熱的措施，比如套管外加裝翅片等。所述的I級復合相變換熱器M的內(nèi)換熱管內(nèi)工作介質(zhì)是高溫煙氣時，套管外的殼程的工作介質(zhì)為冷空氣；所述的內(nèi)換熱管內(nèi)工作介質(zhì)是冷空氣時，套管外的殼程的工作介質(zhì)為高溫煙氣。本發(fā)明采用的I級調(diào)溫系統(tǒng)35可以根據(jù)煙氣酸露點調(diào)節(jié)相變工質(zhì)溫度，進而控制相變換熱器壁面溫度，保證復合相變換熱器M有效避免煙氣的低溫腐蝕，調(diào)節(jié)靈活方便。所述的內(nèi)換熱管M-I與套管M-2之間可以設(shè)置相應的支撐結(jié)構(gòu)，作為優(yōu)選，支撐結(jié)構(gòu)與兩者的連接可以采用熱的良導體材料。所述的復合相變換熱器M可以根據(jù)煙道結(jié)構(gòu)及現(xiàn)場情況采用豎直、水平或傾斜結(jié)構(gòu)布置。只要將復合相變換熱器沿煙道方向平行或垂直布置即可。因此對鍋爐系統(tǒng)實施節(jié)能改造的可操作性大大增強，可供選擇的因地制宜的可行方案多。本發(fā)明所述的II級復合相變換熱器的結(jié)構(gòu)與I級復合相變換熱器相似，主要包括內(nèi)換熱管四-1、套管四-2、第一管板四-3、第二管板四-4以及管板之間的箱體四-5。II級復合相變換熱器四中與溫度高的煙氣接觸的金屬壁面應采用可靠的防腐措施或選用防腐的管子材料。所述的II級復合相變換熱四的套管與內(nèi)換熱管之間的工作介質(zhì)為水或其他合適的工質(zhì)。相變工質(zhì)經(jīng)II級泵39打入復合相變換熱器四的套管與內(nèi)換熱管之間的腔體，與高溫煙氣進行間接換熱產(chǎn)生蒸汽，此高溫側(cè)相當于蒸發(fā)器，同時汽水混和物與另一側(cè)的冷空氣41進行熱交換，起冷卻作用，低溫側(cè)相當于冷凝器，出來的相變工質(zhì)經(jīng)管道送入II級調(diào)溫系統(tǒng)調(diào)40的膨脹箱40-1中，再經(jīng)過II級泵39打入II級復合相變換熱器四，從而形成相變工質(zhì)循環(huán)回路。所述的II級調(diào)溫系統(tǒng)調(diào)40包括膨脹箱40-1、II級加熱器40_2以及配套的儀表閥門。當相變工質(zhì)溫度過低時，啟動II級加熱器40-2加熱相變工質(zhì)，達到要求的溫度值。 加熱工質(zhì)采用蒸汽。所述的II級復合相變換熱器四與I級復合相變換熱器M中的套管與內(nèi)換熱管之間的工作介質(zhì)為水。作為優(yōu)選，也可選擇沸點80°C左右的相變工質(zhì)，比如乙醇等。此時可設(shè)置與I級調(diào)溫系統(tǒng)35相似的調(diào)壓部分。I、II級復合相變換熱器分別設(shè)有煙氣排出溫度自控裝置36，自控裝置根據(jù)煙氣側(cè)的金屬壁溫(如通過壁溫測試儀25測定)的高低，通過控制相應調(diào)節(jié)閥的開度等手段，特別地，可以通過調(diào)溫系統(tǒng)方便調(diào)節(jié)相變工質(zhì)的溫度，在酸露點溫度變化的時候能迅速調(diào)節(jié)排煙溫度，可使排煙溫度滿足復合相變換熱器的運行要求。設(shè)有混合室31，經(jīng)空預器加熱后的熱空氣42分流出一部分經(jīng)凈煙氣升溫用熱空氣管道42-1到達混合室31，在混合室中與脫硫塔后的凈煙氣均勻混合，達到煙氣排放溫度要求，通過煙 排入大氣。混合室中可設(shè)置保證熱空氣和凈煙氣均勻混合的部件。總之， 要針對凈煙氣的流量及溫度狀況，使用適當流量的熱空氣與之混合達到煙氣的排放要求溫度。實施例二
用于鍋爐煙氣余熱回收的復合相變換熱裝置(見附圖6及附圖標識說明)，該裝置在I 級復合相變換熱器M還設(shè)置管板之間的箱體M-6 ；II級復合相變換熱器還設(shè)置管板之間的箱體四-6。該結(jié)構(gòu)適用于內(nèi)換熱管管程走煙氣，套管程走相變工質(zhì)，殼層的冷流體為液體。如殼程采用所述的冷流體37如水、導熱油或其他適宜的工藝介質(zhì)作為余熱回收的介質(zhì)。其余具體實施方法見實施例一。實施例三
用于鍋爐煙氣余熱回收的復合相變換熱裝置(見附圖7及附圖標識說明)，對于沒有設(shè)
10置脫硫裝置的鍋爐，采用II級復合相變換熱器四繼續(xù)回收煙氣余熱，由于可能發(fā)生結(jié)露現(xiàn)象，因此仍設(shè)置混合室31，經(jīng)空預器加熱后的熱空氣42分流出一部分經(jīng)熱空氣管道42-1到達混合室31，在混合室中與II級復合相變換熱器四的出口煙氣均勻混合，避免結(jié)露，再通過煙囪排入大氣。其余具體實施方法見實施例一或?qū)嵤├?。實施例?br> 如設(shè)置多個I級復合相變換熱器時，應配套各自獨立運行的調(diào)溫器，對各個獨立相變換熱單元控制不同的壁面溫度，亦即控制內(nèi)換熱管與套管之間的套管程中的相變工質(zhì)對應不同的飽和溫度，高溫煙氣走內(nèi)換熱管管程或套管外的殼程，其余具體實施方法同上；如設(shè)置多個II級復合相變換熱器時，可采用共同調(diào)溫或單獨調(diào)溫，其余具體實施方法同上。本發(fā)明未涉及部分如絕熱夾板、夾板用螺栓、換熱管的結(jié)構(gòu)、安裝方式、控制系統(tǒng)等均與現(xiàn)有的相變換熱器相同或可采用現(xiàn)有技術(shù)加以實現(xiàn)。本發(fā)明實施例中未列出的復合相變換熱器工藝流程圖例，參照本申請人同時申請的發(fā)明專利即《用于鍋爐煙氣余熱回收的復合相變換熱器》進行選用。雖然本發(fā)明已以較佳實施例公開如上，但它們并不是用來限定本發(fā)明，任何熟悉此技藝者，在不脫離本發(fā)明之精神和范圍內(nèi)，自當可作各種變化或潤飾，同樣屬于本發(fā)明之保護范圍。例如，本發(fā)明的復合相變換熱器的結(jié)構(gòu)及其回收余熱方式同樣可以應用于工業(yè)爐窯等。因此本發(fā)明的保護范圍應當以本申請的權(quán)利要求所界定的為準。
權(quán)利要求
1.用于鍋爐煙氣余熱回收的復合相變換熱裝置，它包括鍋爐原有的省煤器(22)、空氣預熱器(23)、除塵器(26)、脫硫塔(30)；原有煙道內(nèi)、外設(shè)備及其連接管道、控制儀表閥門； 其特征在于還包括設(shè)置于煙道內(nèi)的一個或多個I級復合相變換熱器(24)、一個或多個II 級復合相變換熱器(29)、混合室(31)；以及煙道外設(shè)置的I級復合相變換熱器(24)的配套調(diào)溫系統(tǒng)包括換熱器(34)、I級調(diào)溫系統(tǒng)(35 )、I級泵(33 )、以及相配套的自控裝置；煙道外設(shè)置的II級復合相變換熱器(29)的配套調(diào)溫系統(tǒng)包括II級調(diào)溫系統(tǒng)(40)、 II級泵(39)，以及相配套的自控裝置；所述I級復合相變換熱器(24)包括至少一個內(nèi)換熱管(24-1)、至少一個相配套的套管(24-2)、第一管板(24-3)、第二管板(24-4)以及管板之間的箱體(24_5)；所述II級復合相變換熱器包括至少一個內(nèi)換熱管(29-1)、至少一個相配套的套管(四-2)、第一管板 (四-3)、第二管板Q9-4)以及管板之間的箱體09-5)；所述I級和II級復合相變換熱器分別形成內(nèi)換熱管管程、內(nèi)換熱管與套管間的套管程和套管外的殼程的三程一體式結(jié)構(gòu)；I級和II級復合相變換熱器依次設(shè)置于鍋爐出口煙道和煙囟之間的通道內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于鍋爐煙氣余熱回收的復合相變換熱裝置，其特征在于 所述I級復合相變換熱器04)還設(shè)置管板之間的箱體04-6)；所述II級復合相變換熱器還設(shè)置管板之間的箱體09-6)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于鍋爐煙氣余熱回收的復合相變換熱裝置，其特征在于 其中I級復合相變換熱器04)的相變工質(zhì)回路由I級泵(3 、復合相變換熱器04)的套管程、換熱器(34)和I級調(diào)溫系統(tǒng)(35)，經(jīng)管路連接形成回路；其中II級復合相變換熱器09)的相變工質(zhì)回路由II級泵(39)、11級復合相變換熱器09)的套管程、II級調(diào)溫系統(tǒng)(40)，經(jīng)管路連接形成回路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于鍋爐煙氣余熱回收的復合相變換熱裝置，其特征在于 I級復合相變換熱器04)的內(nèi)換熱管04-1)采用圓管或中空扁管或曲面腔體結(jié)構(gòu)，相應地，套管04-2)采用與之匹配的結(jié)構(gòu)；II級復合相變換熱器09)的內(nèi)換熱管09-1)采用圓管或中空扁管或曲面腔體結(jié)構(gòu)，相應地，套管09-2)也采用與之匹配的結(jié)構(gòu)；所述的箱體04-5)、04-6)、09-5)為圓筒型、矩形或曲面型的結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于鍋爐煙氣余熱回收的復合相變換熱裝置，其特征在于 所述I級調(diào)溫系統(tǒng)(3 包括膨脹水箱(35-4)、1級加熱器(35-3)以及調(diào)壓部分；調(diào)壓部分包括調(diào)壓器(35-2 )及氮氣瓶(35-1)；所述的I級加熱器(35-3 )設(shè)置在膨脹水箱內(nèi)，或設(shè)置在換熱器(34)與膨脹水箱或膨脹水箱與I級泵(3 之間的管道上；所述的II級調(diào)溫系統(tǒng)調(diào)GO)包括膨脹水箱00-1)、II級加熱器00- 以及配套的儀表閥門；所述的II級加熱器00- ；設(shè)置在膨脹水箱內(nèi)，或設(shè)置在膨脹水箱與II級泵 (39)之間的管道上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于鍋爐煙氣余熱回收的復合相變換熱裝置，其特征在于 所述的復合相變換熱器的內(nèi)換熱管與套管間通過的是相變工質(zhì)，高溫煙氣走內(nèi)換熱管管程或走套管外的殼程。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于鍋爐煙氣余熱回收的復合相變換熱裝置，其特征在于所述的復合相變換熱器的內(nèi)換熱管管程工作介質(zhì)是高溫煙氣時，套管外的殼程的工作介質(zhì)為待加熱的冷流體；所述的內(nèi)換熱管管程工作介質(zhì)是待加熱的冷流體時，套管外的殼程的工作介質(zhì)為高溫煙氣；其中的冷流體，介質(zhì)為空氣、電廠凝汽器產(chǎn)生的冷凝水、導熱油或其他的工藝介質(zhì)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于鍋爐煙氣余熱回收的復合相變換熱裝置，其特征在于該系統(tǒng)設(shè)有混合室(31)，經(jīng)空預器加熱后的熱空氣0 分流出一部分經(jīng)凈煙氣升溫用熱空氣管道G2-1)到達混合室(31)，送入煙囪(32)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于鍋爐煙氣余熱回收的復合相變換熱裝置，其特征在于所述I級復合相變換熱器采用豎直、水平或傾斜式布置在煙道內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明公開一種用于鍋爐煙氣余熱回收的復合相變換熱裝置，它包括鍋爐原有的煙道內(nèi)、外設(shè)備及其連接管道、控制儀表閥門，煙道內(nèi)設(shè)有一個或多個I級復合相變換熱器、一個或多個II級復合相變換熱器、混合室；以及煙道外設(shè)置的配套調(diào)溫系統(tǒng)及自控裝置。本發(fā)明借助復合相變換熱器內(nèi)換熱管與套管間的相變工質(zhì)，在一臺設(shè)備中實現(xiàn)了蒸發(fā)器和冷凝器的復合，實現(xiàn)了對煙氣余熱的高效回收，節(jié)約了大量的脫硫用水，減輕了煙氣的低溫腐蝕。同時利用經(jīng)空預器加熱后的熱空氣分流出一部分在混合室與脫硫后凈煙氣在混合室混合升溫，達到煙氣排放要求后排入大氣，從根本上避免了目前濕法脫硫塔后凈煙氣加熱器的低溫腐蝕，減輕了煙氣對環(huán)境的危害。
文檔編號F23L15/00GK102393024SQ20111035477
公開日2012年3月28日 申請日期2011年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月10日
發(fā)明者尹旭杰, 王海軍, 王海波, 董立軍 申請人:王海波