專利名稱：鍋爐煙氣余熱利用與脫硫一體化系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鍋爐煙氣余熱脫硫系統(tǒng)范圍，特別涉及充分利用鍋爐余熱、節(jié)能節(jié)水、 且滿足脫硫要求的一種鍋爐煙氣余熱利用與脫硫一體化系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前各種鍋爐的排煙溫度較高，特別是大型電站鍋爐，其在脫硫系統(tǒng)增壓風(fēng)機(jī)出 口(或引風(fēng)機(jī)出口)處的煙氣溫度大約在120-160°C之間，繼續(xù)降低煙溫雖然可以明顯提高 鍋爐和全廠效率，但同時(shí)也會(huì)造成煙氣溫度低于煙氣的酸露點(diǎn)和水露點(diǎn)，從而會(huì)導(dǎo)致酸性 液體在換熱器管壁及煙道壁上凝結(jié)，嚴(yán)重的腐蝕管壁；再加上煙氣中的飛灰又易于在凝結(jié) 液體混合，聚集在煙道壁上，從而帶來灰堵等問題，嚴(yán)重影響鍋爐安全運(yùn)行。另一方面，隨著環(huán)保要求的提高，目前很多大型鍋爐特別是電站鍋爐都安裝了脫 硫設(shè)備，其中絕大部分是較為成熟的石灰石濕法脫硫系統(tǒng)(即FGD系統(tǒng))，傳統(tǒng)的FGD系統(tǒng) 往往設(shè)有回轉(zhuǎn)式煙氣-煙氣換熱器(GGH)，進(jìn)入脫硫系統(tǒng)的核心設(shè)備一脫硫吸收塔的入口 溫度在90-110°C之間，而脫硫反應(yīng)的合理溫度范圍為45-55°C，因此煙氣需要被進(jìn)一步降 溫至50°C左右。由于煙氣的流量巨大，因此在這一過程中造成了大量的熱量浪費(fèi)，并且在煙 氣降溫過程中還需要消耗大量的水來吸收汽化潛熱對(duì)煙氣進(jìn)行冷卻，用于降溫的水耗可達(dá) 脫硫系統(tǒng)總水耗的50-90%。當(dāng)取消GGH時(shí)，為了避免進(jìn)入吸收塔煙溫過高，一般采用煙氣 噴水降溫的方法，這同樣會(huì)帶來大量的熱能浪費(fèi)，同時(shí)會(huì)使會(huì)使脫硫系統(tǒng)用于煙氣降溫的 水耗進(jìn)一步增加約40-60%。隨著空冷機(jī)組的推廣應(yīng)用和氣力吹灰技術(shù)的普遍應(yīng)用，電廠的耗水指標(biāo)在不斷下 降，在此情況下，降低脫硫系統(tǒng)耗水量就顯得尤為重要，特別是對(duì)于我國(guó)華北、西北等具有 豐富煤炭資源但水資源匱乏的地區(qū)而言更是如此。同時(shí)，為響應(yīng)國(guó)家節(jié)能減排戰(zhàn)略，目前很 多電站都在積極進(jìn)行節(jié)能減排工作。而鍋爐尾部余熱的深度利用，有望使鍋爐效率從目前 的90-92%進(jìn)一步提高至95%以上，使電站效率繼續(xù)提高0. 5-1個(gè)百分點(diǎn)，節(jié)約供電煤耗 2-4克標(biāo)煤/kWh，節(jié)能效果顯著。因此，實(shí)現(xiàn)鍋爐尾部余熱的深度合理利用、降低脫硫系統(tǒng) 水耗意義重大。CN101586803A公開了一種布置于除塵器和脫硫系統(tǒng)之間以低壓省煤氣為吸熱主 體的余熱利用系統(tǒng)，換熱器出口煙溫> 80°C，并沒有對(duì)煙氣余熱進(jìn)行充分利用，采用搪瓷或 鎳基合金滲層耐腐蝕鋼材防腐，且防腐措施影響換熱；CN86105222A公開了一種采用面式 或熱管式換熱器布置于空氣預(yù)熱器后的低壓節(jié)能器復(fù)合系統(tǒng)，但利用煙氣溫度較高，不能 實(shí)現(xiàn)煙氣余熱的深度利用；CN108745A公開了一種布置于空氣預(yù)熱器前的低壓節(jié)能器復(fù)合 系統(tǒng)，可以通過調(diào)節(jié)閥實(shí)現(xiàn)向低壓節(jié)能器的凝結(jié)水量最佳配合選擇，但利用煙氣溫度較高， 不能實(shí)現(xiàn)煙氣余熱的深度利用；CN1104755A公開了一種耐酸換熱器回收余熱的方法，該方 法采用煙氣洗滌液對(duì)換熱器進(jìn)行間歇沖洗，并未與電站鍋爐尾部的濕法煙氣脫硫系統(tǒng)相結(jié)
I=I O

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種鍋爐煙氣余熱利用與脫硫一體化系統(tǒng)，該系統(tǒng)以管殼 式換熱器3為換熱主體，布置于增壓風(fēng)機(jī)(或鍋爐引風(fēng)機(jī))4與脫硫吸收塔1之間的尾部煙 道。管殼式換熱器3內(nèi)煙氣為放熱工質(zhì)，煙氣從增壓風(fēng)機(jī)(或鍋爐引風(fēng)機(jī))4流入換熱器3， 并通過A2閥門連接至脫硫吸收塔1下部；管殼式換熱器3的水側(cè)為吸熱工質(zhì)，其入口來自 于凝結(jié)水回?zé)峒訜嵯到y(tǒng)的8#低壓加熱器之前(即凝結(jié)水泵9的出口)，由調(diào)壓閥Al控制進(jìn) 入換熱器3的水流量；水側(cè)出口通過Bl閥門、B2閥門和B3閥門分別連接5#低壓加熱器出 口、6#低壓加熱器出口和7#低壓加熱器出口 ；管殼式換熱器3頂部大量布置工藝水噴頭2 對(duì)換熱器的部分管壁及內(nèi)壁實(shí)施間隙式?jīng)_洗以降低腐蝕。所述管殼式換熱器3，可根據(jù)負(fù)荷情況靈活調(diào)整水側(cè)工質(zhì)的流程在機(jī)組滿負(fù)荷 運(yùn)行時(shí)，可通過開啟閥門B2或B3將經(jīng)換熱器加熱后的凝結(jié)水引入6#低壓加熱器出口或7# 低壓加熱器出口 ；在低負(fù)荷狀況下運(yùn)行，可根據(jù)各級(jí)低壓加熱器出口水溫的實(shí)際情況，通過 開啟閥門Bl或B2將加熱后的凝結(jié)水引入到5#低壓加熱器出口或6#低壓加熱器出口。所述工藝水噴頭2通過A4閥門和工藝水箱11連通，通過A3閥門、漿液泵14和石 灰石漿液箱10連通。可以通過沖洗液輸送管路上的A4閥門和A3閥門靈活選擇工藝水沖 洗、石灰石漿液沖洗或二者的組合沖洗等多種模式，而在兩次沖洗之間閥門關(guān)閉；沖洗的頻 率與持續(xù)時(shí)間可根據(jù)換熱器管與煙道壁的材料、煙氣中腐蝕性氣體及水汽的含量等因素進(jìn) 行設(shè)定與調(diào)整。本發(fā)明有益效果是通過管殼式換熱器向水工質(zhì)的放熱，使進(jìn)入鍋爐尾部的煙氣溫 度從130°C左右煙氣溫度大幅降低到的50-70°C左右，充分回收了鍋爐煙氣的余熱并提高 了鍋爐效率。在該溫度下煙氣進(jìn)入脫硫吸收塔，吸收塔反應(yīng)溫度仍能維持在45°C左右，該溫 度依然能滿足脫硫反應(yīng)溫度的需要，本發(fā)明較低的入吸收塔煙溫，經(jīng)過吸收塔能量傳遞，吸 收塔出口煙溫降低，使脫硫系統(tǒng)中由于煙氣帶走的水量消耗減少50-80%。本發(fā)明工藝水由泵引自工藝水箱，石灰石漿液取自脫硫系統(tǒng)石灰石漿液箱，沖洗 后的液體在換熱器底部匯集并引入尾部脫硫系統(tǒng)的吸收塔中重復(fù)使用，這種與吸收塔的整 合，不用單獨(dú)設(shè)計(jì)漿液制備與污水處理流程。，最終實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的節(jié)水、節(jié)能、抗腐蝕和循 環(huán)利用。


圖1為鍋爐煙氣余熱利用與脫硫一體化系統(tǒng)圖。圖2為凝結(jié)水加熱系統(tǒng)圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提供一種鍋爐煙氣余熱利用與脫硫一體化系統(tǒng)。下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì) 本發(fā)明引用進(jìn)一步說明。在圖1所示的鍋爐煙氣余熱利用與脫硫一體化系統(tǒng)圖中，該系統(tǒng) 以管殼式換熱器3為換熱主體，布置于增壓風(fēng)機(jī)(或鍋爐引風(fēng)機(jī))4與脫硫吸收塔1之間的 尾部煙道。管殼式換熱器3內(nèi)煙氣為放熱工質(zhì)，煙氣從增壓風(fēng)機(jī)(或鍋爐引風(fēng)機(jī))4流入管 殼式換熱器3，并通過A2閥門連接至脫硫吸收塔1下部；管殼式換熱器3的水側(cè)為吸熱工 質(zhì)，其入口來自于凝結(jié)水回?zé)峒訜嵯到y(tǒng)的8#低壓加熱器之前(即凝結(jié)水泵9的出口)，由調(diào)壓Al閥控制進(jìn)入管殼式換熱器3的水流量；水側(cè)出口通過Bl閥門、B2閥門和B3閥門， 分別連接5#低壓加熱器、6#低壓加熱器和7#低壓加熱器出口，在回?zé)嵯到y(tǒng)中，8#低壓加熱 器、7#低壓加熱器、6#低壓加熱器和5#低壓加熱器為串聯(lián)布置，凝結(jié)水在其中實(shí)現(xiàn)逐級(jí)加 熱升溫(如圖2所示)；管殼式換熱器3頂部大量布置工藝水噴頭2，對(duì)管殼式換熱器的部 分管壁及內(nèi)壁實(shí)施間隙式?jīng)_洗以降低腐蝕。工藝水噴頭2通過A4閥門和工藝水箱11連 通，通過A3閥門、漿液泵14和石灰石漿液箱10連通；所述脫硫吸收塔上部通過出口擋板6 和煙 5連通，煙 通過旁路擋板7、入口擋板8和增壓風(fēng)機(jī)4連接。脫硫吸收塔1內(nèi)部從 上到下設(shè)置除霧器、噴淋層和吸收塔攪拌器，脫硫吸收塔外部，其中部通過石灰石漿液泵15 和石灰石漿液箱10連通，除霧器通過除霧器沖洗水泵16和工藝水箱11連通；脫硫吸收塔 下部連接排污泵13 ；還通過漿液循環(huán)泵12和噴淋層連接，本發(fā)明工作時(shí)，煙氣從增壓風(fēng)機(jī)(或鍋爐引風(fēng)機(jī))4出口進(jìn)入特制的管殼式換熱器 3，放出熱量，溫度降低，電廠回?zé)嵯到y(tǒng)中的凝結(jié)水進(jìn)入管殼式換熱器3接受煙氣熱量，溫度 達(dá)到100°C左右時(shí)再回到回?zé)峒訜嵯到y(tǒng)(如圖2所示的凝結(jié)水加熱系統(tǒng)圖)中。在受熱的 水工質(zhì)側(cè)具有很多的調(diào)節(jié)手段可根據(jù)鍋爐運(yùn)行的實(shí)際情況調(diào)整進(jìn)入煙氣加熱器的凝結(jié)水 水量，同時(shí)返回回?zé)嵯到y(tǒng)的凝結(jié)水可以根據(jù)運(yùn)行情況不同而選擇不同的路徑，管殼式換熱 器3出口的熱水經(jīng)過B3閥門、B2閥門、Bl閥門可以根據(jù)機(jī)組運(yùn)行情況分別連接入回?zé)嵯?統(tǒng)的7#低壓加熱器出口、6#低壓加熱器出口以及5#低壓加熱器出口。在機(jī)組滿負(fù)荷運(yùn)行 時(shí)，可通過開啟B2閥門或B3閥門將加熱后的凝結(jié)水引入6#低壓加熱器出口或7#低壓加 熱器出口，經(jīng)過8#低壓加熱器出口，一部分凝結(jié)水從凝結(jié)水泵9進(jìn)入脫硫吸收塔1下部，另 一部分經(jīng)過Al閥控制進(jìn)入管殼式換熱器3 ；在低負(fù)荷狀況下運(yùn)行，可根據(jù)各級(jí)低壓加熱器 出口水溫的實(shí)際情況，將通過開啟Bl閥門或B2閥門加熱后的凝結(jié)水引入到5#低壓加熱器 出口或6#低壓加熱器出口。這樣可以適合變工況運(yùn)行，大幅度降低排煙溫度，更好地回收 余熱。在機(jī)組滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，可通過開啟閥門B2閥門或B3閥門將經(jīng)換熱器加熱后的凝 結(jié)水引入6#低壓加熱器出口或7#低壓加熱器出口 ；在低負(fù)荷狀況下運(yùn)行時(shí)，可根據(jù)各級(jí)低 壓加熱器出口水溫的實(shí)際情況，通過閥門調(diào)節(jié)將加熱后的凝結(jié)水引入到5#低壓加熱器出 口或6#低壓加熱器出口。經(jīng)本發(fā)明鍋爐煙氣余熱利用與脫硫一體化系統(tǒng)后，熱量通過該管 殼式換熱器3傳遞給凝結(jié)水，煙溫降至約50-70°C，從而可以大幅降低脫硫吸收塔1中由于 煙氣溫度過高而帶走的降溫水量。系統(tǒng)運(yùn)行過程中，間歇性地從脫硫吸收塔1的脫硫石灰 石漿液箱10引來石灰石溶液和從脫硫吸收塔1的工藝水箱11引來工藝水對(duì)管殼式換熱器 3管道和煙道壁進(jìn)行組合沖洗，沖洗周期和沖洗時(shí)間可根據(jù)管殼式換熱器3管道與煙道壁 的材料、煙氣中腐蝕性氣體及水汽的含量等因素進(jìn)行靈活選擇；亦可通過閥門調(diào)節(jié)，只使用 工藝水或石灰石漿液進(jìn)行沖洗；沖洗液將在系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行循環(huán)利用沖洗后的溶液和中水將 由換熱器底部匯集后引至脫硫吸收塔1中回收使用，沖洗結(jié)束，關(guān)閉管殼式換熱器底部到 脫硫吸收塔管路上的閥門。
權(quán)利要求
1.一種鍋爐煙氣余熱利用與脫硫一體化系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)以管殼式換熱器 (3)為換熱主體，布置于增壓風(fēng)機(jī)(4)與脫硫吸收塔(1)之間的尾部煙道，管殼式換熱器 (3)內(nèi)煙氣為放熱工質(zhì)，煙氣從增壓風(fēng)機(jī)(4)流入管殼式換熱器(3)，管殼式換熱器(3)頂 端布置工藝水噴頭O)，對(duì)換熱器的部分管壁及內(nèi)壁實(shí)施間隙式?jīng)_洗以降低腐蝕；管殼式 換熱器C3)下端通過A2閥門連接至脫硫吸收塔(1)下部，管殼式換熱器C3)的水側(cè)為吸熱 工質(zhì)，其入口來自于凝結(jié)水回?zé)峒訜嵯到y(tǒng)的8#低壓加熱器之前凝結(jié)水泵的出口，由Al調(diào)壓 閥控制進(jìn)入管殼式換熱器(3)的水流量；水側(cè)出口通過Bl閥門、B2閥門和B3閥門分別連 接5#低壓加熱器出口、6#低壓加熱器出口和7#低壓加熱器出口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述鍋爐煙氣余熱利用與脫硫一體化系統(tǒng)，其特征在于，所述工藝 水噴頭⑵通過A4閥門和工藝水箱(11)連通，通過A3閥門、漿液泵(14)和石灰石漿液箱 (10)連通；通過沖洗液輸送管路上的A4閥門、A3閥門可靈活選擇工藝水沖洗、石灰石漿液 沖洗或二者的組合沖洗模式；沖洗的頻率與持續(xù)時(shí)間根據(jù)管殼式換熱器換熱管與煙道壁的 材料、煙氣中腐蝕性氣體及水汽的含量因素進(jìn)行設(shè)定與調(diào)整；沖洗液在管殼式換熱器底部 匯集后又回到脫硫系統(tǒng)的吸收塔回收使用；整套沖洗裝置充分利用鍋爐尾部脫硫系統(tǒng)原有 設(shè)備，不用單獨(dú)設(shè)計(jì)漿液制備與污水處理流程。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述鍋爐煙氣余熱利用與脫硫一體化系統(tǒng)，其特征在于，所述管殼 式換熱器C3)內(nèi)煙氣向水工質(zhì)的放熱，可將進(jìn)入管殼式換熱器( 的煙氣溫度從130°C降低 至50-70°C后再進(jìn)入脫硫系統(tǒng)的吸收塔，吸收塔內(nèi)反應(yīng)溫度仍可維持在45-55°C，但脫硫系 統(tǒng)系統(tǒng)水耗可降低50-80%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鍋爐煙氣余熱利用與脫硫一體化系統(tǒng)，其特征在于，所述管 殼式換熱器C3)根據(jù)負(fù)荷情況靈活調(diào)整水側(cè)工質(zhì)的流程在機(jī)組滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，可通過開 啟B2閥門或B3閥門將經(jīng)換熱器加熱后的凝結(jié)水引入6#低壓加熱器出口或7#低壓加熱器 出口，以提高余熱利用效率在低負(fù)荷狀況下運(yùn)行，可根據(jù)6#低壓加熱器出口或7#低壓加 熱器出口水溫的實(shí)際情況，通過開啟Bl閥門或B2閥門將加熱后的凝結(jié)水引入到5#低壓加 熱器出口或6#低壓加熱器出口，在回?zé)嵯到y(tǒng)中，8#低壓加熱器、7#低壓加熱器、6#低壓加熱 器和5#低壓加熱器為串聯(lián)布置，凝結(jié)水在其中實(shí)現(xiàn)逐級(jí)加熱升溫。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鍋爐煙氣余熱利用與脫硫一體化系統(tǒng)。該系統(tǒng)以管殼式換熱器為換熱主體，布置于增壓風(fēng)機(jī)與脫硫吸收塔之間的尾部煙道，管殼式換熱器與凝結(jié)水加熱系統(tǒng)連接，換熱器內(nèi)布置多組噴嘴對(duì)換熱器內(nèi)管壁及煙道壁進(jìn)行間歇沖洗，沖洗選取來自于脫硫系統(tǒng)的工藝水或石灰石漿液或二者的組合；沖洗液在換熱器底部匯集后又回到脫硫吸收塔回收使用。本發(fā)明可以將鍋爐尾部煙氣溫度降低至50-70℃，從而更好回收鍋爐余熱并提高鍋爐效率；同時(shí)該溫度范圍的煙氣進(jìn)入尾部脫硫系統(tǒng)的吸收塔，仍能滿足脫硫反應(yīng)溫度的需要，同時(shí)可大幅降低脫硫水耗達(dá)50-80％。并不用單獨(dú)設(shè)計(jì)漿液制備與污水處理流程，最終實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的節(jié)水、節(jié)能、抗腐蝕和循環(huán)利用。
文檔編號(hào)B01D53/78GK102087021SQ201010613048
公開日2011年6月8日 申請(qǐng)日期2010年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月20日
發(fā)明者徐鋼, 楊勇平, 楊志平, 查永龍, 田瑤, 田龍虎 申請(qǐng)人:華北電力大學(xué)