專利名稱：電廠用節(jié)能節(jié)水除硫綜合系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種傳熱技術(shù)領(lǐng)域的裝置，具體是一種用于濕法脫硫后凈煙氣升 溫和余熱回收的電廠用節(jié)能節(jié)水除硫綜合系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
采用石灰石濕法煙氣脫硫是目前大型電廠普遍使用的除硫方法。但是，使用濕法 石灰/石灰石除硫工藝(FCD)普遍存在煙氣熱交換系統(tǒng)嚴(yán)重低溫腐蝕，無(wú)法將凈煙氣加熱 至所需溫度，并往往使得換熱設(shè)備完全失效，最終造成了極其嚴(yán)重的二次污染的問(wèn)題?；蛘?說(shuō)，使用煙氣加熱器提高凈煙氣溫度，長(zhǎng)期以來(lái)成為世界上始終沒(méi)有很好得到解決的一個(gè) 技術(shù)問(wèn)題。比如根據(jù)《火電廠濕法煙氣脫硫技術(shù)手冊(cè)》(中國(guó)電力出版社，2006)，對(duì)其主要 的三種形式煙氣加熱器剖析如下(1)循環(huán)加熱(GGH)，將脫硫塔上游未經(jīng)脫硫處理、溫度處于130-150°C的原煙氣 通過(guò)某一種恰當(dāng)形式的換熱器加熱凈煙氣，以提升煙氣最終的排放溫度。僅僅從能量平衡 的角度考慮，GGH技術(shù)可以合理分配或充分利用煙氣的能量。設(shè)計(jì)恰當(dāng)?shù)腉GH，自然成為人 們優(yōu)先選擇的最佳方式，但是，盡管至今所提出的GGH形式多種多樣，這種努力并未獲得成 功。究其原因是因?yàn)閮魺煔獾穆饵c(diǎn)溫度通常高于原煙氣的露點(diǎn)溫度，所以在保證換熱器的 壁面溫度必須高于相關(guān)工質(zhì)的露點(diǎn)溫度從而不出現(xiàn)腐蝕的前提條件下，原煙氣所釋放熱量 的溫度低于凈煙氣需要提升的溫度，以至于由原煙氣向凈煙氣傳遞熱量的目的根本無(wú)法實(shí) 現(xiàn)。(2)在線加熱器(SGH)，使用由汽輪機(jī)所提供的溫度大致在250°C左右的低壓蒸 汽，通過(guò)換熱器加熱脫硫塔后的凈煙氣。這一技術(shù)方案曾經(jīng)得到人們的普遍重視，但是至今 并無(wú)真正獲得成功。原因是存在明顯不足其一，該換熱器消耗蒸汽量大，熱損失約占鍋爐 效率的2%，經(jīng)濟(jì)性差；其二，此方式完全沒(méi)有考慮如何吸收利用進(jìn)入脫硫塔之前原煙氣的 低溫余熱，以盡可能提高鍋爐熱效率的問(wèn)題，而且還因?yàn)樾枰拇罅坷鋮s水用于實(shí)現(xiàn)降 低進(jìn)入脫硫塔原煙氣溫度的工藝要求，以至于最終造成水資源的嚴(yán)重浪費(fèi)和增加大氣環(huán)境 不必要的熱污染。然而，換熱器難以克服的嚴(yán)重低溫腐蝕問(wèn)題，導(dǎo)致整個(gè)設(shè)備根本無(wú)法持 續(xù)正常工作。從技術(shù)角度講，管束表面溫度較高，腐蝕環(huán)境可望有所緩和。例如如果能夠始 終保持傳熱表面溫度高于120°C，并將煙氣飽和度降至80%以下，則可明顯降低凈煙氣對(duì) 換熱器的腐蝕速度。但是，從傳熱學(xué)的機(jī)理深入分析，進(jìn)入凈煙氣加熱器換熱管道內(nèi)側(cè)的 250°C低壓蒸汽仍然是過(guò)熱蒸汽，而流經(jīng)換熱管道外側(cè)的則是脫硫塔所流出，溫度為50°C左 右、并夾帶大量水分的凈煙氣。也就是說(shuō)，在SGH換熱器中，冷熱流體大致處于通常所說(shuō)的 “氣氣換熱”范疇。根據(jù)傳熱學(xué)的一般知識(shí)可知，管道外側(cè)的換熱系數(shù)遠(yuǎn)高于內(nèi)側(cè)的換熱系 數(shù)，再加之于低溫凈煙氣還含有少量水分使得煙氣側(cè)的換熱系數(shù)進(jìn)一步加大，以至于在換 熱器局部的區(qū)域，其金屬壁面溫度十分接近于溫度為50°C的低溫凈煙氣，兩極大地偏離溫 度為250°C的低壓蒸汽，根本無(wú)法達(dá)到最初所期待壁溫高于120°C”的設(shè)計(jì)要求。(3)直接燃燒加熱器，通過(guò)類似于燃?xì)廨啓C(jī)的附加設(shè)備，利用其產(chǎn)生的煙氣加熱經(jīng)過(guò)脫硫的凈煙氣。毫無(wú)疑問(wèn)，該方案不僅僅初期投資過(guò)大、運(yùn)行成本過(guò)高、無(wú)法減少耗水量， 而且還會(huì)出現(xiàn)伴生極為嚴(yán)重的二次熱污染問(wèn)題。由以上分析可知，因?yàn)椴荒芡咨平鉀Q低溫腐蝕問(wèn)題，各火電廠只能采用較高的排 煙溫度，能量浪費(fèi)甚大，并且仍然容易出現(xiàn)低溫腐蝕。為解決上述問(wèn)題，本申請(qǐng)人同時(shí)提 出另一個(gè)名稱為《濕法脫硫后凈煙氣升溫和余熱回收的復(fù)合相變換熱裝置》(另案申請(qǐng)專 利)，使用三個(gè)彼此獨(dú)立的相變換熱單元，分別用以吸收原煙氣的低溫余熱和加熱需要升溫 的凈煙氣，其中加熱凈煙氣的III級(jí)相變換熱器的熱源來(lái)源于汽機(jī)抽氣口引入的蒸汽。但 是，假設(shè)鍋爐原有的空氣預(yù)熱器熱量衡算留有20 30%左右的安全預(yù)算時(shí)，如果不是使用 此處提出的裝置，而繼續(xù)沿用另一專利提供的方法，即通過(guò)該專利所述的III級(jí)相變換熱 器，利用從汽機(jī)抽氣口抽出的低壓蒸汽間接加熱凈煙氣，以實(shí)現(xiàn)提高除硫后凈煙氣排放溫 度的相同目的，則不僅造成設(shè)備的初期投資相對(duì)較高，而且還存在運(yùn)行復(fù)雜以及這部分運(yùn) 行成本相對(duì)提高的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)在特定工況中的不足，提供一種電廠用節(jié)能節(jié)水 除硫綜合系統(tǒng)，本發(fā)明把鍋爐煙道煙氣的熱能傳給進(jìn)入空氣預(yù)熱器前的干凈空氣，再?gòu)目?氣預(yù)熱器出口向脫硫塔后端直接輸入溫度高這330 350°C以上的高品質(zhì)干凈空氣，與脫 硫塔出口處的低溫凈煙氣混合，以實(shí)現(xiàn)提升凈煙氣的溫度，達(dá)致鍋爐煙氣排放溫度的要求， 從而在加熱了空預(yù)器進(jìn)風(fēng)的同時(shí)，還省掉從汽機(jī)抽氣口弓I入飽和蒸汽抬升排煙溫度的換熱 器以及與該換熱器相配套的一系列設(shè)備，極大降低了整個(gè)設(shè)備的初期制造成本與運(yùn)行復(fù)雜 性。本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明任選以下兩種的結(jié)構(gòu)之一結(jié)構(gòu)一，包括1級(jí)相變換熱器、混合室和控制系統(tǒng)，I級(jí)相變換熱器置于鍋爐尾部 煙道的空氣預(yù)熱器之后，通過(guò)管道連接混合室，混合室通過(guò)管道與鍋爐系統(tǒng)的空氣預(yù)熱器 的空氣出口連接，I級(jí)相變換熱器和混合室都通過(guò)接線于控制系統(tǒng)相連接。結(jié)構(gòu)二，包括1級(jí)相變換熱器、混合室、II級(jí)相變換熱器和控制系統(tǒng)，I級(jí)相變換 熱器置于鍋爐尾部煙道的空氣預(yù)熱器之后，通過(guò)管道連接混合室，在鍋爐系統(tǒng)的脫硫風(fēng)機(jī) 與脫硫塔之間設(shè)置II級(jí)相變換熱器，混合室通過(guò)管道與鍋爐系統(tǒng)的空氣預(yù)熱器的空氣出 口連接，I級(jí)相變換熱器和混合室都通過(guò)接線于控制系統(tǒng)相連接。所述的II級(jí)相變換熱器， 包括11級(jí)相變換熱器相變下段、II級(jí)相變換熱器相變下段，II級(jí)相變換熱器相變下段上 端接于空氣通道中，II級(jí)相變換熱器相變下段接于煙氣通道中。所述I級(jí)相變換熱器包括汽包、除鹽水流量調(diào)節(jié)閥、I級(jí)相變換熱器相變下段，I 級(jí)相變換熱器相變下段設(shè)置在鍋爐系統(tǒng)的空氣預(yù)熱器之后的煙道內(nèi)，I級(jí)相變換熱器的相 變下段之后依次串聯(lián)連接有鍋爐系統(tǒng)的四個(gè)設(shè)備除塵器、引風(fēng)機(jī)、脫硫風(fēng)機(jī)、脫硫塔，之后 和混合室連接，最后接到排煙裝置煙 上；I級(jí)相變換熱器的相變下段上端連接到空氣預(yù) 熱器。所述的I級(jí)相變換熱器相變下段包括換熱翅片管束、聯(lián)箱、中間隔板，其中換熱 翅片管束固定設(shè)置于頂部和底部的聯(lián)箱之間，并與脫硫塔輸出的煙氣方向相垂直，聯(lián)箱的頂部與汽包相連接，中間隔板放置在相變下端中部與換熱翅片管束垂直，將I級(jí)相變換熱 器相變下段分I級(jí)相變換熱器相變下段上端和I級(jí)相變換熱器相變下段下端。所述的混合室為一個(gè)封閉空間，連接兩個(gè)入口管道和一個(gè)出口管道，其中一入口 管道為凈煙氣進(jìn)口，另一個(gè)入口管道為來(lái)自于空預(yù)器的熱空氣進(jìn)口；出口接煙囪。所述混合區(qū)設(shè)于煙囪之外，也可以設(shè)于煙囪之內(nèi)的底部。所述控制系統(tǒng)接收I級(jí)相變換熱器相變下段的壁面溫度信號(hào)和混合室混合氣體 的溫度信號(hào)，來(lái)控制進(jìn)入I級(jí)相變換熱器相變下段上端的空氣流量以及進(jìn)入混合室的空氣 流量，以保證設(shè)備的正常運(yùn)行并且煙氣排放溫度達(dá)到相關(guān)技術(shù)要求。本發(fā)明針對(duì)在鍋爐設(shè)備中，進(jìn)入吸收塔的原煙氣和從吸收塔流出的凈煙氣露點(diǎn)溫 度相差較大，凈煙氣的露點(diǎn)溫度較高容易導(dǎo)致煙氣加熱器出現(xiàn)低溫腐蝕直至失效這一問(wèn) 題，創(chuàng)新性的取消了通常使用的間壁式煙氣加熱器，而將置于原煙氣側(cè)相變換熱器所吸取 能量加熱干凈空氣，并經(jīng)過(guò)空氣預(yù)熱器進(jìn)一步加熱至較高溫度后，直接與低溫的凈煙氣混 合，提升煙 的煙氣出口溫度，從而根本避免目前凈煙氣加熱器所存在低溫腐蝕及其造成 整個(gè)設(shè)備失效的問(wèn)題，并省去安裝抬升煙氣所要用的換熱設(shè)備所需要的成本，較大幅度節(jié) 省了設(shè)備的初期投資費(fèi)用。此外，在充分使用原煙氣的低溫余熱，提高整個(gè)發(fā)電系統(tǒng)熱效率 的同時(shí)，還為大幅度節(jié)約十分寶貴的水資源發(fā)揮了積極作用。


圖1是應(yīng)用例一的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是應(yīng)用例二的結(jié)構(gòu)示意圖；圖中鍋爐1、空氣預(yù)熱器2、空氣連接管道3、I級(jí)相變換熱器4、除塵器5、引風(fēng)機(jī) 6、脫硫風(fēng)機(jī)7、旁通煙道8、II級(jí)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。圖3是混合室工質(zhì)流向示意圖。圖中凈煙氣進(jìn)口溫度計(jì)305、混合煙氣出口溫度計(jì)307、凈煙氣進(jìn)口流量計(jì)306、 混合煙氣出口流量計(jì)308、流量分配調(diào)節(jié)閥309。圖4是I級(jí)相變換熱器結(jié)構(gòu)示意圖；圖中汽包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(jí)相變換熱器測(cè)溫儀301、I級(jí)相變換熱器除鹽水流量 調(diào)節(jié)閥303。圖5是II級(jí)相變換熱器結(jié)構(gòu)示意圖。圖中汽包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、II級(jí)相變換熱器測(cè)溫儀302、II級(jí)相變換熱器除鹽水流 量調(diào)節(jié)閥304。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明，本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前 提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過(guò)程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下 述的實(shí)施例。
實(shí)施例一本實(shí)施例包括1級(jí)相變換熱器4、混合室11、控制系統(tǒng)14，I級(jí)相變換熱器4置于 鍋爐尾部煙道的空氣預(yù)熱器3之后，通過(guò)管道連接混合室11，混合室11通過(guò)管道與鍋爐系 統(tǒng)的空氣預(yù)熱器3的空氣出口連接，I級(jí)相變換熱器4和混合室11都通過(guò)接線于控制系統(tǒng) 14相連接。本實(shí)施例所述I級(jí)相變換熱器4包括汽包101、除鹽水流量調(diào)節(jié)閥303、相變下段 102，相變下段102設(shè)置在鍋爐系統(tǒng)空氣預(yù)熱器3之后的煙道內(nèi)，I級(jí)相變換熱器4的相變 下段下端122之后依次串聯(lián)連接有鍋爐系統(tǒng)的四個(gè)設(shè)備除塵器5、引風(fēng)機(jī)6、脫硫風(fēng)機(jī)7、 脫硫塔10，之后和混合室11連接，最后接到排煙裝置煙@ 12上；I級(jí)相變換熱器4的相變 下段上端121連接到空氣預(yù)熱器4的空氣出口。本實(shí)施例所述的相變下段102包括換熱翅片管束104、聯(lián)箱105、中間隔板103， 其中換熱翅片管束104固定設(shè)置于頂部和底部的聯(lián)箱105之間，并與煙氣方向相垂直，聯(lián) 箱105的頂部與汽包101相連接，中間隔板103放置在相變下段102中部與換熱翅片管束 104垂直，將相變下段102分成相變下段上端121和相變下段下端122兩個(gè)部分。本實(shí)施例所述的混合室11為一個(gè)封閉空間，連接兩個(gè)入口管道和一個(gè)出口管道， 其中一入口管道為凈煙氣進(jìn)口，另一個(gè)入口管道為來(lái)自于空預(yù)器的熱空氣進(jìn)口 ；出口管道 接煙囪12。本實(shí)施例所述混合室11設(shè)于煙囪12之外，也可以設(shè)于煙囪12之內(nèi)的底部。本實(shí)施例所述控制系統(tǒng)14接收I級(jí)相變換熱器4相變下段102的壁面溫度信號(hào)和 混合室11混合氣體的溫度信號(hào)，來(lái)控制進(jìn)入I級(jí)相變換熱器4汽包101的除鹽水流量以及 進(jìn)入混合室11的空氣流量，以保證設(shè)備的正常運(yùn)行并且煙氣排放溫度達(dá)到相關(guān)技術(shù)要求。本實(shí)施例通過(guò)以下實(shí)施方式和過(guò)程來(lái)能夠獲得的突出的技術(shù)進(jìn)步和顯著的有益 的效果本實(shí)施例I級(jí)相變換熱器4中與原煙氣接觸的金屬壁面溫度始終控制在原煙氣可 能出現(xiàn)低溫結(jié)露的溫度之上，即工作在通常所說(shuō)的“第一安全區(qū)”之中。在原煙氣所回收的 低溫余熱中，除了用作加熱除鹽水以外，還在I級(jí)相變換熱器4中增設(shè)相變下段上端121預(yù) 熱加熱空氣預(yù)熱器前的空氣，采用中間隔板103將相變下段上端121與相變下段下端122 隔開，將相變下段下端122從原煙氣中吸收的一部分熱量用作預(yù)熱空氣，不僅可以改善空 氣預(yù)熱器2的工作條件，還往往因?yàn)楦纳迫紵M(jìn)一步提高鍋爐的熱效率；常溫空氣通過(guò) 相變下段上端121預(yù)熱后，再經(jīng)過(guò)空氣連接管道3進(jìn)入鍋爐系統(tǒng)的空氣預(yù)熱器2，也就是說(shuō)， 在鍋爐系統(tǒng)的空氣預(yù)熱器2與I級(jí)相變換熱器4之間設(shè)置空氣連接管道3，自空氣預(yù)熱器2 出來(lái)的高溫空氣一部分流向鍋爐參與燃燒，另一部分通過(guò)熱空氣管道13進(jìn)入混合室。本實(shí)施例混合室11通過(guò)管道連接空氣預(yù)熱器2，當(dāng)鍋爐系統(tǒng)的空氣預(yù)熱器2出口 的原煙氣(進(jìn)入脫硫塔前未經(jīng)脫硫的煙氣稱為原煙氣，經(jīng)脫硫后的煙氣稱為凈煙氣)進(jìn)入 相變下段下端122經(jīng)放熱后溫度降低，其能量轉(zhuǎn)化為相變下段102內(nèi)部原則上始終處于相 變狀態(tài)中的中間介質(zhì)的汽化潛熱，而所含氣相成分較高的中間介質(zhì)上升至汽包101，通過(guò)凝 結(jié)放熱中把熱量傳遞給溫度較低的除鹽水，被加熱后的除鹽水進(jìn)入電廠系統(tǒng)的除氧器；另 一方面，出自相變下段下端122的低溫原煙氣依次經(jīng)過(guò)鍋爐系統(tǒng)的除塵器5、引風(fēng)機(jī)6和脫 硫風(fēng)機(jī)7，繼而進(jìn)入鍋爐系統(tǒng)的脫硫塔10脫硫并進(jìn)一步降溫，而出自鍋爐系統(tǒng)的脫硫塔10的低溫凈煙氣流經(jīng)混合室11與來(lái)自空氣預(yù)熱器2的高溫空氣混合被重新加熱升溫，最后通 過(guò)煙囪12排放至大氣。I級(jí)相變換熱器測(cè)溫儀301所測(cè)I級(jí)相變換熱器4中與原煙氣接觸 的金屬壁面溫度信號(hào)發(fā)送到控制系統(tǒng)14，控制系統(tǒng)14通過(guò)運(yùn)算，調(diào)節(jié)I級(jí)相變換熱器除鹽 水調(diào)節(jié)閥303的開度以形成對(duì)金屬壁面溫度的閉環(huán)控制。同時(shí)，如圖3所示，控制系統(tǒng)14 根據(jù)設(shè)定的工作參數(shù)，并采集設(shè)置在混合室11凈煙氣進(jìn)口和混合煙氣出口處的凈煙氣進(jìn) 口溫度計(jì)305、混合煙氣出口溫度計(jì)307、凈煙氣進(jìn)口流量計(jì)306、混合煙氣出口流量計(jì)308 的數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)用于控制空氣預(yù)熱器2的流量分配調(diào)節(jié)閥309的開度。本實(shí)施例以上提及的所有設(shè)備，如圖1所示，形成一個(gè)相互關(guān)聯(lián)、彼此依存并由控 制系統(tǒng)14加以實(shí)時(shí)控制的換熱器系統(tǒng)。實(shí)施例二如圖2所示，本應(yīng)用例在上述應(yīng)用例一的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步節(jié)省能源，對(duì)上述應(yīng)用例 一結(jié)構(gòu)作出進(jìn)一步改進(jìn)在脫硫風(fēng)機(jī)7和脫硫塔10之間的煙道上設(shè)置II級(jí)相變換熱器9。如圖5所示，II級(jí)相變換熱器9的結(jié)構(gòu)、功能與I級(jí)相變換熱器4相同，由中間隔 板203分隔為相變下段上端221和相變下段下端222，相變下段上端221接于空氣通道中， 相變下段下端222接于煙氣通道中，將吸收的煙氣余熱預(yù)熱空氣和鍋爐除鹽水。II級(jí)相變 換熱器9和I級(jí)相變換熱器4的區(qū)別就是各自控制的溫度點(diǎn)不同，以及制作工藝有區(qū)別， 如II級(jí)相變換熱器9壁溫設(shè)定在第二安全區(qū)內(nèi)，金屬表面涂有防腐層?？刂葡到y(tǒng)14根據(jù) II級(jí)相變換熱器測(cè)溫儀302測(cè)得的金屬壁面溫度調(diào)節(jié)除鹽水流量形成對(duì)II級(jí)相變換熱器 9金屬壁面溫度的閉環(huán)控制。由于增設(shè)了 II級(jí)相變換熱器9，更加充分地利用了煙氣的余 熱，使進(jìn)入脫硫塔10的煙氣溫度進(jìn)一步降低，更加充分地利用了煙氣的余熱，有利于后續(xù) 除硫，且進(jìn)一步降低脫硫塔10的用水量。本實(shí)施例從鍋爐1出來(lái)的高溫?zé)煔猓?jīng)過(guò)空氣預(yù)熱器2第一次降溫到T1°C，然后 進(jìn)入I級(jí)相變換熱器4把煙氣熱能傳給空氣和除鹽水再次降溫，I級(jí)相變換熱器壁溫控制 在T2°C，出口煙氣溫度比壁面溫度高15°C左右；然后該溫度下的煙氣依次經(jīng)過(guò)除塵器5、引 風(fēng)機(jī)6、脫硫風(fēng)機(jī)7，進(jìn)入II級(jí)相變換熱器9把煙氣熱能再次傳給空氣和除鹽水，該II級(jí)相 變換熱器9壁面溫度控制在T3°C，該溫度低于露點(diǎn)溫度，處于第二安全區(qū)內(nèi)，出口排煙溫度 比T3高15°C左右；該溫度下的低溫?zé)煔膺M(jìn)入脫硫塔10中脫硫，脫硫塔10后的干凈煙氣溫 度將再度降低，出口溫度為T4°C ；脫硫塔10后的凈煙氣隨后進(jìn)入混合區(qū)11，與從空氣預(yù)熱 器2經(jīng)由旁路管道13而來(lái)的熱空氣在混合區(qū)11完全混合升溫后從煙囪排放，使煙氣的排 放溫度始終高于國(guó)家規(guī)定的排放要求80°C。本發(fā)明在實(shí)施時(shí)在脫硫塔10之前設(shè)置工作于“第二安全區(qū)”的II級(jí)相變換熱器 9。II級(jí)相變換熱器9和I級(jí)相變換熱器4的根本差異在于控制低溫腐蝕的機(jī)理不同，相 應(yīng)需要控制的壁面溫度點(diǎn)不同，以及與其對(duì)應(yīng)使用條件和制作工藝的區(qū)別。例如，針對(duì)此處 所述的應(yīng)用場(chǎng)合，因?yàn)榻?jīng)過(guò)除塵器處理以后的凈煙氣在原則上已經(jīng)不再會(huì)出現(xiàn)“灰堵”的問(wèn) 題，所以一般而言允許設(shè)置工作在“第二安全區(qū)”的Π級(jí)相變換熱器9。顯然，對(duì)于工作在 “第一安全區(qū)”的相變換熱器而言，只要其壁面溫度不低于設(shè)定的溫度就不應(yīng)該出現(xiàn)低溫腐 蝕，并且，壁面溫度越高只會(huì)越安全。但是，與其完全不同，當(dāng)相變換熱器工作在“第二安全 區(qū)”的時(shí)候，它的壁面溫度必須嚴(yán)格控制在“第二安全區(qū)”所規(guī)定的“溫度點(diǎn)之”上，既不能 低于設(shè)定的溫度，也不能高于設(shè)定的溫度，否則都會(huì)出現(xiàn)不可容忍的低溫腐蝕現(xiàn)象。此時(shí)，還需要在換熱器與原煙氣接觸的金屬表面涂設(shè)防腐層，將原則上不可避免的“低溫腐蝕”合 理地控制在某個(gè)最小“反應(yīng)速率”之上。當(dāng)然，此處增設(shè)II級(jí)相變換熱器9，目的在于用作 進(jìn)一步降低流出I級(jí)相變換熱器4并因?yàn)槲樟艘L(fēng)機(jī)和除硫風(fēng)機(jī)做功所產(chǎn)生能量而有所 升高的原煙氣溫度。如圖5所示，增設(shè)了 II級(jí)相變換熱器的系統(tǒng)其中，I級(jí)相變換熱器4設(shè)置在鍋爐系統(tǒng)的空氣預(yù)熱器2與除塵器5之間，實(shí)現(xiàn)控 制最低金屬壁面溫度需要在原煙氣露點(diǎn)溫度(例如80°C)以上，。在原煙氣經(jīng)此換熱器釋 放的能量中，一部分用作加熱常溫空氣以改善鍋爐系統(tǒng)的空氣預(yù)熱器2的工作條件，同時(shí) 提高鍋爐的熱效率，另一部分則用作加熱除鹽水。在設(shè)置工作于“第二安全區(qū)”的II級(jí)相 變換熱器9的場(chǎng)合，待加熱的除鹽水首先被II級(jí)相變換熱器9加熱，再進(jìn)入置于除塵器5 之前的I級(jí)相變換熱器4被繼續(xù)加熱，以進(jìn)一步提升自己的溫度。需要注意，當(dāng)待釋放熱量的煙氣經(jīng)過(guò)I級(jí)相變換熱器4中帶有翅片的相變下段下 端122時(shí)，煙氣釋放的熱量將用于加熱始終處于飽和狀態(tài)的相變工質(zhì)，進(jìn)入相變下段上端 121、汽包101的相變工質(zhì)處于均壓均溫的狀態(tài)，同時(shí)也使得與煙氣接觸、存在低溫腐蝕可 能的金屬壁面相應(yīng)處于均勻化的溫度狀態(tài)之中，從而為金屬壁面溫度的可控可調(diào)提供了條 件；至于相變工質(zhì)加熱除鹽水或者常溫空氣的過(guò)程與一般形式的換熱器沒(méi)有差別；而釋放 了汽化潛熱故而濕度大大增加了的相變工質(zhì)，經(jīng)過(guò)下降管和下集箱再進(jìn)入蒸發(fā)器并重新接 受煙氣釋放的能量，于是借助于這種循環(huán)往復(fù)，I級(jí)相變換熱器4得以正常工作。一般情況 下，I級(jí)相變換熱器4的金屬壁面溫度，是借助于控制被加熱的除鹽水水量得以實(shí)現(xiàn)的。但是，設(shè)置在“第二安全區(qū)”的II級(jí)相變換熱器9，其克服“低溫腐蝕影響”的機(jī)理 完全不同于工作于“第一安全區(qū)”的相變換熱器。煙氣發(fā)生低溫結(jié)露時(shí)在金屬壁面上一定 會(huì)出現(xiàn)酸液，而酸液的濃度和金屬壁面溫度對(duì)“金屬腐蝕速率”產(chǎn)生相反的影響，而所謂“第 二安全區(qū)”就是利用這一特性，將金屬壁面的“腐蝕速率”控制在一個(gè)相對(duì)最低、人們可以合 理地接受的水平之上。因此，與要求工作于“第一安全區(qū)”的相變換熱器的壁面溫度必須高 于引發(fā)低溫結(jié)露現(xiàn)象的溫度(如80°C)以上，從而不會(huì)出現(xiàn)“低溫腐蝕”現(xiàn)象有所不同，對(duì) 于工作在“第二安全區(qū)”的換熱器，其金屬壁面溫度往往要低得多(如35-55°C )，從而為進(jìn) 一步降低進(jìn)入脫硫塔10之前的原煙氣溫度提供了可能。本實(shí)施例從傳熱學(xué)角度分析，工作于“第二安全區(qū)”的II級(jí)相變換熱器9必須滿 足如下基本條件(1)換熱器中與煙氣接觸的金屬，其壁面溫度必須處于更為嚴(yán)格的均勻 和可控可調(diào)狀態(tài)；(2)控制裝置必須滿足“雙向可控可調(diào)”要求，既不能低于也不允許高于 預(yù)設(shè)的金屬壁面溫度；(3)仍然需要保持足夠的溫壓，例如在氣側(cè)一端，其與金屬壁面的最 低溫差不得低于15°C，而在液側(cè)一端，其與金屬壁面的最低溫差不得低于10°C ； (4)煙氣不 得含有灰分；(5)金屬表面需要增敷滿足耐腐蝕要求的涂層。因此，如果與以往一般形式的 相變換熱器相比，對(duì)于II級(jí)相變換熱器9，無(wú)論在抗腐蝕機(jī)理、相應(yīng)設(shè)置的結(jié)構(gòu)乃至連結(jié)方 式上都存在若干細(xì)致而重大的差別。本發(fā)明的實(shí)施例混合室11則設(shè)置在脫硫塔10后部的除濕裝置與煙囪12之間，如 圖3所示，進(jìn)入混合室11的凈煙氣其溫度通常為50°C左右，需要加熱至排放標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的 溫度(如80°C )再經(jīng)由煙囪排入大氣。所以需要針對(duì)凈煙氣的流量和溫度狀態(tài)，使用相應(yīng) 合適流量的熱空氣與之混合以提高煙氣的排放溫度。
權(quán)利要求
一種電廠用節(jié)能節(jié)水除硫綜合系統(tǒng)，其特征在于，任選以下兩種的結(jié)構(gòu)之一結(jié)構(gòu)一，包括I級(jí)相變換熱器、混合室和控制系統(tǒng)，I級(jí)相變換熱器置于鍋爐尾部煙道的空氣預(yù)熱器之后，通過(guò)管道連接混合室，混合室通過(guò)管道與鍋爐系統(tǒng)的空氣預(yù)熱器的空氣出口連接，I級(jí)相變換熱器和混合室都通過(guò)接線與控制系統(tǒng)相連接；結(jié)構(gòu)二，包括I級(jí)相變換熱器、混合室、II級(jí)相變換熱器和控制系統(tǒng)，I級(jí)相變換熱器置于鍋爐尾部煙道的空氣預(yù)熱器之后，通過(guò)管道連接混合室，在鍋爐系統(tǒng)的脫硫風(fēng)機(jī)與脫硫塔之間設(shè)置II級(jí)相變換熱器，混合室通過(guò)管道與鍋爐系統(tǒng)的空氣預(yù)熱器的空氣出口連接，I級(jí)相變換熱器和混合室都通過(guò)接線與控制系統(tǒng)相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電廠用節(jié)能節(jié)水除硫綜合系統(tǒng)，其特征是，所述的II級(jí)相變 換熱器，包括11級(jí)相變換熱器相變下段、II級(jí)相變換熱器相變下段，II級(jí)相變換熱器相變 下段上端接于空氣通道中，II級(jí)相變換熱器相變下段接于煙氣通道中。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電廠用節(jié)能節(jié)水除硫綜合系統(tǒng)，其特征是，所述的II級(jí)相變 換熱器金屬表面涂有防腐層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電廠用節(jié)能節(jié)水除硫綜合系統(tǒng)，其特征是，所述I級(jí)相變換熱 器包括汽包、除鹽水流量調(diào)節(jié)閥、I級(jí)相變換熱器相變下段，I級(jí)相變換熱器相變下段設(shè)置 在鍋爐系統(tǒng)的空氣預(yù)熱器之后的煙道內(nèi)，I級(jí)相變換熱器的相變下段之后依次串聯(lián)連接有 鍋爐系統(tǒng)的四個(gè)設(shè)備除塵器、引風(fēng)機(jī)、脫硫風(fēng)機(jī)、脫硫塔，之后和混合室連接，最后接到排 煙裝置煙 上；I級(jí)相變換熱器的相變下段上端連接到空氣預(yù)熱器。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電廠用節(jié)能節(jié)水除硫綜合系統(tǒng)，其特征是，所述的I級(jí)相變換 熱器相變下段包括換熱翅片管束、聯(lián)箱、中間隔板，其中換熱翅片管束固定設(shè)置于頂部 和底部的聯(lián)箱之間，并與脫硫塔輸出的煙氣方向相垂直，聯(lián)箱的頂部與汽包相連接，中間隔 板放置在相變下端中部與換熱翅片管束垂直，將I級(jí)相變換熱器相變下段分I級(jí)相變換熱 器相變下段上端和I級(jí)相變換熱器相變下段下端。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電廠用節(jié)能節(jié)水除硫綜合系統(tǒng)，其特征是，所述的混合室為 一個(gè)封閉空間，連接兩個(gè)入口管道和一個(gè)出口管道，其中一入口管道為凈煙氣進(jìn)口，另一個(gè) 入口管道為來(lái)自于空預(yù)器的熱空氣進(jìn)口 ；出口接煙囪。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電廠用節(jié)能節(jié)水除硫綜合系統(tǒng)，其特征是，所述混合區(qū)設(shè)于 煙囪之外，或者設(shè)于煙囪之內(nèi)的底部。
8.根據(jù)權(quán)利要求4或者5所述的電廠用節(jié)能節(jié)水除硫綜合系統(tǒng)，其特征是，所述控制系 統(tǒng)接收I級(jí)相變換熱器相變下段的壁面溫度信號(hào)和混合室混合氣體的溫度信號(hào)，控制進(jìn)入 I級(jí)相變換熱器相變下段上端的空氣流量以及進(jìn)入混合室的空氣流量。
全文摘要
一種傳熱技術(shù)領(lǐng)域電廠用節(jié)能節(jié)水除硫綜合系統(tǒng)，包括I級(jí)相變換熱器、混合室和控制系統(tǒng)，I級(jí)相變換熱器置于鍋爐尾部煙道的空氣預(yù)熱器之后，通過(guò)管道連接混合室，混合室通過(guò)管道與鍋爐系統(tǒng)的空氣預(yù)熱器的空氣出口連接，I級(jí)相變換熱器和混合室都通過(guò)接線與控制系統(tǒng)相連接；或者在鍋爐系統(tǒng)的脫硫風(fēng)機(jī)與脫硫塔之間進(jìn)一步設(shè)置II級(jí)相變換熱器。本發(fā)明用相變換熱器吸取原煙氣能量加熱干凈空氣，經(jīng)過(guò)空氣預(yù)熱器進(jìn)一步加熱至較高溫度后與低溫的凈煙氣混合，提升煙囪的煙氣出口溫度，從而根本上避免目前凈煙氣加熱器所存在低溫腐蝕及其造成整個(gè)設(shè)備失效的問(wèn)題，在充分使用原煙氣的低溫余熱，提高整個(gè)發(fā)電系統(tǒng)熱效率的同時(shí)，大幅度節(jié)約水資源。
文檔編號(hào)F23L15/00GK101995028SQ20101052795
公開日2011年3月30日 申請(qǐng)日期2010年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月2日
發(fā)明者楊本洛 申請(qǐng)人:楊本洛