專利名稱：一種鍋爐后除塵和煙氣余熱回收的一體化裝置及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鍋爐后除塵和煙氣余熱回收的一體化裝置及其在鍋爐后除塵和煙氣余熱回收中的應(yīng)用，屬于環(huán)保、節(jié)能領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
燃煤發(fā)電廠煙氣中的粉塵物質(zhì)是《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定的一項(xiàng)重要污染物指標(biāo)。目前，環(huán)保部已對(duì)國標(biāo)GB13223-2003《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行了修訂，將粉塵最高排放濃度由原標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的50mg/Nm3收緊到30mg/Nm3，重點(diǎn)地區(qū)的允許排放值更是不得大于20mg/Nm3。在《國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十二個(gè)五年(2011 2015年)規(guī)劃綱要》中提出重要的約束性指標(biāo)一國內(nèi)生產(chǎn)總值能耗降低16%左右，主要污染物排放總量減少8% 10%，，。這是針對(duì)資源環(huán)境壓力日益加大的突出問題提出來的，體現(xiàn)了建設(shè)資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會(huì)的要求。也就是說，在考慮污染物減量達(dá)標(biāo)排放的同時(shí)，應(yīng)該選用低能耗、效率高的技術(shù)。此外，近年來隨著優(yōu)質(zhì)電煤的不斷開采，電廠燃煤的質(zhì)量迅速下降。從而使得電廠發(fā)電效率下降，電廠煙氣中的污染物，尤其是粉塵類物質(zhì)，濃度增加。因此，尋找一種能夠充分利用電廠能源和高效的粉塵去除方法和裝置是非常有必要的。電廠煙氣所帶走的熱量是電廠運(yùn)行過程中的一項(xiàng)重要能量損失，經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，使得煙氣溫度每降低10°c，回收的能量相當(dāng)于電廠發(fā)電量的1%。如能對(duì)這部分熱量進(jìn)行回收并利用到機(jī)組中去，那么既能為國家對(duì)國內(nèi)生產(chǎn)總值能耗降低指標(biāo)做出貢獻(xiàn)，還能有效的提高機(jī)組的經(jīng)濟(jì)效益。在本技術(shù)領(lǐng)域中，對(duì)煙氣余熱的回收方式主要是采用安裝煙氣換熱器(GGH)及其它換熱器。但是，GGH存在土建施工周期長、運(yùn)行復(fù)雜、設(shè)備初期投資大等缺點(diǎn)。目前，其它換熱器中采用的多為水冷式，即換熱采用的熱媒是水，利用水在換熱器內(nèi)部的翅片管內(nèi)不斷流動(dòng)吸收熱量。電除塵器由于其運(yùn)行阻力低、除塵效率高、維護(hù)工作量少和以自動(dòng)化控制等優(yōu)點(diǎn)，是目前燃煤電廠的主要除塵方法和設(shè)備。但是，由于電除塵器工作原理所決定，他的性能受到燃料(煤)及粉塵特性影響較大，而粉塵特性又與煙氣溫度密切相關(guān)，因此，電除塵器受煙氣溫度等工藝條件的制約，設(shè)備性能不能得到充分的發(fā)揮。煙氣中粉塵比電阻在IO5 101° Q.cm之間時(shí)，電除塵器具有最高的除塵效率，當(dāng)粉塵比電阻增大到101° IO12 Q.cm之間時(shí)，電除塵器在工作時(shí)會(huì)出現(xiàn)不同程度的反電暈現(xiàn)象，致使除塵效率快速下降，相反電耗量卻快速上升。粉塵比電阻在一定范圍內(nèi)與煙氣溫度呈正相關(guān)，目前燃煤電廠的電除塵器工作溫度一般在120 150 °C之間，該溫度范圍恰恰是粉塵比電阻在IO11 IO13 Q.cm之間的區(qū)域
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一是為了解決上述的電除塵器工作溫度在120 150 1:之間時(shí)，粉塵比電阻增大到IO11 IO13 Q.cm,電除塵器會(huì)出現(xiàn)不同程度的反電暈現(xiàn)象，致使除塵效率快速下降，電耗量快速上升及煙氣余熱回收降低能耗等的技術(shù)問題而提供一種鍋爐后除塵和煙氣余熱回收的一體化裝置，該鍋爐后除塵和煙氣余熱回收的一體化裝置通過水冷式熱交換器回收利用煙氣中熱能的同時(shí)，使得電除塵器的工作溫度下降到80°C左右，粉塵比電阻可下降到IOltl IO12 Q.cm，從而提高電除塵器的除塵效率，從而實(shí)現(xiàn)高效除塵和余熱回收的一體化。本發(fā)明的目的之二是提供一種利用上述的一種鍋爐后除塵和煙氣余熱回收的一體化裝置進(jìn)行鍋爐后除塵和煙氣余熱回收的方法。本發(fā)明的技術(shù)方案
一種鍋爐后除塵和煙氣余熱回收的一體化裝置，包括熱交換室、煙氣均流室和電除塵
室;
所述熱交換室上端設(shè)有煙氣出口，煙氣出口上設(shè)有導(dǎo)流板I，下端設(shè)有煙氣進(jìn)口，煙氣進(jìn)口上設(shè)有導(dǎo)流板II，中部設(shè)有水冷式熱交換器；所述的導(dǎo)流板I與水冷式熱交換器的出口相連，所述的導(dǎo)流板II與水冷式熱交換器的進(jìn)口相連；
所述的熱交換室的換熱面積可保證熱交換室中煙氣出口的溫度為80°C左右；
所述的水冷式熱交換器的換熱元件為鰭狀葉片管，水冷式熱交換器上設(shè)有吹灰器，其水流方向與煙氣流動(dòng)方向垂直；
所述的煙氣均流室前端設(shè)有圓弧形導(dǎo)流板III，優(yōu)選2組，弧度為55 75°，且單邊加長0.5 1.0 m，后端設(shè)有整流孔板、整流孔板上固定安裝有小型掛板；
所述整流孔板垂直布置于煙氣均流室，整流孔板開口率在30 40%之間，開口孔徑為90mm ；
所述的小型掛板優(yōu)選為長500mm，寬200mm的方形板，經(jīng)螺栓固定在整流孔板上后點(diǎn)焊焊死，小型掛板與整流孔板上開的孔錯(cuò)開布置；
所述的電除塵室的內(nèi)部設(shè)有陽極系統(tǒng)、陰極系統(tǒng)，用于捕集進(jìn)入電除塵室中的煙氣中的粉塵，陰極系統(tǒng)的頂端設(shè)有熱吹掃系統(tǒng)，用于防結(jié)露，電除塵室的前端設(shè)有煙氣進(jìn)口、末端設(shè)有煙氣排放口；
熱交換室、煙氣均流室和電除塵室底部分別有清灰系統(tǒng)；其中熱交換室通過上端設(shè)有的煙氣出口與煙氣均流室相連通、煙氣均流室通過后端設(shè)有的煙氣出口與電除塵室前端設(shè)有的煙氣進(jìn)口相連通；
所述電除塵室頂部設(shè)有熱吹掃系統(tǒng)；
所述清灰系統(tǒng)包括灰斗及蒸汽加熱管，蒸汽加熱管設(shè)置在灰斗外壁，蒸汽加熱管的設(shè)置主要是加熱灰斗中捕集的灰塵，增加灰的流動(dòng)性，避免灰斗堵塞。利用上述的一種鍋爐后除塵和煙氣余熱回收的一體化裝置進(jìn)行鍋爐后除塵和煙氣余熱回收的方法，步驟如下:
待處理的120 150°C的煙氣從煙氣進(jìn)口進(jìn)入熱交換室，經(jīng)煙氣進(jìn)口上的導(dǎo)流板II導(dǎo)流后與水冷式熱交換進(jìn)行熱交換，從而回收利用煙氣中的部分熱能，此時(shí)，熱交換室的煙氣出口中的煙氣溫度在80°C左右；水冷式熱交換的出口中的煙氣經(jīng)煙氣出口上的導(dǎo)流板I導(dǎo)流進(jìn)入煙氣均流室，煙氣在煙氣均流室內(nèi)經(jīng)過導(dǎo)流板III和整流孔板的整流后經(jīng)煙氣均流室的出口均勻進(jìn)入電除塵器進(jìn)行除塵；由于進(jìn)入電除塵器的煙氣溫度降低，其體積和粉塵的比電阻均大大減小，使得電除塵器的除塵效率得到提高，最后電除塵器出來的煙氣經(jīng)電除塵室的煙氣排放口再進(jìn)入后續(xù)的煙氣脫硫裝置繼續(xù)進(jìn)行脫硫處理，經(jīng)鍋爐后除塵和煙氣余熱回收的一體化裝置沉降和收集到的灰塵由清灰系統(tǒng)去除。本發(fā)明的有益效果
一種鍋爐后除塵和煙氣余熱回收的一體化裝置，煙氣通過水冷式熱交換器后，煙氣的溫度降低，使得進(jìn)入電除塵室中的煙氣的體積和粉塵的比電阻均降低，從而提高了電除塵器的除塵效率，實(shí)現(xiàn)高效除塵和余熱回收的一體化。進(jìn)一步，本發(fā)明的一種鍋爐后除塵和煙氣余熱回收的一體化裝置，由于利用水冷式熱交換器回收利用煙氣中的能量，從而提高了機(jī)組的能量利用率。進(jìn)一步，本發(fā)明的一種鍋爐后除塵和煙氣余熱回收的一體化裝置，通過水冷式熱交換器后，由于煙氣的溫度降低，使得煙氣體積約減小10%，增壓風(fēng)機(jī)電耗約減少9%，后續(xù)的脫硫工序中補(bǔ)給水約減少32%，因此也可進(jìn)一步降低后續(xù)脫硫工序的成本。實(shí)際工程應(yīng)用也表明，水冷式熱交換器的煙氣進(jìn)出口溫度若降低40°C，最大可回收利用的能量相當(dāng)于4.8%機(jī)組發(fā)電容量的熱量；同時(shí)，粉塵的比電阻能夠降低IO1 IO2
cm的數(shù)量級(jí)，從而使得除塵效率大幅提聞；相應(yīng)的煙氣體積也將減少10%。綜上所述，與現(xiàn)行的單獨(dú)電除塵器對(duì)鍋爐后除塵相比，在保證相同除塵效率條件下，使用本發(fā)明的一種鍋爐后除塵和煙氣余熱回收的一體化裝置，不僅可以提高電除塵器的除塵效率，實(shí)現(xiàn)高效除塵和余熱回收的一體化，而且還可以降低了除塵的能耗，降低后續(xù)脫硫工序的運(yùn)行成本。


圖1、本發(fā)明的一種鍋爐后除塵和煙氣余熱回收的一體化裝置的結(jié)構(gòu)示意 圖2、本發(fā)明的一種鍋爐后除塵和煙氣余熱回收的一體化裝置的結(jié)構(gòu)剖面圖。
具體實(shí)施例方式下面通過具體的實(shí)施例并結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步闡述，但并不限制本發(fā)明。實(shí)施例1
一種鍋爐后除塵和煙氣余熱回收一體化的裝置，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖1、圖2所示，包括熱交換室1、煙氣均流室2和電除塵室3 ；
所述的熱交換室I上端設(shè)有煙氣出口，煙氣出口上設(shè)有導(dǎo)流板1、下端設(shè)有煙氣進(jìn)口 4、煙氣進(jìn)口 4上設(shè)有導(dǎo)流板I1、中部設(shè)有水冷式熱交換器5 ；
所述的水冷式熱交換器5的換熱面積可保證熱交換室I中煙氣出口的溫度為80°C左
右；
所述的水冷式熱交換器5的換熱元件為鰭狀葉片管，水冷式熱交換器5上設(shè)有吹灰器6，水冷式熱交換器5中的水流方向與煙氣流動(dòng)方向垂直；
煙氣均流室2前端設(shè)有2組圓弧形導(dǎo)流板III，弧度為55 75°，且單邊加長0.5
1.0m，后端設(shè)有整流孔板7、整流孔板7上固定安裝有小型掛板8 ；
所述整流孔板7垂直布置于煙氣均流室2中，整流孔板7開口率在36%，開口孔徑為90mm ；
所述的小型掛板8為長500mm，寬200mm的方形板，經(jīng)螺栓固定在整流孔板7上后點(diǎn)焊焊死，小型掛板8與整流孔板上開的孔錯(cuò)開布置；
電除塵室3設(shè)有陽極系統(tǒng)9、陰極系統(tǒng)10，陰極系統(tǒng)10的頂端設(shè)有熱吹掃系統(tǒng)11，電除塵室3的前端設(shè)有煙氣進(jìn)口，末端設(shè)有煙氣排放口 12 ；
熱交換室1、煙氣均流室2和電除塵室3底部分別設(shè)有清灰系統(tǒng)；
所述的清灰系統(tǒng)包括灰斗13和設(shè)置在灰斗13外壁上的蒸汽加熱管14 ；
熱交換室I通過上端設(shè)有的煙氣出口與煙氣均流室2相連通、煙氣均流室2通過后端設(shè)有的煙氣出口與電除塵室3前端設(shè)有的煙氣進(jìn)口相連通。應(yīng)用實(shí)施例1
使用實(shí)施例1所述的一種鍋爐后除塵和煙氣余熱回收的一體化裝置，對(duì)上海某3MW中試鍋爐后的煙氣進(jìn)行除塵和煙氣余熱進(jìn)行回收，具體步驟如下:
鍋爐后空氣預(yù)熱器出來的待處理的溫度為120°C的煙氣從鍋爐后除塵和煙氣余熱回收的一體化裝置的煙氣進(jìn)口 4進(jìn)入熱交換室1，經(jīng)煙氣進(jìn)口上的導(dǎo)流板I導(dǎo)流后與水冷式熱交換器5進(jìn)行熱交換，從而回收利用煙氣中的部分熱能，此時(shí)，水冷式熱交換器5出口的煙氣溫度在80°C，沉降在水冷式熱交換器5上的煙氣中部分灰塵由吹灰器6吹掃至水冷式熱交換器5底部后經(jīng)熱交換室I底部的清灰系統(tǒng)被清除；
冷卻至80°C的煙氣經(jīng)熱交換室I上部的煙氣出口 4上的導(dǎo)流板II導(dǎo)流后進(jìn)入煙氣均流室2，煙氣在煙氣均流室2內(nèi)經(jīng)過導(dǎo)流板III和整流孔板7的整流后經(jīng)煙氣均流室的出口均勻進(jìn)入電除塵室3，煙氣均流室2內(nèi)沉降和收集到的灰塵均由其底部設(shè)置的清灰系統(tǒng)去除；
電除塵室3設(shè)有的陽極系統(tǒng)9和陰極系統(tǒng)10用于捕集進(jìn)入電除塵室中的煙氣中的粉塵，電除塵室3中收集到的灰塵由其底部設(shè)置的清灰系統(tǒng)去除，陰極系統(tǒng)10裝有熱吹掃系統(tǒng)11，防止出現(xiàn)結(jié)露現(xiàn)象，由于進(jìn)入除塵室3內(nèi)的煙氣溫度降低，煙氣的體積和粉塵的比電阻均大大減小，使得電除塵室3的除塵效率得到提高，最后電除塵室3出來的煙氣經(jīng)電除塵室3的煙氣排放口 12進(jìn)入后續(xù)的脫硫裝置進(jìn)行脫硫處理。最終結(jié)果表明:煙氣經(jīng)上述的一種鍋爐后除塵和煙氣余熱回收的一體化裝置處理后，空氣預(yù)熱器出來的煙氣溫度由原來120°C降低到80°C的過程中，煙氣中粉塵的比電阻由原來的IO11 Q.cm降低為101° Q.cm，煙氣量由6378 m3/h (濕態(tài))降到5729 m3/h (濕態(tài))，粉塵濃度由7.25g/Nm3 (干態(tài))降低到18.2 mg/Nm3 (干態(tài))，最終的除塵效率為99.75%，回收能量約478MJ/h。對(duì)照實(shí)施例
使用單獨(dú)的電除塵器技術(shù)對(duì)該中試鍋爐后的煙氣進(jìn)行除塵，具體步驟如下:
鍋爐后空氣預(yù)熱器出來的待處理的溫度為120°C的煙氣從直接進(jìn)入電除塵室3。最終結(jié)果表明:經(jīng)單獨(dú)的電除塵器3處理后粉塵濃度由7.25g/Nm3 (干態(tài))降低到42 mg/Nm3 (干態(tài))，除塵效率約為99.42%。綜上所述，本發(fā)明的一種鍋爐后除塵和煙氣余熱回收的一體化裝置，水冷式熱交換器的煙氣進(jìn)出口溫度若降低40°C，最大可回收利用的熱量相當(dāng)于4.8%的機(jī)組發(fā)電量的能量； 同時(shí)，經(jīng)檢查進(jìn)入電除塵室的煙氣中的粉塵的比電阻能夠降低IO1 Q.Cm的數(shù)量級(jí)，從而使得除塵效率提聞了 0.33% ；
進(jìn)一步，由于相應(yīng)的煙氣體積減少約10%，從而降低后續(xù)脫硫工序的運(yùn)行成本。上述內(nèi)容僅為本發(fā)明構(gòu)思下的基本說明，而依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案所作的任何等效變換，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種鍋爐后除塵和煙氣余熱回收的一體化裝置，包括電除塵室，其特征在于還包括熱交換室和煙氣均流室； 所述熱交換室上端設(shè)有煙氣出口，煙氣出口上設(shè)有導(dǎo)流板I，下端有煙氣進(jìn)口，煙氣進(jìn)口上設(shè)有導(dǎo)流板II，中部設(shè)有水冷式熱交換器；所述的導(dǎo)流板I與水冷式熱交換器的出口相連，所述的導(dǎo)流板II與水冷式熱交換器的入口相連； 進(jìn)一步，所述的水冷式熱交換器上裝有吹灰器； 煙氣均流室前端設(shè)有導(dǎo)流板II1、后端設(shè)有整流孔板； 電除塵室的內(nèi)部設(shè)有陽極系統(tǒng)和陰極系統(tǒng)、其陰極系統(tǒng)的頂端設(shè)有熱吹掃系統(tǒng)； 熱交換室、煙氣均流室和電除塵室底部分別設(shè)有清灰系統(tǒng)； 熱交換室通過上端設(shè)有的煙氣出口與煙氣均流室相連通、煙氣均流室通過后端設(shè)有的煙氣出口與電除塵室前端設(shè)有的煙氣進(jìn)口相連通。
2.按權(quán)利要求1所述的一種鍋爐后除塵和煙氣余熱回收的一體化裝置，其特征在于所述水冷式熱交換器的換熱元件為鰭狀葉片管，水冷式熱交換器中水流方向與煙氣流動(dòng)方向垂直。
3.按權(quán)利要求2所述的一種鍋爐后除塵和煙氣余熱回收的一體化裝置，其特征在于所述水冷式熱交換器上設(shè)有吹灰器。
4.按權(quán)利要求3所述的一種鍋爐后除塵和煙氣余熱回收的一體化裝置，其特征在于所述的煙氣均流室前端的導(dǎo)流板III為2組圓弧形導(dǎo)流板，弧度為55 75°，且單邊加長0.5 1.0m0
5.按權(quán)利要求4所述的一種鍋爐后除塵和煙氣余熱回收的一體化裝置，其特征在于所述的煙氣均流室后端的整流孔板垂直布置于煙氣均流室中，整流孔板具有不同開口率，其上固定安裝有小型掛板。
6.按權(quán)利要求5所述的一種鍋爐后除塵和煙氣余熱回收的一體化裝置，其特征在于所述的煙氣均流室后端的整流孔板開口率在30 40%，開口孔徑為90mm，整流孔板上裝有的小型掛板為長500mm，寬200mm的方形板，經(jīng)螺栓固定在整流孔板上后點(diǎn)焊焊死，小型掛板與整流孔板上開的孔錯(cuò)開布置。
7.按權(quán)利要求6所述的一種鍋爐后除塵和煙氣余熱回收的一體化裝置，其特征在于所述清灰系統(tǒng)包括灰斗及蒸汽加熱管，蒸汽加熱管設(shè)置在灰斗外壁。
8.用如權(quán)利要求1-7中任一所述的一種鍋爐后除塵和煙氣余熱回收的一體化裝置進(jìn)行鍋爐后除塵和煙氣余熱回收的方法，其特征在于步驟如下: 待處理的120 150°C的煙氣從煙氣進(jìn)口進(jìn)入熱交換室，經(jīng)煙氣進(jìn)口上的導(dǎo)流板II導(dǎo)流后與水冷式熱交換進(jìn)行熱交換，從而回收利用煙氣中的部分熱能，此時(shí)，水冷式熱交換的出口中的煙氣溫度在80°C左右；水冷式熱交換的出口中的煙氣經(jīng)煙氣出口上的導(dǎo)流板I導(dǎo)流進(jìn)入煙氣均流室，煙氣在煙氣均流室內(nèi)經(jīng)過導(dǎo)流板III和整流孔板的整流后經(jīng)煙氣均流室的出口均勻進(jìn)入電除塵器進(jìn)行除塵，最后電除塵器出來的煙氣經(jīng)電除塵室的煙氣排放口進(jìn)入后續(xù)的煙氣脫硫裝置繼續(xù)進(jìn)行脫硫處理，經(jīng)鍋爐后除塵和煙氣余熱回收的一體化裝置沉降和收集到的灰塵由清灰系統(tǒng)去除。
全文摘要
本發(fā)明公開一種鍋爐后除塵和煙氣余熱回收的一體化裝置。該裝置包括熱交換室、煙氣均流室和電除塵室；熱交換室下端設(shè)有煙氣進(jìn)口、導(dǎo)流板II，中部設(shè)有水冷式熱交換器，上端設(shè)有煙氣出口、導(dǎo)流板I，水冷式熱交換器上裝有吹灰器；煙氣均流室前端設(shè)有導(dǎo)流板III，后端設(shè)有整流孔板，整流孔板上裝有小型掛板；電除塵室設(shè)有陽極系統(tǒng)、陰極系統(tǒng)，陰極系統(tǒng)頂端設(shè)有熱吹掃系統(tǒng)；熱交換室、煙氣均流室和電除塵室底部均設(shè)有清灰系統(tǒng)和蒸汽加熱管；并且熱交換室與煙氣均流室連通，煙氣均流室與電除塵室連通。該一體化裝置用于鍋爐后高效除塵和煙氣余熱回收具有煙氣余熱利用率高，除塵效率高，降低后續(xù)脫硫工序運(yùn)行成本等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)B03C3/04GK103090403SQ20131005445
公開日2013年5月8日 申請日期2013年2月20日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月20日
發(fā)明者丁承剛, 郭士義, 王建鼎, 楊治中 申請人:上海電氣石川島電站環(huán)保工程有限公司