CN100572920C - 蒸发冷却烟气加热器 - Google Patents

Abstract

一种蒸发冷却烟气加热器，包括原烟气换热器(1)和净烟气换热器(2)，两部分通过汽室(3)直接连接。在原烟气换热器(1)侧，原烟气将热量传递给原烟气侧换热管(6)内的循环介质(11)，循环介质(11)受热蒸发，形成的蒸汽通过汽室(3)进入净烟气侧换热管(7)内，蒸汽在净烟气侧换热管(7)内将热量传递给净烟气而冷凝成液体，在重力的作用下，液态的介质经汽室(3)回到原烟气侧换热管(6)内，如此循环运行实现用原烟气的热量加热净烟气的目的。净烟气侧的蒸汽均压室(5)上外接真空泵(10)，控制蒸发冷却系统内部的压力，控制循环介质沸点。本发明可采用多组烟气加热器串联，控制各换热器内的压力，实现多级温差换热。本发明无烟气泄漏、对主机负荷变化适应能力强、无运行能耗。

Description

蒸发冷却烟气加热器

技术领域

本发明涉及一种用于火电厂湿法脱硫领域中的烟气加热器，特别涉及蒸发冷却烟气加热器。

背景技术

目前该领域中通常使用的烟气加热器(GGH)有两种，回转式GGH和水媒式GGH。回转式GGH的系统对烟气的适应能力强，具有布置较方便、使用业绩较多等特点，但是由于回转式GGH的原烟气烟道和净烟气烟道相互连通，存在原烟气向净烟气的泄漏问题，这样会导致脱硫效率的降低。另外回转式GGH运行的辅助设备多、控制系统复杂，普遍具有能耗大，运行和维护困难的缺点。水媒式GGH没有烟气泄漏问题，但是循环水流量大、高扬程的水泵的能耗仍然很大。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的GGH烟气泄漏和能耗大的缺点，提出一种采用蒸发冷却方式的安全、高效、可控的经济型烟气加热器，本发明能够实现无能耗运行。

本发明主要包括原烟气换热器、净烟气换热器和汽室三部分，两个平行布置的原烟气烟道和净烟气烟道之间设置有汽室，原烟气换热器与净烟气换热器通过汽室直接相连。在原烟气换热器的换热管内的液态介质吸收原烟气的热量而蒸发，介质蒸汽经过汽室进入净烟气换热器的换热管内，蒸汽通过换热管将热量传递给净烟气而冷凝为液态，由重力的作用流回原烟气换热器的换热管中。通过介质的蒸发和冷凝的循环，实现了将原烟气的热量传递给净烟气，达到给原烟气降温和净烟气升温的目的。

本发明采用控制换热管内介质的温度的方法实现对烟气温度的控制。由于换热管内的介质是通过相变的方式来进行热量交换的，介质的沸点随压力的变化而变化，只要改变循环系统的压力就能够改变介质的沸点，而换热管内的温度即是介质的沸点温度，因此可以通过控制换热管内的压力来实现对管内介质的沸点进行控制，从而实现对管内温度的控制。为了控制蒸发和冷凝循环系统内压力，本发明装有一台真空泵，与循环系统连接。在设定的压力下，内部的蒸发和冷凝达到平衡以后，即蒸发量等于冷凝量时，循环系统的压力不会变化，一直稳定在设定值。需要改变这个设定值时，开启真空泵调整压力。

烟气加热器内的介质在一定压力和相应的沸点温度下通过相变进行换热，根据工程的实际需要，本发明可以采用多组烟气加热器串联的方式通过控制各烟气加热器内循环介质的压力实现多级温差换热，这样可以有效地提高烟气加热器整体的换热效率。

附图说明

图1是本发明的原理结构示意图。图中：1原烟气换热器、2净烟气换热器、3汽室、4液体均压室、5蒸汽均压室、6原烟气侧换热管、7净烟气侧换热管、8排液阀、9排汽阀、10真空泵、11介质、12压力传感器；

图2是两级换热器串联的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的描述。

如图1所示，本发明主要包括原烟气换热器1、净烟气换热器2和汽室3三部分，汽室3设置在两个平行布置的原烟气烟道和净烟气烟道之间。原烟气换热器1位于净烟气换热器2的下方。原烟气换热器1和净烟气换热器2通过汽室3直接相连。蒸发冷却介质11为蒸馏水，具有无色、无味、无毒、不燃烧等特点。介质11在原烟气侧换热管6中以液态的形式存在，在净烟气侧换热管7中以蒸汽的形式存在，原烟气侧换热管6中的液态介质11吸收原烟气的热量蒸发形成蒸汽，在浮升力的作用下蒸汽经过汽室3直接进入到净烟气侧换热管7，净烟气侧换热管7中的蒸汽将热量传递给净烟气而凝结成液体，液体介质11在重力的作用下经过汽室3流回原烟气侧换热管6，在这个介质蒸发-冷凝的循环过程中达到了将原烟气的热量传递给净烟气的目的。

原烟气烟道位于净烟气烟道的下方，从炉膛出来的原烟气经下端的原烟气换热器1流过，经原烟气换热器1降温以后的原烟气直接进入脱硫塔。从脱硫塔出来的净烟气经上端的净烟气换热器2流过，净烟气在净烟气换热器2内升温后直接进入烟囱排出。在烟气加热器中原烟气和净烟气的流向相反。本发明两个烟道相互独立，从根本上解决了烟气泄漏的问题。烟气加热器两侧烟道的酸性腐蚀程度不同，因此两个烟道可根据相应的耐腐蚀的要求选用不同的制造材料。

原烟气侧换热管6的上端与汽室3连通，下端与液体均压室4相连通。在液体均压室4的底部设置排液阀8，介质11经过排液阀8注入或排出换热器。净烟气侧换热管7的下端与汽室3连通，上端与蒸汽均压室5相连通。在蒸汽均压室5的上端连接排汽阀9，排汽阀9的另一端与真空泵10相连接，蒸发冷却介质的循环系统内的空气和多余的蒸汽经过排汽阀9通过真空泵10排出，在设定的压力下，内部的蒸发和冷凝达到平衡以后，即蒸发量等于冷凝量时，循环系统的压力不会变化，一直稳定在设定值。当需要改变这个设定值时，开启真空泵调整压力。

本发明通过压力控制的方式将换热管的温度控制在设定的换热温度，利用相变换热不仅大大地提高了换热效率，而且提高了整个换热系统的可控性。

原烟气侧换热管6和净烟气侧换热管7根据工程的实际需要可以采用光管，也可以采用翅片管。蒸发冷却循环介质在换热管内流动，烟气在管外流过。

排液阀8和排汽阀9可以采用手动控制阀门，也可以采用自动控制阀门。为了提高烟气加热器的自动化程度可以将排液阀8、排汽阀9和真空泵10采用集中控制的方式接入到自动控制系统中。

例如：对于一级烟气加热器的情况，当需要将换热管的温度控制在80℃时，就需要将循环系统内的压力控制在0.047MPa；当需要把换热管的温度调整到60℃时，就需要将循环系统的压力调整到0.02MPa。

图2是两级烟气加热器串联的结构图。根据工程的实际需要，可以采用多组烟气加热器串联的方式，通过控制各烟气加热器内介质的压力实现多级温差换热。两级烟气加热器串联时，对于本发明当采用的蒸馏水作为循环介质时，需要第一级的换热管的温度为80℃，因此第一级的循环系统压力应控制在0.047MPa；需要第二级换热管的温度为60℃，因此第二级循环系统的压力就应当控制在0.02MPa，这样可以有效地提高烟气加热器整体的换热效率。

Claims (4)

1、一种蒸发冷却烟气加热器，其特征是该烟气加热器包括原烟气换热器(1)、净烟气换热器(2)和汽室(3)三部分，汽室(3)设置在两个平行布置的原烟气烟道和净烟气烟道之间；原烟气换热器(1)位于净烟气换热器(2)的下方，原烟气换热器(1)和净烟气换热器(2)通过汽室(3)直接连接；原烟气侧换热管(6)的上端与汽室(3)连通，下端与液体均压室(4)相连通；在液体均压室(4)的底部设置排液阀(8)，蒸发冷却介质(11)经过排液阀(8)注入或排出换热器；净烟气侧换热管(7)的下端与汽室(3)连通，上端与蒸汽均压室(5)相连通；在蒸汽均压室(5)的上端连接排汽阀(9)，排汽阀(9)的另一端与真空泵(10)相连接，蒸发冷却介质的循环系统内的空气和多余的蒸汽经过排汽阀(9)通过真空泵(10)排出。

2、根据权利要求1所述的蒸发冷却烟气加热器，其特征是原烟气烟道位于净烟气烟道的下方，从炉膛出来的原烟气流经下端的原烟气换热器(1)，经原烟气换热器(1)降温以后的原烟气直接进入脱硫塔；从脱硫塔出来的净烟气流经上端的净烟气换热器(2)，净烟气在净烟气换热器(2)内升温后直接进入烟囱排出；在烟气加热器中原烟气和净烟气的流向相反。

3、根据权利要求1所述的蒸发冷却烟气加热器，其特征是原烟气侧换热管(6)和净烟气侧换热管(7)采用光管或翅片管，蒸发冷却介质(11)在换热管内流动。

4、根据权利要求1所述的蒸发冷却烟气加热器，其特征是可用多组加热器串联实现多级温差换热。

Images